恒力装置及研磨加工设备的制作方法

本申请涉及智能加工领域，具体而言，涉及一种恒力装置及研磨加工设备。

背景技术：

在陶瓷卫浴生产加工过程中，待加工坯体的材质松软，研磨加工过程容易产生粉尘，因此需要做好防尘措施。为达到较好的防尘效果，通常在加工设备外侧设置防尘罩，实现与外界粉尘的隔离。在自动化研磨加工中，为提高研磨质量，通常采用具有缓冲能力的装置实现研磨装置的恒力输出。为防止粉尘进入恒力输出装置，恒力输出装置需要和防尘罩一起构成密封空间。恒力输出装置为保持恒力输出，通常配置有体积可变的伸缩腔体。

在恒力输出装置受到外力而导致伸缩腔体的体积发生变化时，防尘罩内的气压会随之变大或者变小，对应地，防尘罩内部的气体向外鼓或者外部气体向防尘罩内部钻的趋势，对于恒力输出装置和防尘罩构成的密封空间的密封性存在一定的破坏能力。

技术实现要素：

本申请实施例的目的在于提供一种恒力装置，其能够实现恒力输出装置和防尘罩构成的密封空间的气压稳定，提高恒力输出装置和防尘罩构成的密封空间的密封特性。

第一方面，本申请实施例提供一种恒力装置，其包括：

恒定压力输出单元，用于实现恒力输出；

可伸缩罩体，包括与外部装置连接的第一安装端口、与受力器件连接的第二安装端口、以及用于容纳所述恒定压力输出单元的密封腔；

气压补偿装置，包括可收缩密闭空间，所述可收缩密闭空间与所述密封腔连通，用于在所述密封腔的体积发生变化时，维持所述密封腔的气压稳定。

在上述实现过程中，可收缩密闭空间与密封腔内部形成密闭、可伸缩的空间，恒定压力输出单元在进行伸缩运动时，密封腔内部体积发生变化。密封腔内部体积增大时，可收缩密闭空间膨胀；密封腔内部体积减小时，可收缩密闭空间收缩，从而通过可收缩密闭空间的收缩特性，实现密封腔内部的气压稳定，提高恒定压力输出单元的密封特性。

作为一种实施方式，恒力装置还包括安装板，所述安装板包括安装部和延伸部；

所述安装部安装在所述第一安装端口上；所述安装部上开有连通所述密封腔和所述可收缩密闭空间的第一气道；

所述延伸部配置有与所述外部装置连接的法兰。

在上述实现过程中，安装部设置在第一安装端口，相对于可伸缩罩体和气压补偿装置，安装部的位置位于恒力装置的中上部，这样设置使得整个恒力装置的刚性会更好。

在一种可能的实现方式中，所述安装部和所述延伸部成夹角设置。

在上述实现过程中，延伸部相对安装部倾斜设置，与延伸部与安装部之间具有180度角范围的位置关系，延伸部的倾斜能够使延伸部与安装部之间的夹角范围增大，延伸部则具有更多的安装预留空间。延伸部的安装预留空间增大，可更方便地与外部装置连接。

在一种可能的实现方式中，所述气压补偿装置包括：

环状撑件，设置在所述安装部远离所述密封腔的那一侧，且所述环状撑件的内环通孔覆盖所述第一气道的出口；

第一气囊，套设并箍紧于所述环状撑件中上部的外围。

在上述实现过程中，环状撑件的内环通孔覆盖第一气道的出口，其目的是使第一气道与环状撑件之间不存在露缝，经第一气道流过的气体通过环状撑件的中空管道进入到第一气囊中，实现密封腔和第一气囊的连通。

作为一种实施方式，所述气压补偿装置还包括：

气囊撑杆，设置于所述第一气囊内部并固定在所述环状撑件顶部，以定型所述第一气囊。

在上述实现过程中，气囊撑杆对第一气囊具有定型作用，在第一气囊不膨胀时，不至于经第一气道跌落入风琴罩所形成的密封腔里。

在另一种可能的实现方式中，所述第一气囊的长度小于所述环状撑件的高度。

在第一气囊不膨胀时，第一气囊会有跌落入风琴罩所形成的密封腔中的可能，在上述实现过程中，第一气囊的长度小于环状撑件的高度，即使第一气囊不膨胀且处于跌落的状态，第一气囊跌落的位置也仅位于环状撑件的中空通道中，不会对风琴罩形成的密封腔产生影响。

在一种可能的实现方式中，所述环状撑件内环的形状和面积与所述第一气道横截面的形状和面积相同，且所述环状撑件的内环和所述第一气道的出口对齐设置。

在上述实现过程中，环状撑件的内环和第一气道的出口对齐设置，即安装部与环状撑件之间的气道接口光滑衔接，密封腔内的气体向第一气囊流动时，气流通过更通顺，不易产生噪音。

