CN210998002U - 打磨装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种打磨装置。打磨装置包括打磨件、驱动组件、接触件以及恒力浮动机构。其中，驱动组件与打磨件连接，恒力浮动机构用于输出恒定推力，接触件可移动地与恒力浮动机构连接并与打磨件抵接，用于对被打磨产品施加恒定压力。上述打磨装置能保证打磨件能始终紧贴被打磨产品并且使接触件对被打磨产品施加的压力恒定，最大程度地模拟了人工在复杂形面合金上的打磨手法，提高了打磨的品质与稳定性。

Description

打磨装置

技术领域

本实用新型涉及表面处理设备技术领域，特别是涉及一种打磨装置。

背景技术

打磨是表面改性技术的一种，一般指借助粗糙物体(如较高硬度的砂纸等)通过摩擦来改变材料表面物理性能的一种加工方法。机械打磨时，通常通过工装夹具夹持被打磨产品靠近旋转的砂带，同时转动夹具来打磨产品的各个待打磨的表面。通过选用不同粗糙度的砂带，配合适当的打磨速度、压力可以获得不同粗糙度的表面性能。

植入到人体内的关节类产品(如关节假体等)一般采用特殊的合金材料，硬度高且表面形面复杂。此类产品对表面粗糙度、光洁度要求极其严格，所以此类产品一般需经过复杂的打磨工艺将其表面粗糙度降至很低。这类产品如果用普通的打磨装置打磨，由于表面形面复杂，各个面与砂带的接触压力差异很大，无法达到满意的打磨效果。因此，关节类产品的打磨还无法实现机械化全自动打磨，需要依赖手法熟练的人工打磨，在经过数道打磨抛光工艺后才能将产品表面加工成符合标准的产品。但是这种做法对工人的熟练程度有着极高的要求，必须经过严格的培训使工人能够很好的掌控自己的打磨速度、力度才能够生产出合格的产品，因此人工打磨会导致生产效率低且产品的质量稳定性也得不到很好的保证。

实用新型内容

基于此，有必要针对如何提高产品的打磨品质问题，提供一种打磨装置。

一种打磨装置，包括：

打磨件；

驱动组件，与所述打磨件连接；

恒力浮动机构，用于输出恒定推力；以及，

接触件，可移动地与所述恒力浮动机构连接并与所述打磨件抵接，用于对被打磨产品施加恒定压力。

上述打磨装置通过恒力浮动机构以恒定推力驱动所述接触件移动以保持接触件对被打磨产品施加的压力恒定。当打磨关节假体等表面形状复杂的产品时，由于被打磨产品的表面形状复杂，若被打磨产品与打磨件的位置均固定不变的话，在打磨不同区域时，打磨件与被打磨产品表面之间的距离会变化，导致二者间压强变化，进而导致打磨质量不佳。通过将接触件被配置为可移动的，利用恒力浮动机构以恒定推力驱动接触件移动，从而能使得打磨件始终与被打磨产品表面紧密贴合，并且保证接触件对被打磨产品施加的压力恒定，最大程度地模拟了人工在复杂形面合金上的打磨手法，提高了打磨的品质与稳定性。

