专利名称：全自动多功能滚筒研磨机的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及各种类型工件的表面研磨工艺，更具体地说，涉及一种全自动多功能滚筒研磨机，这种研磨机由多个滚筒组成，滚筒各自可旋转地由其轴支承，滚筒轴和一个能驱动滚筒并使其绕自己旋转的转台轴相垂直。该机所提供的功能包括表面研磨，或抛光，碾磨，除毛刺，等等。
更明确地说，本发明涉及一种滚筒研磨机，该机包括一个可旋转地支承在转台轴上的转台，和多个滚筒，这些滚筒分别由固定在转合上并与转台轴相垂直的滚筒轴可旋转地支承着，滚筒可作绕滚筒轴的旋转和绕转台轴的旋转。这样，通过与装在滚筒内的研磨剂和任一化学混合剂相配合，可对装在滚筒内的工件进行表面研磨处理，譬如抛光、碾磨、除毛刺等等。其中，本发明的改进之处在于，通过一个单一的机械结构来提供多种功能，例如旋转滚筒研磨、离心流滚筒研磨、在强合力作用下的旋转滚筒研磨(简称为“强旋转滚筒研磨”)和离心力作用下的旋转滚筒研磨。这些不同类型的操作过程可根据特定工件的研磨要求来选择，这种选择可以通过改变某些参数，例如转台的转数和/或滚筒的转数来实现，参数已经事先确定并存储在任一专用的程序控制装置内。这样，在机械结构上，就排除了使用几个单元与不同的操作过程相对应的必要性。另外，任何合适的计算机，譬如微型计算机，都可以控制辅助的机械操作，例如选择研磨剂并将其输送到各个滚筒中；为工件研磨服务的机械运转；已研磨的工件和与工件一起使用的研磨剂的分离。
在先前的工艺中，有一种滚筒研磨机，包括一个转台轴和各个与转台轴垂直的滚筒轴，是为单一的研磨类型而设计的，例如旋转、强旋转和离心流，但是不包括离心力作用下的旋转，也不能提供自动操作。
因此，有必要提供某些参数，例如转台的转数和滚筒的转数，并且允许这些参数各自变化或一起变化，以满足特定的需要。每个马达分别与相应的转合轴和各个滚筒轴相连，每个频率变换器分别使得辅助马达提供可变的转数。这些频率变换器由发生控制信号的计算机控制。
而且还有必要提供某些辅助单元，例如研磨剂的储存，加料和回收，滚筒盖的开合和清洗，化合物进料，滚筒除水，研磨剂的真空输送，滚筒轴的定位，材料分离，料槽输送，以及工件和研磨剂的进料。这些辅助单元在操作上和功能上必须相互联系，必须在任一合适的计算机的控制下，按照精心组织的关系运转。
本发明的一个主要目的，是通过使用任一合适的计算机而实现全部必需的自动化和精心组织的功能，计算机可以分别提供与每种操作过程相对应的控制功能。
明确地说，根据本发明的机械结构包括一个由转合轴旋转支承的转台和多个安装在转台上的滚筒，这些滚筒分别由与转合轴垂直安装的滚筒轴旋转支承，转台轴和每个滚筒轴上都装有使它们分别旋转的装置。根据后面所解释的研磨方式，该装置被设计成能提供每分钟任何一个转数。每个滚筒轴可以按与转合轴相同的转数旋转，也可以按与转台轴不同的转数旋转。上述每个装置都有输入端，通过计算机与任何合适的程序控制器相连。程序控制器也由计算机控制。不同类型的操作过程由预先确定并存储在计算机内的代码数字来识别。这些代码数字可以用任何合适的键盘输入或萌魏魏鲜实谋曛驹亩粱寥耄 阅读机可以阅读由装载工件和研磨剂的料槽所携带的代表代码数字的标志(工件和研磨剂统称为“材料”)。然后，计算机将按上述方式读入的任一代码数字与储存在计算机内的相应代码数字相比较，如果代码数字相符合，这一代码数字所确定的操作程序和工作状态就被选择出，按照所选择的程序和工作状态，就可以进行适当的操作。
作为一个例子，现在来看一个用来旋转滚筒的装置。这个装置包括一个套筒，与转台同轴，在转台轴的外围绕其旋转。在套筒的一端有一个第一伞形齿轮，第一伞形齿轮与可旋转地支承在转台上的第二伞形齿轮相啮合，支承第二伞形齿轮的轴的另一端装有一个皮带轮，这个皮带轮通过任一合适的动力传输装置与滚筒轴上的皮带轮相连。
除了前面所述的那些形式以外，本发明的另一种形式包括有其它的辅助单元。按照这种形式，机械结构包括一个由转台轴旋转支承的转台和多个滚筒，滚筒安装在转台上并各自由其轴旋转支承，这些轴与转台轴垂直安装。转台轴和每个滚筒轴上都装有分别使得每个轴旋转的装置。根据研磨方式，旋转转台轴的装置被设计成能提供每分钟任何转数。每个滚筒轴可以按与转台轴相同的转数旋转，也可以按与转台轴不同的转数旋转。除了这些基本单元和其它基本上与前述的实施例相似的辅助单元以外，它还包括控制滚筒盖的装置，使得滚筒内的工作研磨结束后，滚筒能打开；还有一个材料分离器，侧量不同类型研磨剂装填量和研磨剂大小的装置，以及将研磨剂输送到滚筒里的装置。每一单元由一个合适的程序控制器控制，程序控制器本身又由一个中央计算机控制。不同类型的操作过程由预先确定并存储在计算机内的代码数字来识别。这些代码数字可以用任何合适的键盘输入或用任何合适的标志阅读机读入，阅读机可以阅读由装载工件和研磨剂的料槽所携带的代表代码数字的标志(工件和研磨剂统称为“材料”)。然后，计算机将按上述方式读入的任一代码数字与存储在计算机内的相应代码数字相比较，如果代码数字相符合，这一代码数字所确定的操作程序和工作状态就被选择出，按照所选择的程序和工作状态，就可以进行适当的操作。
有关本发明的前面所说的或其它的目的、特征和优点，通过几个最佳实施例的详细描述，将会变得非常明显。这些实施例都有附图，其中，
