WO2019047684A1 - 一种轴向恒力浮动装置 - Google Patents

Abstract

一种轴向恒力浮动装置，包括有浮动轴（1）、恒压外缸体（2）、恒压内缸体（3）和浮动活塞（4）：恒压内缸体（3）和浮动活塞（4）分别套设于浮动轴（1）的外部，恒压外缸体（2）套设于恒压内缸体（3）和浮动活塞（4）的外部，恒压外缸体（2）和恒压内缸体（3）之间形成一腔室，浮动活塞（4）一端与浮动轴（1）固定连接，另一端位于腔室内并将腔室分隔为第一腔室（5）和第二腔室（6），恒压外缸体（2）的侧壁上设置有第一进气口（7）和第二进气口（8），第一进气口（7）与第一腔室（5）相连通，第二进气口（8）与第二腔室（6）相连通。该装置可实现浮动轴的轴向浮动，且在浮动形成范围内压力恒定，可实现恒力浮动。在打磨领域，可实现恒力浮动打磨。

Description

一种轴向恒力浮动装置 技术领域

本发明涉及工业自动化设备技术领域，尤其涉及一种轴向恒力浮动装置。

背景技术

在工业生产过程中，打磨是很常见的工序。铸件(如铸铁、铸铝、铸钢)的飞边和浇口以及焊接件中间的焊缝常需要打磨。目前多数是靠人力打磨，费时费力，且现场工作环境差(如粉尘很大)，安全事故时有发生，使得打磨工作人员的工作环境相当恶劣。如今，使用机器人或其它自动化设备进行打磨逐渐成为趋势。

由于待打磨器件的表面形状、位置、尺寸等往往不恒定、不一致，因此难以使用一套程序来进行批量化处理。为了适应这些不一致，提供一种可浮动的，且浮动压力可调且恒定的装置具有很好的意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种轴向恒力浮动装置，以在打磨过程中获得并保持恒定打磨压力。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种轴向恒力浮动装置，包括有浮动轴、恒压外缸体、恒压内缸体和浮动活塞：所述恒压内缸体和浮动活塞分别套设于所述浮动轴的外部，所述恒压外缸体套设于所述恒压内缸体和浮动活塞的外部，所述恒压外缸体和恒压内缸体之间形成一腔室，所述浮动活塞一端与所述浮动轴固定连接，另一端位于所述腔室内并将所述腔室分隔为第一腔室和第二腔室，所述恒压外缸体的侧壁上设置有第一进气口和第二进气口，所述第一进气口与所述第一腔室相连通，所述第二进气口与所述第二腔室相连通。

进一步地，所述浮动轴和恒压内缸体之间设有直线导向机构，所述直线导向机构使得所述浮动轴和恒压内缸体之间只能进行轴向的直线运动。

优选的，所述浮动轴为中空筒状结构，所述恒压内缸体端面开孔。

优选的，所述恒压内缸体端面上安装有力传感器和/或倾角传感器。

优选的，所述直线导向机构包括：设于所述浮动轴的外表面上的第一滑槽、设于所述恒 压内缸体的内表面且与所述第一滑槽位置相对的第二滑槽以及设于所述第一滑槽和第二滑槽内的多个滚动体，所述滚动体为球体。

可选的，所述第一滑槽和第二滑槽为圆形滑槽。

作为本发明的改进，所述恒压外缸体和/或浮动轴上设置有用以测量所述浮动轴位移量的位移传感器。

优选的，所述浮动轴在连接有所述浮动活塞的一端设置有连接件，所述恒压外缸体的侧面上设置有斜面，所述位移传感器的一端固定连接于所述连接件上，另一端活动连接于所述恒压外缸体的斜面上。

进一步地，所述连接件为法兰。

进一步地，所述轴向恒力浮动装置还包括有保护防尘罩，所述保护防尘罩套设于所述浮动活塞和浮动轴的外部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出了一种轴向恒力浮动装置，可实现浮动轴的轴向浮动，且在浮动形成范围内压力恒定，可实现恒力浮动。应用在打磨领域，能够很好地适应被磨器件的表面形状、位置、尺寸等往往不恒定、不一致，实现恒力浮动打磨。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为实施例1的结构示意图(剖视图)；

图2为实施例2的结构示意图(剖视图)。

其中，图中所示标记为：1：浮动轴；2：恒压外缸体；3：恒压内缸体；4：浮动活塞；5：第一腔室；6：第二腔室；7：第一进气口；8：第二进气口；9：滚动体；10：位移传感器；11：连接件；12：保护防尘罩；13：力传感器；14：倾角传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示 的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参照图1，本发明的轴向恒力浮动装置的优选实施例，其包括有浮动轴1、恒压外缸体2、恒压内缸体3和浮动活塞4：

