CN104162817B - 分体式智能磨床 - Google Patents

Abstract

一种分体式智能磨床,包括横梁，横梁上设有沿水平导轨动作的机械臂，横梁下方依次设有工件平台、厚度检测装置、翻转臂和工作台，在工件平台上设有工件导杆，机械臂上设有升降导轨，气缸安装在机械臂上，电磁吸盘与气缸连接，气缸驱动电磁吸盘沿升降导轨滑动升降，电磁吸盘与气缸之间设有用于缓冲的弹簧。本发明提供的一种分体式智能磨床，通过采用分体式的结构，可以利用现有的磨床，降低了设备的整体成本，通过在机械臂上设置气缸驱动升降并配合用于缓冲的弹簧的方式，简化了机械臂的结构，尤其是简化了控制方式，通过气缸的上下极限点来控制动作精度，大幅简化了控制难度。

Description

分体式智能磨床

技术领域

本发明涉及磨床领域，特别是一种用于平磨锯片等批量型圆台形工件的分体式智能磨床。

背景技术

在圆台形批量工件加工过程中，企业员工需求量大，通常工作环境差﹑劳动强度高，工人不能多机操作。在工作过程中，由于材料厚度不一，成品要求严格，对员工素质要求也高。在经济和科技高速发展的今天，传统磨床越来越不适应大规模现代化生产。

中国专利文献CN102328251A，公开了一种智能化卧轴圆台平面磨床，包括磨床床身、工作台，工作台的一侧设有翻面装置、自动测厚装置、工件及工作台清洗装置和工件存储位；工作台、翻面装置和工件存储位的上方设有机械手。本发明提供的一种智能化卧轴圆台平面磨床，通过设置的翻面装置、自动测厚装置和机械手，实现了无需人工干涉地自动化加工锯片基体的两面，极大的提高了生产效率。且由于各步骤均由程序控制，也减少了人为误差，提高了工件的质量。但是该磨床结构较为复杂，采用丝杠驱动的方式需要较多的采用伺服电机，而且，采用丝杠驱动的方式速度较慢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种分体式智能磨床，可以简化现有设备的结构，尤其是便于利用现有的磨床，提高运行速度，降低整体成本。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种分体式智能磨床,包括横梁，横梁上设有沿水平导轨动作的机械臂，横梁下方依次设有工件平台、厚度检测装置、翻转臂和工作台，在工件平台上设有工件导杆，机械臂上设有升降导轨，气缸安装在机械臂上，电磁吸盘与气缸连接，气缸驱动电磁吸盘沿升降导轨滑动升降，电磁吸盘与气缸之间设有用于缓冲的弹簧。

气缸驱动电磁吸盘位于上极限点时，电磁吸盘的下端面与工件导杆上端面的距离，大于一个工件的厚度，小于两个工件的厚度。

所述的弹簧的缓冲行程大于或等于工件导杆实际堆叠工件的整体厚度。

在横梁上设有沿水平导轨布置的同步带，同步带的两端固定安装在横梁的两端；

机械臂滑动安装在水平导轨上，机械臂上设有与同步带啮合的同步带轮，同步带轮与固定安装在机械臂上的机械手伺服电机连接。

在同步带轮的两侧设有张力轮，张力轮位于同步带与同步带轮相对的另一侧，以使同步带轮与同步带之间的包角增大。

所述的厚度检测装置中，上检测滚轮和下检测滚轮均通过底座滑动安装在检测升降导轨上；

上检测滚轮的底座和下检测滚轮的底座通过弹簧安装在机架上，以使上检测滚轮和下检测滚轮之间检测点浮动；

还设有用于检测上检测滚轮和下检测滚轮之间或者上检测滚轮和下检测滚轮的底座之间间隙的检测头。

所述的检测头为激光测距检测头或位移传感器。

与检测头连接的控制装置，在不检测时随时对测量零点进行校正。

检测升降导轨与检测升降气缸的活塞杆连接，检测升降气缸缸体与检测进出气缸的缸体连接，检测进出气缸的活塞杆与检测丝杠的螺母件连接，检测丝杠的丝杠安装在厚度检测装置机架上。

