CN104526535A - 一种燃气灶开关阀研磨机及其研磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的燃气灶开关阀研磨机包括气动控制系统、研磨工位、调速开关、调速旋钮、启动按钮、停止按钮和电气控制系统；电源经启动按钮、停止按钮与气动控制系统和电气控制系统相连，所述气动控制系统与电气控制系统经调速开关、调速旋钮与研磨工位相连；所述研磨工位中传动轴中固定套装有一端安装有销的旋钮芯轴，销与阀芯的开口槽对接，支撑座及其上的凸台与阀体右端面的沉孔对接，实现开关阀定位，调速电动机驱动阀芯和阀体做轻研磨、重研磨。本发明所述研磨机及其研磨方法具有研磨自动装夹对中、研磨力度任意可调、质量控制方便、操作简单、维护方便等优点。

Description

一种燃气灶开关阀研磨机及其研磨方法

技术领域

本发明属于燃气灶开关阀研磨领域，具体的说，涉及一种燃气灶开关阀研磨机，及使用该种研磨机对开关阀进行研磨的方法。

背景技术

燃气灶具开关阀门的密封可靠性，是确保灶具安全的关键部件之一。某型燃气灶具的燃气阀门，是通过面板上的旋钮开关销轴，控制阀芯相对阀体孔作一定角度的旋转，实现阀芯与阀体孔内部通道的联通与断开，从而控制燃气的通断。根据国家标准要求，开关阀门在一定压力条件下的气密性检测，不能发生任何泄露。由于气体的粘度极小，控制燃气的通断要求有极高的配合精度，因此阀芯与阀体的配合加工，通常采用偶件配对研磨的方法实现。

燃气阀门的阀体为压铸铝件，阀芯为黄铜合金，在前道机械加工工序后，阀体与阀芯形成配对，进入配对偶件研磨工序。目前通常的加工方式为半机械化，机器带动阀体之一旋转，操作者手持另一偶件配对研磨。因受操作者的经验及其他众多因素影响，这种加工方式的产品质量以及效率不易得到保证，主要体现在研磨质量和阀芯阀体的对中性等方面，产品的合格率基本维持在60％上下，单班日产量也仅为2000件左右。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能提高产品的加工质量和加工效率，降低加工成本，减轻工人劳动强度的自动化程度高的研磨机及其研磨方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种燃气灶开关阀研磨机，包括气动控制系统、电气控制系统，数个研磨工位、调速开关、调速旋钮、启动按钮、停止按钮；电源经启动按钮、停止按钮与气动控制系统和电气控制系统相连，所述气动控制系统与电气控制系统经调速开关、调速旋钮与研磨工位相连；所述研磨工位包括工作台；所述工作台上固连有双杆气缸，拖板安装于双杆气缸上；位于拖板右端的工作台上固连有安装支板，安装支板上安装有驱动电动机，所述驱动电动机的输出轴与中心安装有弹簧的空心传动轴连接；所述拖板上从左至右依次固连有支板、防转挡板和支板；所述支板上安装有单杆气缸，单杆气缸的活塞杆的右端安装有研磨头芯轴，研磨头芯轴外通过滚动轴承固连有压头；所述支板上的安装孔内通过滚动轴承连接有支撑座，支撑座的通孔中连接有传动轴，传动轴的右端与所述空心传动轴的左端连接；所述传动轴的左端中固定套装有一端安装有销的旋钮芯轴，所述销与待研磨工件阀芯右端的开口槽对接，所述支撑座及其左端的凸台与待研磨工件阀体右端面的沉孔对接；工作时，待研磨工件阀体套在待研磨工件阀芯上并处于压头与支撑座之间，所述压头压住工件左端，所述防转挡板处于工件侧面。