恒压内缸体3和浮动活塞4分别套设于浮动轴1的外部，恒压外缸体2套设于恒压内缸体3和浮动活塞4的外部，恒压外缸体2和恒压内缸体3之间形成一腔室，浮动活塞4一端与浮动轴1固定连接，另一端位于腔室内并将腔室分隔为第一腔室5和第二腔室6，恒压外缸体2的侧壁上设置有第一进气口7和第二进气口8，第一进气口7与第一腔室5相连通，第二进气口8与第二腔室6相连通。

本发明处于工作状态时，通过第一进气口7或者第二进气口8向第一腔室5或者第二腔室6内充气。当通过第一进气口7向第一腔室5内充气时，浮动活塞4受气流作用向第二腔室6方向移动，由于浮动活塞4与浮动轴1固定连接，因此浮动活塞4带动浮动轴1一起运动，浮动轴1处于伸出的状态。当第一腔室5输入的气流一定时，浮动活塞4受力一定，因此通过浮动活塞4传递给浮动轴1的力是恒定的，即所说的轴向恒力浮动。当通过第二进气口8向第二腔室6内充气时，浮动活塞4受气流作用向第一腔室5方向移动，浮动活塞4带动浮动轴1一起运动，浮动轴1处于缩入的状态。当第二腔室6输入的气流一定时，浮动活塞4受力一定，因此通过浮动活塞4传递给浮动轴1的力也是恒定的。值得注意的是，由于浮动活塞4可在恒压外缸体2和恒压内缸体3形成的腔室内活动，因此第一腔室5和第二腔室6的界线并没有明显的界定。另外，还值得注意的是，浮动活塞4与恒压外缸体2并不一定是完全绝密的，因此当第一进气口7向第一腔室5内充气时，气体也可通过浮动活塞4与恒压外缸体2之间的缝隙以及第二进气口8排出；当第二进气口8向第二腔室6内充气时， 气体也可通过浮动活塞4与恒压外缸体2之间的缝隙以及第一进气口7排出。通过上述的设置，可实现在轴向恒力浮动，这个恒力，可以是工作时对工件恒定下压的力，也可以是对工件恒定上拉的力，不管是哪种恒力，都能实现对加工器件的轴向恒力作用，从而起到恒力作用、保护器件、提高精度的目的。

优选的，请参照图1，浮动轴1为中空筒状结构，恒压内缸体3端面的中心开孔。在具体实施时，浮动轴1或恒压内缸体3上根据使用需求可能会安装、固定有外部器件，如动力源、打磨头等。浮动轴1为空心筒状结构以及恒压内缸体3端面开孔，可将这些外部器件分别安置于两头，如将动力源安装于恒压内缸体3一端，打磨头安装于浮动轴1一端，此时动力源的输出轴可通过浮动轴1和恒压内缸体3端面的开孔延伸至浮动轴1一端，给浮动轴1上的打磨头提供动力。当然，外部器件也可以集中安装固定于浮动轴1一头。

进一步地，浮动轴1和恒压内缸体3之间设有直线导向机构，直线导向机构使得浮动轴1和恒压内缸体3之间只能进行轴向的直线运动。优选的，直线导向机构包括：设于浮动轴1的外表面上的第一滑槽、设于恒压内缸体3的内表面且与第一滑槽位置相对的第二滑槽以及设于第一滑槽和第二滑槽内的多个滚动体9。优选的，第一滑槽和第二滑槽为圆形滑槽，滚动体9为球体，优选地可选择钢球，圆形滑槽以及球体的设计均可以降低滚动体9与第一滑槽和第二滑槽的内壁摩擦，增加轴向恒力浮动装置的使用寿命。通过这种优选的设计，既能进一步限制浮动轴1只能进行轴向的直线运动，且保证了轴向的直线运动的流畅性。

实施例2

请参照图2，与实施例1不同的是，本优选的实施例中，恒压外缸体2和浮动轴1上设置有用以测量浮动轴1位移量的位移传感器10；轴向恒力浮动装置还包括有保护防尘罩12，保护防尘罩12套设于浮动活塞4和浮动轴1的外部。

进一步地，浮动轴1在连接有浮动活塞4的一端设置有连接件11，恒压外缸体2的侧面上设置有斜面，位移传感器10的一端固定连接于连接件11上，本实施例中连接件11为法兰，即位移传感器10的一端的通过法兰固定连接于浮动轴1上，另一端活动连接于所述恒压外缸体2的斜面上，位移传感器10为应变式位移传感器，通过位移传感器10活动端的变化来实现位移的测量。

需要说明的是，本实施例采用的位移传感器10基于应变原理来实现位移测量，在其他优选的实施例中，可以用其它原理的测量元件代替，如光学传感器、拉线位移传感器、电涡流测距传感器等。对位移测量传感器的改动都应在本专利的保护范围内。

