CN204843766U - 高精度光整设备 - Google Patents

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曹刚
李凌志
胡文强
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Dongguan Shang Hongbo Industry Co., Ltd.
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Shenzhen Shanghongbo Industrial Co Ltd
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Abstract

本实用新型适用于抛光机领域,提供了一种高精度光整设备,包括三轴移动平台、研磨工具、支撑研磨工具的支撑臂、驱动研磨工具转动的旋转驱动机构和用于驱动支撑臂在竖直面上摆动的摇摆机构,旋转驱动机构安装于支撑臂上,研磨工具与旋转驱动机构相连,摇摆机构安装于三轴移动平台上,支撑臂的一端与摇摆机构相连,研磨工具位于支撑臂的另一端。通过在三轴移动平台上安装摇摆机构,通过摇摆机构来驱动支撑臂在竖直面上摆动,从而在加工曲面等复杂形状时,可以先设定好研磨工具的运动轨迹,使研磨工具主动跟随工件表面形状,实现高精度抛光,以对工作表面进行打磨光整;另外,对于工作表面的瑕疵可以直接主动修复,提高工作表面精度。

Description

高精度光整设备
技术领域
本实用新型属于抛光机领域,尤其涉及一种高精度光整设备。
背景技术
在产品加工制作中,经常需要用到抛光机,对零件进行打磨、抛光,使零件的表面光整,同时提高零件的尺寸精度。在进行零件抛光时,一般要求研磨工具相对于工件上各点做平行运动,即要求研磨工具的运动轨迹与工件的形状相同或相近,使工件上各点具有相同或相近的研磨行程。研磨工具运动平稳,需要对工件施加一定的负载压力,才能进行研磨抛光,并且要防止曲率过大的运动转角,以避免研磨时,工件局部受力不均。抛光研磨时,需要工件表面均匀磨损,以保证工件表面的精度与光洁度。尽量避免出现周期性重复运动轨迹,研磨工具相对于工件的运动轨迹多变,以使研磨纹理复杂多变,减少表面粗糙度并保证表面光洁一致。现有的抛光机一般是将研磨工具安装在支撑架上,再将支撑臂枢接在可以沿空间相互垂直的X轴、Y轴和Z轴移动的三轴移动平台上,通过三轴移动平台带动研磨工具在空间上移动,从而使研磨工具对工件施加压力,并且通过工件抵顶研磨工具,来使支撑臂被动受力而摆动,以使研磨工具运动轨迹与工件表面形状一致。但这种抛光机的研磨工具被动受力跟随工件表面形状,仅适合用来加工形状简单的工件,而难以加工曲面形状。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高精度光整设备,旨在解决现有抛光机的研磨工具被动受力跟随工件表面形状,仅适合用来加工形状简单的工件,而难以加工曲面形状的问题。
本实用新型是这样实现的,一种高精度光整设备,包括三轴移动平台、用于抛光打磨工件的研磨工具、支撑所述研磨工具的支撑臂和驱动所述研磨工具转动的旋转驱动机构,所述旋转驱动机构安装于所述支撑臂上,所述研磨工具与所述旋转驱动机构相连,该高精度光整设备还包括用于驱动所述支撑臂在竖直面上摆动的摇摆机构,所述摇摆机构安装于所述三轴移动平台上,所述支撑臂的一端与所述摇摆机构相连,所述研磨工具位于所述支撑臂的另一端。
