CN110434685B - 一种全自动电极打磨装置及其打磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动电极打磨装置,包括机械臂、夹具、打磨装置、外壳及控制系统，所述机械臂的一端连接所述夹具，所述机械臂的另一端设于所述外壳上，所述打磨装置水平设于所述外壳上，所述控制系统分别电连接所述机械臂、所述夹具及所述打磨装置，所述夹具包括第一支架、第一电机、动齿轮组、夹子及弹力调节器。本公开装置可精确设置打磨力度、速度、时间，大大提高电极打磨效果的均一性，解决了手工打磨均一性差的问题，且本公开装置具有小型便携、成本低的优点。

Description

一种全自动电极打磨装置及其打磨方法

技术领域

本公开涉及电化学实验仪器领域，尤其涉及一种全自动电极打磨装置及其打磨方法。

背景技术

在电分析化学实验中常需要用到工作电极，如：玻碳电极、金电极等，而且经常需要用多根工作电极去研究不同的实验条件。在进行实验前必须对工作电极进行抛光预处理，以除去电极表面杂质，使电极表面更光洁，工作量很大。目前实验室大多还是依靠人工打磨工作电极，主要步骤包括：打磨、冲洗、超声清洗、电极保存，十分费时费力，严重依赖人力影响了实验进度，而且不能让人从研磨电极中解脱出来，使研究工作者苦不堪言，并且由于手工操作误差大，不同工作人员甚至同一个工作人员的手工操作都无法保证每根打磨的效果一致，影响实验的准确性。

在现有的技术中，有一些手动或半自动工作电极打磨装置，但是仍需要付出人力，需要在打磨后自行冲洗及超声清洗，科研人员的负担仍然存在；且无法精确控制每一根电极的打磨力度、速度、打磨方式和时间，从而导致打磨效果的均一性差，影响实验。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种全自动电极打磨装置。

一种全自动电极打磨装置,包括机械臂、夹具、打磨装置、外壳及控制系统，所述机械臂的一端连接所述夹具，所述机械臂的另一端设于所述外壳上，所述打磨装置水平设于所述外壳上，所述控制系统分别电连接所述机械臂、所述夹具及所述打磨装置，所述夹具包括第一支架、第一电机、动齿轮组、夹子及弹力调节器，所述第一支架设于所述机械臂的一端，所述第一电机设于所述第一支架内，所述动齿轮组设于所述第一支架上，所述第一电机驱动所述动齿轮组运动，两所述夹子对称设于所述动齿轮组上，所述弹力调节器设于电极的上方且设于所述第一支架上。所述弹力调节器包括壳体、减震弹簧及调节螺丝，所述壳体设于所述第一支架上，所述减震弹簧设于所述壳体内部，所述调节螺丝设于所述壳体顶部。所述弹力调节器用于减震、缓冲及配合打磨装置提供打磨压力，可解决每根电极长短不一对打磨力度造成的影响。

优选地，所述打磨装置包括磨盘、联轴器、第二支架、第二电机及测重传感器，所述测重传感器设于所述外壳上，所述第二支架设于所述测重传感器的上方，所述第二电机设于所述第二支架下方，所述联轴器及所述磨盘设于所述第二支架的上方，所述第二电机通过所述联轴器与所述磨盘连接。磨盘与联轴器通过卡套结构及磁力磁力连接在一起，方便拆卸，方便清洗磨盘。测重传感器和第二电机连接控制系统，可精确测量电极与磨盘表面的压力，可精确控制打磨转速和时间。

优选地，所述机械臂包括依次连接的X轴转轴，Y轴转轴及Z轴垂轴，所述X轴转轴设于所述外壳上，所述夹具设于所述Z轴垂轴上。为方便增加外设设备及减小仪器整体尺寸，本公开优选采用平面关节机械臂，电机、限位传感器及线材安装在机械臂内部。这种设计简单可靠、且可缩减机器整体体积。

优选地，所述打磨装置还包括冲洗装置，所述冲洗装置包括冲洗池、管道及水泵，所述冲洗池包括进水口及排水口，所述进水口及所述排水口通过所述管道与所述水泵连接，所述冲洗池顶部环设有若干喷水口，所述喷水口与所述进水口连接，所述水泵与所述控制系统连接。从喷水口喷出的洗液可从各个角度冲洗电极打磨后残留的打磨液，并从排水口排出，喷水速度和喷水时间可由控制系统精确调控。