轴向恒力浮动装置设有保护防尘罩12，保护防尘罩12一端与恒压外缸体2固定连接，并包裹住浮动活塞4和浮动轴1以保护浮动活塞4和浮动轴1被外力破坏以及避免外部粉尘进入装置内部以影响装置使用。值得注意的是，本实施例中在浮动轴1的一端部上设置有连接件11，故而恒压外缸体2、保护防尘罩12以及连接件11之间形成一相对密闭的空间以起到保护、防尘的作用；但在其它的实施例中没有设有连接件11时，恒压外缸体2、保护防尘罩12或者集成其他一些零部件也能形成一相对密闭的空间以起到保护、防尘的作用。

实施例3

请参照图3，与实施例2不同的是，本优选的实施例中，恒压内缸体3端面上安装有力传感器13和倾角传感器14。力传感器13用于检测实际的打磨力，倾角传感器14用于测量轴向恒力浮动装置相对于水平面的倾斜角度。浮动轴1、浮动活塞4以及其它连接在两者上的部件的重量是轴向力的一部分。本发明处于不同倾角时，这些重量对浮动轴1轴向的分力不同。通过倾角传感器14测量本发明的倾斜角度，即可获得重量对轴向力的影响，最终使得可以调节第一腔室5或第二腔室6内的压力来保证本发明在不同姿态下始终保持浮动轴1的轴向的恒力。加入力传感器13可以监控实际的打磨力，并反馈给外部的控制系统以调节第一腔室5和第二腔室6的气压，以保持浮动轴1的轴向的恒力。

需要说明的是，本实施例采用的力传感器13和倾角传感器14，其安装方法可以根据浮动轴1、恒压外缸体2、恒压内缸体3和浮动活塞4的具体结构而相应调整，对力传感器13和倾角传感器14安装方法的改动都应在本专利的保护范围内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1. 一种轴向恒力浮动装置，其特征在于，包括有浮动轴(1)、恒压外缸体(2)、恒压内缸体(3)和浮动活塞(4)：所述恒压内缸体(3)和浮动活塞(4)分别套设于所述浮动轴(1)的外部，所述恒压外缸体(2)套设于所述恒压内缸体(3)和浮动活塞(4)的外部，所述恒压外缸体(2)和恒压内缸体(3)之间形成一腔室，所述浮动活塞(4)一端与所述浮动轴(1)固定连接，另一端位于所述腔室内并将所述腔室分隔为第一腔室(5)和第二腔室(6)，所述恒压外缸体(2)的侧壁上设置有第一进气口(7)和第二进气口(8)，所述第一进气口(7)与所述第一腔室(5)相连通，所述第二进气口(8)与所述第二腔室(6)相连通。
2. 根据权利要求1所述的轴向恒力浮动装置，其特征在于，所述浮动轴(1)和恒压内缸体(3)之间设有直线导向机构，所述直线导向机构使得所述浮动轴(1)和恒压内缸体(3)之间只能进行轴向的直线运动。
3. 根据权利要求1所述的轴向恒力浮动装置，其特征在于，所述浮动轴(1)为中空筒状结构，所述恒压内缸体(3)端面开孔。
4. 根据权利要求1所述的轴向恒力浮动装置，其特征在于，所述恒压内缸体(3)端面上安装有力传感器(13)和/或倾角传感器(14)。
5. 根据权利要求2所述的轴向恒力浮动装置，其特征在于，所述直线导向机构包括：设于所述浮动轴(1)的外表面上的第一滑槽、设于所述恒压内缸体(3)的内表面且与所述第一滑槽位置相对的第二滑槽以及设于所述第一滑槽和第二滑槽内的多个滚动体(9)，所述滚动体(9)为球体。
6. 根据权利要求5所述的轴向恒力浮动装置，其特征在于，所述第一滑槽和第二滑槽为圆形滑槽。
7. 根据权利要求1所述的轴向恒力浮动装置，其特征在于，所述恒压外缸体(2)和/或浮动轴(1)上设置有用以测量所述浮动轴(1)位移量的位移传感器(10)。
8. 根据权利要求7所述的轴向恒力浮动装置，其特征在于，所述浮动轴(1)在连接有所述浮动活塞(4)的一端设置有连接件(11)，所述恒压外缸体(2)的侧面上设置有斜面，所述位移传感器(10)的一端固定连接于所述连接件(11)上，另一端活动连接于所述恒压外缸体(2)的斜面上。
9. 根据权利要求7所述的轴向恒力浮动装置，其特征在于，所述连接件(11)为法兰。
10. 根据权利要求1-9任一项所述的轴向恒力浮动装置，其特征在于，所述轴向恒力浮动装置还包括有保护防尘罩(12)，所述保护防尘罩(12)套设于所述浮动活塞(4)和浮动轴(1)的外部。

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