图1是按照本发明的机器的平面图；图2是图1所示的机器的正视图；图3是图1所示的机器的局部图；图4是本发明的一个典型的实施例，包括多个滚筒，围绕各自的轴旋转，也围绕转台轴旋转；图5是图4所示实施例的平面图；图6是图4所示实施例的示意图，用来解释功能零件或部件；图6a是说明强合力作用下旋转滚筒研磨和离心力作用下滚筒研磨操作原理的示意图；图6b是一个原理图，说明了在离心研磨机中，当转台轴和滚筒轴具有水平关系时，力如何施加到材料上；图7是表示滚筒开/合单元的平面图；图8是从图7所示的滚筒盖开/合单元中心剖开的剖面图9是表示滚筒盖开/合和提升单元的顶部平面图；图10是图9所示部件的局部正视图；图11是图9所示部件的底部平面图；图12是滚筒盖清洗单元正视图；图13是图12所示部件的侧视图；图14是滚筒轴定位单元平面图；图15是沿图14的AOB线的剖面图；图16是化合物供料单元的正视图；图17是图16的局部放大图；图18是除水单元平面图；图19是真空传输单元的一部分，研磨剂料斗的正视图；图20是图19的侧视图；图21是材料分离器的正视图；图22是图21的侧视图；图23是料槽的正视图；图24是图23所示的料槽的底视图；图25是料槽翻转单元下部正视图；图26表示料槽翻转时，料槽相对于滚筒的位置；图27是表示控制系统实物布置的方框图；包括有中央处理单元(CPU)、存储器、输入/输出设备等；图28表示控制单元的顺序框图；图29表示一个十键键盘，包括数字键和其它用于控制系统的控制键；图30表示显示屏上的起始举择单；
图31(a)和(b)表示，当从起始选择单上选择了“自动操作”一项时，显示屏上所显示的文件内容；图31(c)到(i)表示，当从起始选择单上选择了适当的项目时，显示屏上显示的各种文件的内容。
在图1、图2和图3中，有一个按照本发明的典型机械布局，包括一个以滚筒形式出现的工件研磨单元A，滚筒盖开/合单元B，滚筒盖清洗单元C，滚筒主轴定位单元D，化合物供应单元E，除水单元F，真空传输单元G，材料分离器单元H，料槽输送单元I，其中装配有料槽翻转单元J，研磨剂供给单元K，和以微处理机为基础的控制单元L。
首先，叙述工件研磨单元A，这是机械结构的主要机械部件。单元A包括一个高速转台6，由转台轴即主轴旋转支承，多个象7a、7b这样的滚筒，各自由8a、8b这样的轴旋转支承，滚筒轴8a、8b和转台轴的位置关系是，前者和后者垂直安装。每个滚筒(一般用7表示)的旋转数和转台的旋转数的关系满足等式n/N＝1。每个滚筒也可以各自按不同的转数旋转。
工件研磨单元A的细节如图4和图5所示。从图中可看出，主轴1和各个滚筒轴8a、8b相互垂直安装。每个滚筒7a、7b的形状为六角形或八角形，其母线与滚筒轴8a、8b相平行。
工件研磨单元A安装在它的机架上，主轴1穿过机架垂直延伸。主马达2的轴上装有链轮17，通过链3与主轴1上的相应链轮4相连。这样，来自主马达2的驱动力可以传输到主轴1。主轴1的转数可以由一个合适的已知的频率转换器来控制，频率转换器可以提供可变的频率。主轴1通过底部的轴承5和顶部的轴承10来固定，轴承5和轴承10分别固定在底部和顶部的机架上。主轴1支承着前面提到的转台6，转台牢固定在主轴1的中部，相对于竖直的主轴来说，是水平安装的。转台6具有H形平面，具有四只臂6a、6b、6c和6d，向外延伸，如图5所示。在H形转台6的一侧，该滚筒轴8a可旋转地固定在臂6a和6d之间，在另一侧，滚筒轴8b可旋转地固定在臂6b和6c之间。在图4和图5中，装配有两个滚筒7a和7b，但是也可以装配有3个或4个滚筒。
如图4-6所示，主轴1带有一个轴套9，可旋转地安装在主轴上，在轴套9的底部有一个伞形齿轮11，在其顶部有一个链轮18。链轮18由其自己的马达19驱动。来自马达19的驱动力通过图1所示的减速齿轮20、链轮21和链，传输到链轮18。伞形齿轮11与伞形齿轮12a和12b相啮合，12a和12b的轴13a和13b分别可旋转地安装在转台6上。轴13a和13b从转台上伸出，每个轴的前端装有皮带轮14a和14b。每个滚筒轴8a和8b也装有皮带轮15a、15b，通过V形皮带16a、16b与相应的皮带轮14a和14b相连。伞形齿轮11和伞形齿轮12a或12b具有一个特定的齿数比。令n/N＝(皮带轮15的直径)×(齿轮12的齿数)/〔(齿轮11的齿数)×(皮带轮14的直径)〕。齿数比和直径比决定滚筒相对于转台的转数，由n/N表示，其中n和N分别是给定的滚筒和转台的转数。
在图示和叙述的例子中，齿数比等于1/2，直径比等于2，这就是说，n/N＝1。当n/N＝1时，可以理解成，转台转了一整圈，滚筒也旋转了一圈，滚筒位置与转台开始旋转之前的位置相同。
值得注意的是，在n/N等于任一整数时，当转台完成了一个特定的转数，并且停止在指定的位置时，滚筒的位置也与开始运转前的位置相同。在图4所示的例子中，在操作过程完成后，滚筒位于其盖朝上的位置。这对材料，即工件和研磨剂的混合物，输送入滚筒显得特别有用，这种输送可以是自动的。
如前所述，装备有主马达2和滚筒驱动马达19，每个马达的动力电源与性质巳知的频率转换器相连，这些频率转换器提供各种频率，控制各个马达的转数。频率转换器可以人工控制，也可以用合适的计算机或微处理机为基础的程序控制器自动控制。马达2和马达19可以同步驱动，并且可以分别由频率转换器控制，以便这些马达能提供旋转数和适当选择的旋转信号。这样，根据所选择的旋转数和旋转信号，就可以获得n/N的值。
每个滚筒7a和7b装有大约等于其总容量一半的材料，主轴1以大致小于N＝42.2/D的转数旋转，产生大约为1G＜Y＜2G(其中Y为合力)的合力施加在材料上。这种类型的操作过程提供强合力作用下的旋转流筒研磨，其中，在材料表面会产生一个流动层，这种操作过程在高速高精度研磨工艺中是特别有用的。通过固定轴套9使其不旋转，可以使转台6以较高速旋转。这种操作过程与离心滚筒研磨相一致，其中，转台的转数可以大于N＝42.2/D并且滚筒可以按其自己的转数旋转，即n/N＝1。旋转滚筒操作过程可以在所产生的离心力作用下进行，这种类型的操作过程被称为离心流滚筒研磨。
