一种打磨抛光装置及标定方法

技术领域

本发明涉及磨抛设备技术领域，特别涉及一种打磨抛光装置及标定方法。

背景技术

在铸件、注塑件的表面自动化磨抛中，常用的有一下三种轨迹模式：位置模式、被动浮动模式和主动力控模式。

位置模式是指自动打磨的轨迹是固定的，一般是以人工示教为基础的方式得到的，其特点是轨迹是固定的，其缺点是不能自适应由于工件制造和装夹造成的形状误差。被动浮动模式是指打磨工具的固定方式是浮动的，可以在受到外力时被动调节打磨工具的位置，典型的代表是气浮动主轴。这种方式适用于允许较大打磨接触力的场景，比如用高目数磨片对金属抛光，而对于较软质地的材料，其允许的接触力较小，一般的浮动装置刚度不能满足其位置被动变化的需求。主动力控模式，一般指通过力传感器测量打磨正压力方向的受力情况，通过控制方法调节自动打磨轨迹在该方向上的偏移量，从而控制打磨工具与工件之间的接触力，其适用场景与被动浮动模式近似，其缺点同样是由于力控的带宽和精度不足，导致对于微小接触力的输出能力受限。后两者保持恒力的工作区间有限：理论上浮动打磨依靠浮动工具的被动柔性，在小的浮动内可以近似认为恒力，超出这个工作区间后，就很难保证恒力，且对于塑性材料，可能出现过磨过抛；主动力控时主轴旋转造成的力噪音大，同样对于塑性材料，其控制精度不足，难以保证不对表面破坏。

总结：对于位置模式，因为为不能自适应实际工件的位置变化，可能会出现漏加工或过加工的区域；对于被动浮动和主动力控模式，当需要保持较小的接触力时，系统的实际控制精度不能满足。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种打磨抛光装置，能够实现对工件位置误差自适应的同时，还具有力抗燥能力强、恒力精度高的特点。

本发明还提出一种应用于上述打磨抛光装置的标定方法。

本发明的一方面实施例的打磨抛光装置，包括：支架，具有安装部，所述安装部用于与外部连接；磨抛组件，包括转动主轴和磨盘，所述转动主轴安装于所述支架，所述磨盘安装于所述转动主轴，所述磨盘具有弹性；力控机构，包括力传感器和接触轮，所述力传感器安装于所述支架，所述接触轮具有两个且两个所述接触轮分别设置于所述磨盘的两侧，所述力传感器用于检测所述接触轮的压力，所述接触轮用于与工件抵接。

一些实施例中，所述力控机构还包括底座和固定杆，所述底座与所述力传感器连接，所述转动主轴的两侧对称设置有所述固定杆，所述接触轮固定于所述固定杆。

一些实施例中，所述接触轮呈现为圆柱状，所述接触轮的滚动方向与所述磨盘的移动方向一致。

一些实施例中，所述接触轮为刚性轮。

一些实施例中，所述磨抛组件还包括主轴夹具和调节机构，所述调节机构与所述支架连接，所述主轴夹具安装于所述调节机构，所述主轴夹具用于固定所述转动主轴，所述调节机构用于调节所述转动主轴的高度。

一些实施例中，所述调节机构包括固定柱和松紧部件，所述松紧部件的一端与所述主轴夹具固定连接，所述松紧部件具有与所述固定柱配合连接的通孔，所述松紧部件利用连接件实现锁紧固定。

一些实施例中，所述固定柱设置有刻度线。

一些实施例中，所述磨盘包括依次层叠设置的基盘、弹性件和磨抛件，所述基盘固定于所述转动主轴。

一些实施例中，所述弹性件为海绵。

本发明另一方面实施例的标定方法，包括如下步骤：将转动主轴末端的磨盘的高度调整到低于接触轮最低处的高度；使磨盘与压力标定台抵接并挤压，直到压力标定台的压力等于磨盘磨抛工件的压力；调节接触轮的高度，使接触轮与压力标定台抵接。

