CN114346828A - 浮动打磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮动打磨装置，该浮动打磨装置包括机架、打磨模块、配重块和配重传动装置。打磨模块与机架连接且沿机架的第一方向可平移。配重块与机架连接且沿机架的第一方向可平移。配重传动装置连接于打磨模块与配重块，且被设置成可使得配重块的重力沿机架的第一方向的分量平衡打磨模块的重力沿机架的第一方向的分量。本发明通过配重块和配重传动装置平衡打磨模块的沿机架第一方向的重力的分力，能够更精确地控制打磨模块沿第一方向的运动，提高打磨精度。

Description

浮动打磨装置

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种浮动打磨装置。

背景技术

打磨、去毛刺加工过程中，打磨头和待加工加工部件之间的接触力影响打磨的效果，需要严格控制打磨头对工件的接触力，目前市场上已有的能够控制打磨头和工件的接触力的技术方案大致有如下两种，浮动打磨装置和主动伺服式。

主动伺服式主要采用电动伺服或者气动伺服配合传感器反馈信息，从而实时调整驱动部分，产生恒定力。该方案优点为相较于浮动打磨装置，在力控精度和频繁姿态变换方面有了巨大的改善。缺点为该方案造价昂贵且存在稳定性问题，主要原因有几个方面：一方面是从传感器采集数据到控制模块控制电路运算以及最后执行机构动作的过程存在延时，另一方面就是PID控制模型的原理决定需要有一段稳定时间，而且高速姿态变换过程中，打磨头高度转动的情况下会产生离心力，从而引起传感器读数异常，需要控制系统进行动态补偿，最后该系统复杂，涉及学科广，客户难以自行维护。

浮动打磨装置采用气缸或者油缸顶住或者拉住工具，当工具遇到比较大的加工力冲击时能机构能被动式做出应对动作，实现浮动。该方案结构简单，成本低，但是力控精度较低，并且在打磨头转换方向时，气缸或油缸上的调节阀无法及时做出调整，若加工曲面时频繁改变姿态，无法产生恒定力，影响打磨效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种浮动打磨装置，以解决上述现有技术中存在的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种浮动打磨装置，包括：

机架；

打磨模块，所述打磨模块与所述机架连接且沿所述机架的第一方向可平移；

配重块，所述配重块与所述机架连接且沿所述机架的第一方向可平移；

配重传动装置，所述配重传动装置连接于所述打磨模块与所述配重块，且被设置成可使得所述配重块的重力沿所述机架的第一方向的分量平衡所述打磨模块的重力沿所述机架的第一方向的分量。

在一个实施例中，所述打磨模块上设有第一齿条，所述第一齿条沿所述机架的第一方向延伸；

所述配重块上设有第二齿条，所述第二齿条沿所述机架的第一方向延伸；所述配重块与所述打磨模块位于机架沿第二方向相对的两侧；所述第二方向垂直于所述机架的第一方向；

所述配重传动装置为至少一个齿轮，所述齿轮连接于所述机架且沿其轴线可转动，所述至少一个齿轮的轴线垂直于所述第一方向和所述第二方向，所述至少一个齿轮位于所述打磨模块与所述配重块之间，且所述至少一个齿轮与所述第一齿条啮合和所述第二齿条啮合。

在一个实施例中，所述齿轮为一个，所述配重块与所述打磨模块的重量一致。

在一个实施例中，至少一个所述齿轮为两个，两个所述齿轮同轴设置且固定连接，且其中一个所述齿轮的半径为R₁，与所述第一齿条啮合；

另一个所述齿轮的半径为R₂，与所述第二齿条啮合；

所述打磨模块的重量为G₁，所述配重块的重量为G₂；

两个所述齿轮的半径需满足：R₁*G₁＝R₂*G₂。

在一个实施例中，所述配重传动装置包括：

平衡杆，所述平衡杆可转动地连接于所述机架，且所述平衡杆的转动轴线位于所述配重块与所述打磨模块之间；

两个连接件，两个所述连接件分别可旋转连接于所述打磨模块和所述配重块，且两个所述连接件分别可滑动所述平衡杆的两端。

在一个实施例中，所述连接件为滑块。

在一个实施例中，所述连接件为连接管。

在一个实施例中，所述浮动打磨装置还包括：

气缸，所述气缸设置于所述机架上；

活塞杆，所述活塞杆的一端连接所述气缸，另一端连接所述打磨模块。

在一个实施例中，所述浮动打磨装置还包括比例阀，所述比例阀用于控制所述气缸内的气体量。

在一个实施例中，所述打磨模块包括：

壳体，所述壳体连接于所述活塞杆；

电机，所述电机位于所述壳体内；

驱动轴；所述驱动轴的一端连接于所述电机；

打磨盘，沿所述第一方向，所述打磨盘位于所述壳体的下方且连接所述驱动轴的另一端。

本发明通过设置配重块平衡打磨模块沿机架的第一方向的重力分力，可以避免打磨模块自身的重力影响打磨盘对工件的接触力，影响打磨效果，而且不论打磨模块怎样旋转打磨工件，平衡块均可可以平衡打磨模块沿第一方向的重力分力，能够更精确地控制打磨模块沿第一方向的运动，提高打磨精度。