轴套可以松开，以便当转台6固定时，轴套能旋转。在这种场合，驱动滚筒轴8a、8b、引起相应的7a、7b旋转。这提供了旋转滚筒型操作过程。
上面所提到的这些类型的操作过程，例如离心流滚筒研磨、离心力作用下旋转滚筒研磨、旋转滚筒研磨和回转滚筒研磨，都可以由一个单一的机械结构来提供。为了这一目的，可以通过一个合适的计算机或微处理机为基础的控制器提供程序控制，可以允许选择任一特定类型的操作过程，从一种类型开始，接着做另一种。每种类型的操作过程包含有几个步骤，这些步骤可以由计算机或以微处理机为基础的控制器来完成。另外，每种类型的操作过程的要求都已经确定了，例如转台和滚筒的转数，当任一特定类型的操作要发生时，它会按照自己的要求去运转。
表1概括了每种类型的操作过程的参数表1转台每分转数滚筒每分转数 操作过程类型0 小于
旋转滚筒
小于
强旋转滚筒
n/N＝1 离心流滚筒
n/N＝1 离心力作用下的旋转滚筒注当旋转滚筒操作过程中滚筒每分钟转数超过
时当强旋转滚筒操作过程中滚筒每分钟转数超过
时，材料由于离心力的作用粘附在滚筒壁的四周，研磨无法进行。
例如，当转台旋转产生的离心力(C)是重力(g)的n倍时，这两个力的合力将增加至F=1+n2G,]]>如图6a所示。在旋转滚筒的操作过程中，可行的转数范围可以增加。因此，在这一范围内可以获得高速旋转滚筒研磨，这对于旋转滚筒研磨工艺来说是新鲜的，称之为离心力作用下的旋转滚筒研磨比较方便(N≥42.2/D]]>)。然而，对于n/N＝1，应该指出，可以将机器设计和制成离心流滚筒机来实现这类操作过程。但是，本发明所提供的离心流滚筒功能和相应的传统离心流滚筒机是完全不同的。例如，对于装有分别由水平轴支承的滚筒的传统离心流滚筒机来说，当一个给定的滚筒位于转台上方，如图6b所示，作用在滚筒内的材料上的力基本上等于所产生的离心力减去重力，当滚筒位于转台下方时，作用在材料上的力基本上等于所产生的离心力加上重力。与此相反，按照本发明的离心流滚筒操作过程，在滚筒的每一位置，施加在材料上的力总是等于离心力和重力的合力。而对于装有分别由竖直轴支承的滚筒的传统离心流滚筒机来说，当机器起动时，滚筒内的材料上升；当机器停止时，滚筒内的材料下降。按照本发明，这种现象不可能发生，在所有情况下，都可以得到较好的研磨表面。下面的表格(表2和表3)概括了按照本发明的各种类型的操作过程和传统操作过程的试验结果。
用于试验的强旋转滚筒和离心流滚筒，每个都是六角形的，相对边的长度为317.4毫米，纵向长度为520毫米。所用的研磨剂是含有化合物GCP的AT-4(120克，由Tipton公司提供)。运转时间为60分。用作试样的工件包括SUS和标准青铜试样。
表2
表2类型绕滚筒轴旋转(转/分) 绕转台轴旋转(转/分) 离心力旋转44--强旋转 4444 1G离心流 117 117 7G离心HS-R80 147 147 7.85G表3磨耗量 磨耗率 研磨量(毫克) 光洁度(微米)类型克 ％ SUS 青铜 SUS青铜旋转102 0.302 8.2 31.8 3.50 5.40强旋转 302 0.907 25.9 99.4 4.20 5.25离心流 30449.22377.91484 6.05 9.20HS-R80 16409.6 25.741128.776.0 9.0注SUS是日本工业标准不锈钢从表3中可以看出，强旋转滚筒所提供的研磨能力大约是旋转滚筒的3倍，两者所得到的表面光洁度差不多相等。按照本发明的离心流滚筒所提供的研磨能力与常用的离心流滚筒相比，提高30％至50％，所得的表面光洁度保持相同。试验结果说明，按照本发明的机器提供了超过传统相应机器的优点。在前面的鹗鲋锌梢钥闯觯 照本发明的机器提供了多种功能，包括旋转滚筒、离心流滚筒、强旋转滚筒、离心力作用下旋转滚筒。这些不同的滚筒功能可以单独提供，或以任一组合形式提供，可以通过任一合适的计算机按任一程序来完成。
下面参考图7和图8，它们描述了单个滚筒的盖的结构和盖的开/合装置，这在日本实用型申请60-175995中已作了详细说明。图中有关盖结构的全部零件和部件的编号都在上述说明书的编号上加上了100。
参考图8，其中有一个称为7a的滚筒结构，滚筒的内壁上复盖有一层橡胶或其它合成树脂101a，在顶部103处有一开口，它的边缘有一个向外延伸的法兰102。盖104的内层复盖有一层橡胶或其它合成树脂衬垫104a，可以分离地固定在滚筒上。当衬垫被固定时，通过把它压紧在盖上使滚筒保持密封。盖104具有一个横跨盖的密封杆105，它的相对两边各有一个向下延伸的爪，利用螺栓106将爪固定在密封杆105上。密封杆105的中部有一个孔110，该孔内部有螺纹，可以安装带有六角头112和底端113的螺栓111。底端113的形状使其能装配在支撑板114上的孔115中，支撑板114牢固地固定在盖104上。这样就可以防止螺栓111从密封杆105上的中心孔110中掉出来。在图7中，参考数码116a或116b表示一个从盖104两端延伸出的矩形部件，它可以连接一个机械手的勾。
接着参看图7和图8，盖子可以按下列步骤从滚筒上卸下
(1)按图7箭头a所示的方向(反时针)旋转螺栓111，这可以通过手动或使用任何合适的动力驱动装置来完成。然后，压紧杆105会沿图8箭头b所示的方向前进，使压紧杆上的爪109从滚筒的法兰上松开；(2)按图7箭头c所示的方向转动压紧杆105，这可以通过手动或使用任何合适的驱动装置来完成。然后，当压紧杆碰到盖104的边缘时，停止转动。这就使得压紧杆105和爪109从滚筒的法兰102上卸下，使滚筒和压紧杆完全脱离；(3)将机械手的勾挂在凸起部件116a和116b上，把盖子从滚筒上拿走，卸盖工序就结束了。
