一种吸尘法兰打磨装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及法兰检测技术领域，具体涉及一种吸尘法兰打磨装置及其控制方法。

背景技术

锻造法兰产品生产后需要进行质量检验工作，有的企业每年机械产品检验数量巨多，甚至高达几十万件，大量重复性检验活动对检验人员和检验精度提出更高要求。针对法兰样品主要有外观检验、几何尺寸测定、硬度测定和光谱检测等检验项目。其中，光谱测试要求法兰表面平整、光洁，所以需要对被测试法兰的表面进行打磨。

打磨设备可采用砂轮机、砂纸磨盘或砂带研磨机，亦可采用铣床等加工。目前多采用人工使用砂轮机来打磨法兰，然而采用人工打磨时存在如下缺点：(1)打磨质量和工人的手法密切相关，不同的人因技术的差异会造成打磨抛光的光度不一、形状不一；(2)打磨抛光所产生的灰尘会恶化工作环境，不利于工人的健康，打磨后长时间存放会导致法兰局部腐蚀。此外，如果直接在法兰的自动检测平台上进行打磨，打磨所产生的灰尘将会影响三坐标测量仪的性能；(3)效率低下，人工成本高。

发明内容

本发明提供了一种吸尘法兰打磨装置及其控制方法，解决(1)打磨质量和工人的手法密切相关，不同的人因技术的差异会造成打磨抛光的光度不一、形状不一；(2)打磨抛光所产生的灰尘会恶化工作环境，不利于工人的健康，打磨后长时间存放会导致法兰局部腐蚀。此外，如果直接在法兰的自动检测平台上进行打磨，打磨所产生的灰尘将会影响三坐标测量仪的性能；(3)效率低下，人工成本高的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种吸尘法兰打磨装置，包括：

机身；

第一垂直进给机构；

水平进给机构；

打磨机构，所述打磨机构内具有旋转机构，所述旋转机构用于驱动打磨机构的工作端旋转，打磨机构通过第一垂直进给机构和水平进给机构与机身连接，打磨机构在所述水平进给机构和/或第一垂直进给机构的带动下可进行水平方向和/或竖直方向的移动；

用于夹持法兰的夹持工装，所述夹持工装与所述机身连接，夹持工装的工作端与打磨机构的工作端配合设置；

吸尘系统，吸尘系统设在夹持工装下方。

所述打磨机构连接在所述第一垂直进给机构上，所述第一垂直进给机构连接在所述水平进给机构上；所述水平进给机构包括第一伺服电机、联轴器、第一丝杠和第一导轨，所述第一伺服电机设置于所述机身的顶部，所述第一伺服电机的输出轴通过联轴器与第一丝杠连接，所述第一丝杠上设置有第一支撑板，所述第一支撑板滑动连接在所述第一导轨上，所述第一导轨沿水平方向设置；所述水平进给机构通过所述第一支撑板与第一垂直进给机构相连，所述第一支撑板在所述第一导轨上沿水平方向移动，进而带动所述第一垂直进给机构沿水平方向移动。

所述第一垂直进给机构包括第二伺服电机、第二丝杠、第二支撑板和第二导轨；所述第二伺服电机的输出轴通过第一减速器与第二丝杠连接，所述第二丝杠上设置有第二支撑板，所述第二支撑板滑动连接在所述第二导轨上，所述第二导轨沿竖直方向设置；所述第一垂直进给机构通过所述第二支撑板与打磨机构相连，所述第二支撑板在所述第二导轨上沿竖直方向移动，进而带动所述打磨机构沿竖直方向移动。

所述第一垂直进给机构上还设置有传感器，所述传感器靠近于所述打磨机构设置，以对所述法兰的打磨位置进行定位。

还包括设置在所述夹持工装的下方的第二垂直进给机构，所述第二垂直进给机构包括第三伺服电机、第三丝杠、第三支撑板和第三导轨；所述第三伺服电机设置于所述机身的底部，所述第三伺服电机的输出轴通过第二减速器与第三丝杠连接，所述第三丝杠上设置有第三支撑板，所述第三支撑板滑动连接在所述第三导轨上，所述第三导轨沿竖直方向设置；所述第二垂直进给机构通过所述第三支撑板与夹持工装相连，所述第三支撑板在所述第三导轨上沿竖直方向移动，进而带动所述夹持工装沿竖直方向移动。

所述夹持工装包括至少两个V形块，至少两个所述V形块以所述工件为中心呈均匀分布，所述V形块通过卡在所述工件的外周以夹紧所述工件；所述V形块到所述工件之间的距离可调。

