專(zhuān)利名稱(chēng)：一種微機(jī)控制的拋光機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拋光機(jī)，具體是一種微機(jī)控制的拋光機(jī)。
背景技術(shù)：
微機(jī)控制眼鏡拋光機(jī)，是利用柔性拋光工具和磨料顆?；蚱渌麙伖饨橘|(zhì)對(duì)眼 鏡架表面進(jìn)行的修飾加工。拋光不能提高鏡架工件的尺寸精度或幾何形狀精度， 而是以得到光滑表面或鏡面光澤為目的，有時(shí)也用以消除光澤(消光)。通常以 拋光輪作為拋光工具。
拋光機(jī)國(guó)內(nèi)外已有許多專(zhuān)利，而對(duì)眼鏡架的拋光卻因無(wú)法有效控制鏡架的移 動(dòng)速度，操作時(shí)達(dá)不到客戶(hù)要求，市場(chǎng)上難以具有進(jìn)入品牌的產(chǎn)品。醫(yī)院使用的 鑷子、止血鉗、手術(shù)刀基本上鍍鎳、鍍鉻，尤其不合適的是表面粗糙，成本高， 不能達(dá)到理想效果，本發(fā)明針對(duì)這些問(wèn)題而加以改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種微機(jī)控制拋光機(jī)，具有方便清洗消毒等多功能。 此目的可通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)
一種微機(jī)控制拋光機(jī)，它是由計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、同軸安裝的"步進(jìn)電機(jī)、編 碼器和諧波減速器"、撥碼開(kāi)關(guān)、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)組成，其特征在于 所說(shuō)的拋光機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，即采用脈沖+方向信號(hào)的模式，方式 為串行通訊方式在計(jì)算機(jī)上用VC++語(yǔ)言編制拋光控制界面，上位機(jī)(PC機(jī)) 將控制命令發(fā)送給單片機(jī)，使用時(shí)驅(qū)動(dòng)器接線與編碼器相連，根據(jù)控制命令使步 進(jìn)電機(jī)隨著不同的脈沖信號(hào)分別作正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速和停止等動(dòng)作，自動(dòng) 完成拋光運(yùn)動(dòng)。
上述所說(shuō)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可稱(chēng)拋光機(jī)機(jī)構(gòu)，是單自由度平面六桿機(jī)構(gòu)，該機(jī)
構(gòu)包括CDEF雙搖桿支路，其特征在于，在連桿ED延長(zhǎng)端B處通過(guò)鉸鏈連接一個(gè) 二級(jí)桿組BAO，其中，構(gòu)件OA是主動(dòng)件，其桿長(zhǎng)為曲柄；該機(jī)構(gòu)為全鉸鏈桿 機(jī)構(gòu)；主動(dòng)件用一個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在鉸鏈B處安裝圓形拋光輪7，拋光輪上安 裝一個(gè)步進(jìn)電機(jī)。C、 F、 O端分別與機(jī)架鉸鏈連接。
單自由度平面六桿機(jī)構(gòu)有5個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，1個(gè)機(jī)架，有7個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，有0個(gè)復(fù)合鉸接，有0個(gè)虛約束，機(jī)構(gòu)自由度數(shù)目為F二3n-2PirPH二3X5—2X7—0=1。 拋光輪上安裝的步進(jìn)電機(jī)使拋光輪既可沿機(jī)架往復(fù)運(yùn)動(dòng)，又可在步進(jìn)電機(jī)的 驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。拋光輪一般用多層帆布、毛氈或皮革疊制而成，兩側(cè)用金屬圓板夾 緊，其輪緣涂敷由微粉磨料和油脂等均勻混合而成的拋光劑。拋光時(shí)，高速旋轉(zhuǎn) 的曲柄LoA以圓周速度在20米/秒旋轉(zhuǎn)，通過(guò)拋光機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)后，見(jiàn)圖l。將 拋光輪壓向鏡架，使磨料對(duì)鏡架表面產(chǎn)生滾壓和微量切削，從而獲得光亮的加工 表面，表面粗糙度一般可達(dá)Ra0.63 0.01微米；當(dāng)采用非油脂性的消光拋光劑 時(shí)，可對(duì)光亮表面消光以改善外觀。微處理器控制系統(tǒng)裝有單片機(jī)板卡，數(shù)碼管 自動(dòng)顯示速度、時(shí)間，功率大，噪音小。在放大40倍的顯微鏡下觀察不到任何 表面缺陷。
在所說(shuō)的六桿機(jī)構(gòu)中，更為具體的是ED二DB，AB〉EF;這樣，可增加機(jī)構(gòu)的功 能，不改變機(jī)構(gòu)的自由度，取得有利的傳動(dòng)角、增大較大的機(jī)械效益等。
本發(fā)明中考慮到運(yùn)動(dòng)精度要求不高，為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本，宜采用步進(jìn)電 機(jī)開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可采用AT89C2051單片機(jī)擴(kuò)展控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng) 由微機(jī)部分、鍵盤(pán)及顯示器、1/0接口及光電隔離電路、步進(jìn)功率放大電路等組 成。在計(jì)算機(jī)上用￥0++語(yǔ)言編制拋光控制界面，系統(tǒng)的工作程序和控制命令通 過(guò)鍵盤(pán)操作實(shí)現(xiàn)。顯示器釆用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)等信息。
