一种用于构件自由边处理的装置的制作方法

1.本实用新型主要涉及机床铣削的技术领域，特别涉及一种用于构件自由边处理的装置，尤其涉及一种利用恒力执行器提高自由边处理质量的装置。


背景技术：

2.为钢铁材质构件进行自由边倒圆角处理，可以提高构件的涂装完整性，延长使用寿命。目前国内船舶、桥梁、钢结构等领域针对大尺寸构件自由边倒圆角处理基本都依赖人工，手持铣刀等倒角工具构件沿自由边运动。自动倒角装备处于在研状态，未有应用于实际生产的成熟产品。
3.人工作业难以保证倒角力度恒定，以致自由边处理效果参差，有可能影响构件涂装质量。而且对工人的身体健康损害较大，长期从事该类作业的工人易患肌肉劳损等职业病。


技术实现要素：

4.本实用新型针对上述问题，提供了一种用于构件自由边处理的装置，通过设置各个方向旋转平台、移动平台和移动主体，更通过力位执行器来调整补偿移动，使本实用新型可应用于船舶构件上表面自由边的处理，以及下表面自由边的处理，保证自由边的加工质量。
5.本实用新型的目的可以通过下述技术方案来实现：一种用于构件自由边处理的装置，包括固定平台，其特征在于，固定平台的纵向中心线为z轴方向，固定平台下方设有c向旋转平台，固定平台上方设有c向驱动装置和与c向驱动装置相连的齿轮组结构，齿轮组结构的一端与c向旋转平台相连；c向旋转平台下方设有法向移动平台，c向旋转平台的一侧与力位执行器的安装端相连，法向移动平台的一侧与力位执行器的执行端相连；法向移动平台内设有可移动的z向移动主体，z向移动主体上连接有打磨压紧装置。
6.优选的，c向是以z轴为中心线的旋转方向，c向驱动装置包括c向电机支架、和设在c向电机支架上的c向驱动电机和c向减速机，齿轮组结构包括与c向减速机输出端相连的主驱动小齿轮和与主驱动小齿轮相连的从动大齿轮，齿轮组结构通过旋转支撑轴承与c向旋转平台相连，使得c向旋转平台可以绕c向进行旋转。
7.进一步，c向旋转平台的一侧设有向下延伸的力位执行器连接架，力位执行器的一端为安装端，安装端设置在力位执行器连接架上，另一端为执行端，与法向移动平台相连，使得法向移动平台在力位执行器的作用下进行补偿移动。c向旋转平台与法向移动平台之间通过第一滑块和与第一滑块配合的第一直线导轨进行连接。
8.更进一步，法向移动平台的侧部连接有平衡气缸，平衡气缸的输出杆通过气缸连接件与z向移动主体相连，法向移动平台通过第二滑块和与第二滑块配合的第二直线导轨与z向移动主体相连。
9.打磨压紧装置包括打磨主轴，打磨主轴的端部设有一连接板，连接板中心处设有
打磨工具，连接板的边缘处设有圆弧状的主轴压紧机构，主轴压紧机构的底部设有若干个滚动球和吹报清洁孔，打磨主轴的四周设有绕打磨主轴环形分布的冷却通道。
10.相对于现有技术，本实用新型的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：
11.1、本实用新型所述的改进方案，固定平台下方设有c向旋转平台，c向旋转平台下方设有法向移动平台，c向旋转平台与法向移动平台之间连接有力位执行器，使得c向旋转平台既可以沿着c向轴向进行转动，也可以沿c向方向进行补偿移动，实现了加工过程中在指定尺寸误差变化范围器内工件的加工自适应的效果和能力；
12.2、本实用新型的技术方案中，法向移动平台一侧通过平衡气缸组件，另一侧通过第二滑块、第二直线导轨与z向移动主体形成双侧导向动态平衡连接，使得z轴移动主体也能做自适应的调整和转动，实现对工件上表面高度尺寸变化条件下的自适应高度偏差的加工功能；
13.3、本实用新型的结构中，z向移动主体上连接有打磨压紧装置，可以应用于船舶构件上表面自由边的处理，也可应用于下表面自由边的处理，保证自由边的加工质量；
14.4、本实用新型的结构布局合理，使用效果佳，具有极大的商业推广价值。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构示意图。
16.图2为本实用新型的c向旋转平台与法向移动平台之间的连接结构示意图。
17.图3为本实用新型的法向移动平台的内部部分结构示意图。
18.图4为本实用新型的z向移动主体的部分结构示意图。
19.图中标注如下：
20.1 c向驱动电机、2 c向高精度减速机、3 c向电机支架、4主驱动小齿轮、5从动大齿轮、6旋转支撑轴承、7 固定平台、8 c向旋转平台、 9力位执行器连接架、10力位执行器、11法向移动平台、12滑块、13直线导轨、14滑块和15直线导轨、16 z向移动主体、17气缸连接件、18平衡气缸、19滚动球、20主轴压紧结构、21吹报清洁孔、22冷却通道、23打磨主轴、24打磨工具。
具体实施方式