所述夹持工装包括支撑板，所述支撑板上设置了多对不同孔径的定位孔，所述定位孔分别与不同规格的法兰的螺纹孔相匹配；每对所述定位孔包括两个相对设置的定位孔，所述定位孔内设置有定位销，所述法兰通过设置在相对的两个定位孔内的定位销来固定在所述支撑板上；所述定位销可拆卸且与所述定位孔的尺寸相适应。

还包括设置在所述夹持工装外围的隔尘罩，以避免打磨时产生的铁屑外溅。

还包括靠近于所述吸尘系统设置的水冷箱。

当工件到达打磨吸尘工位，第一垂直进给机构带动打磨机构以恒定速度向下运动直至靠近工件表面，然后激发打磨机构旋转；当接触工件后，所述第一垂直进给机构带动打磨机构再向下移动预设的打磨深度距离，与此同时，水平进给机构带动所述打磨机构与工件产生相对水平位移后，通过往返运动对所述工件的表面进行打磨；当打磨时间达到设定要求，第一垂直进给机构带动打磨机构向上运动，打磨后的工件转换至下一工位。

本发明具有以下优点：本发明包括机身，机身上设置夹持工装，夹持工装上方设置有打磨机构，如此一来就可以将工件置于夹持工装上，并固定牢靠，避免损伤检测平台。打磨机构在水平进给机构和第一垂直进给机构的带动下可进行水平方向和/或竖直方向的移动，通过移动来调整到合适的打磨位置上；打磨机构在旋转机构的带动下可旋转，以此协同实现对法兰的直线进给式打磨。可以看出，由于打磨工序是由打磨机构完成，相较于人工打磨来说，有以下优点：第一，打磨手法均匀即打磨质量好。第二，增加了吸尘系统，保护了工人的健康，防止由于颗粒污染导致的法兰长时间存放后会导致法兰局部腐蚀的问题。第三，打磨效率高，缩短了检测所需时间且降低了人工成本。

附图说明

图1为本发明提供的一种吸尘法兰打磨装置(有隔尘罩)的结构示意图；

图2为本发明提供的一种吸尘法兰打磨装置(无隔尘罩)的结构示意图；

图3为本发明提供的一种吸尘法兰打磨装置中夹持工装的立体图；

图4为本发明提供的一种吸尘法兰打磨装置中夹持工装的剖视图；

图5为本发明提供的一种吸尘法兰打磨装置中另一种夹持工装的立体图；

图6为本发明提供的一种吸尘法兰打磨装置中传感器的位置示意图；

图7为本发明提供的一种吸尘法兰打磨装置的控制方法的流程图。

附图标记：1、机身；2、夹持工装；3、打磨机构；4、水平进给机构；5、第一垂直进给机构；6、吸尘系统；7、第二垂直进给机构；8、隔尘罩；9、水冷箱；10、传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明提供一种吸尘法兰打磨装置，参照图1、图2，该吸尘法兰打磨装置，包括：

机身1；

第一垂直进给机构5；

水平进给机构4；

打磨机构3，所述打磨机构3内具有旋转机构，所述旋转机构用于驱动打磨机构的工作端旋转，打磨机构3通过第一垂直进给机构5和水平进给机构4与机身1连接，打磨机构3在所述水平进给机构4和/或第一垂直进给机构5的带动下可进行水平方向和/或竖直方向的移动；

用于夹持法兰的夹持工装2，所述夹持工装2与所述机身1连接，夹持工装2的工作端与打磨机构3的工作端配合设置；

吸尘系统6，吸尘系统6设在夹持工装2下方。

上述实施例中，本发明包括机身1，机身1上设置夹持工装2，夹持工装2上方设置有打磨机构3，如此一来就可以将工件置于夹持工装2上，尤其是法兰工件，并固定牢靠，避免损伤检测平台。打磨机构3在水平进给机构4和第一垂直进给机构5的带动下可进行水平方向和/或竖直方向的移动，通过移动来调整到合适的打磨位置上；打磨机构3在旋转机构的带动下可旋转，以此协同实现对法兰的直线进给式打磨。可以看出，由于打磨工序是由打磨机构完成，相较于人工打磨来说，有以下优点：第一，打磨手法均匀即打磨质量好；第二，打磨效率高，缩短了检测所需时间且降低了人工成本。

所述打磨机构3连接在所述第一垂直进给机构5上，所述第一垂直进给机构5连接在所述水平进给机构4上；所述水平进给机构4包括第一伺服电机、联轴器、第一丝杠和第一导轨，所述第一伺服电机设置于所述机身1的顶部，所述第一伺服电机的输出轴通过联轴器与第一丝杠连接，所述第一丝杠上设置有第一支撑板，所述第一支撑板滑动连接在所述第一导轨上，所述第一导轨沿水平方向设置；所述水平进给机构4通过所述第一支撑板与第一垂直进给机构5相连，所述第一支撑板在所述第一导轨上沿水平方向移动，进而带动所述第一垂直进给机构5沿水平方向移动，以实现水平方向位移的精确控制。