按照上述步骤的逆顺序，可以将盖子紧固在滚筒上。即，将盖104放在滚筒7a上，盖住其开口103，接着按图7箭头d所示的方向转动压紧杆105，这一动作使得压紧杆105上的爪109和滚筒7a的法兰102紧密啮合。然后，按图7箭头e(顺时针)所示的方向旋转螺栓111。这一动作使得压紧杆105沿图8箭头F的方向移动，这样，盖104压紧了滚筒7a的法兰102，滚筒被完全密封了。
下面参看图9至图11，这是一个机械手的例子，它可以操纵盖子，以便盖子可以自动地紧固到滚筒上或从滚筒上卸下，可以将盖子运送到滚筒上或从滚筒上拿走。这个机械手可以安装在机架30上，正好在准备从滚筒上卸下的盖子的上方。机械手包括一个流体动力缸118，安装在机架30上。流体动力缸装有一个活塞杆119，其前端固定有升降板120。升降板上装有两个导向杆121a和121b，它们可以在安装在机架30上的相应腔122a和122b内滑动。另外，升降板上还有一个性质已知的双向上螺母器123，固定在与螺栓相对的位置上。上螺母器123可以在机架30的凹槽124中上下运动。空气被吸入上螺母器123，使得位于顶端的螺母转动。当螺母125达到预定的转矩时，一个转矩指示器(图中没有表示)会指示出并使螺母125停止转动。通过控制所供空气的方向可以使螺母125反转。在装有上螺母器123的升降板120的下面，有一个如图10所示的止挡箍127，一个带有法兰的管子128插入其中。带法兰的管子128有一个交叉形底端129，可以评压紧杆105的中心部位相配合。带法兰管子128上还有一个向外延伸的部件，流体动力缸130的活塞杆131的前端可旋转地连接在上面。流体动力缸固定在升降板120上，详见图11。在图11中，流体动力缸133a和133b安装在升降板120上，每个流体动力缸安装在升降板的一侧，流体动力缸的活塞杆的前端固定在向下延伸的连杆134上，如图10所示。连杆134的前端有一个爪子，当流体动力缸133a和133b的活塞杆后撤时，能够与盖子上相应的凸起部件116a和116b的凹槽相啮合，这样，就把盖104和升降板120连在一起。
带法兰的管子128和凹槽132上各自装配有一个微型开关138。当螺母动作时，这些微型开关就发生作用，通过计算机预先确定的螺母转数，确保螺母123和六角螺栓112精确配合。每个流体动力缸133a和133b都有一个性质已知的弹簧开关，当升降板120位于最高或最低位置时，开关就动作。
现在，来叙述机械手的操作程序。
卸盖的操作程序
(1)首先，假设升降板120处于最高位置，止动爪135是张开的，那么，当压力流体注入流体动力缸118的活塞一侧时，活塞杆119从气缸118中向前移动，使得升降板下降，直至降到最低位置。这就使得六角螺栓112与螺母125互相配合，同时，使带法兰管子128的叉形端和压紧杆105的中心部位相连接；(2)下一步，预先确定的一定量的空气注入上螺母器123，使得螺母按箭头a的方向旋转。当螺母达到预先确定的转数时，停止转动。这一转数由微型开关138来指示，它可以检查螺母是否转到要求的转数；(3)和螺母125相连的螺杆111开始转动，使得压紧杆105沿图8箭头b所示的方向前进。随着压紧杆105向前进，压紧杆105上的爪109离开了滚筒7a上的法兰，放开了滚筒；(4)压力流体注入流体动力缸130的活塞一侧，使得活塞杆131在气缸中向前进。这一动作使得带法兰的管子128沿图11箭头g所示方向转动。然后，压紧杆105沿图7箭头c所示方向转动，直至它紧贴滚筒壁，压紧杆停止转动。当这一转动完成时，压紧杆105上的爪109完全从滚筒法兰102上脱离，这样滚筒就完全松开了；(5)然后，压力流体从流体动力缸133a、133b的活塞杆一侧排出，这就将活塞杆往回推，使得止动爪135、135a和相应的凸出部件116a、116b上的凹槽啮合在一起；(6)最后，压力流体从流体动力缸118的活塞杆一侧排出，活塞杆119撤回到气缸，使得盖104和升降板一起上升。卸盖操作程序结束。
加盖操作程序；(1)总的来说，加盖操作程序只要把卸盖操作程序反过来就可以了。具体地说，盖104被下降并放在滚筒顶部的开口上，止动爪135、135a被打开；(2)下一步，压紧杆105沿图7箭头d的方向转动，使爪109和滚筒7a的法兰102相配合；(3)然后，空气通过与卸盖操作程序相反一侧的通道压入上螺母器123，使得螺母125沿图7箭头e所示方向转动。这样，压紧杆105沿图8箭头f所示方向离开滚筒，这使得盖104压紧滚筒的开口边缘，使得爪109和法兰102相配合。按这种方法，滚筒被盖紧紧地密封。在这一步骤的过程中，安装在上螺母器123上的转矩指示计测出了预先确定的转矩数，使螺母停止转动。同时，当螺母达到特定的转数时，微开关动作。转矩指示计和微开关的结合可以确保螺杆111和穿透压紧杆105的螺孔110精密配合。
下面叙述盖清洗单元c的结构和操作程序。
参看图2，盖清洗单元安装在机架30上，和盖开/合单元相邻。当盖从滚筒上拿下时，清洗单元C位于盖的下面，并清洗盖内部的填充物，详见图12和图13。
在图12和图13中，机架30上安装有一个流体动力缸151，上面有一个贯穿的喷嘴。法兰152从机架30向上延伸，流体动力缸可摆动地固定在法兰152上，与其成一个小角度。流体动力缸151装有一个向下延伸的活塞杆153，其前端连接有轴154。轴154支承小曲柄155的一端，另一端由轴157支承，轴157由一个轴承组件156可旋转地固定住。轴承组件安装在机架30下面，与流体动力缸151相邻。轴157还支承连杆158a和158b，这些连杆向下延伸到一个安装有清洗盒的底板上。清洗盒159内有清洗管160。如图12和图13所示，清洗盒位于从滚筒7c上拿下的盖子104下面，位于打开的滚筒7c的上面。清洗管160上有一个朝向盖104的喷嘴，当清洗盒159放在图12和图13所示位置时，一般水流从喷嘴中喷向盖104。当流体动力缸151起动时，使得活塞杆153向前进，将清洗盒带到图示的位置，并准备好清洗盖子。当图12中的活塞杆153往回运动时，就把清洗盒159带回到图13所示的159a的位置，这可以使盖被重新固定到滚筒7c上，这样滚筒就准备好进行研磨操作。