附图说明

图1是本发明的第一个实施例的浮动打磨装置立体图。

图2是本发明的第一个实施例的浮动打磨装置另一个角度的立体图。

图3是本发明的第二个实施例的配重传动装置示意图。

附图标记：100、浮动打磨装置；1、机架；11、导轨；12、支撑件；2、打磨模块；21、壳体；22、驱动轴；23、打磨盘；3、配重块；31、第二齿条；4、齿轮；41、平衡杆；42、连接件；5、气缸；6、比例阀。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

实施例一

本发明的第一个实施例涉及一种浮动打磨装置100。如图1和图2所示，该浮动打磨装置100包括机架1、打磨模块2、配重块3和配重传动装置。

机架1用于支撑打磨模块2和其余零部件。机架的结构和形状可以根据实际需要来设置。

打磨模块2与机架1连接且沿机架1的第一方向可平移，打磨模块可用于铸造件、锻造件、注塑件等模具成型工件的打磨、去毛刺等作业。打磨模块2沿第一方向的平移能过使其沿打磨路径移动。因此，第一方向通常是打磨路径的方向。

配重块3也与机架连接且沿机架1的第一方向可移动。。

配重传动装置连接于打磨模块2与配重块3，且被设置成可使得配重块3的重力沿机架1的第一方向的分量平衡打磨模块2的重力沿机架1的第一方向的分量。本发明通过配重块3和配重传动装置平衡打磨模块2的沿机架1第一方向的重力的分力，避免重力影响打磨模块2的打磨盘23对工件的接触力，保证打磨模块2对工件的接触力恒定，保证打磨效果。同时，由于打磨模块2沿第一方向的重力分力被平衡，打磨模块2的驱动装置无需提供克服其重力沿第一方向的分力，从而能够更精确地控制打磨模块2沿第一方向的运动，提高打磨精度。

需要注意的是，在图1的实施例中，机架1的第一方向为图1的竖直方向，但是为了适应不同形状的工件，机架1可倾斜放置，打磨模块2和配重块3随着机架1的倾斜转而倾斜，机架1的第一方向随着机架1的倾斜而变化。但是不论机架1怎样倾斜，配重块3始终能够平衡打磨模块2沿机架1的第一方向的重力，避免打磨模块2的重力影响打磨头对工件的接触力。

在图1的优选实施例中，配重传动装置为齿轮4。齿轮4连接于机架1且绕其轴线可转动，齿轮4的轴线垂直于机架1的第一方向。

打磨模块2上与配重块相对的一侧设有第一齿条21，第一齿条21沿机架1的第一方向延伸且和齿轮4啮合。

而配重块3上与打磨模块2相对的一侧设有第二齿条31，第二齿条31同样沿机架1的第一方向延伸，同样和齿轮4啮合。

配重块3与打磨模块2位于机架1沿第二方向相对的两侧，第二方向即为图1中的水平方向，第二方向垂直于所述第一方向和齿轮4的轴线方向。且配重块3与打磨模块2的重量一致。

实际应用时，打磨模块2的重力会使得第一齿条21的齿廓曲面对齿轮4的齿廓曲面产生压力，即打磨模块2对齿轮4产生切向力，齿轮4从而对配重块3施加大小相同但方向相反的推力，由于配重块3的重力和打磨模块2重量一致、方向相反，配重块3的重力会对齿轮4产生反向压力，从而平衡打磨模块2沿第一方向的重力。

不论打磨模块2处于运动状态或静置状态，打磨模块2始终对齿轮4产生使齿轮4顺时针或逆时针旋转的驱动力，而配重块3始终能对齿轮4产生反向的作用力，且该反向力始终能够平衡打磨模块2朝向机架1的第一方向的分力。

而且，不论机架1如何倾斜，配重块3均可通过齿轮4平衡打磨模块2沿第一方向的分力。比如，当机架1处于图1中的竖直位置时，当打磨模块2向下运动时，打磨模块2的重力加上外部的驱动力会对齿轮4产生使其逆时针旋转的的切向力，齿轮4逆时针旋转会驱动配重块3向上运动，但是由于配重块3与打磨模块2重量一致，配重块3的重力会对齿轮4产生的反向作用力，且反向作用力与打磨模块2的重力一致，从而使得齿轮4对打磨模块2产生和打磨模块2重量一致的向上的力，和打磨模块2的重力一致，但是反向相反，从而平衡打磨模块2向下的重力。

