CN115365980A - 一种柔性抛光装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种柔性抛光装置，包括用于夹持工件的夹持机构以及至少一能够沿垂直于工件轴向位移的抛光机构，气动执行机构输出端与抛光机构相连，用于带动抛光机构位移，检测机构用于采集抛光机构工作时参数，气动控制机构能够基于检测机构采集的抛光机构工作时参数控制气动执行机构移动以完成抛光机构的进给、抛光以及后退动作，本发明中，气动控制机构能够基于检测机构采集的抛光机构工作时参数控制气动执行机构移动以完成抛光机构的进给、抛光以及后退动作，这样一来，可将抛光轮工作时的压力和电流设置在恒定范围内，以此实现抛光轮稳定地进给、抛光以及后退动作，由此实现无级调压和柔性进给，确保工件加工质量，具有操作方便的优点。

Description

一种柔性抛光装置及方法
技术领域
本发明涉及抛光技术领域，具体涉及一种柔性抛光装置及方法。
背景技术
在外圆抛光技术领域，通常采用抛光轮与工件接触摩擦以实现抛光，在整个抛光过程中，如快速进给-抛光-回退，需保持抛光轮与待加工工件之间处于相对合适位置，因此保持抛光轮的恒压进给是非常重要的。现有的通过机械恒压进给方式存在结构复杂，压力控制不准确，且不能实现无级调压和柔性进给的问题，难以保证待加工工件的质量，同时在抛光过程中调节频率较高，机械式操作也会造成使用者操作困难的问题。
发明内容
本发明提供一种能够实现对抛光轮的进给过程进行无级调节、柔性进给，保证待加工工件质量的柔性抛光装置及抛光方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种柔性抛光装置，包括用于夹持工件的夹持机构以及至少一能够沿垂直于工件轴向位移的抛光机构，还包括：
气动执行机构，所述气动执行机构输出端与抛光机构相连，用于带动抛光机构位移；
检测机构，所述检测机构用于采集抛光机构工作时参数；
气动控制机构，所述气动控制机构与气动执行机构和检测机构电性相连，且所述气动控制机构能够基于检测机构采集的抛光机构工作时参数控制气动执行机构移动以完成抛光机构的进给、抛光以及后退动作。
优选的，还包括工作台以及设置在工作台上的横向直线模组，所述气动执行机构设置在横向直线模组顶部且能够沿横向直线模组长度方向位移。
优选的，所述气动执行机构包括底板、垂直于工件轴向固设在底板顶部的立板、垂设在底板顶部远离夹持机构一端的侧板、设置在立板侧壁用于驱动抛光机构动作的气缸以及设置在立板侧壁与抛光机构之间的导轨滑块组件。
优选的，所述抛光机构包括安装座、设置在安装座上的抛光电机、设置在电机输出端的传动组件以及通过抛光轴部与传动组件输出端相连的抛光轮，其中，所述抛光轮轴向与工件轴向平行。
优选的，所述抛光轮位于工件斜上方，所述抛光轮和工件中心点的连线与工件轴向水平线的夹角为α，且10°≤α≤30°。
优选的，所述导轨滑块组件包括设置在立板侧壁的滑块以及设置在安装座侧壁且与滑块配合的导轨。
优选的，所述检测机构包括设置在气动控制机构上用于检测抛光轮与工件之间压力且具备实时压力反馈的数字式压力开关，所述抛光电机用于驱动抛光轮旋转，且该抛光电机通过带网络通讯功能的变频器驱动，且该变频器能够实时采集抛光轮的工作电流值。
优选的，所述气动控制机构包括PLC控制器、进气阀、比例阀、数字式压力开关、气缸、调压阀以及先导式单向阀，所述进气阀一气源出口与比例阀气源输入接口相连，所述比例阀气源输出口与气缸前进气室相连，所述进气阀另一气源出口与调压阀气源输入接口相连，所述调压阀气源输出口与先导式单向阀一气源进口相连，所述先导式单向阀气源出口与气缸后退气室相连，所述先导式单向阀另一气源进口还与比例阀气源出口相连。
一种根据前述的柔性抛光装置对工件抛光的方法，包括以下步骤：
S10：抛光机构在气动执行机构带动下位移至进给起始点时开始工作；
S20：气动执行机构进一步驱动抛光机构与工件接触以完成抛光；
其中，在所述S10和S20步骤中，检测机构采集抛光机构工作时参数并基于该参数控制抛光机构移动以实现进给、抛光以及后退动作。
