一种金刚石排列用微室吸附单层排布装置及其使用方法

摘要

本发明公开了一种金刚石排列用微室吸附单层排布装置及其使用方法，涉及磨削工具制造的技术领域，包括基座、竖向滑轨、横向滑轨、空气箱、吸附微管以及供料排布组件，本发明的金刚石排列用微室吸附单层排布装置，通过优化空气箱的结构设计，采用了具有可调节的杆体及橡胶塞结构，实现了吸附微管导通以及封闭状态的自由切换，能够根据不同的排布需求(即排布轨迹)予以调整，无需更换新的排布装置，显著降低了企业的设备成本，提高了排布效率。

权利要求

1.一种金刚石排列用微室吸附单层排布装置，其特征在于，包括基座（1）、竖向滑轨（2）、横向滑轨（16）、空气箱（3）、吸附微管（4）以及供料排布组件（5），所述竖向滑轨（2）、横向滑轨（16）均安装于基座（1）上，所述空气箱（3）的背面通过连接套（18）滑动连接于竖向滑轨（2）上并通过竖向驱动机构驱动所述空气箱（3）上下移动，所述竖向滑轨（2）滑动连接于横向滑轨（16）上并通过横向驱动机构驱动所述竖向滑轨（2）水平移动，所述吸附微管（4）有若干个且阵列设置于空气箱（3）的底部并与所述空气箱（3）内部连通，相邻两个吸附微管（4）之间的距离相等，空气箱（3）内还设有一托板（10），托板（10）上设有与吸附微管（4）一一对应的螺纹孔（11），螺纹孔（11）内螺纹连接有杆体（12），杆体（12）的下端设有与吸附微管（4）的内壁相配合的橡胶塞（13），托板（10）与吸附微管（4）之间的空气箱（3）的背面还设有抽吸口（19），所述供料排布组件（5）设于基座（1）的正面一侧并用于实现金刚石的供给以及排布。

2.根据权利要求1所述的一种金刚石排列用微室吸附单层排布装置，其特征在于：位于托板（10）上方的空气箱（3）的内壁上设有对称设置的纵向滑轨（15），纵向滑轨（15）的长度方向与竖向滑轨（2）保持一致。

3.根据权利要求2所述的一种金刚石排列用微室吸附单层排布装置，其特征在于：所述橡胶塞（13）与杆体（12）的连接处还设有一密封圈（14）。

4.根据权利要求3所述的一种金刚石排列用微室吸附单层排布装置，其特征在于：所述竖向驱动机构包括竖向气缸和竖向连接板（7），竖向气缸的下端安装于基座（1）上且其输出端连接至竖向连接板（7），竖向连接板（7）与连接套（18）连接。

5.根据权利要求4所述的一种金刚石排列用微室吸附单层排布装置，其特征在于：所述横向驱动机构包括横向气缸（8）和横向连接板（9），横向气缸（8）通过气缸座安装于基座（1）上且其输出端连接至横向连接板（9），横向连接板（9）与竖向滑轨（2）下端的滑块连接。

6.根据权利要求1所述的一种金刚石排列用微室吸附单层排布装置，其特征在于：所述吸附微管（4）的阵列形式为矩形阵列。

7.根据权利要求5所述的一种金刚石排列用微室吸附单层排布装置，其特征在于：所述供料排布组件（5）包括滑台（51）、伺服电机（52）、丝杠（53）、放置盒（54）以及夹具工装（55），所述放置盒（54）和夹具工装（55）均滑动连接于滑台（51）上并能够水平移动，放置盒（54）与夹具工装（55）之间通过一连接肋板连接以实现同步移动，所述夹具工装（55）用于实现产品夹具的快速安装定位，所述伺服电机（52）安装于滑台（51）的一端且其输出端连接至丝杠（53）的一端，丝杠（53）的另一端穿过夹具工装（55）和放置盒（54）后转动连接在滑台（51）的另一端，放置盒（54）及夹具工装（55）上均设置有用于丝杠（53）穿过的通孔，放置盒（54）或夹具工装（55）上的通孔内还设有与丝杠（53）配合的丝杠螺母。

