钨针自动磨尖设备的制作方法

本发明属于焊接耗材维修维护设备技术领域，涉及一种钨针维修维护设备，具体涉及一种钨针自动磨尖设备。

背景技术：

氩弧焊使用的钨针在使用前需要一端磨尖，磨削完的钨针包括圆锥部和直杆部两部分，圆锥部的锥角是50度。

现在一般靠人工手持钨针靠近高速旋转的砂轮磨削，凭经验把握角度和磨削量，一边磨一边旋转。磨出的钨针圆锥部的外形很难保证一致，特别是角度很难保证一致。单面磨削靠砂轮太紧了可能会导致钨针变弯或者脆断，靠砂轮不紧磨削的效率又太低。人工磨削时人的手、面部离磨削部位较近，脱落的砂粒、砂轮碎片或者崩断的钨针有可能飞溅到人的手部或面部，危险性也比较大。

技术实现要素：

本发明的目的在于改进现有技术的不足之处，提供一种磨削尺寸精准、有效避免变弯或者脆断、高效安全的钨针自动磨尖设备。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种钨针自动磨尖设备，包括旋转气缸组件、砂轮组件、慢升降带导杆气缸、快升降带导杆气缸、机架和慢转驱动部；

慢转驱动部包括慢旋转电机和主动齿轮，慢旋转电机的外壳法兰和机架固定连接，主动齿轮和慢旋转电机的输出轴固定连接；

旋转气缸组件包括被动齿轮、旋转接头、管路i、软管ii；弯接头、旋转气缸、套筒和内筒；旋转气缸是靠弹簧复位的单作用缸，旋转气缸包括旋转气缸缸体和旋转气缸活塞杆，在自然状态下旋转气缸活塞杆缩进旋转气缸缸体内；旋转气缸活塞杆是竖直朝下的方向；套筒包括筒状结构和法兰，法兰在筒状结构的上端，筒状结构内有套筒内腔，筒状结构的下端有内圆锥面，内圆锥面的下口的直径小，内圆锥面上部的直径比较大；套筒通过法兰和旋转气缸缸体朝下的有杆端固定连接；筒状结构通过转动副与机架固定连接；旋转气缸缸体朝上的无杆端与被动齿轮固定连接，被动齿轮与主动齿轮啮合，慢旋转电机通电旋转，通过主动齿轮-被动齿轮的组合驱动旋转气缸慢速转动；内筒是圆柱筒形，内部有内筒内腔，内筒朝上的一端和旋转气缸活塞杆朝下的末端固定连接，内筒朝下的一端沿着轴向劈成四个分瓣；内筒位于套筒内腔的内部；旋转接头包括固定部和旋转部两部分，固定部和旋转部的气路相连通并能相对转动，旋转部和被动齿轮的中心部位固定连接，旋转部的轴心线和被动齿轮的轴心线重合，管路i的一端和固定部连通，管路i的另一端和机架固定连接，固定部随着机架固定不动，旋转部随着被动齿轮慢速转动；弯接头的一端和旋转气缸缸体固定连接并和旋转气缸的无杆腔连通，弯接头的另一端通过软管ii和旋转接头的旋转部连通；