优选的，所述抛光的方法还包括：
S31：数字式压力开关采集抛光轮实时压力值、变频器采集抛光轮空载电流值和抛光实时电流值，并将采集到的参数传输至PLC控制器；
S32：比例阀接收HMI预设到PLC控制器的压力值，同时PLC控制器将采集到的参数与预设数值相比，在不满足预设范围时通过调压阀控制气缸动作，以带动抛光轮进给或后退，实现抛光轮与工件柔性接触。
由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：本发明中，检测机构用于采集抛光机构工作时参数，且气动控制机构能够基于检测机构采集的抛光机构工作时参数控制气动执行机构位移以完成抛光机构的进给、抛光以及后退动作，具体的，数字式压力开关可采集抛光轮实时压力值，该压力即为抛光轮与工件的接触压力，变频器可采集抛光轮空载电流值和抛光实时电流值，这样一来，通过将采集的压力值和电流值与预设的数值进行比较，在压力值或电流值不满足预设要求时，通过气动执行机构驱动抛光轮动作，以实现对压力值和电流值的调整，因此可将抛光轮工作时的压力和电流设置在恒定范围内，以此实现抛光轮稳定地进给、抛光以及后退动作，由此实现无级调压和柔性进给，确保工件加工质量，具有操作方便的优点。
附图说明
图1为本发明的侧视图；
图2为抛光机构的结构示意图；
图3为图2另一视角的结构示意图；
图4为气动执行机构的结构示意图；
图5为图4另一视角的结构示意图；
图6为气动控制机构的气动控制原理图；
图7为本发明的立体图。
图中：10、抛光机构；110、安装座；120、抛光电机；130、抛光轴部；140、抛光轮；20、气动执行机构；210、底板；220、立板；230、侧板；240、气缸；241、滑块；242、导轨；310、PLC控制器；320、进气阀；330、比例阀；340、数字式压力开关；351、前进气室；352、后退气室；360、调压阀；370、先导式单向阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
参照图1、图7，一种柔性抛光装置，包括用于夹持工件的夹持机构以及至少一能够沿垂直于工件轴向位移的抛光机构10，还包括气动执行机构20、检测机构以及气动控制机构，所述气动执行机构输出端与抛光机构相连，用于带动抛光机构位移，所述检测机构用于采集抛光机构10工作时参数，所述气动控制机构与气动执行机构20和检测机构电性相连，且所述气动控制机构能够基于检测机构采集的抛光机构工作时参数控制气动执行机构移动以完成抛光机构10的进给、抛光以及后退动作，这样一来，检测机构在抛光机构工作时对其工作时参数进行检测，并基于该参数控制气动执行机构位移，具体可分为进给、抛光以及后退等动作，由此实现无级调压和柔性进给，确保工件加工质量，具有操作方便的优点。
需要说明的是，夹持机构是通过两个电机的相向运动带动夹持件完成待抛光物的夹紧。
作为本发明优选的技术方案，还包括工作台以及设置在工作台上的横向直线模组，具体的，该工作台用于对整个抛光装置进行放置，横向直线模组可驱动整个装置沿工件轴向位移，前述的气动执行机构20设置在横向直线模组顶部，并可在横向直线模组的带动下沿着横向直线模组长度方向位移。
参照图4、图5，作为本发明优选的技术方案，所述气动执行机构20包括底板210、立板220、侧板230、气缸240以及导轨滑块组件，立板220垂直于工件轴向固设在底板210顶部，侧板230垂设在底板顶部远离夹持机构一端，气缸240设置在立板220侧壁用于驱动抛光机构10动作，导轨滑块组件设置在立板侧壁与抛光机构之间，用于实现立板与抛光机构的稳定移动，使用时，利用底板、立板以及侧板构成主体框架结构，气缸在工作时带动抛光组件沿着导轨移动，以实现抛光机构相对于工件的进给、抛光以及后退。
参照图2、图3，进一步的，抛光机构10包括安装座110、抛光电机120、传动组件以及抛光轮140，抛光电机120设置在安装座上，传动组件设置在电机输出端，抛光轮140通过抛光轴部130与传动组件输出端相连，其中，所述抛光轮140轴向与工件轴向平行，在具体的抛光时，抛光电机带动传动组件工作，传动组件进而通过抛光轴部带动抛光轮转动，以利用抛光轮与工件的摩擦达到抛光效果。
