专利名称：主辅复合式气囊抛光工具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种精密加工领域的抛光工具，尤其涉及一种与机器人辅助气囊 抛光技术相结合，在提高抛光实际工作区应力场效应、进动轨迹的稳定性及抛光效率的基 础上，改善气囊的受力分布情况和延长抛光装置的使用寿命的主辅复合式气囊抛光工具。
背景技术：
为了获取平滑、均勻、高质量的表面，从而使得抛光件能够更好的应用于工业场 合，对其进行抛光处理是必不可少的工艺环节。在保证抛光件面型精度与表面质量的前提 下，抛光工艺的实施能有效改善其表面的耐蚀和耐磨性能，延长其使用寿命。在气囊抛光的过程中，影响抛光质量的因素有很多，包括气囊的安装方式，定位精 度，工序安排，轨迹规划等。此处将结合机器人辅助气囊抛光技术，就本实用新型所涉及的 抛光工具的实施背景和必要性展开讨论。机器人辅助气囊抛光技术充分发挥橡胶气囊柔性可调和机器人辅助的优势，实现 模具行业自由曲面抛光的精密、高效和自动化。该技术有效弥补了手工抛光方式作业环境 差、工作效率低、表面质量不稳定的缺点和传统刚性抛光方式接触碰撞、曲面适应性差的劣 势。以现有的气囊抛光工具为例，抛光过程中，实际工作区磨粒应力场主要是由橡胶 气囊的挤压效应决定的。在分析气囊表面的应力分布时可以发现，接触区应力场主要呈现 M形分布，中心点的应力几乎为零，接触临界区附近出现最大应力，向两侧的应力逐渐趋于 平缓并接近于零。鉴于此，这种抛光工具存在的缺点有1.气囊内部结构过于简单，对表面 应力场的可控性不强；2.对自由曲面的适应性不够强，特别是过渡区抛光的轨迹效应不稳 定；3.气囊表面的应力场分布不均勻；4.气囊的利用率不够高；5.由于应力分布不均勻使 得某些区域的磨损较为严重，导致气囊的使用寿命不长。
实用新型内容为了克服已有气囊抛光工具气囊表面应力场分布不均勻、工具自由曲面过渡区抛 光轨迹效应不稳定、使用寿命不长的问题，本实用新型提供了一种抛光效率高、抛光品质 高、抛光轨迹效应均化且能提高气囊使用寿命的主辅复合式气囊抛光工具。主辅复合式气囊抛光工具，包括气囊，气体传送轴和气泵，所述的气囊包括保持架 和气囊外罩，所述的气囊外罩密封安装于所述的保持架的一端，所述的保持架呈中空结构； 所述的气体传送轴呈半空心轴，所述的气体传送轴的空心段与所述的保持架的另一端连 接，所述的气体传送轴的实心端与一旋转驱动机构连接；所述的气体传送轴套装于一气体 导通套内，所述的气体导通套上设有通孔，所述的通孔与所述的气泵的出气口连通，所述的 气体导通套与所述的气体传送轴之间密封连接；其特征在于所述的气囊通过转盘与所述的气体传送轴连通，所述的气囊内填充 多个密闭的固压子气囊和多个通过转盘与所述的气体传送轴连接的可控压子气囊；所述的转盘上设有连通所述的气体传送轴与气囊内腔的主通气孔和连通所述的气体传送轴与某 一可控压子气囊的副通气孔，所述的转盘与一带动其旋转、将副通气孔对准被选定可控压 子气囊的调整机构连接。进一步，所述的调整机构为一对锥齿轮，第一锥齿轮与所述的转盘同轴设置，第二 锥齿轮与一驱动其旋转的调整旋钮联动，所述的调整旋钮固接于所述的第二锥齿轮的转 轴ο进一步，所述的可控压子气囊通过副通气管与所述的转盘连接，所述的可控压子 气囊与所述的副通气管一一对应，所述的副通气管与所述的保持架固接；所述的保持架上 还设有主通气管，所述的主通气管连通所述的转盘的主通气孔与气囊内腔。进一步，所述的气囊内设有一安装所述的可控压子气囊的气控膜，所述的气控膜 上设有主气孔和副气孔，所述的主气孔连通所述的主通气管与气囊内腔，所述的副气孔连 通所述的可控压子气囊和与之对应的副通气管；所述的气控膜固接于所述的保持架。进一步，所述的气体导通套通过溢流阀与所述的气泵连接。进一步，所述的气囊外罩为一抛光布，所述的抛光布上涂覆有粘性磨粒。本实用新型的技术构思是本实用新型的气体传送轴的实心端可被夹持在任何机 床(包括串并联机器人)的动力输出端上，获得驱动力后使跑光头高速旋转。气体传送轴 外套接一气体导通套，气体导通套与气体传送轴气密连接，但不随气体传送轴转动，气体导 通套上开有通孔，并有安装溢流阀的接口，用来将气泵的供气引入气体传送轴的空心段。