作为一种实施方式，所述气压补偿装置还包括：

保护罩，设置在所述安装部上，并与所述安装部共同围合出一个用于容置所述环状撑件和所述第一气囊的气囊腔；

所述保护罩上开有通孔。在一种可能的实现方式中，保护罩上的通孔包括均匀排列的若干细孔。

在上述实现过程中，密封腔的体积变化通过第一气囊腔内的气囊膨胀和收缩进行补偿，保护罩的外壁开有若干细孔与恒力装置的外部相通，以补偿第一气囊膨胀和收缩对气囊腔内部剩余气体气压的影响。

在一种可能的实现方式中，所述可伸缩罩体为风琴罩；

所述恒定压力输出单元包括气缸安装架、伸缩气缸、直线轴承组件和浮动接头；

所述气缸安装架包括固定连接在安装部上的多根支撑柱，以及安装在多根支撑柱下端部的支撑板；所述伸缩气缸安装在气缸安装架的支撑板上；

所述直线轴承组件安装在所述气缸安装架上；所述直线轴承组件包括安装在气缸安装架上的直线轴承、与直线轴承配合的导柱，导柱相对所述直线轴承伸缩；导柱沿所述直线轴承的伸缩方向与伸缩气缸活塞杆的移动方向平行；

所述伸缩气缸的活塞通过所述浮动接头与第二安装端口连接；所述导柱通过所述第二安装端口上设置的导柱夹块与第二安装端口连接。

在一种可能的实现方式中，所述安装部上设有第一接头和第二接头；

所述第二安装端口安装有与所述受力器件连接的受力器件气源接头；

所述可伸缩罩体内部设有第一气管和第二气管，第一气管连通所述第一接头与所述恒定压力输出单元；第二气管连通第二接头与所述受力器件气源接头。

在上述实现过程中，第一气管和第二气管设置在密封腔内，即受力器件的气源接入气路和恒定压力输出单元的气源接入气路均设置在密封腔内，恒力装置的外部无需再额外插接气源管路，从而设置本实施例中的恒力装置结构更紧凑，运行也更稳定。

在一种可能的实现方式中，第一安装端口的侧壁上设有连通所述密封腔和所述可收缩密闭空间的第二气道，所述气压补偿装置独立于所述可伸缩罩体设置。

在一种可能的实现方式中，所述第二气道包括刚性管路；所述气压补偿装置包括第二气囊，所述第二气囊套设并箍紧于所述刚性管路延伸至所述密封腔之外的端部。

根据本发明的另一方面，还提供了一种研磨加工设备，包括机械臂、研磨头和如上所述的恒力装置；所述机械臂与所述恒力装置中的第一安装端口固定连接，所述研磨头与所述第二安装端口固定连接。

由以上技术方案可知，本申请中在恒定压力输出单元所处的密封腔设置与密封腔连通并与密封腔构成密闭、可伸缩空间的可收缩密闭空间，通过可收缩密闭空间的伸缩特性，实现密封腔内部的气压稳定，提高恒定压力输出单元的密封特性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例示出的一种恒力装置的结构简图；

图2为本申请实施例示出的一种恒力装置的结构示意图；

图3为图2所示恒力装置的俯视图；

图4为图2中恒力装置的a-a向截面图；

图5为图2所示恒力装置未安装可伸缩罩体的结构示意图；

图6为本申请实施例示出的另一种恒力装置的结构简图。

图标：100-恒定压力输出单元；110-气缸安装架、111-支撑柱；112-支撑板；120-伸缩气缸、130-直线轴承组件；131-直线轴承；132-导柱；140-浮动接头；200-可伸缩罩体；210-第一安装端口；211-第二气道；220-第二安装端口；230-密封腔；300-气压补偿装置；310-环状撑件；311-内环通孔；330-气囊撑杆；340-保护罩；320-第一气囊；330-第二气囊；400-安装板；410-安装部；411-第一气道；420-延伸部；421-法兰；430-第一接头；440-第二接头；133-导柱夹块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

图1为本申请实施例示出的一种恒力装置的结构简图。参见图1，恒力装置包括恒定压力输出单元100、可伸缩罩体200和气压补偿装置300。

恒定压力输出单元100可伸缩，用于实现恒力输出。

可伸缩罩体200可伸缩，可伸缩罩体200包括有第一安装端口210、第二安装端口220和用于容纳恒定压力输出单元100的密封腔230。第一安装端口210与外部装置连接；第二安装端口220与受力器件连接。