此外，为了实现抛光轮端部与工件更好的接触，以提高抛光效率，所述抛光轮140位于工件的斜上方，具体的，抛光轮和工件中心点的连线与工件轴向水平线的夹角为α，且10°≤α≤30°，这样一来，在抛光时，抛光轮是以斜向下的角度与工件接触的，从而可获得较佳的抛光及冷却效果。
作为本发明优选的技术方案，所述导轨滑块组件包括设置在立板220侧壁的滑块241以及设置在安装座110侧壁的导轨242，且该导轨与滑块配合使用，这样一来，利用滑块沿着导轨的位移，从而带动其上的抛光轮相对于工件的进给，提高抛光轮行进的稳定性，需要说明的是，滑块和导轨设置位置并限定为设置在立板和安装座上，即两者的位置可以对调，只需满足两者匹配完成滑动效果即可。
作为本发明优选的技术方案，所述检测机构包括设置在气动控制机构上用于检测抛光轮140与工件之间压力且具备实时压力反馈的数字式压力开关340，所述抛光电机120用于驱动抛光轮旋转，且该抛光电机通过带网络通讯功能的变频器驱动，且该变频器能够实时采集抛光轮的工作电流值，具体的，数字式压力开关可采集抛光轮工作时的压力，该压力即为抛光轮与工件的接触压力，变频器可采集抛光轮工作时的电流，这样一来，通过将采集的压力值和电流值与预设的数值进行比较，将抛光轮工作时的压力和电流设置在恒定范围内，以此实现抛光轮稳定地进给、抛光以及后退动作。
参照图6，作为本发明优选的技术方案，所述气动控制机构包括PLC控制器310、进气阀320、比例阀330、数字式压力开关340、气缸240、调压阀360以及先导式单向阀370，所述进气阀一气源出口与比例阀330气源输入接口相连，所述比例阀气源输出口与气缸前进气室351相连，所述进气阀320另一气源出口与调压阀气源输入接口相连，所述调压阀气源输出口与先导式单向阀一气源进口相连，所述先导式单向阀370气源出口与气缸后退气室352相连，所述先导式单向阀另一气源进口还与比例阀330气源出口相连，使用时，气体经进气阀一气源出口进入比例阀，经比例阀气源出口进入气缸前进气室，推动气缸内活塞动作，从而带动抛光轮完成进给、抛光以及回退动作，由于在比例阀气源出口至气缸前进气缸的气路管道上设置数字式压力开关，因此可对抛光轮工作时的压力值进行检测，同时结合变频器采集抛光轮工作时电流，并通过PLC控制器将采集到的工作参数与预设数值比较，在工作电流不满足要求时实时对气缸进行调节，保证抛光轮处于恒定压力的工作范围内，实现抛光轮的柔性进给，本发明通过气缸对抛光轮位移进行柔性进给的调节方式，操作方便，压力控制准确，可保证待加工工件的质量。
此外，需要说明的是，当抛光轮对工件抛光和气缸断电时，比例阀一气源出口无法导通，气缸处于静止状态，由于抛光轮是位于工件斜上方的，因此气缸以及抛光机构有相对向下运动的趋势，因此为了提高该装个抛光装置的稳定性，即防止抛光轮进一步下移，通过在进气阀另一气源出口设置调压阀，此时气体经进气阀另一气源出口进入调压阀，并经调压阀气源出口进入单向阀，经单向阀气源出口进入到气缸回退气室，由此实现从回退气室顶住气缸内部的活塞，实现气缸以及抛光轮的静止，防止抛光轮下移。
本发明还提供一种对工件柔性抛光的方法，包括以下步骤：
S10：抛光机构在气动执行机构带动下位移至进给起始点时开始工作。
具体地，抛光机构中的气缸带动抛光轮向工件方向行进，在达到进给起始点时启动抛光轮工作，需要说明的是，进给起始点可以为距离工件轴向一定距离的位置处。
S20：气动执行机构进一步驱动抛光机构与工件接触以完成抛光。
具体地，气缸进一步驱动抛光轮快速前进，工进以靠近工件实现抛光。
需要说明的是，在对工件抛光之前，比例阀接收HMI(人机交互界面)预设到PLC控制器的压力值，并在前述S10和S20的过程中，检测机构会同步采集抛光机构工作时参数并基于该参数控制抛光机构位移量以实现进给、抛光以及后退动作，即数字式压力开关采集抛光轮进给时的压力值、变频器采集抛光轮空载电流值和抛光实时电流值，并将采集到的参数传输至PLC控制器，而后PLC控制器将采集到的参数与预设数值相比，在不满足预设范围时通过调压阀控制气缸动作，以带动抛光轮进给或后退，实现抛光轮与工件柔性接触。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种柔性抛光装置，包括用于夹持工件的夹持机构以及至少一能够沿垂直于工件轴向位移的抛光机构(10)，其特征在于，还包括：