参看图14和图15，来叙述主轴定位单元D。总的说来，该单元如图1、图2和图6所示。单元D固定在主轴1的顶部，包括一个安装在主轴顶部的定位板180上，如图6和图15所示，定位板180上有多个凹槽，排列在其园周边缘上，如图14所示。对于说在图示和说明的最佳实施例来说，假设有两个滚筒，如前面所述的一样。因此，总共开有四个凹槽，每对凹槽用于每个滚筒。在每对凹槽中，一个凹槽是当材料被放入滚筒时，对相应的滚筒定位用的；另一个凹槽是当材料从滚筒中取出时定位用的。这些凹槽被称为181a、181b、181c和181d。一个专门用于主轴定位的流体动力缸182固定在机架30上，流体动力缸装有一个带有挡块184的活塞杆183，当活塞杆向前进时，挡块184可以和凹槽181a、181b、181c和181d中的任何一个相啮合。当挡块184和某一凹槽相啮合时，定位板或主轴1就定位在这一位置上。这样，合适的滚筒就安置在这一位置，在这一位置装料或卸料。定位板加盖操作程序(1)总的来说，加盖操作程序只要把卸盖操作程序反过来就可以了。具体地说，盖104被下降并放在滚筒顶部的开口上，止动爪135、135a被打开；(2)下一步，压紧杆105沿图7箭头d的方向转动，使爪109和滚筒7a的法兰102相配合；(3)然后，空气通过与卸盖操作程序相反一侧的通道压入上螺母器123，使得螺母125沿图7箭头e所示方向转动。这样，压紧杆105沿图8箭头f所示方向离开滚筒，这使得盖104压紧滚筒的开口边缘，使得爪109和法兰102相配合。按这种方法，滚筒被盖紧紧地密封。在这一步骤的过程中，安装在上螺母器123上的转矩指示计测出了预先确定的转矩数，使螺母停止转动。同时，当螺母达到特定的转数时，微开关动作。转矩指示计和微开关的结合可以确保螺杆111和穿透压紧杆105的螺孔110精密配合。
下面叙述盖清洗单元c的结构和操作程序。
参看图2，盖清洗单元安装在机架30上，和盖开/合单元相邻。当盖从滚筒上拿下时，清洗单元C位于盖的下面，并清洗盖内部的填充物，详见图12和图13。
在图12和图13中，机架30上安装有一个流体动力缸151，上面有一个贯穿的喷嘴。法兰152从机架30向上延伸，流体动力缸可摆动地固定在法兰152上，与其成一个小角度。流体动力缸151装有桓鱿蛳卵由斓幕钊 53，其前端连接有轴154。轴154支承小曲柄155的一端，另一端由轴157支承，轴157由一个轴承组件156可旋转地固定住。轴承组件安装在机架
(1)按图7箭头a所示的方向(反时针)旋转螺栓111，这可以通过手动或使用任何合适的动力驱动装置来完成。然后，压紧杆105会沿图8箭头b所示的方向前进，使压紧杆上的爪109从滚筒的法兰上松开；(2)按图7箭头c所示的方向转动压紧杆105，这可以通过手动或使用任何合适的驱动装置来完成。然后，当压紧杆碰到盖104的边缘时，停止转动。这就使得压紧杆105和爪109从滚筒的法兰102上卸下，使滚筒和压紧杆完全脱离；(3)将机械手的勾挂在凸起部件116a和116b上，把盖子从滚筒上拿走，卸盖工序就结束了。
按照上述步骤的逆顺序，可以将盖子紧固在滚筒上。即，将盖104放在滚筒7a上，盖住其开口103，接着按图7箭头d所示的方向转动压紧杆105，这一动作使得压紧杆105上的爪109和滚筒7a的法兰102紧密啮合。然后，按图7箭头e(顺时针)所示的方向旋转螺栓111。这一动作使得压紧杆105沿图8箭头F的方向移动，这样，盖104压紧了滚筒7a的法兰102，滚筒被完全密封了。
下面参看图9至图11，这是一个机械手的例子，它可以操纵盖子，以便盖子可以自动地紧固到滚筒上或从滚筒上卸下，可以将盖子运送到滚筒上或从滚筒上拿走。这个机械手可以安装在机架30上，正好在准备从滚筒上卸下的盖子的上方。机械手包括一个流体动力缸118，安装在机架30上。流体动力缸装有一个活塞杆119，其前端固定有升降板120。升降板上装有两个导向杆121a和121b，它们可以在安装在机架30上的相应腔122a和122b筒的旋转不受排放管道221的影响。
真空输送单元G如图19和20所示。真空输送单元G包括真空罐321(见图1)，通过它的入口，从材料分离器单元接收研磨剂，并将研磨剂在真空下输送。
参看图19和图20，研磨剂接收料斗230由支撑部件232支承，支撑部件与直线轨231相连并向下延伸，固定在支撑部件232上的支撑部件233支承一个无杆气缸234，支撑部件235从机架30向上延伸，支承住传输部件236，导轨237用来引导在传输部件236上面运动的无杆气缸234，在传输部件236的下面还有一个用来引导直线轨231的导轨。当料斗230放在图19实线所示的位置时，材料分离器单元的出口239位于料斗230的上方。当前一操作过程中已经用过的研磨剂可以重新使用，而不需要改换成别的或新的研磨剂时，料槽35a放在所示的位置来代替料斗230，料斗230从原来位置拿走，研磨剂在材料分离器单元中出来，放入料槽35a中。当旧的研磨剂已经无法使用，即需要供应新的或别的研磨剂时，放在图19虚线所示位置的料斗230，被移到图19实线所示的位置。在这种情况下，新的或别的研磨剂从材料分离器单元出来，输入到料斗230中。在各种情况下，凡是由料斗230接收的研磨剂，都输送到真空罐321(见图1)，通过任一合适的真空抽吸组件(图中未显示)使球阀241打开，就可以实现这种输送。