8.根据权利要求7所述的一种金刚石排列用微室吸附单层排布装置，其特征在于：所述夹具工装（55）包括底板（551）、定位柱（552）以及磁环（553），所述定位柱（552）有四个并对称设置于底板（551）上，所述磁环（553）套接在定位柱（552）上且其底面与底板（551）接触。

9.一种根据权利要求8所述的一种金刚石排列用微室吸附单层排布装置的使用方法，其特征在于，具体如下：

（1）、首先将产品固定在夹具上，然后再将夹具放置于夹具工装（55）上，借助于磁环（553）吸附定位，打开空气箱（3）顶部的箱盖（17），将具有排布轨迹的样板沿着纵向滑轨（15）插入到空气箱（3）内，并根据样板上的排布轨迹调整杆体（12）的位置，保证位于排布轨迹上的橡胶塞（13）与吸附微管（4）之间处于分离状态，其他的橡胶塞（13）与吸附微管（4）之间处于闭合状态，然后取出样板，盖上箱盖（17），接通抽吸设备；

（2）、竖向气缸驱动空气箱（3）下行，此时的放置盒（54）位于空气箱（3）的正下方，达到指定位置后，抽吸设备启动，在托板（10）下方的空气箱（3）内产生真空负压，完成预定轨迹金刚石磨粒的吸附，接着竖向气缸复位，空气箱（3）上行，接着伺服电机（52）启动，驱动放置盒（54）及夹具工装（55）同步向一侧移动，使得夹具工装（55）转移至空气箱（3）的正下方，竖向气缸再次驱动空气箱（3）下行，到达指定位置后，抽吸设备反向操作，给空气箱（3）加压，金刚石磨粒从吸附微管（4）中排出，排布在产品的基体上；

（3）、排布完成后，竖向气缸复位，放置盒（54）及夹具工装（55）也复位，人工或借助于机械手取走产品即可。

说明书

一种金刚石排列用微室吸附单层排布装置及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明属于磨削工具制造的技术领域，具体涉及一种金刚石排列用微室吸附单层排布装置及其使用方法。

背景技术

[0002] 在19世纪中叶，由于通过石墨化技术应用在高温高压下形成金刚石技术的出现，合成金刚石在切削和磨削的应用日益广泛。金刚石由于具有硬度高以及导热性能良好，这
样使得金属加工过程中产生的切削热能很快的传递出去，与此同时，当加工难加工材料时，
合成金刚石也能保证很好的材料去除率。另外，金刚石的耐磨性极高，对于有些表面尺寸稳
定性要求较高的砂轮，合成金刚石也能满足要求。因此，通过金刚石加工出来的工件，可以
确保形状精度高和精度高的要求。

[0003] 针对金刚石均匀排布技术，国内外许多公司和科研人员均有提出和设计出金刚石磨粒排布装置和构想。2001年韩国Shinhan公司集中数位科研人员耗资数百万资金于2004
年底宣布完成了ARIX金刚石自动排布系统的研发，但是由于机器价格昂贵，生产效率低。最
近几年时间，中南大学相关专家与武汉万邦激光金刚石工具有限公司联手研发出一种有序
排布的金刚石锯片。武汉万邦激光金刚石工具有限公司通过引进国外先进设备，通过对其
部分装置进行优化和改良，并加以部分自动化装备，真正实现了金刚石粉末自动压制，金刚
石自动铺排的功能。针对金刚石磨粒排布，我国台湾宋健民博士通过利用模板法实现了金
刚石磨粒的有序排布，但是该方法工序较多，工序复杂，每道工序均需要人为操作，生产效
率低。瑞士一家机床与加工研究所的一名博士提出了一种点胶工艺排布磨粒的想法，但是
利用该方法排布容易出现胶滴大小不等的状况，精度较差。而且结合现有技术发现，目前的
排布装置，排布轨迹较为固定，如果需要调整，需要更换新的排布装置，提高了企业的成本。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种金刚石排列用微室吸附单层排布装置及其使用方法，以解决上述提到的现有技术中导致的上述缺陷。

