[发明专利]超声修整装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声修整装置，该装置用于有效地切削工件，例如由塑料、织物、或者橡胶等软性材料、合成材料、或者包含玻璃纤维的材料构成的薄板材料，即使这种工件具有三维的外形。 

背景技术

当切削由上述软性材料构成的薄板时，传统上是使用削边刀具、超声切削机、喷水式推进器(water jet)等等。使用削边刀具或者超声切削机的优点在于产生的灰尘量少，并且不需要例如废水处理等相关处理步骤。但是，必须将边缘方向对准移动方向。此外，当工件具有三维的弯曲表面时，必须向控制设备输入更复杂的数据来移动削边刀具或者超声切削机。此外，对于满足诸如工件厚度、切削表面特性等不同要求方面，在控制上存在着局限。 

同时，如果使用喷水式推进器，那么可简化输入控制设备的加工数据，但是仍存在各种问题。例如，需要进行废水处理，并且工件被弄湿。此外，水在工件周围飞溅使得加工环境恶化，并且噪声大。此外，如果工件重叠，那么就难以仅仅切削其中的一个工件。此外，最初成本和运行成本高。 

因此，为了解决上述问题，曾设想过在多关节型机器人(articulated robot)上安装超声切削机。利用这种结构，有望降低运行成本，并且有望减缓对切削位置的限制。此外，能够在切削质量方面获得灵活性，并且能够在排出物、灰尘、振动以及噪声方面对环境给予考虑。 

然而，对于在多关节型机器人上安装超声切削机这样的超声修整装置，当刀片变钝时，就不得不经常中断操作来更换刀片。因此，出现这样的问题：除非能有效地更换刀片，否则就不能进行有效的修整。 

此外，可能并非公知的是，可以通过将带有旋转磨石的磨具靠近夹持在机器人上的刀片，来研磨刀片。但是，当磨具靠近刀片并且磨石旋转时，结构变得复杂，因此不能期望进行快速研磨。

此外，当切削由软性材料构成的工件时，特别是当切削大面积的工件时，需要大量机械夹具，以用夹具固定工件，这样就会降低效率。此外，当修整工件的外周时，夹具处在刀片的活动范围内。这样，刀片和夹具会相互影响，从而导致不能完成作业的问题。 

同时，当工件形成三维的外形时，在切削工件时保持工件的三维外形很重要。因此，采用了这样的结构，在切削工件时用一对垂直的模治具来夹持工件，这一对模治具被加工为与工件具有相同的外形。但是，在这种结构中，需要两个模具或者上模和下模，从而导致成本增加的问题。 

此外，由于六轴多关节型机器人具有六个自由度，所以能够在三维空间上随意控制刀片的位置和姿态。但是，在机器人的构造中存在着奇点，在奇点上运动的自由度减少，使机器人的运动受限。有多种类型的机器人，包括：在奇点停止的机器人；在奇点不停止，但是通过奇点时操作不稳定的机器人；以及不通过奇点，而是受控通过奇点附近的机器人。但是，对于每一种机器人，都需要指示来避开奇点，因此，机器人的操作速度下降和指示复杂化是不可避免的。此外，对于具有最小自由度的机器人，即使在正常的指示中，机器人的轴也常常全部利用，这样就需要大量的时间用于指示。 

因此，本发明的第一目的是提供一种超声修整装置以及一种超声修整方法，其能够通过有效地研磨刀片而有效地进行修整。 

本发明的另一目的是提供一种超声修整装置以及一种超声修整方法，其能够通过稳定地保持模制为具有三维外形的工件而有效地进行需要的修整。 

本发明的再一目的是提供一种超声修整装置以及一种超声修整方法，其中，自由度得到增加，从而消除了所有奇点，由此能够有效地指示机器人并获得满意的操作速度。 

总之，通过本发明的以下实施例，实现了上述目的。 

(1)一种超声修整装置，包括：多关节型机器人；超声振动器，由所述多关节型机器人的端臂支撑；刀片，由所述超声振动器支撑；工件固定部件，用于固定工件；以及研磨部件，设置在由所述多关节型机器人驱动的所述刀片的活动范围内，并能够与所述刀片形成压力接触；所述刀片在与所述研磨部件压力接触的状态下，通过所述超声振动器振动，从而能够通过所述研磨部件研磨所述刀片。 

采用这种构造，通过由多关节型机器人移动刀片使得刀片与研磨部件形 成接触，并且通过驱动超声振动器来振动刀片，能够有效地研磨刀片。在本申请中，除了常规的研磨之外，所述研磨还包括：在工件的修整过程中，去除粘附在刀片的刀刃上的粘附材料，例如树脂和玻璃粉末。 

(2)根据(1)所述的超声修整装置，还包括：液压缸，用于朝着所述刀片推动所述研磨部件。 

采用这种构造，利用液压缸，能够使研磨部件与刀片形成压力接触。