CN107262826A

CN107262826A - 一种金刚石锯片自动开刃机

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Publication number: CN107262826A
Application number: CN201710601796.XA
Authority: CN
Inventors: 黄海鹏; 郑明星
Original assignee: Xiamen University of Technology
Current assignee: Xiamen University of Technology
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2017-10-20
Anticipated expiration: 2037-07-21
Also published as: CN107262826B

Abstract

一种金刚石锯片自动开刃机，包括PLC控制系统、外部框架，和安装在所述外部框架上的、三轴机械手、锯片旋转机构、锯片顶紧机构、砂轮机构、进料仓以及出料仓。所述锯片旋转机构安装于所述外部框架第一侧面的下部，所述锯片顶紧机构以及所述砂轮机构与所述锯片旋转机构处于同一水平面，且所述锯片顶紧机构与所述锯片旋转机构相对设置，所述砂轮机构与所述锯片旋转机构相互垂直设置。所述进料仓以及所述出料仓均设置于所述第一侧面；所述三轴机械手包括夹持装置，且所述夹持装置面向所述第一侧面设置。本发明设计合理、结构紧凑、移动路径简单有效，可以完成自动取料的过程，提高金刚石锯片开刃机自动化程度，减少人工成本。

Description

一种金刚石锯片自动开刃机

技术领域

本发明涉及一种开刃机，尤其涉及一种金刚石锯片自动开刃机。

背景技术

在我国，石材和陶瓷行业的发展极为迅速，每年生产、消费、出口的数量都极为庞大。而金刚石圆锯片是石材、陶瓷等材料的主要切割工具，工厂进行整体烧结的金刚石干切片以及部分的湿切片都需要进行开刃之后才能使用。所谓开刃是指切片在通过一定的处理方法去除适量的钎焊金属，从而使得金刚石颗粒充分暴露出来，这样的金刚石锯片才具有切割的能力。

目前，普遍的中小型金刚石锯片生产厂家仍然使用机床改造的开刃机，这类的开刃机自动化水平比较低。除了由机床改装而来的简单的开刃机之外，为了适应各种锯片的开刃，市场上也出现了各种各样的开刃机。但在自动化方面依旧不高，大部分只能做到部分自动化，仍然需要大部分的人力。因此需要一种充分自动化的金刚石锯片开刃机。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种金刚石锯片自动开刃机。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术措施：

一种金刚石锯片自动开刃机，包括PLC控制系统、外部框架，和安装在所述外部框架上的、三轴机械手、锯片旋转机构、锯片顶紧机构、砂轮机构、进料仓以及出料仓，所述PLC控制系统用于控制所述三轴机械手、所述锯片旋转机构、所述锯片顶紧机构以及所述砂轮机构的工作；所述三轴机械手与所述外部框架顶部连接，所述锯片旋转机构安装于所述外部框架第一侧面的下部，所述锯片顶紧机构以及所述砂轮机构与所述锯片旋转机构处于同一水平面，且所述锯片顶紧机构与所述锯片旋转机构相对设置，所述砂轮机构与所述锯片旋转机构相互垂直设置；所述进料仓以及所述出料仓均设置于所述第一侧面；

三轴机械手包括三轴导轨装置、无杆气缸以及夹持装置，所述无杆气缸用于驱动三轴导轨装置，所述夹持装置设置于所述三轴导轨装置上，且面向所述第一侧面设置；所述锯片旋转机构包括第一驱动装置以及锯片工装轴，所述驱动装置用于驱动所述锯片工装轴旋转，所述锯片工装轴上设有第一夹紧法兰；所述锯片顶紧机构包括第二驱动装置、推进导轨装置、球轴承座以及第二夹紧法兰，所述第二驱动装置用于驱动所述推进导轨装置的推进件前后移动，所述球轴承座设置于所述推进件上，所述第二夹紧法兰设置于所述球轴承座上，所述第二夹紧法兰用于与所述第一法兰配合固定锯片；所述砂轮机构包括砂轮磨削装置以及砂轮进给装置，砂轮磨削装置用于带动砂轮转动从而磨削所述锯片，所述砂轮进给装置用于推动砂轮磨削机构沿所述锯片工装轴平行方向直线往复移动。

本发明还可以通过以下技术措施进一步完善：

作为进一步改进，所述砂轮磨削装置上设有转速传感器用于检测磨削驱动电机的转速；定义N₁为所述磨削驱动电机的空载转速，N₂为所述磨削驱动电机的磨削转速，所述PLC控制系统用于通过所述转速传感器获取所述空载转速以及所述磨削转速，并通过所述砂轮进给装置使所述磨削转速满足：90％N₁≤N₂≤95％N₁，从而使所述砂轮对所述锯片的磨削压力适宜。