采用分体结构，横梁、机械臂、工件平台、厚度检测装置、翻转臂和工作台整体为一部分，磨床为另一部分。

本发明提供的一种分体式智能磨床，通过采用分体式的结构，可以利用现有的磨床，降低了设备的整体成本，通过在机械臂上设置气缸驱动升降并配合用于缓冲的弹簧的方式，简化了机械臂的结构，尤其是简化了控制方式，通过气缸的上下极限点来控制动作精度，大幅简化了控制难度。通过采用弹簧缓冲的方式，从而无需精确控制机械的高度位置。机械臂的水平驱动采用同步带，尤其是采用了同步带固定，而驱动轮运动的方式，降低了设备的成本。设置的厚度检测装置，通过采用全浮动式的检测点，即全浮动的上检测滚轮和下检测滚轮，解决了厚度和位置不同产品规格测量点需要不断调整问题。通过随时校正测量零点的方式，解决了因为各种因素引起的零点漂移问题，从而提高了测量精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明中横梁和机械臂的连接结构示意图。

图3是本发明中同步带与同步带轮连接关系示意图。

图4为本发明中厚度检测装置的主视结构示意图。

图5为本发明中厚度检测装置的侧视结构示意图。

图中：横梁1，水平导轨2，同步带3，张力轮4，同步带轮5，机械手伺服电机6，升降导轨7，厚度检测装置8，检测升降气缸801，上检测导轨802，下检测导轨803，手轮804，检测丝杠805，检测头806，检测升降导轨807，检测进出气缸808，检测拉簧809，上检测滚轮810，下检测滚轮811，机架（812），活动架（813），固定架（814），升降滚珠丝杠9，压板10，气缸11，电磁吸盘12，砂轮13，电控柜14，工作台15，工作台进给伺服电机16，翻转臂17，旋转气缸18，进给滚珠丝杠19，清洗机械手20，成品座21，砂轮升降伺服电机22，中心控制台23，工件平台24，工件导杆25，工作状态指示灯26，弹簧27。

具体实施方式

如图1～5中，一种分体式智能磨床,包括横梁1，横梁1顶部设有工作状态指示灯26，以便于操作人员可以同时管理多台设备，横梁1上设有沿水平导轨2动作的机械臂，横梁1下方依次设有工件平台24、厚度检测装置8、翻转臂17和工作台15，工作台15设有驱动其旋转的电机，工作台总成与进给滚珠丝杠19的螺母件连接，工作台进给伺服电机16与滚珠丝杠19的丝杠件连接，实现工作台15的进给。

优选的，在工作台15一侧还设有清洗机械手20，用于清洗工件和工作台15，在工作台15的上方设有吹气起片装置，用于破坏工件表面的水膜，使工件与工作台15表面分离。在工件平台24上设有工件导杆25，优选的，在工件平台24一侧还设有成品座21，用于暂存成品，或者省略成品座21，由机械手20直接卸料至料斗。

优选的，采用分体结构，横梁1、机械臂、工件平台24、成品座21、厚度检测装置8、翻转臂17和工作台15整体为一部分，磨床为另一部分。磨床的砂轮13位于工作台15的斜上方，砂轮13与主轴和驱动电机连接，整个砂轮总成与升降滚珠丝杠9中的螺母件连接，升降滚珠丝杠9中的丝杠件安装在磨床的机架上，砂轮升降伺服电机22驱动丝杠件旋转，以实现砂轮总成的升降。采用分体式的结构，可以充分利用现有的磨床，降低用户的使用成本。更进一步的，横梁和机械臂总成也可以和工作台15的总成采用分体结构，以利用现有的工作台15总成。

本发明在工件的磨削加工前后，利用厚度检测装置8中的检测头806对工件厚度进行测量，得到锯片工件厚度值，并以此为基础计算磨削参数及控制磨削流程；利用独立PLC控制的机械手，实现锯片工件的自动上下料；配合设置的电控柜14和中心控制台23实现了工件的全自动磨削加工。工件磨削加工与机械手上下料并行运行，实现了全自动上下料、工件翻面、工作台清洗。工件材料厚度﹑成品厚度自动测量﹑分类。自动控制磨床和工作台15的进给量。

本发明具有5个工位。由1个中心控制系统进行中心控制。1个位移检测头测量系统进行厚度测量。由1个水处理机构完成冷却清洗。

本发明不仅节省了大量加工时间，而且工件磨削过程全自动；实现了高效率、高精度、易操作、环保的目标。

如图2中，机械臂上设有升降导轨7，气缸11安装在机械臂上，电磁吸盘12与气缸11连接，气缸11驱动电磁吸盘12沿升降导轨7滑动升降，电磁吸盘12与气缸11之间设有用于缓冲的弹簧27。当气缸11的活塞杆伸出时，带动电磁吸盘12下行，如果此时电磁吸盘12碰到障碍，例如工件，则弹簧27收缩，实现缓冲。