气动执行机构(20)，所述气动执行机构输出端与抛光机构相连，用于带动抛光机构位移；
检测机构，所述检测机构用于采集抛光机构(10)工作时参数；
气动控制机构，所述气动控制机构与气动执行机构(20)和检测机构电性相连，且所述气动控制机构能够基于检测机构采集的抛光机构工作时参数控制气动执行机构移动以完成抛光机构(10)的进给、抛光以及后退动作。
2.根据权利要求1所述的柔性抛光装置，其特征在于，还包括工作台以及设置在工作台上的横向直线模组，所述气动执行机构(20)设置在横向直线模组顶部且能够沿横向直线模组长度方向位移。
3.根据权利要求1所述的柔性抛光装置，其特征在于，所述气动执行机构(20)包括底板(210)、垂直于工件轴向固设在底板(210)顶部的立板(220)、垂设在底板顶部远离夹持机构一端的侧板(230)、设置在立板(220)侧壁用于驱动抛光机构(10)动作的气缸(240)以及设置在立板侧壁与抛光机构之间的导轨滑块组件。
4.根据权利要求3所述的柔性抛光装置，其特征在于，所述抛光机构(10)包括安装座(110)、设置在安装座上的抛光电机(120)、设置在电机输出端的传动组件以及通过抛光轴部(130)与传动组件输出端相连的抛光轮(140)，其中，所述抛光轮(140)轴向与工件轴向平行。
5.根据权利要求4所述的柔性抛光装置，其特征在于，所述抛光轮(140)位于工件斜上方，所述抛光轮(140)和工件中心点的连线与工件轴向水平线的夹角为α，且10°≤α≤30°。
6.根据权利要求4所述的柔性抛光装置，其特征在于，所述导轨滑块组件包括设置在立板(220)侧壁的滑块(241)以及设置在安装座(110)侧壁且与滑块配合的导轨(242)。
7.根据权利要求5所述的柔性抛光装置，其特征在于，所述检测机构包括设置在气动控制机构上用于检测抛光轮(140)与工件之间压力且具备实时压力反馈的数字式压力开关(340)，所述抛光电机(120)用于驱动抛光轮旋转，且该抛光电机通过带网络通讯功能的变频器驱动，且该变频器能够实时采集抛光轮的工作电流值。
8.根据权利要求7所述的柔性抛光装置，其特征在于，所述气动控制机构包括PLC控制器(310)、进气阀(320)、比例阀(330)、数字式压力开关(340)、气缸(240)、调压阀(360)以及先导式单向阀(370)，所述进气阀一气源出口与比例阀(330)气源输入接口相连，所述比例阀气源输出口与气缸前进气室(351)相连，所述进气阀(320)另一气源出口与调压阀气源输入接口相连，所述调压阀气源输出口与先导式单向阀一气源进口相连，所述先导式单向阀(370)气源出口与气缸后退气室(352)相连，所述先导式单向阀另一气源进口还与比例阀(330)气源出口相连。
9.一种根据权利要求8所述的柔性抛光装置对工件抛光的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10：抛光机构在气动执行机构带动下位移至进给起始点时开始工作；
S20：气动执行机构进一步驱动抛光机构与工件接触以完成抛光；
其中，在所述S10和S20步骤中，检测机构采集抛光机构工作时参数并基于该参数控制抛光机构移动以实现进给、抛光以及后退动作。
10.根据权利要求9所述的抛光的方法，其特征在于，所述柔性抛光的方法还包括：
S31：数字式压力开关采集抛光轮实时压力值、变频器采集抛光轮空载电流值和抛光实时电流值，并将采集到的参数传输至PLC控制器；
S32：比例阀接收HMI预设到PLC控制器的压力值，同时PLC控制器将采集到的参数与预设数值相比，在不满足预设范围时通过调压阀控制气缸动作，以带动抛光轮进给或后退，实现抛光轮与工件柔性接触。
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