作为进一步改进，所述第一夹紧法兰包括圆台轴以及法兰轴盘，所述圆台轴的下底面固定设置于所述法兰轴盘上，所述下底面直径为18mm～19.5mm，所述圆台轴的上底面直径为10mm～15mm，所述法兰轴盘的直径为70mm～80mm；所述第二夹紧法兰上设有与所述圆台轴相匹配的套合凹槽。

作为进一步改进，所述夹持装置包括真空发生器以及真空吸盘，所述真空吸盘与所述真空发生器通过PU管连通；所述真空吸盘的吸力W满足：其中，M：锯片的质量，P:真空压力，n:吸盘的个数，D:吸盘的直径，S:垂直起吊安全系数。

作为进一步改进，所述真空吸盘n的个数为3，所述真空吸盘的直径D为11mm～13mm，三个所述真空吸盘呈正三角形分布，且与所述正三角形外切圆的圆心相距23mm～28mm。

作为进一步改进，所述推进导轨装置包括所述推进件、推进气缸、两个导轨滑块以及平行设置的第一导轨与第二导轨，所述两个长方体导轨滑块对称设置于所述第一导轨以及所述第二导轨上，所述推进件的左右两端分别与所述两个导轨滑块固定连接，所述推进气缸固定设置于所述第一导轨以及所述第二导轨中间，且所述推进气缸的推进杆与所述第一导轨平行，所述推进杆与所述推进件固定连接。

作为进一步改进，所述锯片工装轴以及所述第一驱动装置上对应设有双V槽皮带轮，所述锯片工装轴与所述第一驱动装置通过带传动连接。

作为进一步改进，所述锯片旋转机构分别设置于所述第一侧面的下部的左右两侧，所述锯片顶紧机构以及所述砂轮机构与所述锯片旋转机构对应设置。

作为进一步改进，所述进料仓倾斜向下设置于所述第一侧面；所述进料仓的横截面底部呈圆弧状，且所述进料仓的底端设有弧形挡块，且所述圆弧状的直径大小与所述锯片相适应。

作为进一步改进，所述砂轮进给装置包括固定轴承、进给电机驱动器、进给导轨、滚珠丝杆以及连接座，所述进给电机驱动器用于驱动所述滚珠丝杆，所述进给导轨平行设置于所述滚珠丝杆的两侧，所述固定轴承与所述进给导轨固定连接，且与所述滚珠丝杆轴承连接，所述连接座与所述进给导轨滑动连接，且与所述滚珠丝杆螺纹配合连接；所述连接座与所述砂轮磨削装置固定连接。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1、本发明通过采用三轴机械手、进料仓以及出料仓的配合，完成自动取料的过程，提高金刚石锯片开刃机自动化程度，减少人工成本。

2、本发明通过进一步公布了三轴机械手、锯片旋转机构、锯片顶紧机构、砂轮机构、进料仓以及出料仓的具体结构及位置，其设计合理、结构紧凑、自动化程度高，移动路径简单有效，开刃精度高，大幅降低劳动强度和提高开刃效率，并且通用性强，实用性强，易于推广应用。

3、本发明通过转速感应器结合所述PLC控制系统、所述砂轮进给装置进行高自动化控制，进一步提高砂轮磨削的效率与精度。

附图说明

图1是本发明实施例的金刚石锯片自动开刃机整体结构示意图。

图2是图1的A1局部放大图。

图3是图1的夹持装置示意图。

图4是图1的锯片顶紧机构示意图。

图5是图1的进料仓示意图。

图6是图1的砂轮机构示意图。

主要元件符号说明

外部框架100、第一侧面110、

三轴机械手200、三轴导轨装置210、夹持装置220、真空发生器221、真空吸盘222、PU管223、

锯片旋转机构300、第一驱动装置(图中未标出)、锯片工装轴320、第一夹紧法兰330、圆台轴331、法兰轴盘332、皮带轮340、

锯片顶紧机构400、第二驱动装置410、推进导轨装置420、球轴承座430、第二夹紧法兰440、套合凹槽441、推进件421、推进气缸422、导轨滑块423、第一导轨424、第二导轨425、

砂轮机构500、轮磨削装置510、砂轮进给装置520、磨削驱动电机511、固定轴承521、进给电机驱动器522、进给导轨523、滚珠丝杆524、连接座(图中未标出)