材料分离器单元H装配在滚筒的下面。在滚筒运转时，材料分离器下降而离开滚筒，以确保滚筒的旋转不受影响；当操作过程完成并且包含有工件和研磨剂的材料准备由材料分离器单元H接收时，分离器被尽可能紧密地靠近滚筒。这样，当已研磨的工件和研磨剂从滚筒中转移到它下面的材料分离器单元时，可以防止已研磨的工件受到任何可能的损伤。
现在参看图22，叙述材料分离器单元H的一个例子。牧戏掷 器的位置如图1所示。图21是这个单元的侧视图，左侧显示了其外部轮廓，右侧显示了其内部细节。该单元由一个安装在底座264上的盒251组成。在盒上有几个弹簧(图中显示了4个)252a、252b、252c和252d，这些弹簧上支承着一个筛子256。筛子256中装有诸如金属网、栅格、带网板之类的网格板253。网格板253起过滤作用。筛子上有一个入口254，当滚筒翻转时，材料可以通过入口从滚筒进入网格板253。产生振动的马达255使得弹簧承荷的筛子256产生振动。即，当马达255起动时，其输出动力传输到由弹簧252a等支承的筛板253，使得已经研磨的二件留在筛板253上，而研磨剂通过筛板下落并由料斗230接收。留在筛子256里的已研磨的工件(通常留在筛子里的是工件，但在某些特殊场合，留下来的是研磨剂)通过筛子上方的出口收集起来。已经通过筛子的研磨剂(同样地，通过筛子的通常是研磨剂，但是在某些特殊场合，通过的是工件)通过筛子下方的出口258，并由图19所示的料斗230或料槽35所接收。如果材料中包含有混合物，这些混合物是通过排放管道259收集的。
当滚筒绕它自己的轴旋转或者绕转台旋转，或者两者兼而有之，在正常运转时，材料分离器单元应该从滚筒处移开以便确保滚筒的旋转不受影响；当运转过程结束，材料分离单元应该尽可能紧密地靠近滚筒。这可以用下列方法来实现。即，盒251的下端装有法兰261a、261b、261c和261d，并向外延伸，园辊十键263a、263b、263c和263d可旋转地分别固定在相应的法兰上。底座264上有导轨265a、265b、265c和265d，导轨的表面分别面对着相应的园辊，园辊可以在导轨呈上下滚动。盒251有一个固定在较低部位的销钉270，一个可绕轴旋转的绞链266固定在销钉上，绞链266的另一端固定在流体动力缸267的活塞杆268上，流体动力缸要装在从底座264上延伸出的法兰269上，以便流体动力缸267能在法兰269上转动。加压流体进入活塞一侧，流体动力缸267的活塞杆交替地使园辊263a等沿着导轨265a等上下流动。当园辊上下滚动时，材料分离器就会靠近或离开滚筒。
上面的叙述适用于可振动的筛子，但是筛子也可能是采用别的形式，例如磁性筛。在采用任何别的形式时，筛子的结构可以如前所述，使得安装在筛子下面的园辊沿着倾斜的导轨上下滚动。这样，通过园辊沿倾斜导轨上下滚动流体动力缸可以控制盒251，使其能够前后运动。这种运动可以带动材料分离器单元在滚筒运转时离开滚筒，或者在滚筒运转结束后靠近滚筒。这样就可以确保滚筒的转动不受影响，并且防止已抛光的工件在离开滚筒落入筛子时不受任何可能的损伤。倾斜的导轨具有牢固的机械强度和稳定的结构，为精密和无故障的运转创造条件。这样，就可以具有较长的寿命。
现在叙述料槽运输单元J。回过头来参看图1和图2，这个单元位于机器的下面，连接后面将要叙述的研磨剂供应单元K和前面已叙述过的材料分离器单元H。园辊300a等安装在上述两个单元之间，园辊由贯穿园辊的辊轴支承。每个辊轴上装有一个由园辊驱动马达301驱动的链轮，当园辊被驱动时，料槽可以沿着园辊运动。的材槽可以停在途中几个位置，例如研磨剂接收料斗302，料槽翻转单元303和材料分离器单元304。在每一位置，都安装有一个对料槽的出现起反应的微型开关，使料槽停在适当的位置。料槽35的的下面有一个别动器，可以被料槽翻转单元K所制动。如图23和图24所示，一对平行的轨道305a、305b和别动器306a、306b、306c、306d都是为这一目的设置的。当料槽停在料槽翻转单元位置303时，这些制动器可以和图25所示的支架307上的制动器308a、308b、相啮合。制动器306a、306b等支滚在制动杆309上。支架307上装有园辊310a和310b，这两小园辊可旋转地固定在横跨307的轴上，轴由轴承311a和311b支承，一条链312固定在轴承上。链条312如图3所示向上延伸，绕在链轮313a、313b、313c和313d上，当链条312被驱动马达(图中未显示)驱动时，它会使料槽25上下移动。料槽的下端由挡块314所限制，当料槽在其行程的下端被挡住时，设置一个限制开关来检验，限制开关会对支架307上的挡板315起作用。在料槽翻转单元中，当料槽中的材料准备加入到滚筒中，料槽将被翻转，如35g所示，直到它的一部分伸入到滚筒中，而滚筒将稍微倾斜，如7d所示，以接纳料槽的一部分，这样料槽和滚筒的距离减得最小，可避免已研磨的工件遭到任何可能的损伤。