21.以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本实用新型。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本实用新型，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本实用新型的范围。
22.如图1所示，一种用于构件自由边处理的装置，包括固定平台，其与现有技术的区别在于，固定平台的纵向中心线为z轴方向，固定平台下方设有c向旋转平台，固定平台上方设有c向驱动装置和与c向驱动装置相连的齿轮组结构，齿轮组结构的一端与c向旋转平台相连；c向旋转平台下方设有法向移动平台，c向旋转平台的一侧与力位执行器的安装端相连，法向移动平台的一侧与力位执行器的执行端相连；法向移动平台内设有可移动的z向移动主体，法向移动平台与z向移动主体之间形成双侧导向连接，使得z向移动主体也能进行自适应的平衡调节移动，以满足装置在加工过程中的工件厚度变形导致的实现工件高度不
一致的问题，实现了适应工件表面尺寸不一致的边线的打磨功能，实现对工件上表面高度尺寸变化条件下的自适应高度偏差的加工功能。
23.实施中，z向移动主体上连接有打磨压紧装置，打磨压紧装置在c向旋转平台、法向移动平台和z向移动主体的共同作用下，可针对钢铁材质构件可能存在的因长期摆放而形成的竖直方向变形以及因切割产生的水平方向误差，自适应调整自动倒角装备的末端运动轨迹，使得倒角工具始终贴合构件自由边表面且接触力恒定，实现大尺寸工件的自动倒圆角处理，且加工质量稳定。具体来说，z轴是纵向的中心线，即图1中的纵向中心线方向，c向是以z轴为中心线的旋转方向。
24.实施例1
25.c向是以z轴为中心线的旋转方向，固定平台下方设有c向旋转平台，固定平台上方设有c向驱动装置和与c向驱动装置相连的齿轮组结构，齿轮组结构的一端与c向旋转平台相连；c向旋转平台下方设有法向移动平台，c向旋转平台的一侧与力位执行器的安装端相连，法向移动平台的一侧与力位执行器的执行端相连；法向移动平台内设有可移动的z向移动主体，z向移动主体上连接有打磨压紧装置。
26.进一步， c向可以绕着z轴进行360度的旋转，c向驱动装置包括c向电机支架、和设在c向电机支架上的c向驱动电机和c向减速机，齿轮组结构包括与c向减速机输出端相连的主驱动小齿轮和与主驱动小齿轮相连的从动大齿轮，齿轮组结构通过旋转支撑轴承与c向旋转平台相连，使得c向旋转平台可以绕c向进行旋转。
27.c向旋转平台的一侧设有向下延伸的力位执行器连接架，力位执行器的一端为安装端，安装端设置在力位执行器连接架上，另一端为执行端，与法向移动平台相连，使得法向移动平台在力位执行器的作用下进行补偿移动。c向旋转平台与法向移动平台之间通过第一滑块和与第一滑块配合的第一直线导轨进行连接。这里的力位执行器连接架由一组对称设置的侧板以及与侧板相连的底板构成，底板通过铆钉固定连接在c向旋转平台上，侧板的一侧边挖有弧线状的凹槽，保证力位执行器的执行端与法向移动平台有效连接并且可以驱使其进行一定的转动和移动。
28.力位执行器为一体化主动式恒力补偿装置，主要由气缸总成、pcb电路板、气压调节阀、电磁阀和倾角传感器装置和连接结构件组成。其工作原理为通过倾角传感器的实时信号反馈，由pcb电路板控制电磁阀和气压调节阀来调整气缸总成的进气参数，实现主动式恒力输出的功能。力位执行器可实现加工工具可以在零冲击的情况下接触到被加工件表面，同时在整个加工过程中能对接触力进行恒定补偿或根据力指令进行实时动态补偿。
29.进一步，c向旋转平台与法向移动平台之间通过滑块结构配合的第一直线导轨进行连接。
30.同时，法向移动平台的侧部连接有平衡气缸，平衡气缸的输出杆通过气缸连接件与z向移动主体相连，法向移动平台通过第二滑块和与第二滑块配合的第二直线导轨与z向移动主体相连。
31.打磨压紧装置包括打磨主轴，打磨主轴的端部设有一连接板，连接板中心处设有打磨工具，连接板的边缘处设有圆弧状的主轴压紧机构，主轴压紧机构的底部设有若干个滚动球，压在待加工工件表面，实现对整套装置的支撑。在滚动球的位置，配有吹报清洁孔通路，气路经由此装置上部中心孔由软管连到主轴压紧结构上，实现对滚动球支撑位置的
吹气清理功能。滚动球的主体结构包括壳体、轴承钢球、和防尘圈组合而成，适用于高负载且滚动灵活的工作场合下应用，起到承担此套装置重力的功用。
32.实施例2
33.利用恒力的力位执行器提高自由边处理质量的装置是一种带c向功能的可实现c向法向和z轴方向自适应补偿的切削电主轴，主体结构单元包括：c向动力和传动、c向法向的恒力自适应结构、z轴方向的自适应结构、打磨主轴工具等。所述的c向与z轴为垂直设置，c向可实现沿z轴轴心