进一步地,所述摇摆机构包括与所述三轴移动平台相连的支撑板、固定于所述支撑板上的支撑轴、安装于所述支撑轴上的摇摆齿轮、带动所述摇摆齿轮绕所述支撑轴上转动的主动齿轮和驱动所述主动齿轮转动的摇摆驱动电机,所述支撑臂的一端与所述摇摆齿轮相连,所述摇摆驱动电机安装于所述支撑板上。
进一步地,所述摇摆机构还包括至少一套用于支撑所述摇摆齿轮相对两面上的夹持机构,所述夹持机构安装于所述支撑板上。
进一步地,各所述夹持机构包括用于夹持所述摇摆齿轮相对两面的夹持轴承、分别支撑两个所述夹持轴承的两个支撑块和支撑两个所述支撑块的定位板,所述定位板安装于所述支撑板上。
进一步地,各所述夹持机构还包括横向安装于所述定位板上的调节滑轨、设置于所述调节滑轨一端的第一侧板和分别用于锁定各所述支撑块的两个锁定螺杆,两个所述支撑块滑动安装于所述调节滑轨上,两个所述锁定螺杆安装于所述第一侧板上,两个所述锁定螺杆分别与两个所述支撑块相连,所述第一侧板安装于所述定位板上。
进一步地,各所述夹持机构还包括分别配合各所述锁定螺杆支撑相应的所述支撑块的配合螺杆,所述配合螺杆安装于所述第一侧板上。
进一步地,各所述夹持机构还包括设置于所述调节滑轨的另一端的第二侧板、分别位于所述调节滑轨相对两侧的两块挡板和间隔设置的两块盖板,两块所述盖板与两块所述挡板远离所述定位板的一侧相连,两块所述盖板分别位于所述调节滑轨两端对应的位置,各所述挡板的中部开设有供所述摇摆齿轮伸入的开口,两块所述盖板间具有与所述开口相通的间隙。
进一步地,所述旋转驱动机构包括支撑所述研磨工具的转轴、带动所述转轴转动的从动轮、安装于所述支撑臂一端的旋转驱动电机、安装于所述旋转驱动电机上的主动轮和连接所述主动轮与所述从动轮的皮带,所述转轴枢接于所述支撑臂的另一端。
进一步地,所述三轴移动平台包括带动所述摇摆机构升降的升降机构、带动所述升降机构沿X轴移动的横向移动机构和带动所述横向移动机构沿Y轴移动的纵向移动机构;所述横向移动机构安装于所述纵向移动机构上,所述升降机构包括竖直设置的升降丝杆、安装于所述升降丝杆上的升降螺母、驱动所述升降丝杆转动的升降驱动电机和支撑所述升降丝杆的升降支撑座,所述升降支撑座安装于所述横向移动机构上,所述摇摆机构与所述升降螺母相连,所述升降驱动电机安装于所述升降支撑座上。
进一步地,所述升降支撑座的两侧还安装有竖直设置的升降滑轨和分别滑动安装于各所述升降滑轨上的升降滑块,各所述升降滑块与所述摇摆机构相连。
本实用新型通过在三轴移动平台上安装摇摆机构,通过摇摆机构来驱动支撑臂在竖直面上摆动,从而在加工曲面等复杂形状时,可以先设定好研磨工具的运动轨迹,使研磨工具主动跟随工件表面形状,实现高精度抛光,以对工作表面进行打磨光整;另外,对于工作表面的瑕疵可以直接主动修复,提高工作表面精度。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种高精度光整设备的立体结构示意图;
图2是图1的高精度光整设备另一方向的立体结构示意图;
图3是图1的高精度光整设备分解结构示意图;
图4是图3中夹持机构的放大结构示意图;
图5是图4的夹持机构的内部结构示意图;
图6是图3中支撑臂及旋转驱动机构的放大结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
为了方便描述,定义空间上相互垂直的三个坐标轴分别为X轴、Y轴和Z轴,其中X轴与Y轴为同一水平面相互垂直的两个坐标轴,Z轴为竖直方向的坐标轴;X轴、Y轴和Z轴位于空间相互垂直有三个平面分别为XY面、YZ面和XZ面,其中,XY面为水平面,XZ面和YZ面均为竖直面,且XZ面与YZ面垂直。