砂轮组件包括左砂轮组件、右砂轮组件、砂轮慢移气缸和升降架；左砂轮组件包括左砂轮电机、左砂轮、左砂轮带导杆气缸和气缸电机左连接板，左砂轮带导杆气缸的缸体与升降架固定连接，左砂轮带导杆气缸的活塞杆末端与气缸电机左连接板固定连接，左砂轮电机的外壳法兰和气缸电机左连接板固定连接，左砂轮和左砂轮电机的输出轴固定连接；左砂轮电机驱动左砂轮高速旋转；左砂轮带导杆气缸的活塞杆运动方向和左砂轮电机的输出轴轴心线方向平行；右砂轮组件包括右砂轮电机、右砂轮、右砂轮带导杆气缸和气缸电机右连接板，右砂轮带导杆气缸的缸体与升降架固定连接，右砂轮带导杆气缸的活塞杆末端与气缸电机右连接板固定连接，右砂轮电机的外壳法兰和气缸电机右连接板固定连接，右砂轮和右砂轮电机的输出轴固定连接；右砂轮电机驱动右砂轮高速旋转；右砂轮带导杆气缸的活塞杆运动方向和右砂轮电机的输出轴轴心线方向平行；左砂轮的轴心线与竖直方向成25度夹角，左砂轮带导杆气缸的活塞杆的方向是倾斜朝下，右砂轮的轴心线与竖直方向成25度夹角，右砂轮带导杆气缸的活塞杆的方向是倾斜朝下，左砂轮的轴心线与右砂轮的轴心线成50度夹角；左砂轮带导杆气缸的左气缸无杆腔接口在比较靠上的位置，左砂轮带导杆气缸的左气缸有杆腔接口在比较靠下的位置；右砂轮带导杆气缸的右气缸无杆腔接口在比较靠上的位置，右砂轮带导杆气缸的右气缸有杆腔接口在比较靠下的位置；左气缸无杆腔接口与右气缸无杆腔接口通过管路iii连接，左气缸有杆腔接口与右气缸有杆腔接口通过管路iv连接；左砂轮带导杆气缸的有杆腔和无杆腔与右砂轮带导杆气缸的有杆腔和无杆腔内都充满压缩空气；砂轮慢移气缸的缸体和升降架连接，砂轮慢移气缸的活塞杆和气缸电机右连接板连接，砂轮慢移气缸的活塞杆和右砂轮带导杆气缸的活塞杆平行，砂轮慢移气缸通入压缩空气伸缩时，驱动右砂轮带导杆气缸的活塞杆往复平移；

慢升降带导杆气缸的活塞杆末端和升降架固定连接，慢升降带导杆气缸的缸体尾端和快升降带导杆气缸的缸体尾端固定连接，快升降带导杆气缸的活塞杆末端和机架固定连接。

以上所述带导杆气缸是指一种在工业自动化中广泛使用的气缸和导向结构的组合体，气缸包括气缸体和活塞杆，导向结构是指导杆与导套的组合体，导杆的轴心线和活塞杆中心线的方向平行，导杆和活塞杆固定连接，导杆气缸有较强的承受横向力的能力，并且活塞杆相对于缸体只能平移不能旋转。

本发明的使用方法如下所述。

1)把待磨削的钨针自下而上从内圆锥面的下口插入，插入到内筒内，在内圆锥面的下口外面露出适当的长度。

2)管路i接通气源，压缩空气依次通过管路i、旋转接头的固定部、旋转接头的旋转部、软管ii、弯接头到达旋转气缸的无杆腔，压缩空气驱动活塞及活塞杆克服弹簧的弹力向下平移，同时带动内筒向下平移，四个分瓣接触到内圆锥面后发生弹性变形向中心线方向抱拢，直至把待磨削的钨针紧紧地抱住并保持住这种状态，这时旋转气缸缸体、旋转气缸活塞杆、套筒、内筒和待磨削的钨针连接成了一个整体，相互位置不移动。

3)快升降带导杆气缸接通气源，快升降带导杆气缸的活塞杆以0.3至0.8米/秒的快速度把左砂轮和右砂轮举升到离钨针比较近的位置。

4)同时启动慢旋转电机、左砂轮电机、右砂轮电机、砂轮慢移气缸和慢升降带导杆气缸，以下步骤同时进行。

a)慢旋转电机通过主动齿轮-被动齿轮的组合驱动旋转气缸组件以很慢的0.5至1.5转/分钟的速度绕转动副转动，则也带动钨针以此速度转动。旋转接头的旋转部、软管ii、弯接头一起随着旋转气缸缸体转动，旋转接头的固定部、管路i则不转，压缩空气仍然能把压力传递到旋转气缸的无杆腔内，四个分瓣保持紧紧地抱住钨针的状态。

b)左砂轮电机驱动左砂轮以1500至3000转/分钟的高速旋转，同时右砂轮电机驱动右砂轮也以同样的高速旋转，在俯视图中旋转方向相同，即都是顺时针转动或者都是逆时针转动，磨削附近的钨针。