±
360转动功能。所述的c向法向的恒力自适应结构，由恒力执行器为动力，由双导向结构分布在法向移动平台两侧提供导向；所述的z轴方向的自适应结构与z轴平行布置，设置有双导向结构可延z轴方向移动，由平衡气缸为动力；打磨主轴工具，主轴中心线与z轴平行，可利用刀具执行倒角作业。
34.进一步，所述的c向动力和传动，配有固定平台可连接于机床z轴滑枕或类似结构上，主体为c向驱动电机经c向高精度减速机实现，由齿轮组结构带动c向旋转平台，实现整套装置的c向转动功能。
35.进一步，所述的c向旋转平台，经第一滑块相连和第一直线导轨与法向移动平台相连。动力部分则由固定在c向旋转平台上的安装支架与恒力执行器相连，恒力执行器执行端与法向移动平台相连。
36.进一步，所述的z轴方向的自适应结构，布置于法向移动平台上，经第二滑块相连和第二直线导轨与z向移动主体相连。动力部分则由固定在法向移动平台上的平衡气缸，再经执行端与z向移动主体相连。
37.进一步，所述的打磨主轴工具，为整套装置的工作端，固定在z向移动主体上，主轴轴心与z轴方向平行布置。上述的c向转动、c向法向和z轴方向的自适应功能，均体现在此打磨主轴工具的工作功能上，浮动能力使得打磨主轴工具可以紧贴构件自由边的上表面，c向径向的浮动能力，可以调整打磨工具和构件自由边测面的接触力。
38.进一步，c向法向和z轴方向的直线轨道的一端设有防冲挡板，滑块的下方设有用以支撑滑块的垫块；固定平台的上方设有用于滑枕或类似结构相连接的安装板。可实现对于轮廓尺寸不一致且切边平面度较差的大尺寸钢板类构件的自由边倒圆角的自动化加工，具有很好的适应能力，可自动对设定尺寸变化范围内的构件进行加工，可实现倒圆角的一致性。与现有人工操作手持类工具的工作方式相比，在加工效率和加工圆角一致性上都有着质的提高。
39.实施例3
40.所述的c向是以z轴为中心线的旋转方向，c向可实现沿z轴轴心
±
360转动功能。所述的c向法向的恒力自适应结构，由恒力执行器为动力，由双导向结构分布在法向移动平台两侧提供导向；所述的z轴方向的z向移动主体与z轴平行布置，设置有双导向结构可延z轴方向移动，由平衡气缸为动力；打磨主轴工具，主轴中心线与z轴平行，可利用刀具执行倒角作业。
41.如图1所示为实用新型的所述的c向动力和传动，其技术要点是：配有固定平台7可连接于机床z轴滑枕或类似结构上，传动主体为c向驱动电机1经高精度减速机2实现，经主驱动小齿轮4和从动大齿轮5形成的齿条组，通过连接在旋转支撑轴承6上的c向旋转平台8，实现整套装置的c向转动功能。其中c向驱动电机1、c向高精度减速机2、主驱动小齿轮4通过
c向电机支架3固定在固定平台7上，完成此套结构的动力和精度的保证。
42.如图2所示为实用新型的c向法向的恒力自适应结构示意图，力位执行器连接架9固定在上述c向旋转平台8上，另一端连接力位执行器10，实现法向移动平台11的自适应补偿移动功能。在结构方面，c向旋转平台8经滑块12和直线导轨13与法向移动平台11相连，保证装置的刚性。
43.如图3所示为实用新型的z轴方向的自适应结构示意图，在法向移动平台11的下部安装有平衡气缸18，其输出杆端通过气缸连接件17与z向移动主体16相连。在结构方面，法向移动平台11经第一滑块14和第一直线导轨15给与z向移动主体16相连，保证装置的刚性。
44.如图4所示为实用新型的打磨主轴工具示意图，此部分为整套装置的工作端，固定在z向移动主体16上，打磨主轴23的主轴轴心与z轴方向平行布置。上述的c向转动、c向法向和z轴方向的自适应功能，均体现在此打磨主轴工具的工作功能上。c向法向浮动能力使得打磨主轴23通过打磨工具24实现紧贴构件自由边的工作表面。c向径向的浮动能力，可以调整打磨工具和构件自由边测面的接触力。z轴方向浮动能力使得打磨主轴23通过主轴压紧结构20和布置于其端部的多套滚动球19，实现压紧在工件表面的功能。此模块配有吹报清洁孔21，实现在清理过程中的铁屑清理功能。此打磨主轴23通过水冷或气冷的冷却通道22，实现加工过程中主轴的冷却功能。打磨压紧装置包括打磨主轴，打磨主轴的端部设有一连接板，连接板中心处设有打磨工具，连接板的边缘处设有圆弧状的主轴压紧机构，主轴压紧机构的底部设有若干个滚动球和吹报清洁孔，打磨主轴的四周设有绕打磨主轴环形分布的冷却通道
45.应当指出，对于经充分说明的本实用新型来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本实用新型的说明，而不是对本实用新型的限制。总之，本实用新型的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型，且以所附权利要求为准。