在其中一个实施例中，所述恒力浮动机构包括：

恒力输出组件；以及

移动组件，两端分别连接所述恒力输出组件以及所述接触件，用于带动所述接触件沿第一方向往复移动以保持所述接触件对所述被打磨产品施加的压力恒定。

在其中一个实施例中，所述恒力输出组件包括：

第一驱动件，所述第一驱动件的输出轴与所述移动组件连接；

调压阀，与所述第一驱动件连通，用于向所述第一驱动件注入气体以保持所述第一驱动件内气压恒定；以及，

溢流阀，与所述第一驱动件连通，用于排出所述第一驱动件内的气体以保持所述第一驱动件内气压恒定。

在其中一个实施例中，所述移动组件包括：

第一导轨，沿所述第一方向延伸；以及，

第一滑块，与所述第一导轨滑动配合，所述第一滑块的一端与所述第一驱动件的输出轴连接，所述第一滑块的另一端与所述接触件可转动连接。

在其中一个实施例中，所述接触件包括旋转轮以及套设在所述旋转轮上的接触基体，所述接触基体由弹性材料制成或部分具有弹性。

在其中一个实施例中，驱动组件包括：

第二驱动件；

驱动轮，与所述第二驱动件传动连接，并且所述驱动轮与所述打磨件抵接；以及，

变频器，与所述第二驱动件电连接。

在其中一个实施例中，所述打磨装置还包括配重组件，所述配重组件包括：

第二导轨；

第二滑块，与所述第二导轨滑动配合；

配重轮，与所述第二滑块可转动连接并与所述打磨件抵接；以及，

配重块，与所述配重轮连接，用于保持所述打磨件张紧状态。

在其中一个实施例中，所述打磨装置还包括第一调节组件，所述第一调节组件包括：

第一轮轴；

第一调节轮，与所述第一轮轴转动连接，并且所述第一调节轮与所述打磨件抵接；以及，

第三驱动件，与所述第一轮轴连接，用于驱动所述第一调节轮张紧或松开所述打磨件。

在其中一个实施例中，所述第一调节组件还包括连接件，所述第一轮轴的一端与所述连接件连接并能沿连接件的轴向移动以形成移动端，所述第一轮轴的远离所述移动端的一端设置有铰链以形成铰接端。

在其中一个实施例中，所述打磨装置还包括分别设置于所述接触件两侧的第二调节组件以及第三调节组件，所述第二调节组件以及所述第三调节组件均包括：

第二轮轴；

第二调节轮，与所述第二轮轴转动连接，并且所述第二调节轮与所述打磨件抵接；以及，

第三导轨，与所述第二轮轴滑动配合。

本说明书提供的打磨装置包含砂带、气动自适应恒力浮动机构、接触轮及驱动系统。驱动系统带动砂带以一定(可设定)的转速转动，使得被打磨产品与砂带接触从而被打磨，同时基于恒定气压的恒力浮动机构使得接触轮与产品的接触力始终保持在一定的范围内，保证打磨品质，代替了传统的人工打磨。且基于气动自恒力浮动机构的打磨装置不需要用到价格昂贵的传感器力控，造价便宜，在节约成本的同时满足了打磨质量的要求。

附图说明

图1为一实施例的打磨装置结构示意图；

图2为图1中所示的打磨装置的恒力浮动机构图；

图3为一实施例的配重组件的受力分析图；

图4为一实施例的接触件的受力分析图；

图5为一实施例的接触件的结构示意图。

附图标记说明：

100、打磨装置；110、打磨件；120、驱动组件；121、第二驱动件；122、驱动轮；123、变频器；124、同步带；130、接触件；131、旋转轮；132、接触基体；133、配重孔；140、恒力浮动机构；141、恒力输出组件；1411、第一驱动件；1412、调压阀；1413、溢流阀；142、移动组件；1421、第一导轨；1422、第一滑块；1423、旋转轴；1424、轴承；150、配重组件；151、第二导轨；152、第二滑块；153、配重轮；154、配重块；155、滑轮；156、负重绳；160、第一调节组件；161、第一轮轴；162、第一调节轮；163、第三驱动件；164、连接件；170、第二调节组件；171、第二轮轴；172、第二调节轮；173、第三导轨；180、第三调节组件。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参见图1，本申请提供一种打磨装置100，用于对产品进行表面处理，适用于硬度高、形面复杂的合金产品的打磨。具体地，一实施例的打磨装置100包括打磨件110、驱动组件120、接触件130以及恒力浮动机构140。进一步地，驱动组件120、接触件130以及恒力浮动机构140安装于同一平面上，例如安装在机座的同一表面。其中，打磨件110可以为砂带，打磨件110包括用于打磨产品的打磨面以及与打磨面相背的背面。驱动组件120与打磨件110传动连接，用于驱动打磨件110运动。接触件130与打磨件110的背面抵接，接触件130用于对被打磨产品施加压力。具体地，打磨件110与接触件130相接触的区域即为打磨装置100的工作区域，被打磨产品在该工作区域内进行打磨。