研磨剂供应单元K总体上如图1和图2所示。在图示和叙述的例子中，单元包括5个料斗320a、320b、320c、320d和320e，每个与各种不同类型的研磨剂相对应。支承部件324a、324b、324c和324d在底座323的四个角向上延伸，一个横向顶板325安装在支承部件的顶端。主轴326可旋转地固定在底座323和顶板325之间。主轴326由马达327带动，该马达包括一个减速齿轮328和一个链轮329。马达327的驱动力通过减速齿轮328和链轮329、链轮330传递到主轴326。真空罐321安装在顶板325上，真空罐中装有在先前操作中已经用过的研磨剂，或者新的研磨剂。真空罐321位于滚筒研磨单元的附近，其下部有一个出口，向下延伸到某个料斗中。出口用盖332盖住，盖子由一个流体动力缸打开或重新关闭。转台334固定在主轴326的中部，转台334上装有料斗320a等。如前所述，每个料斗接收每种不同类型的研磨剂。每个料斗都有一个支承盒335a、335b、335c、335d和335e，分别固定在相应料斗较低的部位，每口支承盒的顶部开口，截面为矩形，装有环带传送器336a、336b、336c、336d或336e，每个环带传送器靠近每个料斗向下延伸的出口。每个料斗的出口上装配有一个活动挡板，可以转动地悬挂着，通常封闭着传送通道的出口端。例如，当传送器按所示的箭头方向开始运转时，传送器上的研磨剂向活动挡板运送，迫使活动挡板开启，使得研磨剂从传送通道的开口端落入到测量料斗338中，测量料斗338由一个测压计所支承，通过测定重量来提供预先确定的研磨剂的数量。当研磨剂达到它确定的数量时，料斗的开口开启，研磨剂通过料斗的开口落到料斗开口下面的料槽中。装有特定类型研磨剂的料斗的选择可以这样来实现使转台334旋转，直至特定的料斗正好位于测量料斗的上方。料斗的定位可以通过参阅图4所述的相同的定位单元来完成。工件输送机组339由一个已知的振动进料漏斗组成，可以将特定数量的工件输送到研磨机所使用的同一料槽35中，待输送的工件数量由一小预先安装的定时器决定。安装在工件输送机组339上方的传感器时通过输送机的工件十分敏感。
现在来叙述由程序控制器或计算机提供的控制功能，控制功能就是通过编制程序来控制前面所述的全部或单个单元的操作程序。每种工件由一个独特的代表特定的操作过程即操作程序的代码数字或识别器来识别。代码数字预先有储在合适的计算机记忆元件或存储元件中，可以通过使用任一合适的标志阅读机将代码从工件上读入，或者直接用键盘输入。然后将输入的代码数字与存储在记忆元件中的数字相比较，与代码数字相对应的操作过程即操作程序可以被选择出来并完成。每一操作过程即操作程序都已经编好程序，并存储在记忆元件中。一个起始的选择单用来代表诸如自动操作、单一操作等选择项目的清单。例如，当“单一操作”被选择时，显示屏上就出现另一个表，通过使用光标定位键，将光标放在合适的操作过程的名称上，就可选择出特定的操作过程，然后按下“黑”键和“红”键就可以完成此项操作过程。图27的流程图包括了计算机系统通常所遵循的步骤。典型的系统布局包括中央计算机，例如日本电气公司(NEC)的工用计算机FC 9801V，一台程序控制器，例如三菱机电株式会社的MEL SEC KZN，带有计算机连接单元KJ 71-L7，以及和中央计算机相连的连接装置RS-232c。其它辅助单元包括输入/输出单元，例如液晶显示器(LCD)N 5914，键盘FC 9801-KB2，扩展随机存取存储器板FC 9801-02，外存储扩展单元FC-9813，辅助5时软盘驱动器FC-9813-FDI(两套)，串行打印机PC-PR 101F，十键键盘等等。运行程序由带有各种运行状态数据和其它信息的计算机来控制。输入的指令使得程序控制器能按照运行程序去完成适当的操作过程即操作程序，控制运行状况。如前所述，每个不同的操作过程即操作程序赋予一个独特的代码数字或标识符，当一个给定的代码数字通过键盘输入或用任何光学装置，例如标志传感器读入时，对应于那个代码数字的程序被调用，接着被完成。在研磨操作过程中，与每一步骤相关的每个单元根据特定的程序运转。相继完成的操作过程类型如下(1)旋转，(2)强旋转，(3)单一离心流，(4)旋转——离心流(或强旋转)，(5)离心流(或强旋转)——旋转，(6)旋转——离心流(或强旋转)——旋转。每一程序可以包括的组合可达三种。
代码数字可以由任何已知的装置来识别，例如颜色监测器、微型开关、磁性传感器、穿孔、条型码、信号传输、字符或标志识别等等。能够用机械、光学或磁读入的代码数字标记预先固定在料槽的合适位置，例如边缘36。这个标志可以被位于机架30上的任一合适的传感装置37读入，传感装置的输出信号传输到中央计算机。
如图28的方块图所示，步骤从通过中间操作读入代码数字开始，结束于开始研磨操作。十键键盘的键布局如图29所示，操作的类型由“黑”键和“红”键来识别。图30表示显示屏上的一个起始选择单，代表一个选择项目表，例如自动操作、单一操作、标号输入(允许代码数作为标号输入，允许它们相应的程序输入)，标号变换(允许现有的标号修改)，标号取消(允许现有的标号在不需要时取消)，全部标号显示(允许全部现有标号和有关数据显示)，研磨结果显示和日期/时间变更。这些项目可以通过按压十键键盘上合适的数字来选择。假设已经选择了“自动操作”和“单一操作”的指令，显示屏上会出现下列情况。
当选择了“自动操作”，显示屏上会出现如图31(a)所示的文件，它代表所读入的滚筒编号。如果没有任一滚筒编号被自动选出，可以使用十键键盘，按下与特定滚筒相对应的合适的键，然后，滚筒编号就会出现在显示屏上。当执行“自动操作”的指令已经发出，显示屏上会出现如图31(b)所示的文件。这个文件显示了与特定代码数字相对应的特定要求的一系列数据。如果这些要求被接受，按下“是”(YES)键，然后，计算机对这一指令起反应，把适当的信号送到程序控制器，开始这一程序。如果这些要求要做修改，按下“否”(NO)键，这一动作会使标号变换文件出现在显示屏上，根据这一文件可以做任何必要的修改。