所述研磨工位还包括显控人机界面。

所述显控人机界面采用SK-035AE。

所述电气控制系统采用PLC系统控制。

所述PLC系统控制的PLC芯片为松下可编程控制器AFPXO-L30R。

所述驱动电动机为带齿轮头减速的调速电动机。

所述空心传动轴与传动轴经螺栓连接，螺栓在对称槽中可以做一定角度的偏移。

所述燃气灶开关阀研磨机的研磨方法，具体研磨步骤如下：

(1)接通电源，按下启动按钮，研磨机处于待机状态；

(2)开关阀定位，阀芯和阀体配对，支撑座插入阀体右端面的沉孔中，单杆气缸向右夹紧开关阀，驱动电动机的主轴带动开关阀旋转，当阀体的安装耳碰到防转挡板时，阀体停止旋转，实现阀体的定位，销在旋钮芯轴带动下继续旋转，直至旋转到阀芯的开口槽处，销插入阀芯的开口槽中，实现阀芯的定位；

(3)开关阀夹紧，按下调速开关，活塞杆向左伸出，调节调速旋钮控制夹紧压力，由PLC系统控制发出指令给定夹紧开关阀的时间顺序，实现开关阀夹紧；

(4)研磨主运动，驱动电动机的动力经旋钮芯轴左端部的销传递到待研磨开关阀的阀芯，使之与驱动电动机一起旋转，阀芯和阀体进入轻研磨阶段，形成研磨主运动；

(5)研磨进给运动，轻研磨阶段结束延时数秒后，开关阀与双杆气缸的活塞杆一起左右移动，阀芯与阀体之间的接触力度逐渐增加，进入重研磨阶段，通过节流阀调节进给速度，PLC系统控制发出指令控制进给时间；

(6)轻研磨与重研磨，轻、重研磨分阶段进行，各段研磨时间通过显控人机界面输入参数进行修改调整，至开关阀符合研磨的特性要求时研磨完成。

所述阀芯和阀体配对之前涂抹研磨剂，能起到一定的散热作用。通过时间间隔和进给速度的调整，可将散热时间调整到最佳值。

本发明的有益效果在于：

(1)采用PLC系统控制和显控人机界面，方便参数调整和系统控制，降低了研磨技术难度；

(2)通过电气控制与气动控制结合，将研磨分成轻研磨—重研磨阶段，时间和力度控制方便精确，提高产品加工质量。

(3)改变了传统人工操作方式，自动化程度高，减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率。

(4)具有良好加工适应性，根据加工阀体结构的变化，选用相应的夹紧压头和支撑座，就可以在本研磨机上进行研磨加工。

附图说明

图1为本发明的燃气灶开关阀研磨机的主视图；

图2为本发明的燃气灶开关阀研磨机上加工的开关阀结构图；

图3为本发明的燃气灶开关阀研磨机的侧视图；

图4为图3中I处的放大示意图。

图5为本发明的燃气灶开关阀研磨机的电气控制系统结构框图；

图6为本发明的燃气灶开关阀研磨机的PLC系统控制工作流程图；

图中1-气动控制柜 2-研磨工位(ABCD) 3-调速开关 4-调速旋钮 5-启动按钮 6-停止按钮 7-电气控制柜 8-工作台 9-双杆气缸 10-螺栓 11-螺栓 12-拖板 13-螺栓 14-支板 15-单杆气缸 16-螺栓 17-研磨头芯轴 18-活塞杆 19-滚动轴承 20-压头 21-阀体 22-阀芯 23-销 24-旋钮芯轴 25-传动轴 26-支承座 27-左卡环 28-滚动轴承 29-右卡环 30-紧定螺钉 31-支板 32-显控人机界面 33-推力轴承 34-驱动电动机 35-安装支板 36-螺栓 37-螺钉 38-平键 39-紧定螺钉40-空心传动轴 41-弹簧 42-螺栓 43-防转挡板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

下面的实施例只是用于详细说明本发明，并不以任何方式限制发明的保护范围。

如图1所示为本发明的燃气灶开关阀研磨机整体结构示意图。电源经启动按钮5、停止按钮6与气动控制系统1和电气控制系统7相连，气动控制系统1与电气控制系统7经调速开关3、调速旋钮4与研磨工位2相连。