进一步地，接触件130可移动地与恒力浮动机构140连接，并且接触件130与打磨件110的背面抵接。恒力浮动机构140用于以恒定推力驱动接触件130移动以保持接触件130对被打磨产品施加的压力恒定。

具体地，由于被打磨产品的表面形状复杂，若被打磨产品与打磨件110的位置均固定不变的话，在打磨不同区域时，打磨件110与被打磨产品表面之间的距离会变化，导致二者间的压强变化，进而导致打磨质量不佳。通过将接触件130配置为可移动的，利用恒力浮动机构140以恒定推力驱动接触件130移动，从而能使得打磨件110始终与被打磨产品表面紧密贴合，并且保证接触件130对被打磨产品施加的压力恒定，从而最大程度地模拟了人工在复杂形面合金上的打磨手法，提高了打磨的品质与稳定性。

具体地，继续参见图1以及图2，一实施例的恒力浮动机构140包括恒力输出组件141以及移动组件142。恒力输出组件141用于输出恒定推力。移动组件142的两端分别连接恒力输出组件141与接触件130，移动组件142用于在恒定推力下带动接触件130沿第一方向往复移动，例如在本实施例中，第一方向为水平方向。接触件130能在移动组件142的带动下沿水平方向左右移动，以保持所述接触件130对所述被打磨产品施加的压力恒定。具体地，以图1中所示实施例为例，当恒力输出组件141的推力与被打磨产品的挤压力平衡时，接触件130与被打磨产品的位置保持不动。当被打磨产品的挤压力减小，则接触件130会向图中右方移动，直到推力与挤压力再次平衡。反之，当被打磨产品的挤压力增大时，接触件130会向图中左方移动，直到推力与挤压力再次平衡，从而保证打磨件110与被打磨产品表面之间压强保持不变。移动组件142能够移动的最大幅度根据整个打磨过程中被打磨产品的形面变化幅度确定，也就是说，移动组件142能够移动的最大幅度应大于被打磨产品与打磨件110的接触点在水平方向上的移动幅度。在一个实施例中，被打磨产品与打磨件110的接触点在水平方向上的移动幅度不超过20mm，而移动组件142在水平方向上能够移动的最大幅度为75mm，足够满足恒力浮动打磨的要求。

进一步地，参见图2，恒力输出组件141包括第一驱动件1411、调压阀1412以及溢流阀1413。其中，第一驱动件1411可以为气缸或液压缸，第一驱动件1411的输出轴与移动组件142连接，以驱动移动组件142移动。调压阀1412与第一驱动件1411连通，当移动组件142向图中右方移动时，第一驱动件1411内气压下降，调压阀1412向第一驱动件1411内注入气体以保持第一驱动件1411内气压恒定。溢流阀1413与第一驱动件1411连通，当移动组件142向图中左方移动时，第一驱动件1411内气压上升，溢流阀1413排出第一驱动件1411内过压的气体以保持第一驱动件1411内气压恒定。通过调压阀1412与溢流阀1413控制第一驱动件1411内的气压以实现第一驱动件1411的恒力输出，相比于传统的采用力传感器控制的恒力输出机构，本申请的恒力输出组件141的成本大大降低。