在自动操作过程中，根据正常运转还是异常情况，状态信息会出现在所显示的文件的下面。当运转正常时，状态信息将包括(1)输送的工件，(2)旋转的转台，(3)旋转的合适的滚筒，(4)分离的料料，(5)特定滚筒编号的运转时间，等等。当状态信息“输送的工件”出现时，在转台转过时来自支承架307上的挡块315的信号，以及通过检测和相应的旋转和分离有关的旋转马达的电流所产生的信号，都被传输到中央计算机。任何异常情况发生时，出现的状态信号包括(1)紧急停机，(2)气压不足，(3)圈数过多，(4)过热，(5)程序装置电池故障，(6)程序装置故障，(7)上螺母器故障，(8)滚筒盖故障，(9)翻转单元超过正常范围，(10)无工件，等等。按下“紧急停车”键会产生“紧急停机”信号；当压力计检测到压力不足时，就会发生“压力不足”信号；安装在转台轴承上的热电耦对温度的任何异常变化十分敏感，并发出“过热”信号；伏特计提供“程序装置电池故障”信号；转矩计提供“上螺母器故障”信号；微型开关138检测到滚筒盖故障时发出“滚筒盖故障”信号；输送工件的工件输送机组339的二件通道附近装有微型开关，当它检测到没有工件时，就发生“无工件”信号。这些信号都输送到中央计算机，计算机使显示器上出现合适的状态信息。
每个单一操作的运行状态包括“移开”状态，“就位”状态和“更换研磨剂”状态。当状态从前面所述的举择单上选出时，每一状态在显示屏上出现的文件如图31(d)、(d)、(f)所示。每一状态的细节如图31(g)至(i)所到的表格所示。每一状态所具有的特定功能已在表格中作了叙述。
从前面的叙述中可以理解到，本发明具有多种功能，例如旋转滚筒，离心流滚筒，强旋转滚筒，以及离心力作用下的旋转滚筒操作。所选择的操连过程可以单个完成，或者以任何一种组合的方式。每一单个操作都允许选择运转状态，被选择出来用于某一特定工件的全部可能的操作过程的组合都按程序来完成。因此，工件的加工过程可以按自动连续的方式从一种操作过程到另一种操作过程。通过为每种工件提供一个独特的代码数字，可以选择满足特定工件要求的最好的操作程序。因此具有节约劳动力和经济运行的效果。
虽然本发明是参照几个最佳实施例来叙述的，应该理解到，不违背本发明的实质和范围，可以作各种变化和改进。
权利要求
1.一种全自动多功能工件研磨机，能分别地或以组合的形式完成不同类型的操作过程，所选择的操作过程能最好地满足待研磨的特定工件的要求，这种研磨机包括一个机架；一个转台装置，由贯穿上述机架的主轴旋转支承；多个滚筒容器，安装在上述转台装置上，并且由相应的滚筒轴旋转支承，上述滚筒轴的每一个都与上述转台装置的主轴大致垂直地安装；第一驱动装置，与上述转台装置的上述主轴相连，使得上述转台装置旋转，上述第一驱动装置能按照研磨状态提供每分钟任一转数；第二驱动装置，与上述多个滚筒容器的每一个相连，使得上述多个滚筒容器旋转，上述第二驱动装置能提供与上述主轴一样的转数，或者与上述主轴不同的转数；程序控制器，由一台计算机控制并与上述第一和第二驱动装置相应的输入端相连，上述程序控制器为所选择的能满足特定要求的不同类型操作过程的组合提供程序控制功能，这些要求预先确定并存储在计算机里，并由特定的代码数字或标识符来识别；用于上述特定代码数字的输入装置或阅读装置，与计算机相连，上述输入装置可以输入上述特定的代码数字，或者上述阅读装置对任何光标志或标号十分敏感，这些标志或标号固定在料槽上，料槽里装有特定的待研磨工件和特定的和工件一起使用的研磨剂；上述计算机对上述输入装置或阅读装置的输出信号起作用，根据特定的要求，控制和完成特定的操作程序。
2.根据权利要求1的全自动多功能工件研磨机，其特征在于，上述第二驱动装置包括有一个套轴，与上述转台主轴可旋转地同轴安装，围绕着上述主轴；上述转台包括有第一伞形齿轮，由轴承装置旋转支承，上述套轴的一端安装有一个第二伞形齿轮，上述第二伞形齿轮和上述转台上的上述第一伞形齿轮相啮合，支承第一伞形齿轮的轴的另一端安装有一个皮带轮，上述皮带轮通过任一合适的动力传输链带与相应的滚筒轴皮带轮相连。
3.一种全自动多功能工件研磨机，能分别地或以组合的形式完成不同类型的操作过程，所选择的操作过程能最好地满足待研磨的特定工件的要求，这种研磨机包括一个机架；一个转台装置，由贯穿上述机架的主轴旋转支承；多个滚筒容器，安装在上述转台装置上，并且由相应的滚筒轴旋转支承，上述滚筒轴的每一个都与上述转台装置的主轴大致垂直地安装；第一驱动装置，与上述转台装置的上述主轴相连，使得上述转台装置旋转，上述第一驱动装置能按照研磨状态提供每分钟任一转数；第二驱动装置，与上述多个滚筒容器的每一个相连，使得上述多个滚筒容器旋转，上述第二驱动装置能提供与上述主轴一样的转数，或者与上述主轴不同的转数；操纵装有已研磨工件的滚筒的盖的装置；分离器装置，用来分离上述已研磨的工件和所使用的研磨剂；研磨剂供应装置，用来有选择性地输送数量控制的不同类型研磨剂；用于上述盖操作装置、分离器装置和研磨剂供应装置的相应的驱动装置；程序控制器，由一台计算机控制，与上述第一和第二驱动装置相应的输入端相连，并与上述相应的驱动装置相连，上述程序控制器为所选择的能满足特定要求的不同类型操作过程的组合提供程序控制功能，这些要求预先确定并存储在计算机里，并由特定的代码数字或标识符来识别；用于上述特定代码数字的输入装置或阅读装置，与计算机相连，上述输入装置可以输入上述特定的代码数字，或者，上述阅读装置对任何光标志或标号十分敏感，这些标志或标号固定在料槽上，料槽是装有特定的待研磨工件和特定的工件一起使用的研磨剂；上述计算机对上述输入装置和阅读装置的输出信号起作用，根据特定的要求，控制和完成特定的操作控制。
全文摘要
为了提高物料在球磨机中粉磨的效果，提出了一种新研磨体。该研磨体是每面都有凹球面的正四面体或正八面体。将这种研磨体与钢球配合起来使用，增大了研磨工作面，减少了空撞次数，降低了能耗，提高了产量。
文档编号B24B31/104GK1035074SQ88105830
公开日1989年8月30日 申请日期1988年12月27日 优先权日1987年12月28日
发明者小林久峰, 出原勝宏 申请人:狄普敦股份有限公司