如图2所示为本发明的燃气灶开关阀研磨机上加工的开关阀结构图。图2(a)为阀体，是压铝铸件，图2(b)为阀芯，是黄铜合金，机械加工工序已经完毕，形成配对偶件，即可进入研磨工序。

如图3、4所示为本发明的燃气灶开关阀研磨机的研磨工位结构示意图。拖板12经螺栓11固定安装在双杆气缸9上，双杆气缸9经螺栓10安装在工作台8上，安装支板35经螺钉37安装在工作台8上，驱动电动机34经螺栓36固定安装在安装支板35上，驱动电动机34的输出轴由推力轴承33支承，驱动电动机34的轴颈经平键38、紧定螺钉39与中心安装有弹簧41的空心传动轴40相连，空心传动轴40经螺栓42与传动轴25固定相连，拖板12上经螺栓13固定安装有支板14、防转挡板43和支板31，支板14上经螺栓16固定安装有单杆气缸15，单杆气缸15中套装有活塞杆18，活塞杆18的一端经研磨头芯轴17与滚动轴承19和压头20连接，支撑座26经滚动轴承28套装在支板31中，滚动轴承28经左卡环27与支板31固定，滚动轴承28经右卡环29与支撑座26固定，支撑座26的通孔中经紧定螺钉30固定安装有传动轴25，传动轴25中固定套装有一端安装有销23的旋钮芯轴24，销23与阀芯22的开口槽对接，支撑座26及其上的凸台与阀体21右端面的沉孔对接，压头20与开关阀的左端面卡接对开关阀进行夹紧，防转挡板43限制开关阀旋转位置，进行开关阀定位，驱动电动机34旁安装有显控人机界面32，可以对研磨参数进行调整、修改。

燃气灶开关阀研磨机的研磨方法，具体研磨步骤如下：

(1)接通电源，按下启动按钮5，研磨机处于待机状态；将阀芯和阀体涂抹研磨剂并配对组装；

(2)开关阀定位。销23、旋钮芯轴24及阀芯22开口槽实现阀芯22的定位。支撑座26及其上的凸台，与阀体21右端面沉孔实现阀体21的定位。由于开关阀外形不规则，装夹所用时间短，开关阀放置在加工部位后，当单杆气缸15启动向右夹紧，很难保证准确定位。此时调速电动机34启动，驱动电动机34的主轴带动开关阀旋转，滚动轴承19与滚动轴承28确保阀体21随驱动电动机34的主轴旋转，当被加工阀体21的安装耳碰到防转挡板43，阀体21即停止旋转并完成定位。销23则在旋钮芯轴24带动下继续旋转，直至旋转到阀芯22的开口槽处，在弹簧41作用下，将销23推入开口槽中，实现阀芯22的定位。

(3)开关阀夹紧，单杆气缸15的作用为夹紧。当按下启动按钮5后，活塞杆18向左伸出，活塞杆18的端部与研磨头芯轴17连接，与滚动轴承19和压头20配合，形成左夹具体。支板31、滚动轴承28、支撑座26支撑阀体21右端面，形成右夹具体，气压作用于单杆缸15，完成开关阀夹紧。夹紧气缸的运动速度可以通过气动控制系统中的调速阀(图中未画出)调定，夹紧压力由减压阀(气动控制系统中的部件，图中未画出)调定，夹紧缸时间顺序通过PLC指令给定。

(4)研磨主运动，阀芯22与阀体21的配对研磨是通过两部件的相对运动实现的。驱动电动机34采用带齿轮头减速的调速电动机，通过螺栓36固定在支板35上，调速电动机输出轴通过推力球轴承33支承，动力经调速电动机轴颈与平键38传递到空心传动轴40，再经该轴左端对称通槽，两对顶螺栓42传给传动轴25。通过紧定螺钉30，将旋钮芯轴24与传动轴25形成可拆联接，调速电动机的动力经旋钮芯轴24左端部的销23传递到待研磨工件阀芯22，使之与调速电动机的主轴一起旋转，形成研磨的主运动。

