本發(fā)明涉及鉆石加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體是涉及一種鉆石研磨智能機(jī)器人的升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)裝置。

背景技術(shù)：

加工成首飾的金剛石稱為鉆石。天然金剛石晶體的晶面上存在各種瑕疵，晶體內(nèi)部也會(huì)存在氣泡、裂紋、缺口以及其它瑕疵。用來(lái)加工成飾品的鉆坯，通過分解方案設(shè)計(jì)、分解(劈、鋸或激光切割)、車鉆(磨邊線)、粗磨(磨錐)、臺(tái)面和瓣面的研磨和拋光等工序之后才能成為鉆石成品-首飾鉆。

磨鉆(研磨和拋光)是鉆石加工中最為復(fù)雜，最為關(guān)鍵的工序。為了做到最大限度地展現(xiàn)鉆石的光學(xué)特性，現(xiàn)代的鉆石琢型設(shè)計(jì)為燦爛型琢型，主要指的是標(biāo)準(zhǔn)工的燦爛型圓鉆。光線通過該型成品鉆石的臺(tái)面和各個(gè)瓣面的反射和折射，能使鉆石的“出火”和光澤達(dá)到最佳程度，將鉆石晶體的天然美發(fā)揮得淋漓盡致。

燦爛型圓鉆的琢形由中部邊線、面部和底部組成。面部除了垂直于鉆石中心線的臺(tái)面之外還有32個(gè)瓣面成三圈排列，分別稱為小瓣(16個(gè))、主瓣(8個(gè))和星瓣(8個(gè))。這三圈瓣面的幾何成型是三個(gè)不同錐角和不同面數(shù)的多等邊棱錐體。底部有24個(gè)瓣面成兩圈排列，分別稱為底小瓣(16個(gè))和底主瓣(8個(gè))。這兩圈瓣面的幾何成型也是兩個(gè)不同錐角和不同面數(shù)的棱錐體。底主瓣最后都匯聚到一點(diǎn)，稱為成品鉆石的底尖。

磨鉆工序就是要完美實(shí)現(xiàn)上述的琢形。本發(fā)明的機(jī)器的夾具能調(diào)節(jié)出不同的傾角，并能繞自身的軸線自動(dòng)分度，按工藝程序精確磨出成品鉆的57個(gè)面。成品鉆的成型問題解決之后，關(guān)鍵便是提高磨鉆的生產(chǎn)效率。磨鉆的效率可以用磨鉆強(qiáng)度來(lái)描述，即單位時(shí)間內(nèi)的鉆坯表層去除量。

影響磨削強(qiáng)度的因素主要是如下四個(gè)：1，磨盤轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速越高，鉆石的磨削強(qiáng)度越大；2，單位壓力加大鉆石和磨盤接觸帶的壓力會(huì)增加鉆石的磨削量，但單位壓力過大會(huì)很快把鉆石微粉刮掉，并加快磨盤的磨損，甚至使鉆石破裂；3，鉆石微粉在磨盤工作面的涂布鉆石微粉微粒規(guī)格加大磨削強(qiáng)度增大，但光潔度會(huì)變差，微粉涂布密度在一定范圍內(nèi)磨鉆效率最高，這方面已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；4，磨削的取向。

為此，針對(duì)上述四個(gè)因素中的第一個(gè)，我們?cè)谂涮妆景l(fā)明的臺(tái)式鉆石磨機(jī)中已將磨盤轉(zhuǎn)速大幅度提高。這是通過精細(xì)的動(dòng)平衡技術(shù)和變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)達(dá)到的。鉆石的晶體結(jié)構(gòu)造成其硬度的各向異性。磨削時(shí)須找到面網(wǎng)的所在位置，并把鉆石沿硬度最小的方向定位，才能產(chǎn)生最高的磨削強(qiáng)度。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)取向裝置在不斷的改變方向的過程中智能判斷最佳取向，給予定位。而且在磨削過程中通過一套自動(dòng)改變彈簧拉力的機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)磨削壓力，並通過智能判斷產(chǎn)生出工件對(duì)磨盤的最佳壓力值。