[0005] 一种金刚石排列用微室吸附单层排布装置，包括基座、竖向滑轨、横向滑轨、空气箱、吸附微管以及供料排布组件，所述竖向滑轨、横向滑轨均安装于基座上，所述空气箱的
背面通过连接套滑动连接于竖向滑轨上并通过竖向驱动机构驱动其上下移动，所述竖向滑
轨滑动连接于横向滑轨上并通过横向驱动机构驱动其水平移动，所述吸附微管有若干个且
阵列设置于空气箱的底部并与其内部连通，相邻两个吸附微管之间的距离相等，空气箱内
还设有一托板，托板上设有与吸附微管一一对应的螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有杆体，杆体
的下端设有与吸附微管的内壁相配合的橡胶塞，托板与吸附微管之间的空气箱的背面还设
有抽吸口，所述供料排布组件设于基座的正面一侧并用于实现金刚石的供给以及排布。

[0006] 优选的，位于托板上方的空气箱的内壁上设有对称设置的纵向滑轨，纵向滑轨的长度方向与竖向滑轨保持一致。

[0007] 优选的，所述橡胶塞与杆体的连接处还设有一密封圈。

[0008] 优选的，所述竖向驱动机构包括竖向气缸和竖向连接板，竖向气缸的下端安装于基座上且其输出端连接至竖向连接板，竖向连接板与连接套连接。

[0009] 优选的，所述横向驱动机构包括横向气缸和横向连接板，横向气缸通过气缸座安装于基座上且其输出端连接至横向连接板，横向连接板与竖向滑轨下端的滑块连接。

[0010] 优选的，所述吸附微管的阵列形式为矩形阵列。

[0011] 优选的，所述供料排布组件包括滑台、伺服电机、丝杠、放置盒以及夹具工装，所述放置盒和夹具工装均滑动连接于滑台上并能够水平移动，放置盒与夹具工装之间通过一连
接肋板连接以实现同步移动，所述夹具工装用于实现产品夹具的快速安装定位，所述伺服
电机安装于滑台的一端且其输出端连接至丝杠的一端，丝杠的另一端穿过夹具工装和放置
盒后转动连接在滑台的另一端，放置盒及夹具工装上均设置有用于丝杠穿过的通孔，放置
盒或夹具工装上的通孔内还设有与丝杠配合的丝杠螺母。

[0012] 优选的，所述夹具工装包括底板、定位柱以及磁环，所述定位柱有四个并对称设置于底板上，所述磁环套接在定位柱上且其底面与底板接触。

[0013] 一种上述金刚石排列用微室吸附单层排布装置的使用方法，具体如下：

[0014] （1）首先将产品固定在夹具上，然后再将夹具放置于夹具工装上，借助于磁环吸附定位，打开空气箱顶部的箱盖，将具有排布轨迹的样板沿着纵向滑轨插入到空气箱内，并根
据样板上的排布轨迹调整杆体的位置，保证位于排布轨迹上的橡胶塞与吸附微管之间处于
分离状态，其他的处于闭合状态，然后取出样板，盖上箱盖，接通抽吸设备；

[0015] （2）竖向气缸驱动空气箱下行，此时的放置盒位于空气箱的正下方，达到指定位置后，抽吸设备启动，在托板下方的空气箱内产生真空负压，完成预定轨迹金刚石磨粒的吸
附，接着竖向气缸复位，空气箱上行，接着伺服电机启动，驱动放置盒及夹具工装同步向一
侧移动，使得夹具工装转移至空气箱的正下方，竖向气缸再次驱动空气箱下行，到达指定位
置后，抽吸设备反向操作，给空气箱加压，金刚石磨粒从吸附微管中排出，排布在产品的基
体上；