请参阅图1、图2和图3,本实用新型实施例提供的一种高精度光整设备100,包括三轴移动平台(图中未标出)、研磨工具80、支撑臂70、旋转驱动机构60和摇摆机构40。三轴移动平台用于带动研磨工具80沿空间相互垂直的三个坐标轴移动,即可以带动研磨工具80沿X轴、Y轴和Z轴移动。研磨工具80用于抛光打磨工件,从而对工件的表面进行光整。研磨工具80可以是砂轮,也可以贴合有砂纸的打磨轮。支撑臂70用于支撑研磨工具80。研磨工具80与旋转驱动机构60相连。旋转驱动机构60安装于支撑臂70上,用于驱动研磨工具80转动,以便对工件进行抛光。摇摆机构40用于驱动支撑臂70在竖直面上摆动,进而带动研磨工具80在竖直面上摆动;摇摆机构40安装于三轴移动平台上,支撑臂70的一端与摇摆机构40相连,研磨工具80位于支撑臂70的另一端。三轴移动平台带动摇摆机构40在沿空间相互垂直的三个坐标轴移动,则可以带动支撑臂70及研磨工具80在空间上移动,同时摇摆机构40驱动支撑臂70摆动,则可以及时调整研磨工具80的位置,实现沿复杂的运动轨迹移动。
通过在三轴移动平台上安装摇摆机构40,通过摇摆机构40来驱动支撑臂70在竖直面上摆动,实现四轴运动,从而在加工曲面等复杂形状时,可以先设定好研磨工具80的运动轨迹,使研磨工具80主动跟随工件表面形状,使研磨工具80可以紧密贴合工件表面,保证工件上的各点受到比较平均和一致的抛光压力,实现高精度抛光,以对工作表面进行打磨光整;另外,对于工作表面的瑕疵可以直接主动修复,提高工作表面精度。
进一步地,三轴移动平台包括升降机构30、横向移动机构20和纵向移动机构10;升降机构30安装在横向移动机构20上,横向移动机构20安装于纵向移动机构10上,升降机构30可以带动摇摆机构40升降,进而带动研磨工具80升降;横向移动机构20带动升降机构30沿X轴移动,进而带动研磨工具80沿X轴移动;纵向移动机构10带动横向移动机构20沿Y轴移动,进而带动研磨工具80沿Y轴移动。
进一步地,升降机构30包括竖直设置的升降丝杆32、安装于升降丝杆32上的升降螺母33、驱动升降丝杆32转动的升降驱动电机34和支撑升降丝杆32的升降支撑座31,升降支撑座31安装于横向移动机构20上,摇摆机构40与升降螺母33相连,升降驱动电机34安装于升降支撑座31上。升降驱动电机34驱动升降丝杆32转动,带动升降螺母33升降移动,进而带动摇摆机构40升降。使用丝杆传动,可以更精确的控制研磨工具80升降,提高研磨工具80运动的精度,提高抛光精度。在其它实施例中,可以使用齿轮齿条等传动机构。
进一步地,升降支撑座31的两侧还安装有升降滑轨35,各升降滑轨35竖直设置,各升降滑轨35上滑动安装有升降滑块36,各升降滑块36与摇摆机构40相连。在升降支撑座31上设置升降滑轨35,并设置升降滑块36与摇摆机构40相连,不仅可以更稳定的支撑住摇摆机构40,保证摇摆机构40平稳运动,还可以保证摇摆机构40平稳升降,进而提高研磨工具80运动轨迹的精准性,提高抛光精度。
进一步地,横向移动机构20包括沿X轴设置的横向丝杆22、安装于横向丝杆22上的横向螺母23、驱动横向丝杆22转动的横向驱动电机24和支撑横向丝杆22的横向支撑座21,横向支撑座21安装于纵向移动机构10上,升降机构30与横向螺母23相连,横向驱动电机24安装于横向支撑座21上。横向驱动电机24驱动横向丝杆22转动,带动横向螺母23沿X轴移动,进而带动升降机构30沿X轴移动。使用丝杆传动,可以更精确的控制研磨工具80横向,提高研磨工具80运动的精度,提高抛光精度。在其它实施例中,也可以使用齿轮齿条等传动机构。