进料仓600、弧形挡块610、出料仓700。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，一种金刚石锯片自动开刃机，包括PLC控制系统(图中未示出)、外部框架100，和安装在所述外部框架100上的三轴机械手200、锯片旋转机构300、锯片顶紧机构400、砂轮机构500、进料仓600以及出料仓700，所述PLC控制系统用于控制所述三轴机械手200、所述锯片旋转机构300、所述锯片顶紧机构400以及所述砂轮机构500的工作。

所述三轴机械手200与所述外部框架100顶部连接。所述锯片旋转机构300安装于所述外部框架100第一侧面110的下部，所述锯片顶紧机构400以及所述砂轮机构500与所述锯片旋转机构300处于同一水平面，且所述锯片顶紧机构400与所述锯片旋转机构300相对设置，所述砂轮机构500与所述锯片旋转机构300相互垂直设置。所述进料仓600以及所述出料仓700均设置于所述第一侧面110；三轴机械手200包括三轴导轨装置210、无杆气缸以及夹持装置220，所述无杆气缸用于驱动三轴导轨装置210，所述夹持装置220设置于所述三轴导轨装置210上，且面向所述第一侧面110设置。

所述三轴机械手200可以带动所述夹持装置220在前后、左右、上下三个方向移动，所述夹持装置220面向第一侧面110，从而夹持锯片在进料仓600、锯片旋转机构300以及出料仓700之间移动。本发明通过采用三轴机械手200、进料仓600以及出料仓700的配合，完成自动取料的过程，提高金刚石锯片开刃机自动化程度，减少人工成本。

所述锯片旋转机构300包括第一驱动装置(图中未标出)以及锯片工装轴320，所述第一驱动装置(图中未标出)用于驱动所述锯片工装轴320旋转，所述锯片工装轴320上设有第一夹紧法兰330。所述锯片顶紧机构400包括第二驱动装置410、推进导轨装置420、球轴承座430以及第二夹紧法兰440，所述第二驱动装置410用于驱动所述推进导轨装置420的推进件421前后移动，所述球轴承座430设置于所述推进件421上，所述第二夹紧法兰440设置于所述球轴承座430上，所述第二夹紧法兰440用于与所述第一法兰配合固定锯片。

所述砂轮机构500包括砂轮磨削装置510以及砂轮进给装置520，砂轮磨削装置510用于带动砂轮转动从而磨削所述锯片，所述砂轮进给装置520用于推动砂轮磨削机构沿所述锯片工装轴320平行方向直线往复移动。

本发明的锯片旋转机构300、锯片顶紧机构400、砂轮机构500、进料仓600以及出料仓700的具体结构及位置，其设计合理、结构紧凑、稳定性强、自动化程度高，移动路径简单有效。

为了进一步提高砂轮磨削的效率与精度，本发明采用转速传感器结合所述PLC控制系统、所述砂轮进给装置520进行高自动化控制。所述转速传感器可以安装于所述砂轮磨削装置510以及所述锯片旋转机构300的不同部位上。例如：安装于所述第一驱动装置(图中未标出)的转轴上、安装在所述锯片工装轴320上、安装在砂轮工装轴上等等。在这些旋转的轴上，所述转速传感器可以得到所述砂轮以及所述锯片之间的压力变化情况。

在本实施例中，所述转速传感器设置在所述砂轮磨削装置510的磨削驱动电机511上，所述转速传感器用于检测所述磨削驱动电机511的转速。所述磨削驱动电机511作为驱动所述砂轮前往磨削所述锯片的主动件，其在磨削时受到的阻力反馈更加直接。

定义N₁为所述磨削驱动电机511的空载转速，N₂为所述磨削驱动电机511的磨削转速，所述PLC控制系统用于通过所述转速传感器获取所述空载转速以及所述磨削转速。并通过所述砂轮进给装置520控制砂轮磨削装置510的进给距离，从而控制所述砂轮与所述锯片之间的压力，进而达到控制述磨削转速的效果。

所述磨削转速适宜范围可以根据实际情况选取，例如，使所述磨削转速满足：90％N₁≤N₂≤95％N₁，从而使砂轮对所述锯片的磨削压力适宜。

在本实施例中，所述磨削转速满足：92％N₁≤N₂≤93％N₁。在本转速范围之间，所对应的砂轮磨削压力，以及达成的精度是最佳的，既避免做空载运动，又不会因为过载导致锯片或砂轮折断。

在具体运行中，当所述磨削转速N₂<92％N1时，所述进给控制器控制所述砂轮磨削装置510朝远离所述锯片工装轴320方向移动；其中N₂<>95％N₁时，所述进给控制器控制所述砂轮磨削装置510朝靠近所述锯片工装轴320方向移动。