优选的如图1中，气缸11驱动电磁吸盘12位于上极限点时，电磁吸盘12的下端面与工件导杆25上端面的距离，大于一个工件的厚度，小于两个工件的厚度。由此结构，确保每次只会吸起一个工件，多余的工件会被工件导杆25的上端阻挡而落下。优选的，所述的电磁吸盘12位于上极限点时，电磁吸盘12的下端面位置，与厚度检测装置8、翻转臂17和工作台15的工作位置在水平方向上平齐。以使机械臂上的电磁吸盘12位于上极限点时，即可将工件平移输送到厚度检测装置8进行厚度检测；到翻转臂17上进行工件翻面和到工作台15上进行工件磨削加工。

所述的弹簧27的缓冲行程大于或等于工件导杆25实际堆叠工件的整体厚度。由此结构，以使机械臂无需控制电磁吸盘12每次下行的高度，只要使气缸11处于下极限点的位置，电磁吸盘12在延时触碰开关的控制下，即可吸起工件导杆25上任意高度的工件。由此简化了控制难度，也避免电磁吸盘12上的触碰开关损坏后，造成电磁吸盘12损坏。配合气缸11位于上极限点的位置和工件导杆25的高度，确保每次只会吸起一个工件。

在横梁1上设有沿水平导轨2布置的同步带3，同步带3的两端固定安装在横梁1的两端；

机械臂滑动安装在水平导轨2上，机械臂上设有与同步带3啮合的同步带轮5，同步带轮5与固定安装在机械臂上的机械手伺服电机6连接。由此结构，简化了结构，降低了成本。尤其是与齿轮、齿条驱动方式相比，由于同步带3的长度便于剪裁，且批量生产成本也较低，因此可以降低使用成本。与丝杠螺母机构相比，处理降低成本外，还可以提高运行速度。

在同步带轮5的两侧设有张力轮4，张力轮4位于同步带3与同步带轮5相对的另一侧，以使同步带轮5与同步带3之间的包角增大。优选的如图3中，张力轮4的位置为可上、下调节的，以便于调整和拆卸。

优选的如图4、5中，所述的厚度检测装置8中，上检测滚轮810和下检测滚轮811均通过底座滑动安装在检测升降导轨807上；本例中的上检测滚轮810和下检测滚轮811采用的是高精度轴承。

上检测滚轮810的底座和下检测滚轮811的底座通过弹簧安装在机架上，以使上检测滚轮810和下检测滚轮811之间检测点浮动；由此结构，以适应工件厚度规格的变化，即当机械臂横移通过本发明的厚度检测装置时，上检测滚轮810和下检测滚轮811之间检测点会随着机械臂下端位置的变化而随之变化，因此不会受到机械臂自身精度的影响。并且也可以随着工件厚度规格的变化而随之变化，因此以较为简单的结构，适应不同工件厚度规格的变化。该结构尤其适应在线检测的工况。实现浮动有较多的方式，例如下检测滚轮811的底座通过弹簧与机架连接，而上检测滚轮810的底座则依靠重力压在下检测滚轮811的底座上；或者上检测滚轮810的底座和下检测滚轮811的底座设置拉簧。

还设有用于检测上检测滚轮810和下检测滚轮811之间或者上检测滚轮810和下检测滚轮811的底座之间间隙的检测头806。本例中采用的是测量上检测滚轮810和下检测滚轮811的底座之间间隙的检测头806。这样更便于检测头806的安装和测量。

上检测滚轮810和下检测滚轮811的底座分别与检测升降气缸801的缸体和活塞杆连接，以通过检测升降气缸801使上检测滚轮810和下检测滚轮811张开；采用其他的结构使上检测滚轮810和下检测滚轮811张开也是可行的，例如采用本领域常用的凸轮机构。需要说明的是，检测升降气缸801的供气回路中通常会设置较低的压力，当检测升降气缸801下降使上检测滚轮810和下检测滚轮811之间的检测点接触，或者上检测滚轮810和下检测滚轮811与工件接触时，检测升降气缸801内的压力增高，供气回路中的压力阀则会开启，避免检测升降气缸801、上检测滚轮810或者下检测滚轮811受损。

上检测滚轮810的底座、下检测滚轮811的底座和检测升降气缸801的总成通过检测拉簧809与机架812连接。由此结构，使上检测滚轮810和下检测滚轮811之间检测点浮动。便于适应工件的变化。

优选的方案中，所述的检测头806为激光测距检测头或位移传感器。对于激光测距检测头，安装方式是固定在上检测滚轮810或下检测滚轮811，通过激光束检测与相对的下检测滚轮811和上检测滚轮810之间的距离。而对于位移传感器，则分别与上检测滚轮810和下检测滚轮811连接，测量二者之间的位移变化，例如光栅位移传感器，优选的，采用绝对值光栅位移传感器，即测量确定的零点之后形成的位移。