优选地，所述打磨装置还包括超声洗涤装置，所述超声洗涤装置包括超声清洗机、清洗杯及固定架，所述固定架设于所述超声清洗机上，所述清洗杯设于所述超声清洗机内且通过所述固定架固定防止移动，固定架可固定多个清洗杯，用于多种不同清洗液清洗。为方便清洗超声清洗机，超声清洗机作为外设设备。超声清洗机与控制系统连接后，可被精确控制超声功率、超声时间。

优选地，所述打磨装置还包括电极安放装置，所述电极安放装置包括电极摆放支架及电极收纳支架，所述电极摆放支架及所述电极收纳支架均设有若干不同孔径的通孔，用于插放不同尺寸的电极；所述电极摆放支架底部设有卡扣结构和磁力吸附结构，使其固定在底座上，便于拆卸替换；所述电极收纳支架用于保存打磨好的电极，所述电极安放装置还包括水槽，所述水槽设于所述电极收纳支架下方，使电极插入后，电极底部悬于水槽中间的储存液中，保证电极正中央的核心部位接触不到任何表面。电极摆放支架、电极收纳支架均为可拆卸、可替换，方便插放和储存不同尺寸的电极。

优选地，所述控制系统包括触控屏、控制器、外设端口及电源，所述触控屏及所述外设端口分别设于所述外壳上，所述触控屏用于人机交互，可设置所有参数及控制运行，所述控制器及所述电源设于所述外壳内，所述超声清洗机与所述外设端口连接；电源开关均安装在外壳外部以方便操作；所述触控屏，所述外设端口，所述电源，所述第一电机，所述第二电机，所述测重传感器，所述X轴转轴，所述Y轴转轴，所述Z轴垂轴，所述水泵分别与所述控制器电连接。

优选地，所述外壳包括柜体及底座，所述柜体设于所述底座顶部一侧，呈L型设置；所述机械臂设于所述柜体一侧，所述触控屏设于所述柜体另一侧；所述打磨装置，所述冲洗装置，所述电极摆放支架及所述电极收纳支架均设于所述底座上，便于各工位互不干扰，各工位之间实现有序地运行。

本公开还提供了一种全自动电极打磨装置的打磨方法，具体包括以下步骤：

步骤一：将待打磨的电极插入电极摆放支架，使电极正立于电极摆放支架上；

步骤二：参数设置：接通电源，开机，在触控屏上设置机械臂坐标系及各个装置的坐标，设置打磨旋转速度、旋转时间；冲洗力度、冲洗时间；超声功率、超声时间；电极尺寸类型、电极数量及电极摆放位置的参数；

步骤三：在触控屏上点击运行，机械臂执行如下程序：自动复位，抓取电极，移动到磨盘上方后，Z轴垂轴缓慢下降至磨盘，一边测重一边下降，当压力升至设定值之后停止下降；

步骤四：打磨装置根据预设的旋转速度、旋转时间打磨电极；打磨结束后，由机械臂移至冲洗装置，冲洗装置根据预设的冲洗力度、冲洗时间冲洗电极；冲洗结束后，由机械臂转移至超声清洗装置，超声清洗装置根据预设的超声功率、超声时间清洗电极；清洗结束后，由机械臂转移至电极收纳支架上；

步骤五：机械臂冲电极摆放支架上继续抓取下一根电极，完成上述循环，直至电极摆放支架上的所有预打磨电极全部打磨完成。

由于采用了上述技术方案，本公开具有以下有益效果：

本公开实现了全套手工电极打磨程序的自动化，包括按顺序实现电极抓取、打磨、冲洗、超声清洗、电极保存，可以连续全自动打磨多根不同规格的电极，摆脱了手工研磨电极依赖人力的现状，降低了人力成本，节约了时间；并且本公开装置可精确设置打磨力度、速度、时间，大大提高电极打磨效果的均一性，解决了手工打磨均一性差的问题，且本公开装置具有小型便携、成本低的优点。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本公开的结构示意图；