气 体传送轴连通转盘，该转盘的位置可以通过第二锥齿轮的转端上的调整旋钮来调节，当转 盘上的副通气孔与保持架上的某一个副通气管连通时，即可以实现对与该副通气管对应的 可控压子气囊的压力控制。通过对气囊和可控压子气囊进行气压控制，调节气囊的柔性，从 而使抛光头形成柔性抛光工作面。在抛光过程中，磨粒通过气囊的挤压产生应力，从而实施对工件的抛光，通过对气 囊和子气囊的分别控制来实现气囊压力状况的主动控制。气囊和填充其内的固压子气囊相 互挤压，有助于改善气囊的应力场分布情况。以抛光布形成的气囊具有柔性抛光工作面，可方便地与自由曲面形成大面积均勻 接触。本实用新型在此基础上，通过在气囊内部填充固压子气囊和可控压子气囊，改善气囊 表面应力分布，实现抛光轨迹效应均化，达到曲面抛光时良好的抛光效果和抛光效率。使用本实用新型进行抛光时，通过对机床工作台(机器人手臂)运动轨迹的控制 可以调节抛光头的相对运动姿态和路径，进而实现抛光过程自动化。本实用新型的有益效果在于本实用新型增加了辅助气囊控制环节，提高了对气 囊内部结构的可控性；气囊内部组合性能好，满足多变性需求；提供一种能改善气囊表面 应力分布和提高气囊使用寿命的方法，结构实现简单方便。
图1是本实用新型的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。[0021]主辅复合式气囊抛光工具，包括气囊，气体传送轴12和气泵，所述的气囊包括保 持架6和气囊外罩1，所述的气囊外罩1密封安装于所述的保持架6的一端，所述的保持架 6呈中空结构；所述的气体传送轴12呈半空心轴，所述的气体传送轴12的空心段与所述的 保持架6的另一端连接，所述的气体传送轴12的实心端与一旋转驱动机构14连接；所述 的气体传送轴12套装于一气体导通套15内，所述的气体导通套15上设有通孔，所述的通 孔与所述的气泵的出气口连通，所述的气体导通套15与所述的气体传送轴12之间密封连 接；所述的气囊通过转盘9与所述的气体传送轴12连通，所述的气囊内填充多个密闭 的固压子气囊2和多个通过转盘9与所述的气体传送轴12连接的可控压子气囊16 ；所述 的转盘9上设有连通所述的气体传送轴12与气囊内腔的主通气孔10和连通所述的气体传 送轴12与某一可控压子气囊的副通气孔11，所述的转盘9与一带动其旋转、将副通气孔11 对准被选定可控压子气囊16的调整机构连接。所述的调整机构为一对锥齿轮，第一锥齿轮131与所述的转盘9同轴设置，第二锥 齿轮132与一驱动其旋转的调整旋钮18联动，所述的调整旋钮18固接于所述的第二锥齿 轮132的转轴。所述的可控压子气囊16通过副通气管8与所述的转盘9连接，所述的可控压子气 囊16与所述的副通气管8 一一对应，所述的副通气管8与所述的保持架6固接；所述的保 持架6上还设有主通气管7，所述的主通气管7连通所述的转盘9的主通气孔10与气囊内腔。所述的气囊内设有一安装所述的可控压子气囊16的气控膜3，所述的气控膜3上 设有主气孔4和副气孔5，所述的主气孔4连通所述的主通气管7与气囊内腔，所述的副气 孔5连通所述的可控压子气囊16和与之对应的副通气管8 ；所述的气控膜3固接于所述的 保持架6。所述的气体导通套15通过溢流阀与所述的气泵连接。所述的气囊外罩1为一抛光布，所述的抛光布上涂覆有粘性磨粒。本实用新型的技术构思是本实用新型的气体传送轴12的实心端可被夹持在任 何机床(包括串并联机器人)的动力输出端上，获得驱动力后使跑光头高速旋转。气体传送 轴12外套接一气体导通套15，气体导通套15与气体传送轴12气密连接，但不随气体传送 轴12转动，气体导通15套上开有通孔，并有安装溢流阀的接口，用来将气泵的供气引入气 体传送轴的空心段。气体传送轴12连通转盘9，该转盘9的位置可以通过第二锥齿轮132 的转端上的调整旋钮18来调节，当转盘9上的副通气孔11与保持架6上的某一个副通气管 8连通时，即可以实现对与该副通气管8对应的可控压子气囊16的压力控制。