[0016] （3）排布完成后，竖向气缸复位，放置盒及夹具工装也复位，人工或借助于机械手取走产品即可。

[0017] 本发明的优点在于：

[0018] （1）本发明的金刚石排列用微室吸附单层排布装置，通过优化空气箱的结构设计，采用了具有可调节的杆体及橡胶塞结构，实现了吸附微管导通以及封闭状态的自由切换，
能够根据不同的排布需求（即排布轨迹）予以调整，无需更换新的排布装置，显著降低了企
业的设备成本，提高了排布效率。

[0019] （2）本发明通过设置一个横向滑轨，能够适应位置固定的供料排布组件情形下的金刚石磨粒的排布需求，扩大了其适用范围。

[0020] （3）本发明中的供料排布组件能够借助于伺服电机和丝杠实现水平位置的调整，一方面，实现了金刚石磨粒的供料及排布操作，另一方面，在供料的间隙，可以实现产品的
取放，提高了生产效率。

[0021] （4）本发明的结构简单，整个工作过程操作较为简单，可借助于PLC控制器实现自动化，工作效率高，精度高。

附图说明

[0022] 图1、图2为本发明不同视角的结构示意图。

[0023] 图3为本发明中空气箱的内部示意图。

[0024] 图4为图3的截面剖视图。

[0025] 图5、图6为本发明中夹具工装不同视角的结构示意图。

[0026] 其中，1‑基座，2‑竖向滑轨，3‑空气箱，4‑吸附微管，5‑供料排布组件，51‑滑台，52‑伺服电机，53‑丝杠，54‑放置盒，55‑夹具工装，551‑底板，552‑定位柱，553‑磁环，6‑竖向气
缸，7‑竖向连接板，8‑横向气缸，9‑横向连接板，10‑托板，11‑螺纹孔，12‑杆体，13‑橡胶塞，
14‑密封圈，15‑纵向滑轨，16‑横向滑轨，17‑箱盖，18‑连接套，19‑抽吸口。

具体实施方式

[0027] 为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

[0028] 如图1至图6所示，一种金刚石排列用微室吸附单层排布装置，包括基座1、竖向滑轨2、横向滑轨16、空气箱3、吸附微管4以及供料排布组件5，所述竖向滑轨2、横向滑轨16均
安装于基座1上，所述空气箱3的背面通过连接套18滑动连接于竖向滑轨2上并通过竖向驱
动机构驱动其上下移动，所述竖向滑轨2滑动连接于横向滑轨16上并通过横向驱动机构驱
动其水平移动，所述吸附微管4有若干个且阵列设置于空气箱3的底部并与其内部连通，相
邻两个吸附微管4之间的距离相等，吸附微管4具体为一根很细的管件，能够在负压的作用
下吸附金刚石磨粒，空气箱3内还设有一托板10，托板10上设有与吸附微管4一一对应的螺
纹孔11，螺纹孔11内螺纹连接有杆体12，杆体12的下端设有与吸附微管4的内壁相配合的橡
胶塞13，托板10与吸附微管4之间的空气箱3的背面还设有抽吸口19，所述供料排布组件5设
于基座1的正面一侧并用于实现金刚石的供给以及排布。

[0029] 在本实施例中，位于托板10上方的空气箱3的内壁上设有对称设置的纵向滑轨15，纵向滑轨15的长度方向与竖向滑轨2保持一致。设置该结构的目的在于便于样板插入到空
气箱3内，并完成相应的杆体12位置的调整。

[0030] 在本实施例中，所述橡胶塞13与杆体12的连接处还设有一密封圈14，密封圈14起到辅助密封的作用，即在橡胶塞13插入到吸附微管4的上端内壁时，密封圈14会与吸附微管
4的上端面紧密接触，以提高其密封性。