优选的方案中，包括上检测滚轮810的底座、下检测滚轮811的底座、检测拉簧809、检测头806和检测升降气缸801的检测总成与检测进出气缸808连接，检测进出气缸808与活动架813连接，以驱动检测总成进出。由此结构，用于在整个设备的加工过程中使检测总成避让工件，例如，如图3中，可以将成品座，或者成品卸料通道设置在厚度检测装置3的下方，当卸料时，检测进出气缸808使检测总成后退，不会干扰成品卸料。

优选的方案中，还设有用于给检测进出气缸808导向的下检测导轨803。由此结构，使检测总成进出过程平稳。

优选的方案中，所述的活动架813与检测丝杠805的螺母件连接，检测丝杠805的丝杠件安装在固定架814上。

优选的方案中，所述的检测丝杠805的丝杠件端头设有手轮804；

优选的方案中，或者检测丝杠805的端头与伺服电机连接，图中未示出。由此结构，初步调节检测总成的位置，以适应直径差异很大的不同规格产品的测量。

优选的方案中，还设有用于给检测丝杠805导向的上检测导轨802。

优选的方案中，与检测头806连接的控制装置在上检测滚轮810和下检测滚轮811不检测时，随时对测量零点进行校正，即在每次PLC扫描或每个设定的时间段进行零点校正，使测量点归零。由此结构，避免了传感器零点漂移对测量精度的影响。也避免了受到基准精度变化的影响。与现有技术相比，测量精度提高了一倍，误差从0.02mm降低为0.01mm。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种分体式智能磨床,包括横梁（1），横梁（1）上设有沿水平导轨（2）动作的机械臂，横梁（1）下方依次设有工件平台（24）、厚度检测装置（8）、翻转臂（17）和工作台（15），在工件平台（24）上设有工件导杆（25），其特征是：

在横梁（1）上设有沿水平导轨（2）布置的同步带（3），同步带（3）的两端固定安装在横梁（1）的两端；

机械臂滑动安装在水平导轨（2）上，机械臂上设有与同步带（3）啮合的同步带轮（5），同步带轮（5）与固定安装在机械臂上的机械手伺服电机（6）连接；

机械臂上设有升降导轨（7），气缸（11）安装在机械臂上，电磁吸盘（12）与气缸（11）连接，气缸（11）驱动电磁吸盘（12）沿升降导轨（7）滑动升降，电磁吸盘（12）与气缸（11）之间设有用于缓冲的弹簧（27），所述的弹簧（27）的缓冲行程大于或等于工件导杆（25）实际堆叠工件的整体厚度。

2.根据权利要求1所述的一种分体式智能磨床,其特征是：气缸（11）驱动电磁吸盘（12）位于上极限点时，电磁吸盘（12）的下端面与工件导杆（25）上端面的距离，大于一个工件的厚度，小于两个工件的厚度。

3.根据权利要求1所述的一种分体式智能磨床,其特征是：在同步带轮（5）的两侧设有张力轮（4），张力轮（4）位于同步带（3）与同步带轮（5）相对的另一侧，以使同步带轮（5）与同步带（3）之间的包角增大。

4.根据权利要求1所述的一种分体式智能磨床,其特征是：所述的厚度检测装置（8）中，上检测滚轮（810）和下检测滚轮（811）均通过底座滑动安装在检测升降导轨（807）上；

上检测滚轮（810）的底座和下检测滚轮（811）的底座通过弹簧安装在机架上，以使上检测滚轮（810）和下检测滚轮（811）之间检测点浮动；

还设有用于检测上检测滚轮（810）和下检测滚轮（811）之间或者上检测滚轮（810）和下检测滚轮（811）的底座之间间隙的检测头（806）。

5.根据权利要求4所述的一种分体式智能磨床,其特征是：所述的检测头（806）为激光测距检测头或位移传感器。

6.根据权利要求4所述的一种分体式智能磨床,其特征是：与检测头（806）连接的控制装置，在不检测时随时对测量零点进行校正。

7.根据权利要求4所述的一种分体式智能磨床,其特征是：检测升降导轨（807）与检测升降气缸（801）的活塞杆连接，检测升降气缸（801）缸体与检测进出气缸（808）的缸体连接，检测进出气缸（808）的活塞杆与检测丝杠（805）的螺母件连接，检测丝杠（805）的丝杠安装在厚度检测装置（8）机架上。

8.根据权利要求1所述的一种分体式智能磨床,其特征是：采用分体结构，横梁（1）、机械臂、工件平台（24）、厚度检测装置（8）、翻转臂（17）和工作台（15）整体为一部分，磨床为另一部分。