專利名稱：球面研磨機的制作方法
技術領域：
本實用新型一種研磨裝置，具體涉及一種用于加工球鉸類凹凸工件的球面研磨機。
背景技術：
球鉸類結構體是機械裝配中常用的零部件，其主要是將兩構件活動連接，且保證兩構件能夠繞連接中心(其球鉸圓形的圓心)轉動，即通常所說的萬向轉動連接，例如，常見的萬向節(jié)、相機三腳架云臺與支撐腳的轉動機構，通常會采用球鉸實現(xiàn)其萬向轉動的目的。以現(xiàn)有的相機三腳架云臺與支撐腳的轉動連接機構為例，其凸球件和凹球件機械加工車床加工成型，進行表面處理之后直接裝配，由于很難控制機械加工精度，二者裝配之后存在很大裝配間隙，存在使用缺陷。為了能夠消除裝配間隙造成的使用缺陷，通常是在凸球件和凹球件的裝配間隙內(nèi)注入或涂抹阻尼油，以獲得良好的配合效果，但隨時間的推移，阻尼油會老化，且間隙并未消失，外部灰塵滲入并附和在阻尼油上，如此則加速了球鉸的磨損，減少了球鉸的使用壽命。綜上所述，開發(fā)一種加工球鉸類零件的裝置，以克服球鉸的上述缺陷，已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)關注的焦點。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型的目的旨在于提供一種球面研磨機，其可以有效消除球鉸中凸球件和凹球件的裝配間隙，無需加注阻尼油，提高球鉸的使用壽命。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案球面研磨機,包括，沿Z軸延伸的組合軸，包括一個滑動軸和一個與其同軸的空心旋轉軸，滑動軸插入旋轉軸，二者同步連接；滑動軸的下端部供預研磨的凸球件安裝，滑動軸與一帶動其沿Z軸上下活動的主動氣缸連接；且旋轉軸與一帶動其繞自身中心軸轉動的主動電機同步聯(lián)接；擺臂組件，該擺臂組件包括沿X軸延伸的擺臂軸、帶動擺臂軸在Z軸和Y軸所形成的平面內(nèi)擺動的步進電機、以及同步連接在擺臂軸上供凹球件安裝的連接座，凸球件及凹球件的球心重合，且該重合的球心位于擺臂軸的轉動軸線上。該球面研磨機還包括有分別位于兩側的兩個側板、一個面板組件、以及一底板，兩側板互相平行，面板組件位于兩側板上頂端之間，兩側板的下端部固定在底板上。旋轉軸安裝在面板組件上，其兩端被限定在面板組件的上端部和下端部之間，滑動軸的上下兩端分別由旋轉軸的上下兩端穿出，滑動軸的外表面設置有沿其長度方向延伸的滑槽，旋轉軸沿其徑向穿接有同步螺釘，該同步螺釘?shù)膬?nèi)側端嵌入到滑槽內(nèi)并可沿滑槽的長度方向滑動；旋轉軸的外部同步套接有第一同步輪，滑動軸電機的輸出軸與第一同步輪同步聯(lián)接。面板組件包括橫跨在兩側板頂端之間的面板、固定在面板下表面的軸承支座，封蓋在軸承支座下端部的下軸承蓋、以及固定在面板上部與面板平行的水平連接板，旋轉軸通過面板軸承安裝在面板上，旋轉軸的下端部位于軸承支座和下軸承蓋圍成的空間內(nèi)，且旋轉軸通過下限位軸承安裝在軸承支座上，滑動軸下端部穿出旋轉軸的部分穿過軸承蓋上預設的軸孔，下限位軸承的下端面與下軸承蓋的內(nèi)表面之間安裝有一套設在旋轉軸外部的彈性擋圈，旋轉軸的上端部通過上限位軸承安裝在水平連接板上，在旋轉軸外部套設有一壓蓋在上限位軸承上部的上軸承壓板，旋轉軸上頂端螺接有一壓蓋在上軸承壓板上表面的頂端限位螺母。滑動軸上端部穿出旋轉軸的部分與主動氣缸的自 由端聯(lián)接?；瑒虞S上端部套設有軸承壓板和平面軸承座，軸承壓板和平面軸承座之間設置有套設在滑動軸上的雙面推力球軸承，軸承壓板上部設置有螺接在滑動軸上的鎖緊螺母，主動氣缸的自由端與平面軸承座固定聯(lián)接。該球面研磨機還包括有一抬升氣缸，該抬升氣缸的缸體部分固定在面板或水平連接板上，其自由端朝上并與主動氣缸的缸體固定連接。