c)慢升降带导杆气缸以0.1至0.3毫米/分钟的慢速度竖直向上举升砂轮组件，则左砂轮和右砂轮慢速向待磨削的钨针接近。

d)砂轮慢移气缸以10至30秒为周期做周期性伸缩运动。当砂轮慢移气缸的活塞杆伸出时，推动气缸电机右连接板、右砂轮带导杆气缸的活塞杆、右砂轮电机和高速旋转的右砂轮组成的整体沿右砂轮带导杆气缸的活塞杆的方向斜向上平移；右砂轮带导杆气缸的无杆腔内的压缩空气受到挤压通过右气缸无杆腔接口、管路iii和左气缸无杆腔接口流向左砂轮带导杆气缸的无杆腔，于是压缩空气驱动左砂轮带导杆气缸的活塞和活塞杆以及气缸电机左连接板、左砂轮电机和高速旋转的左砂轮斜向下平移，活塞挤压左砂轮带导杆气缸的有杆腔内的压缩空气通过左气缸有杆腔接口、管路iv和右气缸有杆腔接口流向右砂轮带导杆气缸的有杆腔。当砂轮慢移气缸的活塞杆缩回时，拉动气缸电机右连接板、右砂轮带导杆气缸的活塞杆、右砂轮电机和高速旋转的右砂轮组成的整体沿右砂轮带导杆气缸的活塞杆的方向斜向下平移；右砂轮带导杆气缸的有杆腔内的压缩空气受到挤压通过右气缸有杆腔接口、管路iv和左气缸有杆腔接口流向左砂轮带导杆气缸的有杆腔，驱动左砂轮带导杆气缸的活塞斜向上平移，带动左砂轮带导杆气缸的活塞杆、气缸电机左连接板、左砂轮电机和高速旋转的左砂轮斜向上平移，左砂轮带导杆气缸的活塞又挤压无杆腔内的空气通过左气缸无杆腔接口、管路iii和右气缸无杆腔接口流向右砂轮带导杆气缸的无杆腔。即当左砂轮朝斜向下方平移时，右砂轮朝斜向上方平移，当左砂轮朝斜向上方平移时，右砂轮朝斜向下方平移，两者总是能相互错开不碰撞，两者只有一个在磨削钨针的锥尖。左砂轮和右砂轮磨削钨针时对钨针施加的磨擦力产生的扭矩朝向同一个方向，即在俯视图中观察都是顺时针方向或者都是逆时针方向，钨针受到的是两者合在一起的一个力偶，而在直径方向上，左砂轮和右砂轮靠近钨针产生的挤压力大小相等，方向相反，两个力相互抵消，所以钨针只受到一个力偶作用，没有弯矩，钨针不容易弯折，更不会折断。

5)直到钨针磨出满足使用要求的锥尖，慢升降带导杆气缸反向接通气源，向下平移，砂轮慢移气缸停止供气源，左砂轮电机和右砂轮电机切断电源停止转动。

6)慢旋转电机切断电源，然后快升降带导杆气缸反向接通气源，带动砂轮组件快速下降。

7)管路i切断气源，旋转气缸无杆腔内的压缩空气依次经过弯接头、软管ii、旋转接头和管路i放出，旋转气缸活塞杆在弹簧的弹力作用下上升，同时带动内筒上升，四个分瓣离开内圆锥面后恢复弹性形变向远离中心线的方向分散，钨针脱落，这时人工取出钨针，达到了自动磨削钨针的目的。

本发明的有益效果：相比人工，磨出的圆锥角尺寸精准，是标准的圆锥角50度的圆锥形，钨针只受到力偶作用，没有弯力，能有效避免变弯或者脆断，效率比较高，人员站在安全距离以外操作，对人体的危险性比较小，砂轮磨损较均匀，砂轮的使用寿命较长。