本發(fā)明中工作臺(tái)的傳動(dòng)方式為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性以及結(jié)構(gòu)的緊 湊，采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副。為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加載荷的 結(jié)構(gòu)。
考慮電機(jī)步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選取，為達(dá)到分辨率的要求，以及考 慮步進(jìn)電機(jī)負(fù)載匹配，采用諧波減速傳動(dòng)。 本發(fā)明的拋光機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1) 樣件固定在專(zhuān)用載樣盤(pán)上工作時(shí)可避免因剛接觸研磨盤(pán)面產(chǎn)生沖擊 而損壞樣件的情況發(fā)生。
(2) 樣件接觸研磨盤(pán)研磨拋光時(shí)，工作時(shí)間可在0 99h范圍內(nèi)任意設(shè)置， 自動(dòng)研磨拋光，到時(shí)停機(jī)。
(3) 工作時(shí)研磨盤(pán)(拋光輪7)轉(zhuǎn)速在0 300r/min，載樣盤(pán)(工作臺(tái)G)速度在0 25m/s范圍內(nèi)調(diào)整，可以先預(yù)置，亦可在工作時(shí)隨時(shí)調(diào)整。
(4) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)釆用優(yōu)質(zhì)型鋼聯(lián)接而成，強(qiáng)度大，剛性好。
(5) 采用AT89C2051單片機(jī)擴(kuò)展控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤(pán) 及顯示器、1/0接口及光電隔離電路、步進(jìn)功率放大電路等組成。
(6) 核心件采用不銹鋼精密加工而成。
(7) 拋光機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)都由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，即采用脈沖+方向信號(hào)的模式， 方式為串行通訊方式上位機(jī)(PC機(jī))將控制命令發(fā)送給單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)器根據(jù) 控制命令自行完成有關(guān)控制過(guò)程。


圖l是拋光機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖， 圖2是拋光機(jī)結(jié)構(gòu)圖
其中1曲柄；2、 4連桿；3、 5搖桿；6機(jī)架；7拋光輪，8工作臺(tái)，9步進(jìn) 電機(jī)；IO微機(jī)控制系統(tǒng)；ll鉸鏈。
圖3.是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)電路圖
其中上位機(jī)是計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)串口 COM1/COM2與標(biāo)準(zhǔn)通訊接口 RS232相 連，單片機(jī)AT89C2051與微機(jī)通信系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)，P1.7、 P1.4分別連接步 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)電路，74LS74芯片連接二個(gè)編碼器(A.B兩相聯(lián)接)，用于正 反向計(jì)數(shù)、判斷正反向和測(cè)速，實(shí)時(shí)反饋步進(jìn)電機(jī)的位置，74LS107作為4位單 個(gè)數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速。
圖4中斷方式程序框圖
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
參照?qǐng)D2，由微處理器控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的拋光機(jī)，它是由微機(jī)控制系統(tǒng)10 (計(jì)算機(jī)、單片機(jī)(AT89C2051))、同軸安裝的"步進(jìn)電機(jī)、編碼器和諧波減速 器"、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(拋光機(jī)機(jī)構(gòu))、工作臺(tái)8組成，拋光機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)都由 步進(jìn)電機(jī)9驅(qū)動(dòng)，即采用脈沖+方向信號(hào)的模式，方式為串行通訊方式在計(jì)算 機(jī)上用￥(:++語(yǔ)言編制拋光控制界面，支持Windows2000/XP操作系統(tǒng)。上位機(jī) (PC機(jī))將控制命令發(fā)送給單片機(jī)，使用時(shí)驅(qū)動(dòng)器接線與編碼器相連，根據(jù)控制命令使步進(jìn)電機(jī)隨著不同的脈沖信號(hào)分別作正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速和停止等 動(dòng)作，自動(dòng)完成有關(guān)對(duì)眼鏡架的拋光運(yùn)動(dòng)。