如打磨模块2从工件的底部打磨时，机架1需要旋转180°，使得打磨模块2的打磨盘23向上运动。此种情况下，由于配重块3重力会通过齿轮4平衡打磨模块2的重力，即配重块3会通过齿轮4对打磨模块2产生向上的推力，该推力和打磨模块2的重力一致，从而使得驱动力需要驱动打磨模块2向上运动时不需要考虑打磨模块2的重力因素，一方面能够减少打磨模块2重力对打磨盘23的影响，另一方面还能减小驱动力，节省能源，此外，由于配重块3平衡了打磨模块2沿第一方向的重力的分力，使得驱动力无需克服打磨模块2的重力，从而能够更加精确控制打磨模块2的打磨盘23沿第一方向运动精度。

另外，当机架1倾斜运动时，打磨模块2沿机架1的第一方向的力就是打磨模块2的重力的分力，该分力对齿轮4产生切向力，但是由于配重块3和打磨模块2平行设置，而且重量一致，所以配重块3沿第一方向的分力也会平衡打磨模块2沿第一方向的分力，原理一致，不再赘述。

另外作为可选方案，还可以将上述的齿轮4替换为两个同心固定连接的齿轮组件，根据杠杆原理，通过改变配重块3的重量和齿轮组件中两个齿轮的半径，也可以使得配重块3平衡打磨模块2沿机架1的第一方向的重力的分力。

具体来说，将齿轮组件中的一个齿轮和打磨模块2中的第一齿条21啮合，定义该齿轮的半径为R₁。另外再将齿轮组件中的另一个齿轮和配重块3的第二齿条31啮合，定义该齿轮的半径为R₂。

此外，定义打磨模块2的重量为G₁，配重块3的重量为G₂。

根据杠杆原理，要使得配重块3能够平衡掉打磨模块2沿第一方向的重力，两个齿轮4的半径需满足：R₁*G₁＝R₂*G₂。实际应用时，可以通过改变两个齿轮4的大小选择不同重量的配重块3，比如打磨模块2和半径较大的齿轮4啮合，可以选择较轻的配重块3，也可以将打磨模块2和半径较小的齿轮4啮合，那么就要匹配较重的配重块3以平衡打磨模块2的重力。无论如何配制，都必须使配重块3、打磨模块2和次轮组件满足杠杆原理。

在图1和图2的实施例中，打磨模块2和配重块3通过导轨11沿机架1可滑动连接。但应理解，打磨模块2和配重块3还可以通过其他方式相对于机架1平移运动不限于滑动连接。

而且，机架1包括沿所述第一方向延伸的支撑件12，支撑件12沿第一方向延伸，两条导轨11设置于支撑件12沿第二方向相对的两侧。实际应用时，打磨模块2和配重块3相对于支撑件12反向平行运动，由于两者重力相等，反向相反，配重块3可以实现平衡打磨模块2沿第一方向的重力的分力的作用。

另外，浮动打磨装置100还包括气缸5和活塞杆，通过气缸5和活塞杆驱动打磨模块2的运动。具体地，气缸5设置于机架1上，活塞杆的一端连接气缸5，另一端连接打磨模块2，通过对气缸5内不断充气或放气驱动活塞杆和打磨模块2的运动。

而且，为了控制气缸5对打磨模块2的推力，还可以在气缸5上设置比例阀6，比例阀6用于控制气缸5内的气体量，通过控制气缸5内的气体量控制气体对活塞杆的压强和压力，从而控制对打磨模块2的推力。当然也可以通过其他方式控制气缸5对打磨模块2的推力，不限制控制气缸5的方式。

打磨模块2包括壳体21、电机、驱动轴22和打磨盘23。

壳体21用于容纳电机以及驱动轴22，而且壳体21连接于活塞杆，并通过活塞杆沿机架1滑动，以使得打磨盘23靠近待加工部件。

电机安装于壳体21内，用于驱动打磨盘23转动。驱动轴22的一端连接于电机，另一端连接于打磨盘23。沿第一方向，打磨盘23位于壳体21的下方。实际应用时，气缸5根据需要控制打磨模块2沿机架1滑动，配重块3受到齿轮4推动而做和打磨模块2反向运动，并平时打磨模块2沿第一方向的重力的分力。电机驱动打磨盘23转动加工部件。