附图说明

图1是本发明实施例的三维结构示意图，快升降带导杆气缸4举升前的状况；

图2是本发明实施例的正视图，快升降带导杆气缸4举升后的状况；

图3是图2中i处的局部放大视图；

图4是旋转气缸组件1的正面局部剖视图，管路i接通气源后的状况；

图5是旋转气缸组件1的正面局部剖视图，管路i接通气源前的状况；

图6是图4中的b向视图；

图7是图4中的c向视图；

图8是套筒15的三维结构局部剖视示意图；

图9是内筒17的三维结构局部剖视示意图；

图10是砂轮组件2的三维结构示意图；

图11是左砂轮带导杆气缸213和右砂轮带导杆气缸223的气路连接图；

图12是磨削完成的钨针6的正视图；

图中所示：1.旋转气缸组件；12.被动齿轮；131.固定部；132.旋转部；133.管路i；134.软管ii；135.弯接头；141.旋转气缸缸体；142.旋转气缸活塞杆；15.套筒；151.套筒内腔；152.法兰；153.内圆锥面；154.下口；155.筒状结构；16.转动副；17.内筒；171.内筒内腔；172.分瓣；2.砂轮组件；21.左砂轮组件；211.左砂轮电机；212.左砂轮；213.左砂轮带导杆气缸；2131.左气缸无杆腔接口；2132.左气缸有杆腔接口；214.气缸电机左连接板；22.右砂轮组件；221.右砂轮电机；222.右砂轮；223.右砂轮带导杆气缸；2231.右气缸无杆腔接口；2232.右气缸有杆腔接口；224.气缸电机右连接板；23.砂轮慢移气缸；24.升降架；25.管路iii；26.管路iv；3.慢升降带导杆气缸；4.快升降带导杆气缸；34.双缸连接板；5.机架；6.钨针；61.圆锥端；62.直杆部；7.慢转驱动部；71.慢旋转电机；72.主动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例：参见图1至图12。

一种钨针自动磨尖设备，包括旋转气缸组件1、砂轮组件2、慢升降带导杆气缸3、快升降带导杆气缸4、机架5和慢转驱动部7；

慢转驱动部7包括慢旋转电机71和主动齿轮72，慢旋转电机71的外壳法兰和机架5固定连接，主动齿轮72和慢旋转电机71的输出轴固定连接；

旋转气缸组件1包括被动齿轮12、旋转接头、管路i133、软管ii134；弯接头135、旋转气缸、套筒15和内筒17；旋转气缸是靠弹簧复位的单作用缸，旋转气缸包括旋转气缸缸体141和旋转气缸活塞杆142，在自然状态下旋转气缸活塞杆142缩进旋转气缸缸体141内；旋转气缸活塞杆142是竖直朝下的方向；套筒15包括筒状结构155和法兰152，法兰152在筒状结构155的上端，筒状结构155内有套筒内腔151，筒状结构155的下端有内圆锥面153，内圆锥面153的下口154的直径比较小，内圆锥面153上部的直径比较大；套筒15通过法兰152和旋转气缸缸体141朝下的有杆端固定连接；筒状结构155通过转动副16与机架5固定连接；旋转气缸缸体141朝上的无杆端与被动齿轮12固定连接，被动齿轮12与主动齿轮72啮合，慢旋转电机71通电旋转，通过主动齿轮72-被动齿轮12的组合驱动旋转气缸慢速转动；内筒17是圆柱筒形，内部有内筒内腔171，内筒17朝上的一端和旋转气缸活塞杆14朝下的末端固定连接，内筒17朝下的一端沿着轴向劈成四个分瓣172；内筒17位于套筒内腔151的内部；旋转接头包括固定部131和旋转部132两部分，固定部131和旋转部132的气路相连通并能相对转动，旋转部132和被动齿轮12的中心部位固定连接，旋转部132的轴心线和被动齿轮12的轴心线重合，管路i133的一端和固定部131连通，管路i133的另一端和机架5固定连接，固定部131随着机架5固定不动，旋转部132随着被动齿轮12慢速转动；弯接头135的一端和旋转气缸缸体141固定连接并和旋转气缸的无杆腔连通，弯接头135的另一端通过软管ii134和旋转接头的旋转部132连通；