擺臂軸包括兩個同軸的擺臂軸單元，該兩個擺臂軸單元分別通過一轉動軸承安裝在側板上，擺臂軸單元穿過與其對應的側板的內(nèi)側端同步聯(lián)接有一“L”形連接板，兩“L”形連接板的底端折彎上部之間固定有一水平延伸的托板，連接座固定在托板的上表面。步進電機固定在面板上或其中一個側板上，其中一個擺臂軸單元穿出與其對應的側板的外側端部安裝有第二同步輪，步進電機的轉軸與第二同步輪同步聯(lián)接。滑動軸的下端部安裝有一快速連接頭。本實用新型的有益效果在于I、經(jīng)研磨后，摩擦副間接觸面可達90%，消除了機加工后的間隙，摩擦力加大，球鉸承載的負荷將大大增加；轉動的穩(wěn)定性增強；2、研磨過程可數(shù)字化控制，包括研磨壓力，速度，研磨量，研磨表面質(zhì)量均可控，如此可獲得穩(wěn)定的研磨質(zhì)量；3、研磨是自動完成的，調(diào)整電機轉速，可縮短研磨工時；可設計成4工位、6工位、8工位機型，則生產(chǎn)效率可大大提高，節(jié)省人工。4、該球面研磨機的每個工步都是在PLC的控制下自動化完成的，則可實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。

圖I為本實用新型一種球面研磨機的結構示意圖；圖2為圖I所示球面研磨機的剖視圖。
具體實施方式
下面，結合附圖以及具體實施方式
，對本實用新型做進一步描述如圖1、2所示，為本實用新型一種球面研磨機，包括沿Z軸延伸的組合軸，一個滑動軸101和一個同軸旋轉軸102，滑動軸101插入旋轉軸102，二者同步連接；該滑動軸101在氣缸401的帶動下沿Z軸上下活動，同時，該滑動軸101隨同旋轉軸102在電機104帶動下繞其自身軸線轉動；該研磨機還包括有一擺臂軸，擺臂軸沿X向(即該研磨機的長度方向)延伸，在擺臂軸上同步連接有一連接座307,擺臂軸通過步進電機301帶動，步進電機301在一定角度內(nèi)擺動，通過擺臂軸帶動連接座307在Z軸與Y軸形成的平面內(nèi)擺動。上述擺臂軸具體通過如下方式安裝，該球面研磨機還包括分別位于其長度方向兩端的側板202，位于兩側板202上頂端之間的面板201、以及底板214，兩側板202互相平行，其二者的下端部通過銷釘或螺栓緊固連接在底板214上。擺臂軸包括兩個同軸的擺臂軸單元302，該兩擺臂軸單元302分別通過一軸承304安裝在兩側板202上，在擺臂軸單元302穿過與其裝配的側板202的內(nèi)側，同步安裝有一 “L”連接板305，兩“L”形連接板305相對設置，在其二者底端部折彎上部之間連接有一水平布置的托板306，連接座307被固定在托板306的中間位置。步進電機301的機體部分可以是固定在面板201上或其中一個側板202上，在其中一個擺臂軸單元302穿出與其對應的側板202的外側同步聯(lián)接有一同步輪303，步進電機301的轉軸與同步輪303通過一繞設在其二者外部的同步皮帶(圖未示)聯(lián)接。 面板201下表面中間位置固定有一軸承支座203，該軸承支座203的下端面封蓋有一下軸承蓋204，面板201的上方設置有一與其平行的水平連接板207，該水平連接板207與面板201的上表面相隔一定距離，其可以是通過多根立柱固定在面板201的上表面，面板201與軸承支座203、下軸承蓋204、水平連接板207可以視作一整體的面板組件，面板組件內(nèi)設置有一沿Z軸延伸的旋轉軸102，滑動軸101活動的插裝在旋轉軸102中，旋轉軸102可相對于面板201繞其自身軸線轉動，但是，其沿Z軸活動的自由度被面板組件所限定。旋轉軸102通過軸承211安裝在面板201上，軸承211上設置有一套設在旋轉軸102外部的軸承壓板212，在軸承壓板212上位于旋轉軸102的外部套裝有鎖緊螺母213，鎖緊螺母213鎖和在旋轉軸102的外部可用于向下壓緊軸承壓板212，限定軸承211沿Z軸的自由度。