本发明实施例的打磨抛光装置，至少具有如下有益效果：本发明实施例中，支架通过安装部与机器人或机床连接，机器人或机床带动本实施例的打磨抛光装置在工件表面移动。磨盘的两侧设置与工件表面抵接的接触轮，并利用力传感器来检测接触轮的压力，力传感器与将接触轮的压力反馈给机器人或机床，使接触轮与工件表面保持一定的接触压力，确保磨盘与工件表面能够始终保持贴合，以实现对工件位置的自适应。进行磨抛工作时，磨盘与工件表面相互挤压，由于磨盘与两个接触轮的相对位置固定，磨抛工件的压力仅来自磨盘的变形压力，从而有利于磨盘与工件之间的压力能够保持恒定。此外，接触轮的设置，使得磨盘与工件之间的压力仅与磨盘的形变相关，而在平整表面中磨盘的形变基本一致，使得该打磨抛光装置具有较强的力抗燥能力和较高的恒力精度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明一方面实施例的打磨抛光装置的整体结构示意图；

图2为本发明一方面实施例的打磨抛光装置的另一视角的结构示意图。

附图标记：

支架10，安装部11，支撑板12，转动主轴21，磨盘22，主轴夹具23，固定柱241，刻度2411，松紧部件242，力传感器31，接触轮32，底座33，固定杆34。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

参见图1和图2所示，本发明一方面实施例公开了一种打磨抛光装置，该打磨抛光装置包括支架10、磨抛组件及力控机构。

具体的，支架10具有安装部11，安装部11用于与外部连接；磨抛组件包括转动主轴21和磨盘22，转动主轴21安装于支架10，磨盘22安装于转动主轴21，磨盘22具有弹性；力控机构包括力传感器31和接触轮32，力传感器31安装于支架10，接触轮32具有两个且两个接触轮32分别设置于磨盘22的两侧，力传感器31用于检测接触轮32的压力，接触轮32用于与工件抵接。

进行打磨抛光工作时，该打磨抛光装置通过安装到机器人或机床上，利用机器人或机床带动该打磨抛光装置在工件表面移动。磨抛时，机器人或机床带动接触轮32与工件表面相挤压，使接触轮32与工件表面维持一定的挤压力，以保证磨抛过程中挤压轮始终与工件抵接。其中，力传感器31将检测到的接触轮32的压力反馈到机器人或机床上，以指导机器人或机床在转动主轴21轴向方向的动作，使压力维持在设定值，防止接触轮32压坏工件表面。

应当理解，转动主轴21可以根据应用场合的不同选择为气动主轴或电动主轴，还可以选择为通过其他驱动方式驱动转动的主轴，转动主轴21的驱动方式并不影响本发明实施例的打磨抛光装置的技术效果。

本发明实施例中，支架10通过安装部11与机器人或机床连接，机器人或机床带动本实施例的打磨抛光装置在工件表面移动。磨盘22的两侧设置与工件表面抵接的接触轮32，并利用力传感器31来检测接触轮32受到的压力，力传感器31再将接触轮32的压力反馈给机器人或机床，机器人或机床根据压力大小动作，使接触轮32与工件表面之间的压力维持在设定的接触压力范围内，确保磨盘22与工件表面能够始终保持贴合，以实现对工件位置的自适应。

进行磨抛工作时，磨盘22与工件表面相互挤压，由于磨盘22与两个接触轮32的相对位置固定，磨抛工件的压力仅来自磨盘22的变形压力，从而有利于磨盘22与工件之间的压力能够保持恒定。此外，接触轮32的设置，使得磨盘22与工件之间的压力仅与磨盘22的形变相关，而在平整表面中磨盘22的形变基本一致，使得该打磨抛光装置具有较强的力抗燥能力和较高的恒力精度。

一些实施例中，参见图1所示，力控机构包括底座33和固定杆34，底座33与力传感器31连接，转动主轴21的两侧对称设置有固定杆34，接触轮32固定于固定杆34。其中，磨盘22两侧的固定杆34的轴线和转动主轴21的转动轴线在同一竖直平面。