砂轮组件2包括左砂轮组件21、右砂轮组件22、砂轮慢移气缸23和升降架24；左砂轮组件21包括左砂轮电机211、左砂轮212、左砂轮带导杆气缸213和气缸电机左连接板214，左砂轮带导杆气缸213的缸体与升降架24固定连接，左砂轮带导杆气缸213的活塞杆末端与气缸电机左连接板214固定连接，左砂轮电机211的外壳法兰和气缸电机左连接板214固定连接，左砂轮212和左砂轮电机211的输出轴固定连接；左砂轮电机211驱动左砂轮212高速旋转；左砂轮带导杆气缸213的活塞杆运动方向和左砂轮电机211的输出轴轴心线方向平行；右砂轮组件22包括右砂轮电机221、右砂轮222、右砂轮带导杆气缸223和气缸电机右连接板224，右砂轮带导杆气缸223的缸体与升降架24固定连接，右砂轮带导杆气缸223的活塞杆末端与气缸电机右连接板224固定连接，右砂轮电机221的外壳法兰和气缸电机右连接板224固定连接，右砂轮222和右砂轮电机221的输出轴固定连接；右砂轮电机221驱动右砂轮222高速旋转；右砂轮带导杆气缸223的活塞杆运动方向和右砂轮电机221的输出轴轴心线方向平行；左砂轮212的轴心线与竖直方向成25度夹角，左砂轮带导杆气缸213的活塞杆的方向是倾斜朝下，右砂轮222的轴心线与竖直方向成25度夹角，右砂轮带导杆气缸223的活塞杆的方向是倾斜朝下，左砂轮212的轴心线与右砂轮222的轴心线成50度夹角；左砂轮带导杆气缸213的左气缸无杆腔接口2131在比较靠上的位置，左砂轮带导杆气缸213的左气缸有杆腔接口2132在比较靠下的位置；右砂轮带导杆气缸223的右气缸无杆腔接口2231在比较靠上的位置，右砂轮带导杆气缸223的右气缸有杆腔接口2232在比较靠下的位置；左气缸无杆腔接口2131与右气缸无杆腔接口2231通过管路iii25连接，左气缸有杆腔接口2132与右气缸有杆腔接口2232通过管路iv26连接；左砂轮带导杆气缸213的有杆腔和无杆腔与右砂轮带导杆气缸223的有杆腔和无杆腔内都充满压缩空气；砂轮慢移气缸23的缸体和升降架24连接，砂轮慢移气缸23的活塞杆和气缸电机右连接板224连接，砂轮慢移气缸23的活塞杆和右砂轮带导杆气缸223的活塞杆平行，砂轮慢移气缸23通入压缩空气伸缩时，驱动右砂轮带导杆气缸223的活塞杆往复平移；

慢升降带导杆气缸3的活塞杆末端和升降架24固定连接，慢升降带导杆气缸3的缸体尾端和快升降带导杆气缸4的缸体尾端固定连接，快升降带导杆气缸4的活塞杆末端和机架5固定连接。

以上所述带导杆气缸是指一种在工业自动化中广泛使用的气缸和导向结构的组合体，气缸包括气缸体和活塞杆，导向结构是指导杆与导套的组合体，导杆的轴心线和活塞杆中心线的方向平行，导杆和活塞杆固定连接，导杆气缸有较强的承受横向力的能力，并且活塞杆相对于缸体只能平移不能旋转。

本实施例的使用方法如下所述。

1)把待磨削的钨针6自下而上从内圆锥面153的下口154插入，插入到内筒17内，在内圆锥面153的下口154外面露出适当的长度。

2)管路i133接通气源，压缩空气依次通过管路i133、旋转接头的固定部131、旋转接头的旋转部132、软管ii134、弯接头135到达旋转气缸的无杆腔，压缩空气驱动活塞及活塞杆克服弹簧的弹力向下平移，同时带动内筒17向下平移，四个分瓣172接触到内圆锥面153后发生弹性变形向中心线方向抱拢，直至把待磨削的钨针6紧紧地抱住并保持住这种状态，这时旋转气缸缸体141、旋转气缸活塞杆142、套筒15、内筒17和待磨削的钨针6连接成了一个整体，相互位置不移动，如图4所示。

3)快升降带导杆气缸4接通气源，快升降带导杆气缸4的活塞杆以0.5米/秒的快速度把左砂轮212和右砂轮222举升到离钨针6比较近的位置，如图1是快升降带导杆气缸4举升前的状况，如图2是举升后的状况。