旋轉軸102沿Z軸活動的自由度具體是利用如下結構限定，旋轉軸102的下端部位于軸承支座203和下軸承蓋204圍成的空間內(nèi)，旋轉軸102下端部外周緣與軸承支座203內(nèi)壁之間安裝有一下限位軸承205，下限位軸承205的下端面與下軸承蓋204內(nèi)側端面之間安裝有一套設在旋轉軸102外部的彈性擋圈206，由于下軸承蓋204與彈性單圈206止擋在旋轉軸102的下端部，使旋轉軸102不能夠相對于面板201或面板組件沿Z軸向下活動，同時由于下限位軸承205的作用，能夠使旋轉軸102能夠靈活的相對于軸承支座203轉動；旋轉軸
102的上端部通過一上限位軸承208安裝在水平連接板207上，在上限位軸承208的上部設置有一軸承壓板209，該軸承壓板209套設在旋轉軸102的外部，軸承壓板209的上部設置有一螺接在旋轉軸上的頂端限位螺母210，頂端限位螺母210下壓軸承壓板209，其二者與上限位軸承208共同作用，限定旋轉軸102沿Z軸向上活動，同時保證旋轉軸能夠靈活的相對于水平連接板207轉動。上述的旋轉軸102是一個階梯軸，它由三個單列深溝球軸承205、211、208支撐，軸承205的座圈由軸承支座203軸承蓋204定位，軸承205的軸圈由彈性擋圈206作軸向定位；軸承211的座圈即固定在面板201上，軸承壓板212也鎖緊在面板201上，軸承211的軸圈由鎖緊螺母213和軸圈壓環(huán)作軸向定位；軸承208的座圈即固定在水平連接板207上，軸承座圈壓板也鎖緊在其上，軸承208的軸圈由鎖緊螺母213和軸圈壓環(huán)作軸向定位。水平連接板207通過四個支柱固定在面板201上；軸承208的作用是支撐旋轉軸102的軸端，以平衡同步輪103的皮帶拉力。電機104與旋轉軸102同步聯(lián)接，其機體固定在面板201上，當然也可以是固定在側板202或水平連接板207上，以電機104固定在面板201上為例，其轉動軸與旋轉軸102的延伸方向平行，旋轉軸102的外部同步安裝有一同步輪103，電機104的轉軸與同步輪
103通過一繞設在其二者上的同步皮帶聯(lián)接，如此，電機104可帶動旋轉軸102轉動。由于旋轉軸102不會沿Z軸相對于面板201活動，而滑動軸101能夠沿Z軸上下活動，因此，要求滑動軸101能夠相對于旋轉軸102沿Z軸活動，并且滑動軸101與旋轉軸102同步轉動，在滑動軸101的外壁設置有沿其長度方向延伸的滑槽1011，旋轉軸102上沿其徑向穿接有同步螺釘1021，同步螺釘1021內(nèi)側端穿過旋轉軸102的側壁伸入到滑槽1011中，如此，旋轉軸102在電機104帶動下轉動時，滑動軸101可隨著旋轉軸102轉動，并且，滑動軸101在上下活動時，同步螺釘1021可在滑槽1011內(nèi)滑動，從而，實現(xiàn)滑動軸101相對于旋轉軸102沿Z軸活動的自由度，滑動軸101相對于旋轉軸102上下活動的范圍，由滑槽1011在滑動軸101上的位置以及長度決定。·[0033]氣缸401位于水平連接板207的上方，其自由端沿Z軸向下延伸并與滑動軸101穿出旋轉軸102上端部的部分同步聯(lián)接，具體是，氣缸401的自由端固定有一安裝板402，該安裝板的下表面固定有一平面軸承座403，平面軸承座403的上端面具有一軸承壓板405，軸承壓板405和平面軸承座403之間設置有一套設在滑動軸101上的雙面雙面推力球軸承404，軸承壓板405的上部設置有一鎖緊螺母406，該鎖緊螺母406螺接在滑動軸101上并向下壓緊軸承壓板405，具體的是，滑動軸101的上端臺階與雙面推力球軸承404的軸圈連接，再由軸承壓板405和鎖緊螺母406鎖緊，完成軸向定位，雙面推力球軸承404的上下座圈則連接平面軸承座403，由座圈壓板407壓緊；平面軸承座403由四個圓柱與安裝板402緊固，進而，連接到氣缸401的活塞連接板上；如此，則氣缸401的自由端沿Z軸上下活動時,可帶動滑動軸101上下活動，并且保證滑動軸101可相對于平面軸承座403轉動。