继续参见图2，移动组件142包括第一导轨1421以及第一滑块1422，第一导轨1421沿第一方向延伸，例如在本实施例中第一导轨1421沿水平方向延伸。第一滑块1422与第一导轨1421滑动配合，并且第一滑块1422的一端与第一驱动件1411的输出轴连接，第一滑块1422的另一端与接触件130可转动连接，使得第一滑块1422在第一驱动件1411的驱动下带动接触件130沿第一导轨1421移动，从而使得接触件130的移动更平稳。进一步地，第一滑块1422设置有旋转轴1423，旋转轴1423上套设有轴承1424，接触件130套设在轴承1424上，从而使得接触件130与第一滑块1422形成可转动连接。

参见图1，打磨装置100还包括配重组件150，配重组件150与打磨件110连接，当接触件130移动时，配重组件150也会做适应性移动，以保持打磨件110处于张紧状态。具体地，配重组件150包括第二导轨151、第二滑块152、配重轮153以及配重块154。其中，第二导轨151沿第二方向延伸，具体地，第二方向可以是与第一方向相平行的水平方向。第二方向还可以是不同于第一方向的其他方向。第二滑块152与第二导轨151滑动配合，配重轮153与第二滑块152可转动连接并与打磨件110的背面抵接。配重块154与配重轮153连接，进一步地，配重块154通过负重绳156与配重轮153连接，配重组件150还包括滑轮155，负重绳156一端与配重块154连接，负重绳156的另一端绕过滑轮155并与配重轮153连接，从而改变配重块154对配重轮153的牵引力方向。配重块154能利用自身重力带动配重轮153与第二滑块152移动从而保持所述打磨件110张紧。具体地，参见图1，当打磨件110处于张紧状态时，配重块154的重力等于打磨件110的张紧力的合力，此时第二滑块152与配重轮153位置不变。当接触件130向图中左方移动时，打磨件110放松，此时配重块154的重力大于打磨件110的张紧力的合力，配重块154向下运动并带动配重轮153与第二滑块152左移，直至配重块154的重力与打磨件110的张紧力再次平衡，此时打磨件110恢复张紧状态，从而通过配重组件150的调节，无论接触件130是左移还是右移，打磨件110均能保持着张紧状态，从而适应打磨件110的不同长度和在打磨过程中的自然拉长，保证了打磨的稳定性。

具体地，参见图3,假设配重块154重力为G，打磨件110的张紧力为F₁,则重力G与2个F₁在水平方向的合力平衡，根据三角函数公式可得：

参见图4，假设接触件130施加于被打磨产品的压力为F_H,打磨件110的张紧力F₁在水平方向的合力为F₂,第一驱动件1411输出的推力为F,第一驱动件1411内的气压为P，第一驱动件1411的活塞面积为S，则根据受力分析有：

所以结合公式(1)以及(2)有：

在实际应用中，夹角α与θ的变化很小。而第一驱动件1411的活塞面积S为常数，即接触件130施加于被打磨产品的压力F_H取决于第一驱动件1411内的气压P以及配重块154的重力G。通过调压阀1412以及溢流阀1413的控制，第一驱动件1411内的气压P能保持恒定，而配重块154重力保持不变，因此接触件130施加于被打磨产品的压力F_H能保持恒定。

在其中一个实施例中，通过调节配重块154的重力与第一驱动件1411内的压强，使得接触件130施加于被打磨产品的压力F_H恒定在150N±10N的范围内，将第一滑块1422与接触件130的总质量M控制为10kg,从而通过加速公式可得到接触件130的移动加速度为：

一般地，被打磨产品的转速在20°/s，经过对实际被打磨产品的测量，被打磨产品在转动20°范围(在即1秒内)，其形面在水平方向上变化的最大值d为3mm，根据加速公式：

其中初始速度V₀＝0，d＝0.003m，a＝15m/s²，可以得出：

即打磨装置100的响应能力能够满足实际被打磨产品的打磨速度。本实用新型提供的打磨装置，通过调压阀与溢流阀自适应气压调节实现恒力浮动，在满足响应能力的前提下，相比于采用传感器力控大大降低了成本。