两对顶螺栓42在对称槽中可以做一定角度的偏移，确保阀芯22与阀体21在研磨过程中的对中性。

(5)研磨进给运动，研磨进给运动通过双杆气缸9实现，采用双杆气缸9的目的是确保进给的直线稳定性。双杆气缸9通过螺栓10固定在工作台8上，与机器形成整体固定联接。支板14和支板31通过螺栓13固定在拖板12上，经螺栓11将拖板12固定在双杆气缸9的活塞杆两端，与活塞杆一起左右移动，实现进给运动，进给速度通过节流阀(气动控制系统中的部件，图中未画出)可调，进给时间由PLC控制。

(6)轻研磨与重研磨，当工件定位装夹到位，在调速电动机驱动下，阀芯22和阀体21即开始进入轻研磨阶段。延时数秒后，双杆气缸9开始工作，拖板12开始向右移动，在弹簧41的作用下，阀芯22与阀体21之间的接触力度逐渐增加，即进入重研磨阶段。轻、重研磨分阶段进行，各段研磨时间通过显控人机界面输入参数进行修改调整，至开关阀符合研磨的特性要求时研磨完成。

电气控制系统7采用PLC系统控制，PLC芯片采用松下可编程控制器AFPXO-L30R，显控人机界面32采用SK-035AE。PLC系统控制工作流程图如图6所示。

如图5所示为电气控制系统7的结构框图，其具有以下几个特点：

(1)实现高低电压分开布局。

驱动电动机采用220伏交流驱动，其调速系统与速度显示单独设立，PLC仅控制启动时间，其他元件均为24伏直流元件，设有一单独24V直流电源，简化电控系统，所有电控单元集中于控制盒内，便于操作使用和维护。电控箱按IP54等级设计，确保安全性能。

(2)实现工位之间单独控制。

四个工位统一由PLC控制，但又能独立运行控制。四工位的夹紧气缸和进给气缸的工作压力和流量，统一由减压阀和节流阀调定控制。主轴转速和加工时间均可以单独设置和调整，既适应每个工位的差异化要求，又能确保在某一工位发生故障时不影响其他工位的正常工作。

(3)实现适时监控和修改。

PLC将采集的各种信号进行集中处理，输出对应的控制信号与报警信号，显控人机界面与PLC保持通讯。显示屏按四个工位分页显示工作状态与参数，并接受数据的修改与保存。

(4)实现研磨温度的灵活可调。

研磨容易形成高温，影响工件质量，温度的控制主要是通过控制研磨时间和设置循环实现。通过时间间隔和双杆气缸的速度调整，可将散热时间调整到最佳值。阀芯和阀体配对之前涂抹研磨剂，也起到一定的散热作用。