如圖1拋光機(jī)機(jī)構(gòu)由一種單自由度平面六桿機(jī)構(gòu)組成，該機(jī)構(gòu)由CDEF雙搖 桿支路通過(guò)延伸一連桿ED至DB，在B處增加一個(gè)二級(jí)桿組BAO而形成。其 中，C、 F、 O通過(guò)鉸鏈11連接在機(jī)架6上，OA為曲柄l， CD為搖桿3， EF為 搖桿5, BA和ED分別為連桿2、 4，本機(jī)構(gòu)為全鉸鏈桿機(jī)構(gòu)，主動(dòng)件是構(gòu)件OA， 有5個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，1個(gè)機(jī)架6,有7個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，有0個(gè)復(fù)合鉸接，有0個(gè)虛約束， 機(jī)構(gòu)自由度數(shù)目為F:3n-2PL-PH=3X5—2X7 — 0=1。作為實(shí)施例被拋光件放 置在鏡架工作臺(tái)8處，拋光輪7的輪緣帶有磨料顆粒或其他拋光介質(zhì)，可在工作 臺(tái)處往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)行滾壓和微量切削，從而獲得光亮的加工表面。為確保性能及工 作可靠，構(gòu)件的尺寸經(jīng)過(guò)ADAMS軟件虛擬仿真和模型制作。
拋光機(jī)機(jī)構(gòu)自由度數(shù)目為F=3n-2PL-PH=3X5 — 2X7—0 = 1，在創(chuàng)新組合模 型試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行搭接，各構(gòu)件幾何尺寸如下lOA=25mm， lAB=140mm, 1CD = 45 mm， 1BD =1DE =65 mm， 1EF =50 mm，機(jī)架0處到工作臺(tái)8處的垂直距 離10 mm，(見(jiàn)圖1)。
在具體方案中，可在主動(dòng)件桿1處、拋光輪7處分別同軸安裝步進(jìn)電機(jī)、 編碼器和諧波減速器，用二相式細(xì)分驅(qū)動(dòng)器控制電機(jī)的方向，在工作臺(tái)8處安 裝滾珠絲桿和步進(jìn)電機(jī)9，用二相式細(xì)分驅(qū)動(dòng)器控制電機(jī)，使得工作臺(tái)8移動(dòng)， 形成兩轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)三軸聯(lián)動(dòng)。
本發(fā)明中工作臺(tái)的傳動(dòng)方式為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性以及結(jié)構(gòu)的緊 湊，采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副。為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加載荷的 結(jié)構(gòu)。
考慮電機(jī)步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選取，為達(dá)到分辨率的要求，以及考 慮步進(jìn)電機(jī)負(fù)載匹配，釆用諧波減速傳動(dòng)。
由于拋光機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)都由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，即采用脈沖+方向信號(hào)的模式， 方式為串行通訊方式上位機(jī)(PC機(jī))將控制命令發(fā)送給單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)器根據(jù) 控制命令自行完成有關(guān)步進(jìn)電機(jī)控制過(guò)程。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)電路見(jiàn)圖3。(1) 基于單片機(jī)AT89C2051的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)電路原理AT89C2051 將控制脈沖從P1 口的P1.4 P1.7輸出，經(jīng)74LS14反相后進(jìn)入9014，經(jīng)9014放
大后控制光電開(kāi)關(guān)，光電隔離后，由功率管TIP122將脈沖信號(hào)進(jìn)行電壓和電流 放大，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的各相繞組。使步進(jìn)電機(jī)隨著不同的脈沖信號(hào)分別作正轉(zhuǎn)、 反轉(zhuǎn)、加速、減速和停止等動(dòng)作。圖2中Ll為步進(jìn)電機(jī)的一相繞組。AT89C2051 選用頻率22MHz的晶振，選用較高晶振的目的是為了在串口通訊方式下盡量減 小AT89C2051對(duì)上位機(jī)脈沖信號(hào)周期的影響。74LS74芯片連接二個(gè)編碼器(A.B 兩相聯(lián)接)，用于正反向計(jì)數(shù)、判斷正反向和測(cè)速，實(shí)時(shí)反饋步進(jìn)電機(jī)的位置， 74LS107作為4位單個(gè)數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速。
(2) 撥碼開(kāi)關(guān)控制工作方式通過(guò)K1 K5的不同組合，直接控制K1主 軸(拋光輪7)打開(kāi)、K2冷卻打開(kāi)、K3報(bào)警、K4拋光機(jī)工作、K5計(jì)算機(jī)打開(kāi)。 當(dāng)上電或按下復(fù)位鍵KR后，AT89C2051先檢測(cè)撥碼開(kāi)關(guān)KX、 KY的狀態(tài)，根 據(jù)KX、 KY的不同組合，進(jìn)入工作方式。
(3) 由于工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件重量和工作載荷不大，可采用中斷方式控制所 選用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副，從而減小工作臺(tái)的摩擦系數(shù)，提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。在程序的 編制中，要特別注意步進(jìn)電機(jī)在換向時(shí)的處理。為使步進(jìn)電機(jī)在換向時(shí)能平滑過(guò) 渡，不至于產(chǎn)生錯(cuò)步，應(yīng)在每一步中設(shè)置標(biāo)志位。其中20H單元的各位為步進(jìn) 電機(jī)正轉(zhuǎn)標(biāo)志位；21H單元各位為反轉(zhuǎn)標(biāo)志位。在正轉(zhuǎn)時(shí)，不僅給正轉(zhuǎn)標(biāo)志位賦 值，也同時(shí)給反轉(zhuǎn)標(biāo)志位賦值；在反轉(zhuǎn)時(shí)也如此。這樣，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)換向時(shí)，就 可以上一次的位置作為起點(diǎn)反向運(yùn)動(dòng)，避免了電機(jī)換向時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)步。