进一步地,横向移动机构20还包括横向支板27,升降机构30安装在横向支板27上,横向支板27与横向螺母23相连。设置横向支板27可以更平稳的支撑住升降机构30。
进一步地,横向支撑座21的相对两侧安装有横向滑轨25,各横向滑轨25沿X轴设置,各横向滑轨25上安装有用于支撑横向支板27的横向滑块26;设置横向滑轨25及横向滑块26,以更为平稳的支撑住升降机构30,并保证升降机构30能平稳的沿X轴运动,进而带动研磨工具80平稳沿X轴移动。
为了保证横向丝杆22平稳、灵活的转动,横向支撑座21的两端安装有支撑横向丝杆22的横向支座28。进一步地,横向支撑座21的横截面呈U型,以便安装横向丝杆22,减少该横向移动机构20的体积。而横向滑轨25安装在U型横向支撑座21的两端。
进一步地,纵向移动机构10包括沿Y轴设置的纵向丝杆12、安装于纵向丝杆12上的纵向螺母13、驱动纵向丝杆12转动的纵向驱动电机14和支撑纵向丝杆12的纵向支撑座11,横向移动机构20与纵向螺母13相连,纵向驱动电机14安装于纵向支撑座11上。纵向驱动电机14驱动纵向丝杆12转动,带动纵向螺母13沿Y轴移动,进而带动横向移动机构20沿Y轴移动。使用丝杆传动,可以更精确的控制研磨工具80纵向,提高研磨工具80运动的精度,提高抛光精度。在其它实施例中,也可以使用齿轮齿条等传动机构。
进一步地,纵向移动机构10还包括纵向支板17,升降机构30安装在纵向支板17上,纵向支板17与纵向螺母13相连。设置纵向支板17可以更平稳的支撑住升降机构30。
进一步地,纵向支撑座11的相对两侧安装有纵向滑轨15,各纵向滑轨15沿Y轴设置,各纵向滑轨15上安装有用于支撑纵向支板17的纵向滑块16;设置纵向滑轨15及纵向滑块16,以更为平稳的支撑住升降机构30,并保证升降机构30能平稳的沿Y轴运动,进而带动研磨工具80平稳沿Y轴移动。
为了保证纵向丝杆12平稳、灵活的转动,纵向支撑座11的两端安装有支撑纵向丝杆12的纵向支座18。进一步地,纵向支撑座11的横截面呈U型,以便安装纵向丝杆12,减少该纵向移动机构10的体积。而纵向滑轨15安装在U型纵向支撑座11的两端。为了更好的安放纵向支座18的底部还设有支块19。
进一步地,摇摆机构40包括支撑板41、支撑轴42、摇摆齿轮43、主动齿轮45和摇摆驱动电机44。支撑板41与三轴移动平台相连,从而支撑住整个摇摆机构40。支撑轴42固定于支撑板41上,摇摆齿轮43安装于支撑轴42上,主动齿轮45与摇摆齿轮43啮合,并且主动齿轮45与摇摆驱动电机44相连,支撑臂70的一端与摇摆齿轮43相连,摇摆驱动电机44安装于支撑板41上。摇摆驱动电机44驱动主动齿轮45转动,推动摇摆齿轮43在支撑轴42上转动,带动支撑臂70摆动,进而带动研磨工具80摆动。
本实施例中,摇摆齿轮43仅为大半个齿轮盘,以降低该高精度光整设备100的重量,减少该高精度光整设备100的体积。在其它实施例中,也可以使用整块齿轮盘制作摇摆齿轮43。支撑板41与升降机构30的升降螺母33相连,并且升降滑块36与支撑板41相连。
进一步地,摇摆机构40还包括固定板46,固定板46安装在支撑板41上,而摇摆驱动电机44固定在固定板46。设置固定板46,以方便将摇摆驱动电机44安装在支撑板41上。
进一步地,该摇摆机构40还包括至少一套夹持机构50,夹持机构50安装于支撑板41上。夹持机构50用于支撑摇摆齿轮43相对两面上,从而可以通过夹持机构50来支撑住摇摆齿轮43,减少摇摆齿轮43沿支撑轴42的轴向的跳动,更好的保证摇摆齿轮43平稳转动。本实施例中,夹持机构50为两套,间隔安装在支撑板41上,以保证摇摆齿轮43平稳转动。在其它实施例中,也可以设置其它数量的夹持机构50。