具体地，打磨装置100还包括第一调节组件160，第一调节组件160与打磨件110的背面抵接，用于控制打磨件110松紧程度，从而便于更换打磨件110。具体地，第一调节组件160包括第一轮轴161、第一调节轮162以及第三驱动件163，其中，第一调节轮162与第一轮轴161可转动连接，并与打磨件110的背面抵接。第三驱动件163与第一轮轴161连接，第三驱动件163用于驱动第一调节轮162移动，从而使第一调节轮162张紧或放松打磨件110。具体地，在其中一个实施例中，第三驱动件163为气缸，气缸的输出轴与第一轮轴161连接。当需要更换打磨件110时，气缸输出轴收回，从而驱动第一调节轮162做靠近气缸的运动，打磨件110被放松，此时可轻易取下打磨件110并换上新的打磨件110。当新的打磨件110更换好后，气缸输出轴伸出，驱动第一调节轮162做远离气缸轴的运动，使得新的打磨件110被张紧。

进一步地，在其中一个实施例中，所述第一调节组件160还包括连接件164，第一轮轴161的一端与连接件164连接并且能沿连接件164的轴向移动以形成移动端，第一轮轴161的远离移动端的一端设置有铰链以形成铰接端。具体地，连接件164为螺杆，转动螺杆能使得第一轮轴161的移动端沿螺杆的轴向上下移动，由于第一轮轴161的铰接端设置有铰链，所以铰接端只能转动而不能移动，从而通过连接件164能调节第一轮轴161的倾斜角度，从而改变第一调节轮162的周面倾角，进而调整打磨件110的偏移位置。具体地，在打磨过程中，打磨件110可能会沿接触件130的轴向发生左偏移或右偏移，使得打磨件110不能完全覆盖接触件130，通过连接件164调节第一调节轮162的表面倾角，进而对打磨件110的偏移进行纠正，使得打磨件110能完全覆盖接触件130。

参见图1，打磨装置100还包括分别设置于接触件130两侧的第二调节组件170以及第三调节组件180。第二调节组件170与第三调节组件180用于调整打磨件110在接触件130处所形成的夹角。第二调节组件170包括第二轮轴171、第二调节轮172以及第三导轨173。第二调节轮172与第二轮轴171转动连接，并且第二调节轮172与打磨件110的背面抵接以张紧打磨件110。第三导轨173与第二轮轴171滑动配合。从而使得第二调节轮172能沿第三导轨173移动以改变第二调节轮172在第三导轨173上的位置，进而改变打磨件110在接触件130处所形成的夹角。进一步地，在其中一个实施例中，第三导轨173延伸方向与第一导轨1421延伸方向相平行。第三调节组件180与第二调节组件170相同，此处不再赘述。以上调节组件与配重组件协作配合，能够使得打磨装置适应砂带在打磨过程中的长度变化和自然拉长，保证了打磨的稳定性。

参见图5，接触件130包括旋转轮131以及套设在旋转轮131上的接触基体132，旋转轮131套设在轴承1424上，旋转轮131的材料为金属材料。具体地，旋转轮131可以为铝材质，从而减轻接触件130的质量，进而能加快打磨装置100的响应速度。进一步地，旋转轮131可以开设有配重孔133，以使得旋转轮131的重心位于旋转轮131的转动轴线上，从而保证接触件130的转动平稳性。接触基体132由弹性材料制成或接触基体132与打磨件110接触的部分具有弹性，以使得接触基体132全部或部分具有弹性变形能力。具体地，接触基体132所采用的材料为橡胶硬度在25-55duro之间且具有良好变形能力的高分子材料，从而在对表面形状复杂的产品进行打磨时能保证打磨件110与被打磨产品的表面能充分接触，紧密贴合，避免了打磨件110无法打磨到被打磨产品的凹陷处问题，并且与传统橡胶接触件或硬质接触件相比，本申请的接触件120与恒力浮动机构140配合能保证被打磨产品的表面光洁度，不会在被打磨产品上出现拉丝现象，进一步提高了打磨品质。