上述研磨機還包括有一氣缸501，該氣缸501的缸體部分通過一連接板502固定在水平連接板207上，其自由端沿Z軸向上延伸，在氣缸501的自由端上固定有一連接板503，上述氣缸401的缸體部分固定在連接板503上，啟動氣缸501，可帶動氣缸401的缸體沿Z軸上下活動。當然，上述氣缸501也可以是固定在面板201上?；瑒虞S101的下端部從旋轉軸102的下端穿出，其滑動軸101的下端部開設錐形結構，用于安裝快速連接頭105，該快速連接頭105用于與預加工的凸球件A連接，而連接座307的上表面用于連接相應的凹球件B，使用時，啟動氣缸501，其抬升氣缸401的同時，將滑動軸101下端部抬升一定的高度，此時，將預研磨的凸球件A安裝在快速連接頭105上，同時將預研磨的凹球件B安裝在連接座307上,再由氣缸501帶動,使凸球件A向下運動至預定位置，此時，凸球件A和凹球件B之間還存在一定距離，啟動氣缸401，其帶動滑動軸101向下運動，至凸球件A和凹球件B配合完成，即凸球件A與凹球件B的球心重合，之后，啟動電機104以及步進電機301，電機104帶動凸球件A繞滑動軸101的軸線轉動，同時，步進電機301在編碼器程序的作用下交替做正反方向旋轉，帶動凹球件B擺動，由于凸球件A與凹球件B的球心位于擺臂軸單元302的轉動軸線上，因此，凹球件B的內(nèi)凹面與凸球件A的外球面相互摩擦，經(jīng)過高頻率的多次作用后，使凹球件B和凸球件A充分磨合，完成研磨后，啟動氣缸501，帶動滑動軸101向上運動，拆卸研磨好的凹球件B和凸球件A，可繼續(xù)進行下一組工件的研磨。在研磨過程中，可根據(jù)不同產(chǎn)品的要求，調(diào)整連接座307，以改變凹球件的位置，使凹球件與凸球件能夠上下對應。上述結構中，氣缸401和氣缸501均是沿Z軸延伸，氣缸401是低壓微動的雙向動作氣缸，其提供研磨過程中摩擦付間的壓力和進給行程；氣缸501則有較大的行程，提供裝拆快速連接頭105和凸球件A組合體的空間?？稍谄矫孑S承座403與水平連接板207間設置限位釘，控制兩者之間的距離，就可以實現(xiàn)滑動軸101在Z軸上下位置的精確位置的控制。氣缸401的功能，對某些類型的工件可以用彈簧來實現(xiàn)。軸承蓋204可作為快速連接頭105的軸向限位，拆卸時，滑動軸101被向上抬起， 快速連接頭105碰觸軸承蓋204，實現(xiàn)快速拆卸。以上結構是本實用新型單工位研磨機的結構形式，然而，為了提升生產(chǎn)效率，本實用新型還可以是包括多個工位，多個工位的結構形式與上述大致相同，其主要是在同一個機體上，安裝多個帶動工件轉動的滑動軸，以及相應的擺臂軸。根據(jù)公知技術常識，本實用新型可利用控制器對電機、步進電機以及氣缸進行控制，研磨壓力，速度，研磨量，研磨表面質(zhì)量等參數(shù)均可根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，以達到最佳的研磨效果。對于本領域的技術人員來說，可根據(jù)以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬于本實用新型權利要求的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.球面研磨機，其特征在于，包括，沿Z軸延伸的組合軸，包括一個滑動軸和一個與其同軸的空心旋轉軸，滑動軸插入旋轉軸，二者同步連接；滑動軸的下端部供預研磨的凸球件安裝，滑動軸與一帶動其沿Z軸上下活動的主動氣缸連接；且旋轉軸與一帶動其繞自身中心軸轉動的主動電機同步聯(lián)接； 擺臂組件，該擺臂組件包括沿X軸延伸的擺臂軸、帶動擺臂軸在Z軸和Y軸所形成的平面內(nèi)擺動的步進電機、以及同步連接在擺臂軸上供凹球件安裝的連接座，凸球件及凹球件的球心重合，且該重合的球心位于擺臂軸的轉動軸線上。