4)同时启动慢旋转电机71、左砂轮电机211、右砂轮电机221、砂轮慢移气缸23和慢升降带导杆气缸3，以下步骤同时进行。

a)慢旋转电机71通过主动齿轮72-被动齿轮12的组合驱动旋转气缸组件1以很慢的1转/分钟的速度绕转动副16转动，则也带动钨针6以此速度转动。旋转接头的旋转部132、软管ii134、弯接头135一起随着旋转气缸缸体141转动，旋转接头的固定部131、管路i133则不转，压缩空气仍然能把压力传递到旋转气缸的无杆腔内，四个分瓣172保持紧紧地抱住钨针6的状态。

b)左砂轮电机211驱动左砂轮212以2000转/分钟的高速旋转，同时右砂轮电机221驱动右砂轮222也以2000转/分钟的高速旋转，在俯视图中都是顺时针转动，磨削附近的钨针6。

c)慢升降带导杆气缸3以0.2毫米/分钟的慢速度竖直向上举升砂轮组件2，则左砂轮212和右砂轮222慢速向待磨削的钨针6接近。

d)砂轮慢移气缸23以20秒为周期周期性地做伸缩运动。当砂轮慢移气缸23的活塞杆伸出时，推动气缸电机右连接板224、右砂轮带导杆气缸223的活塞杆、右砂轮电机221和高速旋转的右砂轮222组成的整体沿右砂轮带导杆气缸223的活塞杆的方向斜向上平移；右砂轮带导杆气缸223的无杆腔内的压缩空气受到挤压通过右气缸无杆腔接口2231、管路iii25和左气缸无杆腔接口2131流向左砂轮带导杆气缸213的无杆腔，于是压缩空气驱动左砂轮带导杆气缸213的活塞和活塞杆以及气缸电机左连接板214、左砂轮电机211和高速旋转的左砂轮212斜向下平移，活塞挤压左砂轮带导杆气缸213的有杆腔内的压缩空气通过左气缸有杆腔接口2132、管路iv26和右气缸有杆腔接口2232流向右砂轮带导杆气缸223的有杆腔。当砂轮慢移气缸23的活塞杆缩回时，拉动气缸电机右连接板224、右砂轮带导杆气缸223的活塞杆、右砂轮电机221和高速旋转的右砂轮222组成的整体沿右砂轮带导杆气缸223的活塞杆的方向斜向下平移；右砂轮带导杆气缸223的有杆腔内的压缩空气受到挤压通过右气缸有杆腔接口2232、管路iv26和左气缸有杆腔接口2132流向左砂轮带导杆气缸213的有杆腔，驱动左砂轮带导杆气缸213的活塞斜向上平移，带动左砂轮带导杆气缸213的活塞杆、气缸电机左连接板214、左砂轮电机211和高速旋转的左砂轮212斜向上平移，左砂轮带导杆气缸213的活塞又挤压无杆腔内的空气通过左气缸无杆腔接口2131、管路iii25和右气缸无杆腔接口2231流向右砂轮带导杆气缸223的无杆腔。即如图3所示，当左砂轮212朝斜向下的m向平移时，右砂轮222朝斜向上的n向平移，当左砂轮212朝斜向上的m向平移时，右砂轮222朝斜向下的n向平移，两者总是能相互错开不碰撞，两者只有一个在磨钨针6的锥尖。左砂轮212和右砂轮222磨削钨针6时对钨针施加的磨擦力产生的扭矩朝向同一个方向，即在俯视图中观察是顺时针方向，钨针受到的是两者合在一起的一个力偶，而在直径方向上，左砂轮212和右砂轮222靠近钨针产生的挤压力大小相等，方向相反，两个力相互抵消，所以钨针只受到一个力偶作用，没有弯矩，钨针不容易弯折，更不会折断。

5)直到钨针6磨出满足使用要求的锥尖，慢升降带导杆气缸3反向接通气源，向下平移，砂轮慢移气缸23停止供气源，左砂轮电机211和右砂轮电机221切断电源停止转动。

6)慢旋转电机71切断电源，然后快升降带导杆气缸4反向接通气源，带动砂轮组件2快速下降。

7)管路i133切断气源，旋转气缸无杆腔内的压缩空气依次经过弯接头135、软管ii134、旋转接头和管路i133放出，旋转气缸活塞杆142在弹簧的弹力作用下上升，同时带动内筒17上升，四个分瓣172离开内圆锥面153后恢复弹性形变向远离中心线的方向分散，钨针6脱落，这时人工取出钨针，达到了自动磨削钨针的目的。

本实施例的有益效果：相比人工，磨出的圆锥角尺寸精准，是标准的圆锥角50度的圆锥形，钨针只受到力偶作用，没有弯力，能有效避免变弯或者脆断，效率比较高，人员站在安全距离以外操作，对人体的危险性比较小，砂轮磨损较均匀，砂轮的使用寿命较长。