图2是本公开的夹具结构示意图；

图3是本公开的打磨装置结构示意图；

图4是本公开的机械臂结构示意图；

图5是本公开的冲洗装置结构示意图；

图6是本公开的超声洗涤装置结构示意图；

图7是本公开的电极摆放支架结构示意图；

图8是本公开的电极收纳支架结构示意图；

附图标识

机械臂1、X轴转轴11、Y轴转轴12、Z轴垂轴13；

夹具2、第一支架21、第一电机22、动齿轮组23、夹子24、弹力调节器25、壳体251、调节螺丝252；

打磨装置3、磨盘31、联轴器32、第二支架33、第二电机34；

外壳4、柜体41、底座42；

控制系统5、触控屏51；

冲洗装置6、冲洗池61、进水口611、排水口612、喷水口613；

超声洗涤装置7、超声清洗机71、清洗杯72、固定架73；

电极安放装置8、电极摆放支架81、电极收纳支架82、通孔800、水槽83。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

如图1及图2所示，本公开揭示了一种全自动电极打磨装置,包括机械臂1、夹具2、打磨装置3、外壳4及控制系统5，所述外壳4包括柜体41及底座42，所述柜体41设于所述底座42顶部一侧，呈L型设置；所述机械臂1的一端连接所述夹具2，所述机械臂1的另一端设于所述柜体41上，所述打磨装置3水平设于所述底座42上，所述控制系统5分别电连接所述机械臂1，所述夹具2及所述打磨装置3，所述夹具2包括第一支架21、第一电机22、动齿轮组23、夹子24及弹力调节器25，所述第一支架21设于所述机械臂1的一端，所述第一电机22设于所述第一支架21内，所述动齿轮组23设于所述第一支架21上，所述第一电机22驱动所述动齿轮组23运动，两所述夹子24对称设于所述动齿轮组23上，所述弹力调节器25设于电极的上方且设于所述第一支架21上。两所述夹子24在夹取电极时，不完全抱死，以便弹力调节器的调节。所述弹力调节器25包括壳体251、减震弹簧(图未示)及调节螺丝252，所述壳体251设于所述第一支架21上，所述减震弹簧设于所述壳体251内部，所述调节螺丝252设于所述壳体251顶部。所述弹力调节器用于减震、缓冲及配合打磨装置提供打磨压力，可解决每根电极长短不一对打磨力度造成的影响。

优选地，如图1及图3所示，所述打磨装置3包括磨盘31、联轴器32、第二支架33、第二电机34及测重传感器(图未示)，所述测重传感器设于所述底座42上，所述第二支架33设于所述测重传感器的上方，所述第二电机34设于所述第二支架33下方，所述联轴器32及所述磨盘31设于所述第二支架33的上方，所述第二电机34通过所述联轴器32与所述磨盘31连接。磨盘与联轴器通过卡套结构及磁力磁力连接在一起，方便拆卸，方便清洗磨盘。测重传感器和第二电机连接控制系统，可精确测量电极与磨盘表面的压力，可精确控制打磨转速和时间。打磨时，用麂皮固定在磨盘上，将麂皮清洗后在其上均匀分散所需规格的抛粉与水的混合物，抛粉选用氧化铝。

优选地，如图1及图4所示，所述机械臂1包括依次连接的X轴转轴11，Y轴转轴12及Z轴垂轴13，所述X轴转轴11设于所述柜体41上，所述夹具2设于所述Z轴垂轴13上。为方便增加外设设备及减小仪器整体尺寸，本公开优选采用平面关节机械臂，电机、限位传感器及线材安装在机械臂内部。这种设计简单可靠、且可缩减机器整体体积。

优选地，如图1及图5所示，所述打磨装置还包括冲洗装置6，所述冲洗装置6包括冲洗池61、管道(图未示)及水泵(图未示)，所述冲洗池61包括进水口611及排水口612，所述进水口及所述排水口通过所述管道与所述水泵连接，所述冲洗池顶部环设有若干喷水口613，所述喷水口613与所述进水口611连接，所述水泵与所述控制系统连接。从喷水口喷出的洗液可从各个角度冲洗电极打磨后残留的打磨液，并从排水口排出，喷水速度和喷水时间可由控制系统精确调控。