[0031] 在本实施例中，所述竖向驱动机构包括竖向气缸和竖向连接板7，竖向气缸的下端安装于基座1上且其输出端连接至竖向连接板7，竖向连接板7与连接套18连接。

[0032] 在本实施例中，所述横向驱动机构包括横向气缸8和横向连接板9，横向气缸8通过气缸座安装于基座1上且其输出端连接至横向连接板9，横向连接板9与竖向滑轨2下端的滑
块连接。

[0033] 在本实施例中，所述吸附微管4的阵列形式为矩形阵列，数量越多，排布越密，轨迹的精度也就越高，根据需要设置。

[0034] 在本实施例中，所述供料排布组件5包括滑台51、伺服电机52、丝杠53、放置盒54以及夹具工装55，所述放置盒54和夹具工装55均滑动连接于滑台51上并能够水平移动，放置
盒54与夹具工装55之间通过一连接肋板连接以实现同步移动，所述夹具工装55用于实现产
品夹具的快速安装定位，所述伺服电机52安装于滑台51的一端且其输出端连接至丝杠53的
一端，丝杠53的另一端穿过夹具工装55和放置盒54后转动连接在滑台51的另一端，放置盒
54及夹具工装55上均设置有用于丝杠53穿过的通孔，放置盒54或夹具工装55上的通孔内还
设有与丝杠53配合的丝杠螺母。

[0035] 所述夹具工装55包括底板551、定位柱552以及磁环553，所述定位柱552有四个并对称设置于底板551上，所述磁环553套接在定位柱552上且其底面与底板551接触。产品夹
具的底部设有与定位柱552相配合的插槽，产品夹具放置于底板551上后，插槽插入到定位
柱552内，完成水平方向的定位，接着，利用磁环553的磁吸力将磁性金属制的产品夹具紧紧
地吸附在底板551上，完成竖向定位。

[0036] 本发明的工作过程及原理，具体如下：

[0037] （1）首先将产品固定在夹具上，然后再将夹具放置于夹具工装55上，借助于磁环553吸附定位，打开空气箱3顶部的箱盖17，将具有排布轨迹如圆形、弧形等的样板沿着纵向
滑轨15插入到空气箱3内，并根据样板上的排布轨迹调整杆体12的位置，保证位于排布轨迹
上的橡胶塞13与吸附微管4之间处于分离状态，其他的处于闭合状态，然后取出样板，盖上
箱盖17，接通抽吸设备；

[0038] （2）竖向气缸驱动空气箱3下行，此时的放置盒54位于空气箱3的正下方，达到指定位置后，抽吸设备启动，在托板10下方的空气箱3内产生真空负压，完成预定轨迹金刚石磨
粒的吸附，接着竖向气缸复位，空气箱3上行，接着伺服电机52启动，驱动放置盒54及夹具工
装55同步向一侧移动，使得夹具工装55转移至空气箱3的正下方，竖向气缸再次驱动空气箱
3下行，到达指定位置后，抽吸设备反向操作，给空气箱3加压，金刚石磨粒从吸附微管4中排
出，排布在产品的基体上；

[0039] （3）排布完成后，竖向气缸复位，放置盒54及夹具工装55也复位，人工或借助于机械手取走产品即可。

[0040] 本发明的的金刚石排列用微室吸附单层排布装置，通过优化空气箱3的结构设计，采用了具有可调节的杆体12及橡胶塞13结构，实现了吸附微管4导通以及封闭状态的自由
切换，能够根据不同的排布需求即排布轨迹予以调整，无需更换新的排布装置，显著降低了
企业的设备成本，提高了排布效率。

[0041] 本发明通过设置一个横向滑轨16，能够适应位置固定的供料排布组件5情形下的金刚石磨粒的排布需求，扩大了其适用范围。

[0042] 本发明中的供料排布组件5能够借助于伺服电机52和丝杠53实现水平位置的调整，一方面，实现了金刚石磨粒的供料及排布操作，另一方面，在供料的间隙，可以实现产品
的取放，提高了生产效率。

[0043] 由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所
有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。