第一安装端口210和第二安装端口220可为密封腔230腔体的组成部分，即通过第一安装端口210和第二安装端口220密封腔230腔体与外部连通。当第一安装端口210和第二安装端口220为密封腔230腔体的组成部分时，第一安装端口210安装外部装置，第二安装端口220安装受力器件，外部装置封堵第一安装端口210，受力部件封堵第二安装端口220，被封堵的第一安装端口210和第二安装端口220与密封腔230腔体共同形成密闭腔体。在另一种可能的实现方式中，第一安装端口210和第二安装端口220也可不作为密封腔230的组成部分，而是直接安装在密封腔230外壁的预设位置处。

气压补偿装置300包括可收缩密闭空间，可收缩密闭空间与密封腔230连通，在密封腔230的体积发生变化时，可收缩密闭空间进行相应地膨胀和收缩，以达到维持密封腔230的气压稳定。

在上述实现过程中，可收缩密闭空间与密封腔230内部形成密闭、可伸缩的空间，恒定压力输出单元100在进行伸缩运动时，密封腔230内部体积发生变化，密封腔230内部体积增大时，可收缩密闭空间膨胀；密封腔230内部体积减小时，可收缩密闭空间收缩，从而通过可收缩密闭空间的收缩特性，实现密封腔230内部的气压稳定，提高恒定压力输出单元100的密封特性。

图2为本申请实施例示出的一种恒力装置的结构示意图。图3为图2所示恒力装置的俯视图；图4为图2中恒力装置的a-a向截面图。参见图2-4，在本实施例中，可伸缩罩体200采用风琴罩。风琴罩的第一安装端口210上连接外部装置，如机械臂、机械手等；风琴罩的第二安装端口220与受力部件连接，如研磨装置中的研磨头等。

作为一种实施方式，可伸缩罩体200的第一安装端口210上安装有安装板400，安装板400包括安装部410和延伸部420。安装部410安装在第一安装端口210上方，该实施例中，气压补偿装置300安装于安装部410的上方位置。与之对应地，安装部410上开有连通密封腔230和可收缩密闭空间的第一气道411。延伸部420远离风琴罩设置，延伸部420配置为与外部装置连接，对应地，延伸部420上设有用于与外部装置连接的法兰421。

在上述实现过程中，安装板400中安装部410的安装位置即可在第一安装端口210，也可在第二安装端口220，但由于第二安装端口220位于可伸缩罩体200的底部，而恒定压力输出单元100等相关结构的安装需要由相对固定的安装结构来支撑，同时可伸缩罩体200的底部还需要连接诸如研磨头等的受力部件，故第二安装端口220并不适宜设置安装部410。与此同时，本实施例中安装部410设置在第一安装端口210，相对于可伸缩罩体200和气压补偿装置300，安装部410的位置位于恒力装置的中上部，这样设置使的整个恒力装置的刚性会更好。

在一种可能的实现方式中，安装部410和延伸部420成夹角设置。

在上述实现过程中，延伸部420相对安装部410倾斜设置，与延伸部420与安装部410之间具有180度角范围的位置关系，延伸部420的倾斜能够使延伸部420与安装部410之间的夹角范围增大，延伸部420则具有更多的安装预留空间。延伸部420的安装预留空间增大，可更方便地与外部装置连接。

在一种可能的实现方式中，所述气压补偿装置300包括环状撑件310和第一气囊320。环状撑件310设置在安装部410远离密封腔230的那一侧，且环状撑件310的内环通孔311覆盖第一气道411的出口。第一气囊320套设并箍紧于环状撑件310中上部的外围。

在上述实现过程中，环状撑件310的内环通孔311覆盖第一气道411的出口，其目的是使第一气道411与环状撑件310之间不存在露缝，经第一气道411流过的气体通过环状撑件310的中空管道进入到第一气囊320中，实现密封腔230和第一气囊320的连通。

作为一种实施方式，气压补偿装置300还包括气囊撑杆330。气囊撑杆330设置于第一气囊320内部并固定在环状撑件310顶部。气囊撑杆330将第一气囊320的内壁向远离第一气道411的位置撑展。

在上述实现过程中，气囊撑杆330对第一气囊320具有定型作用，在第一气囊320不膨胀时，不至于经第一气道411跌落入风琴罩所形成的密封腔230里。

在另一种可能的实现方式中，第一气囊320的长度小于环状撑件310的高度。

在第一气囊320不膨胀时，第一气囊320会有跌落入风琴罩所形成的密封腔230中的可能，在上述实现过程中，第一气囊320的长度小于环状撑件310的高度，即使第一气囊320不膨胀且处于跌落的状态，第一气囊320跌落的位置也仅位于环状撑件310的中空通道中，不会对风琴罩形成的密封腔230产生影响。