优选地，如图1及图6所示，所述打磨装置还包括超声洗涤装置7，所述超声洗涤装置7包括超声清洗机71、清洗杯72及固定架73，所述固定架73设于所述超声清洗机71上，所述清洗杯72设于所述超声清洗机72内且通过所述固定架73固定防止移动，固定架可固定多个清洗杯，用于多种不同清洗液清洗。清洗液分别优先选用100％乙醇和去离子水作为两种洗液。为方便清洗超声清洗机，超声清洗机作为外设设备。超声清洗机与控制系统连接后，可被精确控制超声功率、超声时间。

优选地，如图1、图7及图8所示，所述打磨装置还包括电极安放装置8，所述电极安放装置8包括电极摆放支架81及电极收纳支架82，所述电极摆放支架81及所述电极收纳支架82均设有若干不同孔径的通孔800，用于插放不同尺寸的电极；所述电极摆放支架81底部设有卡扣结构811和磁力吸附结构812，使其固定在底座42上，便于拆卸替换；所述电极收纳支架82用于保存打磨好的电极，所述电极安放装置还包括水槽83，所述水槽83设于所述电极收纳支架82下方，使电极插入后，电极底部悬于水槽中间的储存液中，保证电极正中央的核心部位接触不到任何表面。电极摆放支架、电极收纳支架均为可拆卸、可替换，方便插放和储存不同尺寸的电极。

优选地，如图1所示，所述控制系统5包括触控屏51、控制器(图未示)、外设端口(图未示)及电源(图未示)，所述触控屏51及所述外设端口分别设于所述柜体41上，所述触控屏51用于人机交互，可设置所有参数及控制运行，所述控制器及所述电源设于所述外壳内，所述超声清洗机71与所述外设端口连接；电源开关均安装在外壳外部以方便操作；所述触控屏，所述外设端口，所述电源，所述第一电机，所述第二电机，所述测重传感器，所述X轴转轴，所述Y轴转轴，所述Z轴垂轴，所述水泵分别与所述控制器电连接，用于控制各工序的运行。

优选地，所述打磨装置3，所述冲洗装置6，所述电极摆放支架81及所述电极收纳支架82均设于所述底座42上，便于各工位互不干扰，各工位之间实现有序地运行。

本公开还提供了一种全自动电极打磨装置的打磨方法，具体包括以下步骤：

步骤一：将待打磨的电极插入电极摆放支架，使电极正立于电极摆放支架上；

步骤二：参数设置：接通电源，开机，在触控屏上设置机械臂坐标系及各个装置的坐标，设置打磨旋转速度、旋转时间；冲洗力度、冲洗时间；超声功率、超声时间；电极尺寸类型、电极数量及电极摆放位置的参数；

步骤三：在触控屏上点击运行，机械臂执行如下程序：自动复位，抓取电极，移动到磨盘上方后，Z轴垂轴缓慢下降至磨盘，一边测重一边下降，当压力升至设定值之后停止下降；

步骤四：打磨装置根据预设的旋转速度、旋转时间打磨电极；打磨结束后，由机械臂移至冲洗装置，冲洗装置根据预设的冲洗力度、冲洗时间冲洗电极；冲洗结束后，由机械臂转移至超声清洗装置，超声清洗装置根据预设的超声功率、超声时间清洗电极；清洗结束后，由机械臂转移至电极收纳支架上；

步骤五：机械臂冲电极摆放支架上继续抓取下一根电极，完成上述循环，直至电极摆放支架上的所有预打磨电极全部打磨完成。

本公开针对繁琐费时的手工电极打磨步骤，提出的一种全自动电极打磨装置，通过防手工操作设计，完全替代手工操作，并克服手工操作的不足；与现有的自动电极打磨装置相比，具备更高程度的自动化，完全替代人工，仿手工操作，容易被实验者接受，可精确控制每一根电极的打磨力度、速度、打磨方式和时间，解决了打磨效果的均一性问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。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。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (6)