参见图1，驱动组件120包括第二驱动件121、驱动轮122以及变频器123。其中，第二驱动件121为电机，例如三相异步电机。第二驱动件121用于输出扭矩。驱动轮122与第二驱动件121通过同步带124传动连接，并且驱动轮122与打磨件110的背面抵接以带动打磨件110运转。变频器123与第二驱动件121电连接，用于控制第二驱动件121的转速，从而通过变频器123能根据实际打磨需求调整打磨件110的运转速度。

整个打磨装置中，驱动轮、调节轮、接触轮都与砂带背面接触，且得益于软基体及恒力浮动机构，降低了砂带不必要的损耗，大大的延长了砂带的使用寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种打磨装置，其特征在于，包括：

打磨件；

驱动组件，与所述打磨件连接；

恒力浮动机构，用于输出恒定推力；以及，

接触件，可移动地与所述恒力浮动机构连接并与所述打磨件抵接，用于对被打磨产品施加恒定压力。

2.根据权利要求1所述的打磨装置，其特征在于，所述恒力浮动机构包括：

恒力输出组件；以及，

移动组件，两端分别连接所述恒力输出组件与所述接触件，用于带动所述接触件沿第一方向往复移动以保持所述接触件对所述被打磨产品施加的压力恒定。

3.根据权利要求2所述的打磨装置，其特征在于，所述恒力输出组件包括：

第一驱动件，所述第一驱动件的输出轴与所述移动组件连接；

调压阀，与所述第一驱动件连通，用于向所述第一驱动件注入气体以保持所述第一驱动件内气压恒定；以及，

溢流阀，与所述第一驱动件连通，用于排出所述第一驱动件内的气体以保持所述第一驱动件内气压恒定。

4.根据权利要求3所述的打磨装置，其特征在于，所述移动组件包括：

第一导轨，沿所述第一方向延伸；以及，

第一滑块，与所述第一导轨滑动配合，所述第一滑块的一端与所述第一驱动件的输出轴连接，所述第一滑块的另一端与所述接触件可转动连接。

5.根据权利要求1所述的打磨装置，其特征在于，所述接触件包括旋转轮以及套设在所述旋转轮上的接触基体，所述接触基体由弹性材料制成或部分具有弹性。

6.根据权利要求1所述的打磨装置，其特征在于，所述驱动组件包括：

第二驱动件；

驱动轮，与所述第二驱动件传动连接，并且所述驱动轮与所述打磨件抵接；以及，

变频器，与所述第二驱动件电连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的打磨装置，其特征在于，所述打磨装置还包括配重组件，所述配重组件包括：

第二导轨；

第二滑块，与所述第二导轨滑动配合；

配重轮，与所述第二滑块可转动连接并与所述打磨件抵接；以及，

配重块，与所述配重轮连接，用于保持所述打磨件张紧状态。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的打磨装置，其特征在于，所述打磨装置还包括第一调节组件，所述第一调节组件包括：

第一轮轴；

第一调节轮，与所述第一轮轴转动连接，并且所述第一调节轮与所述打磨件抵接；以及，

第三驱动件，与所述第一轮轴连接，用于驱动所述第一调节轮张紧或松开所述打磨件。

9.根据权利要求8所述的打磨装置，其特征在于，所述第一调节组件还包括连接件，所述第一轮轴的一端与所述连接件连接并能沿所述连接件的轴向移动以形成移动端，所述第一轮轴的远离所述移动端的一端设置有铰链以形成铰接端。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的打磨装置，其特征在于，所述打磨装置还包括分别设置于所述接触件两侧的第二调节组件以及第三调节组件，所述第二调节组件以及所述第三调节组件均包括：

第二轮轴；

第二调节轮，与所述第二轮轴转动连接，并且所述第二调节轮与所述打磨件抵接；以及，

第三导轨，与所述第二轮轴滑动配合。

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