在一种可能的实现方式中，内环通孔311的形状和面积与第一气道411横截面的形状和面积相同，且内环通孔311的和第一气道411的出口对齐设置。

在上述实现过程中，内环通孔311和第一气道411的出口对齐设置，即安装部410与环状撑件310之间的气道接口光滑衔接，密封腔230内的气体向第一气囊320流动时，气流通过更通顺，不易产生噪音。

作为一种实施方式，气压补偿装置300还包括保护罩340。保护罩340设置在安装部410上，并与安装部410共同围合出一个用于容置环状撑件310和第一气囊320的气囊腔。

在上述实现过程中，保护罩340的设置是为了保护第一气囊320不破损，以及恒力装置的外观。在一种可能的实现方式中，保护罩340的外形为中空圆柱形，保护罩340的外径与风琴罩的外径相同。

进一步地，保护罩340上开有通孔。在一种可能的实现方式中，保护罩340上的通孔包括均匀排列的若干细孔(图中未示出)。

在上述实现过程中，密封腔230的体积变化通过第一气囊320腔内的气囊膨胀和收缩进行补偿，保护罩340的外壁开有若干细孔与恒力装置的外部相通，以补偿第一气囊320膨胀和收缩对气囊腔内部剩余气体气压的影响。

在一种可能的实现方式中，安装部410上设有第一接头430和第二接头440。安装部410内部设有与第一接头430和第二接头440连通的孔道。第二安装端口220安装有与受力器件连接的受力器件气源接头。可伸缩罩体200内部设有第一气管和第二气管。第一气管连通第一接头430与恒定压力输出单元100；第二气管连通第二接头440与受力器件气源接头。

在上述实现过程中，第一气管和第二气管设置在密封腔230内，即受力器件的气源接入气路和恒定压力输出单元100的气源接入气路均设置在密封腔230内，恒力装置的外部无需再额外插接气源管路，从而设置本实施例中的恒力装置结构更紧凑，运行也更稳定。

图5为图2所示恒力装置未安装可伸缩罩体的结构示意图。参照图4和图5，该实施例中的恒定压力输出单元100包括气缸安装架110、伸缩气缸120、直线轴承组件130和浮动接头140。

气缸安装架110紧固安装在安装板400的安装部410上。在一种可能的实现方式中，气缸安装架110包括固定连接在安装部410上的多根支撑柱111，以及安装在多根支撑柱111下端部的支撑板112。

伸缩气缸120安装在气缸安装架110的支撑板112上。

直线轴承组件130安装在气缸安装架110上。在一种可能的实现方式中，直线轴承组件130包括安装在气缸安装架110上的直线轴承131、与直线轴承131配合的导柱132，导柱132相对直线轴承131伸缩。导柱132沿直线轴承131的伸缩方向与伸缩气缸120活塞杆的移动方向平行。

伸缩气缸120的活塞通过浮动接头140与第二安装端口220连接，直线轴承131组件130的导柱132通过第二安装端口220上设置的导柱夹块133与第二安装端口220连接。

在上述实现过程中，第二安装端口220在受力器件的影响下会产生位置移动，第二安装端口220沿导柱132上下移动，伸缩气缸120的活塞同步移动，气缸的体积随之增加或减小，密封腔230内的气压也随之变化。

需要说明的是，本实施例中恒定压力输出单元100的结构只是示例性的，凡是能够与第二安装端口220连接，并在第二安装端口220产生位置移动时并提供恒力输出的装置均落入本申请的保护范围内。

图6为本申请实施例示出的另一种恒力装置的结构简图。如图6所示，在可伸缩罩体的第一安装端口210的侧壁上设有连通密封腔230和可收缩密闭空间的第二气道211，气压补偿装置300独立于可伸缩罩体200设置。第二气道211包括刚性管路；气压补偿装置300包括第二气囊330，第二气囊330套设并箍紧于刚性管路延伸至密封腔230之外的端部。

由以上技术方案可知，本申请中在恒定压力输出单元所处的密封腔设置与密封腔连通并与密封腔构成密闭、可伸缩空间的可收缩密闭空间，通过可收缩密闭空间的伸缩特性，实现密封腔内部的气压稳定，提高恒定压力输出单元的密封特性。

本申请实施例选用6个恒力装置进行恒力输出实验及在陶瓷坯体(俗称：青坯)打磨的粉尘环境(粉尘作业场所危害程度为ⅱ级)中工作的使用寿命。其中，测力计安装于用于与受力器件连接的第二安装端口处。

实验数据如表1-1：(注：恒力控制输出30n)

表1-1恒力输出实验及装置使用寿命测试结果

根据上述实验数据可知，本申请中的恒力装置的输出力稳定，使用寿命为10000h(通过加速老化试验得出)。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种研磨加工设备，包括机械臂、研磨头和上述的恒力装置。机械臂与恒力装置中的第一安装端口固定连接，研磨头与第二安装端口固定连接。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。