所述第一垂直进给机构5包括第二伺服电机、第二丝杠、第二支撑板和第二导轨；所述第二伺服电机的输出轴通过第一减速器与第二丝杠连接，所述第二丝杠上设置有第二支撑板，所述第二支撑板滑动连接在所述第二导轨上，所述第二导轨沿竖直方向设置；所述第一垂直进给机构5通过所述第二支撑板与打磨机构3相连，所述第二支撑板在所述第二导轨上沿竖直方向移动，进而带动所述打磨机构3沿竖直方向移动，实现竖直方向位移的精确控制。

所述第一垂直进给机构5上还设置有传感器10，所述传感器10靠近于所述打磨机构3设置，以对所述法兰的打磨位置进行定位。

还包括设置在所述夹持工装2的下方的第二垂直进给机构7，所述第二垂直进给机构7包括第三伺服电机、第三丝杠、第三支撑板和第三导轨；所述第三伺服电机设置于所述机身1的底部，所述第三伺服电机的输出轴通过第二减速器与第三丝杠连接，所述第三丝杠上设置有第三支撑板，所述第三支撑板滑动连接在所述第三导轨上，所述第三导轨沿竖直方向设置；所述第二垂直进给机构7通过所述第三支撑板与夹持工装2相连，所述第三支撑板在所述第三导轨上沿竖直方向移动，进而带动所述夹持工装2沿竖直方向移动。以实现工件与流水线的脱离，避免损伤流水线。

其中，水平进给机构4可以针对不同型号工件尤其是法兰的直径大小，来调整打磨机构3在水平方向位移的控制，以实现精确打磨；第一垂直进给机构5可以针对不同型号的法兰的高度，实现垂直方向位移的精确控制；第二垂直进给机构7则可以法兰表面被打磨之前，实现法兰与流水线的脱离，避免因打磨法兰时产生的力损坏现有的流水线。

如图3、图4所示，所述夹持工装2包括至少两个V形块，至少两个所述V形块以所述工件为中心呈均匀分布，所述V形块通过卡在所述工件的外周以夹紧所述工件；所述V形块到所述工件之间的距离可调。

优选地，所述夹持工装2包括相对设置的两个V形块。

在另一种实现方式中，如图5所示，所述夹持工装2包括支撑板，所述支撑板上设置了多对不同孔径的定位孔，所述定位孔分别与不同规格的法兰的螺纹孔相匹配；每对所述定位孔包括两个相对设置的定位孔，所述定位孔内设置有定位销，所述法兰通过设置在相对的两个定位孔内的定位销来固定在所述支撑板上；所述定位销可拆卸且与所述定位孔的尺寸相适应。通过在支撑板上设置有多对不同孔径的定位孔，以匹配不同规格的法兰，由此来满足不同规格法兰固定定位的需求。每对定位孔包括两个相对设置地定位孔，定位孔里设置有相配合的定位销，来实现在法兰盘直径方向上固定并定位法兰。为了便于不同法兰使用，定位销可拆卸地设置在所述定位孔内。

与常规的吸尘器相比，法兰表面高速打磨时会产生金属屑，长期使用会损坏吸尘器。常规的电动工业吸尘器内部都有电机，当长时间吸入金属粉尘之后，粉尘与机器摩擦容易产生大量静电，存在安全隐患，另一方面工业吸尘器的过滤精度也很重要，如果金属粉尘颗粒较细机器无法过滤，一旦进入到吸尘器电机舱内，容易导致电机损坏或产生电火花，存在安全隐患。考虑到法兰打磨的环境和工作时间较长，不能选用商用的吸尘器，需要选择专用的工业用金属粉尘吸尘器。本发明中的吸尘系统6采用涡轮风机式吸尘器。这是因为工业金属粉尘吸尘系统6采用涡轮风机，具有高性能、低噪音和长寿命的特点。当吸料风机叶轮转动时，由于离心力的作用，风向标促使气体向前向外运动，从而形成一系列螺旋状的运动。叶轮刀片之间的空气呈螺旋状加速旋转并将泵体之外的塑胶原料挤入由吸气口吸入指定尘桶内。