因而，本發(fā)明旨在完美解決成品鉆的磨削琢形精確度、磨削表面質(zhì)量、及磨削的生產(chǎn)效率問題，以求達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供的一種能顯著提高生產(chǎn)效率，而且質(zhì)量可靠的鉆石研磨智能機(jī)器人的升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)裝置。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：一種鉆石研磨智能機(jī)器人的升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，它包括升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和連接控制升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的控制器，升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)、連接電機(jī)齒輪、內(nèi)螺紋齒輪、升降絲桿芯軸、升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱、導(dǎo)套立柱、導(dǎo)套，連接電機(jī)齒輪固定于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上，升降絲桿芯軸通過內(nèi)螺紋齒輪與連接電機(jī)齒輪嚙合傳動(dòng)，升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱套設(shè)于升降絲桿芯軸外；導(dǎo)套立柱立向設(shè)置在底座上，導(dǎo)套設(shè)置在導(dǎo)套立柱內(nèi)，升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱連同升降絲桿芯軸插入導(dǎo)套的中間孔，在升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間設(shè)置有滾珠套，在升降絲桿芯軸的下部沿軸向方向設(shè)置有定位槽，升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱的側(cè)部設(shè)置有定位槽對(duì)應(yīng)的升降絲桿芯柱限位銷，限制升降絲桿芯柱的上下移動(dòng)的行程；利用導(dǎo)套、滾珠套、升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱結(jié)合步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，能滿足機(jī)構(gòu)的升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的順暢及耐磨要求。

進(jìn)一步地，所述升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱的上部設(shè)置有翻邊，翻邊與懸臂組件連接固定，在翻邊的下方套設(shè)有偏心軸導(dǎo)向固定座，偏心軸導(dǎo)向固定座的端部設(shè)置有偏心軸導(dǎo)輪，偏心軸導(dǎo)輪的外側(cè)設(shè)置有與其對(duì)應(yīng)的立向設(shè)置的偏心軸，該偏心軸的下方連接有驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)的行星電機(jī)裝置，行星電機(jī)裝置的下方連接有電機(jī)安裝立柱連接支撐于底座上。

進(jìn)一步地，所述行星電機(jī)裝置包括行星電機(jī)和與行星電機(jī)連接的行星電機(jī)減速器，偏心軸連接于行星電機(jī)減速器的輸出端。

進(jìn)一步地，所述滾珠套內(nèi)設(shè)置有多個(gè)滾珠，升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱的直徑及圓度在0.005mm以內(nèi)，硬度在HRC60以上，表面粗糙度Ra0.8以上。

本發(fā)明采用上述技術(shù)解決方案所能達(dá)到的有益效果是：

本發(fā)明采用高精密導(dǎo)套、滾珠套、導(dǎo)柱結(jié)合電機(jī)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)試驗(yàn)證明該方案能滿足機(jī)構(gòu)的升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的順暢及耐磨要求，并選用升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱的直徑及圓度要求在0.005mm以內(nèi)，硬度在HRC60以上，表面粗糙度在Ra0.8以上，保證機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的順暢及耐磨要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的研磨壓力控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的懸臂組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的工作臺(tái)組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明的鉆石底面研磨角度調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1、底座 2、懸臂組件 3、工作頭組件 3-1、夾頭組件 3-2、微測(cè)頭千分尺 3-3、固定座 3-4、連接座 3-5、微測(cè)頭千分尺頂座 4、控制組件 5、研磨壓力控制裝置 5-1、電機(jī)安裝座 5-2、步進(jìn)電機(jī) 5-3、偏心輪 5-4、拉伸彈簧 5-5、彈簧調(diào)節(jié)螺栓 5-6、平行桿 5-7、平行桿固定座 6、升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)裝置 6-1、步進(jìn)電機(jī) 6-2、連接電機(jī)齒輪 6-3、內(nèi)螺紋齒輪 6-4、升降絲桿芯軸 6-41、定位槽 6-42、翻邊 6-5、升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱 6-6、導(dǎo)套立柱 6-7、導(dǎo)套 6-8、滾珠套 6-9、升降絲桿芯柱限位銷 7、鉆石底面研磨角度調(diào)整裝置 7-1、夾頭組件 7-2、微測(cè)頭千分尺 7-3、固定座 7-4、連接座 7-5、微測(cè)頭千分尺頂座 8、偏心軸導(dǎo)向固定座 9、偏心軸導(dǎo)輪 10、偏心軸 11、行星電機(jī)裝置 11-1、行星電機(jī) 11-2、行星電機(jī)減速器 12、電機(jī)安裝立柱。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本技術(shù)方案作詳細(xì)的描述。

如圖1-圖6所示，本發(fā)明是一種鉆石研磨智能機(jī)器人的升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)裝置，本技術(shù)方案的鉆石研磨智能機(jī)器人，它包括底座1、懸臂組件2、工作頭組件3和控制組件4，底座1上設(shè)置有研磨壓力控制裝置5，懸臂組件2設(shè)置有升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)裝置6，工作頭組件3設(shè)置有鉆石底面研磨角度調(diào)整裝置7；控制組件設(shè)置有主控制器，連接驅(qū)動(dòng)研磨壓力控制裝置、升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)裝置，結(jié)合電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分度擺角、自動(dòng)調(diào)整研磨壓力、自動(dòng)尋找鉆石最佳研磨方向，整個(gè)工作循環(huán)自動(dòng)完成。