实施例二

本发明的第二个实施例和第一个实施例基本相同，主要不同在于：第一个实施例中配重传动装置采用齿轮4，而第二个实施例中配重传动装置采用平衡杆41。

具体来说，平衡杆41可转动地连接于机架1，且平衡杆41的转动轴线位于配重块3与所述打磨模块2之间。

两个连接件42分别可旋转连接于打磨模块2和配重块3，且两个连接件42分别与平衡杆41可滑动连接，例如套设在平衡杆41上滑动。应理解，在本实施例中，打磨模块2和配重块3的重量可以一致，也可以不同，同样需要满足杠杆原理，即打磨模块2的重量G₁、打磨模块2至平衡杆41轴线的距离L₁、配重块3的重量G₂、配重块3至平衡杆41轴线的距离L₂需要满足公式：G₁*L₁＝G₂*L₂。

作为可选方案，连接件42为滑块，两个滑块可旋转连接于打磨模块2和配重块3，且滑块可沿平衡杆41的两端滑动。

作为替代方案，连接件42为连接管，两个连接管可旋转连接于打磨模块2和配重块3，且两个连接管可容纳平衡杆41，并沿平衡杆41滑动。

另外，还可以采用金属环或其他任意形状的连接件42，不限制连接件42的实施方式。以金属环为例，金属环可旋转连接打磨模块2或配重块3，并可环套于平衡杆41上且可沿平衡杆41滑动。

本发明通过设置配重块3平衡打磨模块2沿机架1的第一方向的重力分力，可以避免打磨模块2自身的重力影响打磨盘23对工件的接触力，影响打磨效果，而且无论打磨模块2怎样旋转打磨工件，平衡块均可以平衡打磨模块2沿第一方向的重力分力，从而驱动打磨模块2沿第一方向运动时无需克服其沿第一方向的重力分力，从而能够以更小的驱动力更精确地控制打磨模块2沿第一方向的运动，提高打磨精度。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种浮动打磨装置，其特征在于，包括：

机架；

打磨模块，所述打磨模块与所述机架连接且沿所述机架的第一方向可平移；

配重块，所述配重块与所述机架连接且沿所述机架的第一方向可平移；

配重传动装置，所述配重传动装置连接于所述打磨模块与所述配重块，且被设置成可使得所述配重块的重力沿所述机架的第一方向的分量平衡所述打磨模块的重力沿所述机架的第一方向的分量。

2.根据权利要求1所述的浮动打磨装置，其特征在于，

所述打磨模块上设有第一齿条，所述第一齿条沿所述机架的第一方向延伸；

所述配重块上设有第二齿条，所述第二齿条沿所述机架的第一方向延伸；所述配重块与所述打磨模块位于机架沿第二方向相对的两侧；所述第二方向垂直于所述机架的第一方向；

所述配重传动装置为至少一个齿轮，所述齿轮连接于所述机架且沿其轴线可转动，所述至少一个齿轮的轴线垂直于所述第一方向和所述第二方向，所述至少一个齿轮位于所述打磨模块与所述配重块之间，且所述至少一个齿轮与所述第一齿条啮合和所述第二齿条啮合。

3.根据权利要求2所述的浮动打磨装置，其特征在于，所述齿轮为一个，所述配重块与所述打磨模块的重量一致。

4.根据权利要求2所述的浮动打磨装置，其特征在于，至少一个所述齿轮为两个，两个所述齿轮同轴设置且固定连接，且其中一个所述齿轮的半径为R1，与所述第一齿条啮合；

另一个所述齿轮的半径为R₂，与所述第二齿条啮合；

所述打磨模块的重量为G₁，所述配重块的重量为G₂；

两个所述齿轮的半径需满足：R₁*G₁＝R₂*G₂。

5.根据权利要求1所述的浮动打磨装置，其特征在于，所述配重传动装置包括：

平衡杆，所述平衡杆可转动地连接于所述机架，且所述平衡杆的转动轴线位于所述配重块与所述打磨模块之间；

两个连接件，两个所述连接件分别可旋转连接于所述打磨模块和所述配重块，且两个所述连接件分别沿所述平衡杆可滑动地连接于所述平衡杆。

6.根据权利要求5所述的浮动打磨装置，其特征在于，所述连接件为滑块。

7.根据权利要求5所述的浮动打磨装置，其特征在于，所述连接件为连接管。

8.根据权利要求1所述的浮动打磨装置，其特征在于，所述浮动打磨装置还包括：

气缸，所述气缸设置于所述机架上；

活塞杆，所述活塞杆的一端连接所述气缸，另一端连接所述打磨模块。

9.根据权利要求8所述的浮动打磨装置，其特征在于，所述浮动打磨装置还包括比例阀，所述比例阀用于控制所述气缸内的气体量。

10.根据权利要求8所述的浮动打磨装置，其特征在于，所述打磨模块包括：

壳体，所述壳体连接于所述活塞杆；

电机，所述电机位于所述壳体内；

驱动轴；所述驱动轴的一端连接于所述电机；

打磨盘，沿所述第一方向，所述打磨盘位于所述壳体的下方且连接所述驱动轴的另一端。

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