1.一种全自动电极打磨装置,包括机械臂、夹具、打磨装置、外壳及控制系统，所述机械臂的一端连接所述夹具，所述机械臂的另一端设于所述外壳上，所述打磨装置水平设于所述外壳上，所述控制系统分别电连接所述机械臂、所述夹具及所述打磨装置，其特征在于:所述夹具包括第一支架、第一电机、动齿轮组、夹子及弹力调节器，所述第一支架设于所述机械臂的一端，所述第一电机设于所述第一支架内，所述动齿轮组设于所述第一支架上，所述第一电机驱动所述动齿轮组运动，两所述夹子对称设于所述动齿轮组上，所述弹力调节器设于电极的上方且设于所述第一支架上；

所述弹力调节器包括壳体、减震弹簧及调节螺丝，所述壳体设于所述第一支架上，所述减震弹簧设于所述壳体内部，所述调节螺丝设于所述壳体顶部；

所述打磨装置包括磨盘、联轴器、第二支架、第二电机及测重传感器，所述测重传感器设于所述外壳上，所述第二支架设于所述测重传感器的上方，所述第二电机设于所述第二支架下方，所述联轴器及所述磨盘设于所述第二支架的上方，所述第二电机通过所述联轴器与所述磨盘连接；

所述机械臂包括依次连接的X轴转轴，Y轴转轴及Z轴垂轴，所述X轴转轴设于所述外壳上，所述夹具设于所述Z轴垂轴上；

所述打磨装置还包括冲洗装置，所述冲洗装置包括冲洗池、管道及水泵，所述冲洗池包括进水口及排水口，所述进水口及所述排水口通过所述管道与所述水泵连接，所述冲洗池顶部环设有若干喷水口，所述喷水口与所述进水口连接，所述水泵与所述控制系统连接。

2.如权利要求1所述的一种全自动电极打磨装置，其特征在于: 所述打磨装置还包括超声洗涤装置，所述超声洗涤装置包括超声清洗机、清洗杯及固定架，所述固定架设于所述超声清洗机上，所述清洗杯设于所述超声清洗机内且通过所述固定架固定。

3.如权利要求2所述的一种全自动电极打磨装置，其特征在于: 所述打磨装置还包括电极安放装置，所述电极安放装置包括电极摆放支架及电极收纳支架，所述电极摆放支架及所述电极收纳支架均设有若干不同孔径的通孔，所述电极摆放支架底部设有卡扣结构和磁力吸附结构，所述电极安放装置还包括水槽，所述水槽设于所述电极收纳支架下方。

4.如权利要求3所述的一种全自动电极打磨装置，其特征在于:所述控制系统包括触控屏、控制器、外设端口及电源，所述触控屏及所述外设端口分别设于所述外壳上，所述控制器及所述电源设于所述外壳内，所述触控屏，所述外设端口，所述电源分别与所述控制器电连接。

5.如权利要求4所述的一种全自动电极打磨装置，其特征在于:所述外壳包括柜体及底座，所述柜体设于所述底座顶部一侧，呈L型设置；所述机械臂设于所述柜体一侧，所述触控屏设于所述柜体另一侧；所述打磨装置，所述冲洗装置，所述电极摆放支架及所述电极收纳支架均设于所述底座上。

6.一种如权利要求4所述的全自动电极打磨装置的打磨方法，其特征在于:具体包括以下步骤：

步骤一：将待打磨的电极插入电极摆放支架，使电极正立于电极摆放支架上；

步骤二：参数设置：接通电源，开机，在触控屏上设置机械臂坐标系及各个装置的坐标，设置打磨旋转速度、旋转时间；冲洗力度、冲洗时间；超声功率、超声时间；电极尺寸类型、电极数量及电极摆放位置的参数；

步骤三：在触控屏上点击运行，机械臂执行如下程序：自动复位，抓取电极，移动到磨盘上方后，Z轴垂轴缓慢下降至磨盘，一边测重一边下降，当压力升至设定值之后停止下降；

步骤四：打磨装置根据预设的旋转速度、旋转时间打磨电极；打磨结束后，由机械臂移至冲洗装置，冲洗装置根据预设的冲洗力度、冲洗时间冲洗电极；冲洗结束后，由机械臂转移至超声洗涤装置，超声洗涤装置根据预设的超声功率、超声时间清洗电极；清洗结束后，由机械臂转移至电极收纳支架上；

步骤五：机械臂冲电极摆放支架上继续抓取下一根电极，循环步骤一到四，直至电极摆放支架上的所有预打磨电极全部打磨完成。