由于被检测的法兰含有C元素，为了不影响后续法兰的光谱检测中元素含量的测定，不能采用含有C元素的碳化硅砂轮。因此采用主要化学成分为Al

为了避免打磨时产生的铁屑外溅，本发明提供的一种吸尘法兰打磨装置还包括设置在所述夹持工装2外围的隔尘罩8，如图1所示。

涡轮风机式吸尘器在工作一段时间后，会产生热量，当热量持续聚集，设备容易发烫甚至损伤，故而本发明提供的一种吸尘法兰打磨装置还包括靠近于所述吸尘系统6设置的水冷箱9。

如图7所示，本发明还提供一种吸尘法兰打磨装置的控制方法，当工件到达打磨吸尘工位，第一垂直进给机构5带动打磨机构3以恒定速度向下运动直至靠近工件表面，然后激发打磨机构3转动；当接触工件后，所述第一垂直进给机构5带动打磨机构3再向下移动预设的打磨深度距离，与此同时，水平进给机构4带动所述打磨机构3与工件产生相对水平位移后，通过往返运动对所述工件的表面进行打磨；当打磨时间达到设定要求，第一垂直进给机构5带动打磨机构3向上运动，打磨后的工件转换至下一工位。

具体地，如图6所示，当法兰自上料区移动到打磨吸尘区时，第二伺服电机开启使能功能，电机轴旋转带动第二丝杠旋转，丝杠转动带动直线导轨上的滑块向下运动，滑块向下运动带动打磨机构向下运动接触法兰，对法兰的表面进行打磨，当打磨时间达到设定要求，第二伺服电机反向运动带动滑块向上运动。满足打磨要求的法兰通过传送带被移动到下一工位，进行法兰的检测项目。

当距离法兰表面为10mm具体数值可根据实际需要确定时，通过调节控制电压，打磨机构以恒定速度向下运动，激发打磨盘转动，当接触法兰时，向下移动0.1mm具体数值可根据实际需要确定，同时水平进给机构4中的第一伺服电机启动，打磨盘与法兰产生相对水平位移20mm具体数值可根据实际需要确定，该位移通过辅助的水平进给机构4实现。当法兰表面打磨满足要求时，第一垂直进给机构5中的第二伺服电机换向，第二丝杠反向转动，打磨盘返回，其次水平进给机构4沿水平方向移动，带动第一垂直进给机构5水平移动，最后第二垂直进给机构的第三伺服电机带动夹持工装2向下运动，V形块松开，法兰继续向下运动置于流水线上，打磨结束。其中，各个伺服电机的调速动通过控制电压指令来实现，可以通过控制电压来调节打磨的下压速度和水平方向的进给速度，以实现法兰表面光洁度的要求。

法兰表面的打磨质量影响后续光谱检测的可靠性及设备的耐用性。为此根据打磨的要求，可以有多种打磨方式。

打磨盘的线速度根据下列公式计算：v＝2πnr

式中：v—线速度/m·s

打磨盘上点的位置不同，则线速度不同。打磨盘的速度和打磨效率之间的关系：打磨盘的线速度越高，打磨效率就越高，但是打磨机线速度过高时存在以下缺点：

a)线速度越高，发热越大，机器升温越快；

b)线速度越高，对打磨机打磨的介质的冲击越大；

c)线速度越高，对机器造成的损害越大，零件磨损加剧，对制造机器的材质要求也更高。

由于打磨盘上点的位置不同，打磨方式不同时，所产生的的打磨效果也不同。本发明提供了两种打磨方式：一种是旋转圆环式打磨；另一种是直线进给式打磨。采用旋转圆环式打磨法兰表面时，第一垂直机构5带动活塞向下运动调节打磨的深度，同时旋转电机，电机带动旋转带动打磨盘转动，接触法兰表面进行打磨，当达到打磨深度要求时，打磨结束，电磁阀换向，反向运动，带动打磨吸尘设备返回。采用旋转圆环式打磨时，由于打磨过程中，只有向下进给和旋转运动，在进行打磨时，沿径向分布速度不同，越靠近打磨盘的中心，打磨速度越小，因此打磨面的质量会产生差异。而采用直线进给方式打磨法兰表面时，第一垂直机构5带动活塞向下运动调节打磨的深度，同时电机旋转带动打磨盘转动，接触法兰表面进行打磨，同时打磨机构3沿径向方向作直线运动，打磨盘沿径向做旋转运动，打磨结束，电磁阀换向，活塞反向运动，带动打磨吸尘设备返回。

可以看出，采用直线进给式打磨时，由于打磨过程中，打磨盘一边沿径向和轴向作进给运动，同时绕打磨盘的中心轴作旋转运动，在打磨过程中，打磨盘边旋转边进给，因此打磨质量相对稳定。相较于旋转圆环式打磨相比，直线进给式打磨效果较好。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

需要说明，本实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。