通过对气囊 和可控压子气囊16进行气压控制，调节气囊的柔性，从而使抛光头形成柔性抛光工作面。在抛光过程中，磨粒通过气囊的挤压产生应力，从而实施对工件的抛光，通过对气 囊和子气囊的分别控制来实现气囊压力状况的主动控制。气囊和填充其内的固压子气囊相 互挤压，有助于改善气囊的应力场分布情况。以抛光布形成的气囊具有柔性抛光工作面，可方便地与自由曲面形成大面积均勻 接触。本实用新型在此基础上，通过在气囊内部填充固压子气囊和可控压子气囊，改善气囊 表面应力分布，实现抛光轨迹效应均化，达到曲面抛光时良好的抛光效果和抛光效率。[0031]使用本实用新型进行抛光时，通过对机床工作台(机器人手臂)运动轨迹的控制 可以调节抛光头的相对运动姿态和路径，进而实现抛光过程自动化。本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新 型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及 于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求主辅复合式气囊抛光工具，包括气囊，气体传送轴和气泵，所述的气囊包括保持架和气囊外罩，所述的气囊外罩密封安装于所述的保持架的一端，所述的保持架呈中空结构；所述的气体传送轴呈半空心轴，所述的气体传送轴的空心段与所述的保持架的另一端连接，所述的气体传送轴的实心端与一旋转驱动机构连接；所述的气体传送轴套装于一气体导通套内，所述的气体导通套上设有通孔，所述的通孔与所述的气泵的出气口连通，所述的气体导通套与所述的气体传送轴之间密封连接；其特征在于所述的气囊通过转盘与所述的气体传送轴连通，所述的气囊内填充多个密闭的固压子气囊和多个通过转盘与所述的气体传送轴连接的可控压子气囊；所述的转盘上设有连通所述的气体传送轴与气囊内腔的主通气孔和连通所述的气体传送轴与某一可控压子气囊的副通气孔，所述的转盘与一带动其旋转、将副通气孔对准被选定可控压子气囊的调整机构连接。
2.如权利要求1所述的主辅复合式气囊抛光工具，其特征在于所述的调整机构为一 对锥齿轮，第一锥齿轮与所述的转盘同轴设置，第二锥齿轮与一驱动其旋转的调整旋钮联 动，所述的调整旋钮固接于所述的第二锥齿轮的转轴。
3.如权利要求1或2所述的主辅复合式气囊抛光工具，其特征在于所述的可控压子 气囊通过副通气管与所述的转盘连接，所述的可控压子气囊与所述的副通气管一一对应， 所述的副通气管与所述的保持架固接；所述的保持架上还设有主通气管，所述的主通气管 连通所述的转盘的主通气孔与气囊内腔。
4.如权利要求3所述的主辅复合式气囊抛光工具，其特征在于所述的气囊内设有一 安装所述的可控压子气囊的气控膜，所述的气控膜上设有主气孔和副气孔，所述的主气孔 连通所述的主通气管与气囊内腔，所述的副气孔连通所述的可控压子气囊和与之对应的副 通气管；所述的气控膜固接于所述的保持架。
5.如权利要求4所述的主辅复合式气囊抛光工具，其特征在于所述的气体导通套通 过溢流阀与所述的气泵连接。
6.如权利要求5所述的主辅复合式气囊抛光工具，其特征在于所述的气囊外罩为一 抛光布，所述的抛光布上涂覆有粘性磨粒。专利摘要主辅复合式气囊抛光工具，包括气囊，气体传送轴和气泵，气囊包括保持架和气囊外罩，气囊外罩安装于保持架；气体传送轴的空心段与保持架的另一端连接，气体传送轴的实心端与一旋转驱动机构连接；气体传送轴套装于一气体导通套内，气体导通套上设有通孔，通孔与气泵的出气口连通，气体导通套与气体传送轴之间密封连接；气囊通过转盘与气体传送轴连通，气囊内填充多个固压子气囊和多个可控压子气囊；转盘上设有主通气孔和副通气孔，转盘与调整机构连接。本实用新型增加了辅助气囊控制环节，提高了对气囊内部结构的可控性；气囊内部组合性能好，满足多变性需求；结构实现简单方便。
文档编号B24B29/00GK201659486SQ201020170908
公开日2010年12月1日 申请日期2010年4月27日 优先权日2010年4月27日
发明者刘大亮, 张才, 杜学山, 计时鸣, 许亚敏, 金明生, 陈伟强, 陈国达 申请人:浙江工业大学