在顶紧锯片的装置里，相互配合的所述第一夹紧法兰330与第二夹紧法兰440可以设计不同的结构，从而达到顶紧锯片的作用。

在本实施例中，所述第一夹紧法兰330包括圆台轴331以及法兰轴盘332，所述圆台轴331的下底面固定设置于所述法兰轴盘332上，所述第二夹紧法兰440上设有与所述圆台轴331相匹配的套合凹槽441。

所述圆台的底面直径和高、所述法兰轴盘332的直径可以根据实际情况设置。其中所述下底面直径较佳范围为18mm～19.5mm，所述圆台轴331的上底面直径较佳范围为10mm～15mm，所述法兰轴盘332的直径较佳范围为70mm～80mm。18mm～19.5mm直径的所述下底面正好适宜所述锯片的中心通孔，10～15mm直径的所述上底面可以使所述夹持装置220将所述锯片更容易的送入所述圆台轴331底部，从而完成所述三轴机械手200进行送件的步骤。

在本实施例，所述下底面直径19.5mm，所述上底面直径为10mm，所述法兰轴盘332的直径75mm。大小合适的上底面直径，可以将所述锯片被更轻易的送入。直径75mm的法兰轴盘332既可以起到平稳所述锯片的作用，又不会影响磨削。

所述夹持装置220可以采用不通的夹持方法，例如，机械卡合的方法。

在本实施例中，所述夹持装置220包括真空发生器221以及真空吸盘222，所述真空吸盘222与所述真空发生器221通过PU管223连通。

且所述真空吸盘的吸力W满足：其中W：吸盘的吸力/N，M：锯片的质量/kg，P:真空压力/kPa，n:吸盘的个数，D:吸盘的直径/mm，S:垂直起吊安全系数。

所述真空吸盘222n的个数、直径以及分布情况可以结合具体情况设置。

在本实施例中，所述真空吸盘222n的个数为3，所述真空吸盘222的直径D为12mm，三个所述真空吸盘222呈正三角形分布，且与所述正三角形外切圆的圆心相距25mm。通过正三角型的设置，起到稳定夹持所述锯片的作用，用相对较少的真空吸盘222个数可以避免产生干扰。

所述推进导轨装置420可以采用不同的结构，从而达成推进所述第二夹紧法兰440顶紧所述锯片的作用。

在本实施例中，所述推进导轨装置420包括所述推进件421、推进气缸422、两个导轨滑块423以及平行设置的第一导轨424与第二导轨425，所述两个长方体导轨滑块423对称设置于所述第一导轨424以及所述第二导轨425上，所述推进件421的左右两端分别与所述两个导轨滑块423固定连接，所述推进气缸422固定设置于所述第一导轨424以及所述第二导轨425中间，且所述推进气缸422的推进杆与所述第一导轨424平行，所述推进杆与所述推进件421固定连接。

通过平行导轨的设置，提升所述推进导轨装置420的稳定性，使其更加符合本发明产品的需求。

在本实施例中，所述锯片工装轴320以及所述第一驱动装置(图中未标出)上对应设有双V槽皮带轮340，所述锯片工装轴320与所述第一驱动装置(图中未标出)通过带传动连接。

带传动结构相对比较简单，同时皮带又有良好的挠性，可以吸收大部分振动，又可以缓和冲击，减小对其它零件影响。另外带传动还能提供过载保护，有效地保护其他零部件。

在本实施例中，所述锯片旋转机构300分别设置于所述第一侧面110的下部的左右两侧，所述锯片顶紧机构400以及所述砂轮机构500与所述锯片旋转机构300对应设置。

通过对称设置的所述锯片旋转机构300等，使其共用所述三轴机械手200以及所述进料仓600以及所述出料仓700。进而提高生产效率。

所述进料仓600的结构可以根据实际情况设置。

在本实施例中，所述进料仓600倾斜向下设置于所述第一侧面110；所述进料仓600的横截面底部呈圆弧状，且所述进料仓600的底端设有弧形挡块610，且所述圆弧状的直径大小与所述锯片相适应。其结构简单，与所述三轴机械手200的配合性强。

在本实施例中，所述砂轮进给装置520包括固定轴承521、进给电机驱动器522、进给导轨523、滚珠丝杆524以及连接座(图中未标出)，所述进给电机驱动器522用于驱动所述滚珠丝杆524，所述进给导轨523平行设置于所述滚珠丝杆524的两侧，所述固定轴承521与所述进给导轨523固定连接，且与所述滚珠丝杆524轴承连接，所述连接座(图中未标出)与所述进给导轨523滑动连接，且与所述滚珠丝杆524螺纹配合连接；所述连接座(图中未标出)与所述砂轮磨削装置510固定连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims

1.一种金刚石锯片自动开刃机，其特征在于，包括PLC控制系统、外部框架，和安装在所述外部框架上的三轴机械手、锯片旋转机构、锯片顶紧机构、砂轮机构、进料仓以及出料仓，所述PLC控制系统用于控制所述三轴机械手、所述锯片旋转机构、所述锯片顶紧机构以及所述砂轮机构的工作；所述三轴机械手与所述外部框架顶部连接，所述锯片旋转机构安装于所述外部框架第一侧面的下部，所述锯片顶紧机构以及所述砂轮机构与所述锯片旋转机构处于同一水平面，且所述锯片顶紧机构与所述锯片旋转机构相对设置，所述砂轮机构与所述锯片旋转机构相互垂直设置；所述进料仓以及所述出料仓均设置于所述第一侧面；

2.根据权利要求1所述的自动开刃机，其特征在于，所述砂轮磨削装置上设有转速传感器用于检测磨削驱动电机的转速；定义N₁为所述磨削驱动电机的空载转速，N₂为所述磨削驱动电机的磨削转速，所述PLC控制系统用于通过所述转速传感器获取所述空载转速以及所述磨削转速，并通过所述砂轮进给装置使所述磨削转速满足：90％N₂≤N₁≤95％N₂，从而使所述砂轮对所述锯片的磨削压力适宜。

3.根据权利要求1所述的自动开刃机，其特征在于，所述第一夹紧法兰包括圆台轴以及法兰轴盘，所述圆台轴的下底面固定设置于所述法兰轴盘上，所述下底面直径为18mm～19.5mm，所述圆台轴的上底面直径为10mm～15mm，所述法兰轴盘的直径为70mm～80mm；所述第二夹紧法兰上设有与所述圆台轴相匹配的套合凹槽。

4.根据权利要求1所述的自动开刃机，其特征在于，所述夹持装置包括真空发生器以及真空吸盘，所述真空吸盘与所述真空发生器通过PU管连通；所述真空吸盘的吸力W满足：其中，M为锯片的质量，P为真空压力，n为吸盘的个数，D为吸盘的直径，S为垂直起吊安全系数。

5.根据权利要求4所述的自动开刃机，其特征在于，所述真空吸盘n的个数为3，所述真空吸盘的直径D为11mm～13mm，三个所述真空吸盘呈正三角形分布，且与所述正三角形外切圆的圆心相距23mm～28mm。

6.根据权利要求1所述的自动开刃机，其特征在于，所述推进导轨装置包括所述推进件、推进气缸、两个导轨滑块以及平行设置的第一导轨与第二导轨，所述两个长方体导轨滑块对称设置于所述第一导轨以及所述第二导轨上，所述推进件的左右两端分别与所述两个导轨滑块固定连接，所述推进气缸固定设置于所述第一导轨以及所述第二导轨中间，且所述推进气缸的推进杆与所述第一导轨平行，所述推进杆与所述推进件固定连接。

7.根据权利要求3所述的自动开刃机，其特征在于，所述锯片工装轴以及所述第一驱动装置上对应设有双V槽皮带轮，所述锯片工装轴与所述第一驱动装置通过带传动连接。

8.根据权利要求1所述的自动开刃机，其特征在于，所述锯片旋转机构分别设置于所述第一侧面的下部的左右两侧，所述锯片顶紧机构以及所述砂轮机构与所述锯片旋转机构对应设置。

9.根据权利要求1所述的自动开刃机，其特征在于，所述进料仓倾斜向下设置于所述第一侧面；所述进料仓的横截面底部呈圆弧状，且所述进料仓的底端设有弧形挡块，且所述圆弧状的直径大小与所述锯片相适应。

10.根据权利要求1所述的自动开刃机，其特征在于，所述砂轮进给装置包括固定轴承、进给电机驱动器、进给导轨、滚珠丝杆以及连接座，所述进给电机驱动器用于驱动所述滚珠丝杆，所述进给导轨平行设置于所述滚珠丝杆的两侧，所述固定轴承与所述进给导轨固定连接，且与所述滚珠丝杆轴承连接，所述连接座与所述进给导轨滑动连接，且与所述滚珠丝杆螺纹配合连接；所述连接座与所述砂轮磨削装置固定连接。