请参阅图3、图4和图5,进一步地,各夹持机构50包括用于夹持摇摆齿轮43相对两面的夹持轴承53、分别支撑两个夹持轴承53的两个支撑块52和支撑两个支撑块52的定位板51,定位板51安装于支撑板41上。通过两个夹持轴承53来支撑住摇摆齿轮43相对两面,可以减少夹持轴承53对摇摆齿轮43的摩擦力,使摇摆齿轮43平稳、灵活的转动,使摇摆齿轮43旋转跳动减小到最低。
进一步地,各夹持机构50还包括调节滑轨55、第一侧板54和两个锁定螺杆56;两个支撑块52滑动安装于调节滑轨55上,调节滑轨55横向安装于定位板51上,第一侧板54设置于调节滑轨55一端,第一侧板54安装于定位板51上;两个锁定螺杆56安装于第一侧板54上,并且两个锁定螺杆56分别与两个支撑块52相连,两个锁定螺杆56分别用于锁定各支撑块52。设置调节滑轨55,并将两个支撑块52滑动安装在调节滑轨55上,可以根据调节各夹持轴承53的位置,以使两个夹持轴承53能更好的夹持摇摆齿轮43的相对两面,降低摇摆齿轮43转动的跳动。两个夹持轴承53都是安装在同一个调节滑轨55上,可以方便的调节夹持轴承53与摇摆齿轮43咬合的精度。
进一步地,各夹持机构50还包括分别配合各锁定螺杆56支撑相应的支撑块52的配合螺杆57,配合螺杆57安装于第一侧板54上。各支撑块52通过配合螺杆57与锁定螺杆56来与第一侧板54保持固定,可以更牢固的固定住各支撑块52,减少各支撑块52的振动,进而降低摇摆齿轮43转动时的跳动。进一步地,各锁定螺杆56上还设有锁定螺母,以将锁定螺杆56锁定在第一侧板54上。
进一步地,各夹持机构50还包括设置于调节滑轨55的另一端的第二侧板(图中未示出)、分别位于调节滑轨55相对两侧的两块挡板58和间隔设置的两块盖板59,两块盖板59与两块挡板58远离定位板51的一侧相连,两块盖板59分别位于调节滑轨55两端对应的位置,各挡板58的中部开设有供摇摆齿轮43伸入的开口581,两块盖板59间具有与开口581相通的间隙。从而通过定位板51、第一侧板54、第二侧板、两块挡板58和两块盖板59形成一个保护罩,并罩住夹持轴承53,防止杂质进入夹持轴承53,以保证夹持轴承53灵活转动,降低夹持轴承53转动时的跳动。
请参阅图2、图3和图6,进一步地,旋转驱动机构60包括支撑研磨工具80的转轴62、带动转轴62转动的从动轮63、安装于支撑臂70一端的旋转驱动电机61、安装于旋转驱动电机61上的主动轮(图中未示出)和连接主动轮与从动轮63的皮带64,转轴62枢接于支撑臂70的另一端。旋转驱动机构60驱动主动轮转动,带动皮带64转动,以带动从动轮63转动,进而带动研磨工具80转动。由于旋转驱动电机61的重量一般较大,将旋转驱动电机61安装在支撑臂70的一端上,可以使摇摆机构40更好的支撑住旋转驱动电机61,减少支撑臂70摆动时的扭矩,使支撑臂70平稳摆动,进而使研磨工具80平稳摆动。将研磨工具80安装在支撑臂70的另一端,可以将研磨工具80伸入工件的内部,以对工件的内表面进而抛光加工。