軟件編程框圖見(jiàn)圖4。
操作過(guò)程中，計(jì)算機(jī)的COMl/COM2與單片機(jī)RS-232連接，在微機(jī)上安裝 拋光機(jī)工作軟件，點(diǎn)擊進(jìn)入實(shí)際操作，根據(jù)菜單提示，可進(jìn)行拋光加工。
被拋光件放置在鏡架工作臺(tái)8處，拋光輪7的輪緣帶有磨料顆?；蚱渌麙伖?介質(zhì)，可在工作臺(tái)處往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)行滾壓和微量切削，從而獲得光亮的加工表面。 為確保性能及工作可靠，構(gòu)件的尺寸經(jīng)過(guò)ADAMS軟件虛擬仿真和模型制作。
權(quán)利要求
1、一種由微機(jī)控制的拋光機(jī)，它是由計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、同軸安裝的“步進(jìn)電機(jī)、編碼器和諧波減速器”、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)組成，其特征在于，所說(shuō)的拋光機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，即采用脈沖+方向信號(hào)的模式，方式為串行通訊方式在計(jì)算機(jī)上用VC++語(yǔ)言編制拋光控制界面，上位機(jī)將控制命令發(fā)送給單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)器接線與編碼器相連，根據(jù)控制命令使步進(jìn)電機(jī)隨著不同的脈沖信號(hào)分別作正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速和停止等動(dòng)作，自動(dòng)完成拋光運(yùn)動(dòng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光機(jī)，其特征在于，所說(shuō)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是單自 由度平面六桿機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括CDEF雙搖桿支路，在連桿ED延長(zhǎng)端B處通過(guò) 鉸鏈連接一個(gè)二級(jí)桿組BAO，其中，構(gòu)件OA是主動(dòng)件，其桿長(zhǎng)為曲柄；該機(jī) 構(gòu)為全鉸鏈桿機(jī)構(gòu)；主動(dòng)件用一個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在鉸鏈B處安裝圓形拋光輪， 拋光輪上安裝一個(gè)步進(jìn)電機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的拋光機(jī)，其特征在于，所說(shuō)的單自由度平面六桿 機(jī)構(gòu)有5個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，1個(gè)機(jī)架，C、 F、 O端分別與機(jī)架鉸鏈連接，有7個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng) 副，有0個(gè)復(fù)合鉸接，有0個(gè)虛約束，機(jī)構(gòu)自由度數(shù)目為F:3n-2PL-PH=3X5— 2X7 — 0=1。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的拋光機(jī)，其特征在于，所述工作臺(tái)的傳動(dòng) 方式，釆用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副；采用有預(yù)加載荷的結(jié)構(gòu)；采用步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng) 器驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種拋光機(jī)，具體是一種微機(jī)控制的拋光機(jī)。一種由微機(jī)控制的拋光機(jī)，它是由計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、同軸安裝的“步進(jìn)電機(jī)、編碼器和諧波減速器”、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)組成，其特征在于，所說(shuō)的拋光機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，即采用脈沖+方向信號(hào)的模式，方式為串行通訊方式在計(jì)算機(jī)上用VC⁺⁺語(yǔ)言編制拋光控制界面，上位機(jī)將控制命令發(fā)送給單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)器接線與編碼器相連，根據(jù)控制命令使步進(jìn)電機(jī)隨著不同的脈沖信號(hào)分別作正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速和停止等動(dòng)作，自動(dòng)完成拋光運(yùn)動(dòng)。該微機(jī)控制的拋光機(jī)，使用方便，成本低、拋光效果好。
文檔編號(hào)B24B29/00GK101293331SQ200810124180
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2008年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月17日
發(fā)明者蒯蘇蘇, 靜 謝 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)