2.如權利要求I所述的球面研磨機，其特征在于，該球面研磨機還包括有分別位于兩側的兩個側板、一個面板組件、以及一底板，兩側板互相平行，面板組件位于兩側板上頂端之間，兩側板的下端部固定在底板上。
3.如權利要求2所述的球面研磨機，其特征在于，旋轉軸安裝在面板組件上，其兩端被限定在面板組件的上端部和下端部之間，滑動軸的上下兩端分別由旋轉軸的上下兩端穿出，滑動軸的外表面設置有沿其長度方向延伸的滑槽，旋轉軸沿其徑向穿接有同步螺釘，該同步螺釘?shù)膬?nèi)側端嵌入到滑槽內(nèi)并可沿滑槽的長度方向滑動；旋轉軸的外部同步套接有第一同步輪，滑動軸電機的輸出軸與第一同步輪同步聯(lián)接。
4.如權利要求3所述的球面研磨機，其特征在于，面板組件包括橫跨在兩側板頂端之間的面板、固定在面板下表面的軸承支座，封蓋在軸承支座下端部的下軸承蓋、以及固定在面板上部與面板平行的水平連接板，旋轉軸通過面板軸承安裝在面板上，旋轉軸的下端部位于軸承支座和下軸承蓋圍成的空間內(nèi)，且旋轉軸通過下限位軸承安裝在軸承支座上，滑動軸下端部穿出旋轉軸的部分穿過軸承蓋上預設的軸孔，下限位軸承的下端面與下軸承蓋的內(nèi)表面之間安裝有一套設在旋轉軸外部的彈性擋圈，旋轉軸的上端部通過上限位軸承安裝在水平連接板上，在旋轉軸外部套設有一壓蓋在上限位軸承上部的上軸承壓板，旋轉軸上頂端螺接有一壓蓋在上軸承壓板上表面的頂端限位螺母。
5.如權利要求3所述的球面研磨機，其特征在于，滑動軸上端部穿出旋轉軸的部分與主動氣缸的自由端聯(lián)接。
6.如權利要求5所述的球面研磨機，其特征在于，滑動軸上端部套設有軸承壓板和平面軸承座，軸承壓板和平面軸承座之間設置有套設在滑動軸上的雙面推力球軸承，軸承壓板上部設置有螺接在滑動軸上的鎖緊螺母，主動氣缸的自由端與平面軸承座固定聯(lián)接。
7.如權利要求5所述的球面研磨機，其特征在于，該球面研磨機還包括有一抬升氣缸，該抬升氣缸的缸體部分固定在面板或水平連接板上，其自由端朝上并與主動氣缸的缸體固定連接。
8.如權利要求2所述的球面研磨機，其特征在于，擺臂軸包括兩個同軸的擺臂軸單元，該兩個擺臂軸單元分別通過一轉動軸承安裝在側板上，擺臂軸單元穿過與其對應的側板的內(nèi)側端同步聯(lián)接有一 “L”形連接板，兩“L”形連接板的底端折彎上部之間固定有一水平延伸的托板，連接座固定在托板的上表面。
9.如權利要求8所述的球面研磨機，其特征在于，步進電機固定在面板上或其中一個側板上，其中一個擺臂軸單元穿出與其對應的側板的外側端部安裝有第二同步輪，步進電機的轉軸與第二同步輪同步聯(lián)接。
10.如權利要求I所述的球面研磨機，其特征在于，滑動軸的下端部安裝有一快速連接頭。
專利摘要本實用新型公開了一種球面研磨機，包括，沿Z軸延伸的組合軸，包括滑動軸和旋轉軸，滑動軸插入旋轉軸，二者同步連接；滑動軸的下端部供預研磨的凸球件安裝，滑動軸的上端與一帶動其沿Z軸上下活動的主動氣缸連接；且旋轉軸與一帶動其繞自身中心軸轉動的主動電機同步聯(lián)接；擺臂組件，該擺臂組件包括沿X軸延伸的擺臂軸、帶動擺臂軸在Z軸和Y軸所形成的平面內(nèi)擺動的步進電機、以及同步連接在擺臂軸上供凹球件安裝的連接座，凸球件及凹球件的球心重合，且該重合的球心位于擺臂軸的轉動軸線上。經(jīng)研磨后，摩擦副間接觸面可達90%，消除了機加工后的間隙；可實現(xiàn)智能控制，生產(chǎn)效率高，節(jié)省人工，滿足大規(guī)模自動化生產(chǎn)的要求。
文檔編號B24B37/025GK202572112SQ201220146959
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權日2012年4月5日
發(fā)明者王燕橋 申請人:王燕橋