主要技术参数如下：

本发明的有益效果在于：

(1)采用PLC系统控制和显控人机界面，方便参数调整和系统控制，降低了研磨技术难度；

(2)通过电气控制与气动控制结合，将研磨分成轻研磨—重研磨阶段，时间和力度控制方便精确，提高产品加工质量。

(3)改变了传统人工操作方式，自动化程度高，减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率。

(4)具有良好加工适应性，根据加工阀体结构的变化，选用相应的夹紧压头和支撑座，就可以在本研磨机上进行研磨加工。

采用PLC控制气动和电控元件的燃气灶开关阀研磨机，具有研磨自动装夹对中、研磨力度任意可调、质量控制方便、操作简单、维护方便等优点。经过4台机器近半年的试运行，与传统人工操作的研磨机相比，产品的合格率提升到95％以上，工人单班产量达到10000件以上，完全达到了机器预设的各项性能指标。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，因此，本发明将不会被限制于上述所示的优选实施例，而是要符合与本发明所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种燃气灶开关阀研磨机，其特征在于，它包括气动控制系统(1)、电气控制系统(7)，数个研磨工位(2)、调速开关(3)、调速旋钮(4)、启动按钮(5)、停止按钮(6)；电源经启动按钮(5)、停止按钮(6)与气动控制系统(1)和电气控制系统(7)相连，所述气动控制系统(1)与电气控制系统(7)经调速开关(3)、调速旋钮(4)与研磨工位(2)相连；所述研磨工位(2)包括工作台(8)；所述工作台(8)上固连有双杆气缸(9)，拖板(12)安装于双杆气缸(9)上；位于拖板(12)右端的工作台(8)上固连有安装支板(35)，安装支板(35)上安装有驱动电动机(34)，所述驱动电动机(34)的输出轴与中心安装有弹簧(41)的空心传动轴(40)连接；所述拖板(12)上从左至右依次固连有支板(14)、防转挡板(43)和支板(31)；所述支板(14)上安装有单杆气缸(15)，单杆气缸(15)的活塞杆(18)的右端安装有研磨头芯轴(17)，研磨头芯轴(17)外通过滚动轴承(19)固连有压头(20)；所述支板(31)上的安装孔内通过滚动轴承(28)连接有支撑座(26)，支撑座(26)的通孔中连接有传动轴(25)，传动轴(25)的右端与所述空心传动轴(40)的左端连接；所述传动轴(25)的左端中固定套装有一端安装有销(23)的旋钮芯轴(24)，所述销(23)与待研磨工件阀芯(22)右端的开口槽对接，所述支撑座(26)及其左端的凸台与待研磨工件阀体(21)右端面的沉孔对接；工作时，待研磨工件阀体(21)套在待研磨工件阀芯(22)上并处于压头(20)与支撑座(26)之间，所述压头(20)压住工件左端，所述防转挡板(43)处于工件侧面。

2.如权利要求1所述的燃气灶开关阀研磨机，其特征在于，所述研磨工位(2)还包括显控人机界面(32)。

3.如权利要求2所述的燃气灶开关阀研磨机，其特征在于，所述显控人机界面(32)采用SK-035AE。

4.如权利要求1或2所述的燃气灶开关阀研磨机，其特征在于，所述电气控制系统(7)采用PLC系统控制。

5.如权利要求4所述的燃气灶开关阀研磨机，其特征在于，所述PLC系统控制的PLC芯片为松下可编程控制器AFPXO-L30R。

6.如权利要求1或2所述的燃气灶开关阀研磨机，其特征在于，所述驱动电动机(34)为带齿轮头减速的调速电动机。

7.如权利要求1或2所述的燃气灶开关阀研磨机，其特征在于，所述空心传动轴(40)与传动轴(25)经螺栓(42)连接，螺栓(42)在对称槽中可以做一定角度的偏移。

8.一种如权利要求1所述的燃气灶开关阀研磨机的研磨方法，具体研磨步骤如下：

(1)接通电源，按下启动按钮，研磨机处于待机状态；

(2)开关阀定位，阀芯和阀体配对，支撑座插入阀体右端面的沉孔中，单杆气缸向右夹紧开关阀，驱动电动机的主轴带动开关阀旋转，当阀体的安装耳碰到防转挡板时，阀体停止旋转，实现阀体的定位，销在旋钮芯轴带动下继续旋转，直至旋转到阀芯的开口槽处，销插入阀芯的开口槽中，实现阀芯的定位；

(3)开关阀夹紧，按下调速开关，活塞杆向左伸出，调节调速旋钮控制夹紧压力，由PLC系统控制发出指令给定夹紧开关阀的时间顺序，实现开关阀夹紧；

(4)研磨主运动，驱动电动机的动力经旋钮芯轴左端部的销传递到待研磨开关阀的阀芯，使之与驱动电动机一起旋转，阀芯和阀体进入轻研磨阶段，形成研磨主运动；

(5)研磨进给运动，轻研磨阶段结束延时数秒后，开关阀与双杆气缸的活塞杆一起左右移动，阀芯与阀体之间的接触力度逐渐增加，进入重研磨阶段，通过节流阀调节进给速度，PLC系统控制发出指令控制进给时间；

(6)轻研磨与重研磨，轻、重研磨分阶段进行，各段研磨时间通过显控人机界面输入参数进行修改调整，至开关阀符合研磨的特性要求时研磨完成。

9.如权利要求8所述的燃气灶开关阀研磨机的研磨方法，其特征在于，所述阀芯和阀体配对之前涂抹研磨剂。