進(jìn)一步地，研磨壓力控制裝置5包括電機(jī)安裝座5-1、步進(jìn)電機(jī)5-2、偏心輪5-3、拉伸彈簧5-4、彈簧調(diào)節(jié)螺栓5-5、平行桿5-6、平行桿固定座5-7，平行桿的一端與平行桿固定座鉸接，電機(jī)安裝座固定于底座上，步進(jìn)電機(jī)固定于電機(jī)安裝座上，偏心輪連接于步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上，拉伸彈簧的一端與偏心輪連接，另一端通過彈簧調(diào)節(jié)螺栓與平行桿的另一端連接；懸臂組件中設(shè)置有平面推力軸承與平行桿頂壓配合；利用彈簧拉力來(lái)抵消機(jī)構(gòu)一部分的自身重力，將抵消后的剩余重力作為研磨壓力，通過步進(jìn)電機(jī)連接偏心輪控制彈簧拉伸長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)研磨壓力的調(diào)整。

升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)裝置6包括由控制器連接控制的升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)6-1、連接電機(jī)齒輪6-2、內(nèi)螺紋齒輪6-3、升降絲桿芯軸6-4、升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱6-5、導(dǎo)套立柱6-6、導(dǎo)套6-7，步進(jìn)電機(jī)固定于懸臂組件上，連接電機(jī)齒輪固定于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上，升降絲桿芯軸通過內(nèi)螺紋齒輪與連接電機(jī)齒輪嚙合傳動(dòng)，升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱套設(shè)于升降絲桿芯軸外；導(dǎo)套立柱立向設(shè)置在底座上，導(dǎo)套設(shè)置在導(dǎo)套立柱內(nèi)，升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱連同升降絲桿芯軸插入導(dǎo)套的中間孔，在升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間設(shè)置有滾珠套6-8，在升降絲桿芯軸的下部沿軸向方向設(shè)置有定位槽6-41，升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱的側(cè)部設(shè)置有定位槽對(duì)應(yīng)的升降絲桿芯柱限位銷6-9，限制升降絲桿芯柱的上下移動(dòng)的行程；利用導(dǎo)套、滾珠套、升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱結(jié)合步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，能滿足機(jī)構(gòu)的升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的順暢及耐磨要求。進(jìn)一步地，所述升降旋轉(zhuǎn)導(dǎo)柱的上部設(shè)置有翻邊6-42，翻邊與懸臂組件連接固定，在翻邊的下方套設(shè)有偏心軸導(dǎo)向固定座8，偏心軸導(dǎo)向固定座的端部設(shè)置有偏心軸導(dǎo)輪9，偏心軸導(dǎo)輪的外側(cè)設(shè)置有與其對(duì)應(yīng)的立向設(shè)置的偏心軸10，該偏心軸的下方連接有驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)的行星電機(jī)裝置11，行星電機(jī)裝置的下方連接有電機(jī)安裝立柱12連接支撐于底座上。行星電機(jī)裝置11包括行星電機(jī)11-1和與行星電機(jī)連接的行星電機(jī)減速器11-2，偏心軸連接于行星電機(jī)減速器的輸出端。

進(jìn)一步地，鉆石底面研磨角度調(diào)整裝置7包括夾頭組件7-1及其上設(shè)置的微測(cè)頭千分尺7-2、固定座7-3、連接座7-4和微測(cè)頭千分尺頂座7-5，固定座與懸臂組件連接固定，連接座與固定座鉸接，固定座與夾頭組件連接固定，微測(cè)頭千分尺鉸接于連接座上，微測(cè)頭千分尺頂座固定于夾頭組件上，微測(cè)頭千分尺的端部與微測(cè)頭千分尺頂座活動(dòng)頂壓配合；利用三角函數(shù)原理，以1個(gè)銳角交點(diǎn)作為旋轉(zhuǎn)中心，通過微測(cè)頭千分尺調(diào)整銳角對(duì)邊長(zhǎng)度控制研磨角度。

經(jīng)試驗(yàn)，以下為本技術(shù)方案實(shí)施后能達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)：

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，該機(jī)構(gòu)由于偏向力的影響采用常用的導(dǎo)套配導(dǎo)柱或含油軸承導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)無(wú)法保證機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的順暢及耐磨要求。從而在設(shè)計(jì)上作調(diào)整，利用高精密導(dǎo)套、滾珠套、導(dǎo)柱結(jié)合電機(jī)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)試驗(yàn)證明該方案能滿足機(jī)構(gòu)的升降運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的順暢及耐磨要求。但對(duì)零件加工要求非常嚴(yán)謹(jǐn)。對(duì)導(dǎo)套、滾珠套126個(gè)滾珠、導(dǎo)柱的直徑及圓度要求0.005mm以內(nèi)，硬度要求HRC60以上，表面粗糙度Ra0.8以上。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。