进一步地,支撑臂70中具有中空通道(图中未标出),主动轮及皮带64安装在该中空通道中,从而可以起到保护主动轮及皮带64的作用。进一步支撑臂70包括与摇摆机构40相连的固定座71、支撑转轴62的支架73和连接固定座71与支架73的连接柱72。旋转驱动电机61安装在固定座71上。该支撑臂70结构简单、不仅可以稳定的支撑住旋转驱动电机61,而且可以降低该支撑臂70的重量,以使研磨工具80平稳、精确的移动。进一步地,支撑臂70可以使用方钢与板体来制作,成本低、结构强度高。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精度光整设备,包括三轴移动平台、用于抛光打磨工件的研磨工具、支撑所述研磨工具的支撑臂和驱动所述研磨工具转动的旋转驱动机构,所述旋转驱动机构安装于所述支撑臂上,所述研磨工具与所述旋转驱动机构相连,其特征在于,该高精度光整设备还包括用于驱动所述支撑臂在竖直面上摆动的摇摆机构,所述摇摆机构安装于所述三轴移动平台上,所述支撑臂的一端与所述摇摆机构相连,所述研磨工具位于所述支撑臂的另一端。
2.如权利要求1所述的高精度光整设备,其特征在于,所述摇摆机构包括与所述三轴移动平台相连的支撑板、固定于所述支撑板上的支撑轴、安装于所述支撑轴上的摇摆齿轮、带动所述摇摆齿轮绕所述支撑轴上转动的主动齿轮和驱动所述主动齿轮转动的摇摆驱动电机,所述支撑臂的一端与所述摇摆齿轮相连,所述摇摆驱动电机安装于所述支撑板上。
3.如权利要求2所述的高精度光整设备,其特征在于,所述摇摆机构还包括至少一套用于支撑所述摇摆齿轮相对两面上的夹持机构,所述夹持机构安装于所述支撑板上。
4.如权利要求3所述的高精度光整设备,其特征在于,各所述夹持机构包括用于夹持所述摇摆齿轮相对两面的夹持轴承、分别支撑两个所述夹持轴承的两个支撑块和支撑两个所述支撑块的定位板,所述定位板安装于所述支撑板上。
5.如权利要求4所述的高精度光整设备,其特征在于,各所述夹持机构还包括横向安装于所述定位板上的调节滑轨、设置于所述调节滑轨一端的第一侧板和分别用于锁定各所述支撑块的两个锁定螺杆,两个所述支撑块滑动安装于所述调节滑轨上,两个所述锁定螺杆安装于所述第一侧板上,两个所述锁定螺杆分别与两个所述支撑块相连,所述第一侧板安装于所述定位板上。
6.如权利要求5所述的高精度光整设备,其特征在于,各所述夹持机构还包括分别配合各所述锁定螺杆支撑相应的所述支撑块的配合螺杆,所述配合螺杆安装于所述第一侧板上。
7.如权利要求5所述的高精度光整设备,其特征在于,各所述夹持机构还包括设置于所述调节滑轨的另一端的第二侧板、分别位于所述调节滑轨相对两侧的两块挡板和间隔设置的两块盖板,两块所述盖板与两块所述挡板远离所述定位板的一侧相连,两块所述盖板分别位于所述调节滑轨两端对应的位置,各所述挡板的中部开设有供所述摇摆齿轮伸入的开口,两块所述盖板间具有与所述开口相通的间隙。
8.如权利要求1-7任一项所述的高精度光整设备,其特征在于,所述旋转驱动机构包括支撑所述研磨工具的转轴、带动所述转轴转动的从动轮、安装于所述支撑臂一端的旋转驱动电机、安装于所述旋转驱动电机上的主动轮和连接所述主动轮与所述从动轮的皮带,所述转轴枢接于所述支撑臂的另一端。
9.如权利要求1-7任一项所述的高精度光整设备,其特征在于,所述三轴移动平台包括带动所述摇摆机构升降的升降机构、带动所述升降机构沿X轴移动的横向移动机构和带动所述横向移动机构沿Y轴移动的纵向移动机构;所述横向移动机构安装于所述纵向移动机构上,所述升降机构包括竖直设置的升降丝杆、安装于所述升降丝杆上的升降螺母、驱动所述升降丝杆转动的升降驱动电机和支撑所述升降丝杆的升降支撑座,所述升降支撑座安装于所述横向移动机构上,所述摇摆机构与所述升降螺母相连,所述升降驱动电机安装于所述升降支撑座上。
10.如权利要求9所述的高精度光整设备,其特征在于,所述升降支撑座的两侧还安装有竖直设置的升降滑轨和分别滑动安装于各所述升降滑轨上的升降滑块,各所述升降滑块与所述摇摆机构相连。
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