一些实施例中，接触轮32呈现为圆柱状，接触轮32的滚动方向与磨盘22的移动方向一致。圆柱状的接触轮32能够增加与工件表面的接触面积，有效防止接触轮32压坏工件表面。

应当指出，接触轮32为刚性轮，接触轮32受到合理的挤压压力时不会产生形变。接触轮32为刚性轮，不会因压力变化而改变转动主轴21与工件表面的间距，从而使磨盘22在磨抛过程中所产生的形变均相等，即磨盘22对工件表面磨抛压力相等。

本发明实施例中，磨盘22磨抛工件时的压力仅由磨盘22的弹性形变提供，而转动主轴21两侧设置的接触轮32能够防止转动主轴21与与工件表面之间的间距受到其他因素(如压力变化)影响，避免了磨抛压力受外部因素影响，从而保证了磨抛压力的恒定。而接触轮32通过固定杆34和底座33与力传感器31连接，将接触力的压力直接传递给力传感器31，力传感器31将该压力反馈给机器人或机床，以使接触轮32与工件表面的压力维持在设定值，从而保证了磨抛过程中磨抛始终能够与工件表面有效接触。此外，由于磨盘22与工件表面之间的压力仅通过磨盘22的弹性形变提供，与接触轮32受到的压力无关，从而提高了该打磨抛光装置的力抗燥能力。

一些实施例中，请继续参照图1所示，磨抛组件还包括主轴夹具23和调节机构，调节机构与支架10连接，主轴夹具23安装于调节机构，主轴夹具23用于固定转动主轴21，调节机构用于调节转动主轴21的高度。应当理解，转动主轴21与底座33或力传感器31并无直接连接。由图中可知，磨盘22安装于转动主轴21的一端，通过调节机构改变转动主轴21的高度，能够改变磨盘22与工件表面之间的距离。换言之，通过调节机构能够调整磨盘22与工件表面的挤压程度，即改变磨抛压力。

实际使用中，不同磨抛工序所需的磨抛压力不同，可根据工艺需要对转动主轴21的高度进行相应调整，以使磨盘22产生的弹性形变的压力等于所需的磨抛压力。

一些实施例中，支架10包括支撑板12，调节机构包括固定柱241和松紧部件242，固定柱241固定安装于支撑板12上，松紧部件242的一端与主轴夹具23固定连接，松紧部件242具有与固定柱241配合连接的通孔，松紧部件242利用连接件实现锁紧固定。通过，改变松紧部件242在固定柱241的相对位置，以改变转动主轴21的高度，从而到达调整磨盘2222与工件表面间距的目的。

本实施例中，连接件为螺栓，松紧部件242套设于固定柱241，通过拧紧或松开螺栓能够使松紧部件242收紧或松开，以方便调整转动主轴21的高度。

一些实施例中，固定柱241设置有刻度2411线，能够直观地反映转动主轴21的高度变化，便于进行高度调整。

一些实施例中，磨盘22包括依次层叠设置的基盘、弹性件和磨抛件，基盘固定于转动主轴21。对工件表面进行磨抛工作时，弹性件产生弹性变形，为磨抛件提供挤压力，使磨抛件与工件表面相互挤压。应当理解，基盘为刚性部件，在一定压力范围内不会产生变形。本实施例中，弹性件为海绵。

本发明另一方面实施例公开了一种标定方法，包括如下步骤：将转动主轴21末端的磨盘22的高度调整到低于接触轮32最低处的高度；使磨盘22与压力标定台抵接并挤压，直到压力标定台的压力等于磨盘22磨抛工件的压力；调节接触轮32的高度，使接触轮32与压力标定台抵接。此时，完成标定工作，磨盘22时只需保证磨盘22两侧的接触轮32与工件表面保持有效接触，便可认为磨盘22对工件的磨抛压力等于标定压力。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。