CN103231421A - 高速高精度数控自动车木机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高速高精度数控自动车木机，应用于利用细竹木棒材批量生产高尔夫球钉和竹销钉。它包括机架以及安装在机架上的电动机和机头座，压缩空气气源，包括全自动生产数控电路；其特征是还包括:机头座上安装驱动细竹木棒材旋转机构；夹持棒材直线推送机构；推动滑筒、量挡杠杆以松开爪头和投入量挡头工作的机构；切刀快速推到位及进刀量控制机构；刨刀进退机构；全自动生产数控电路带有四只霍耳传感器:第一霍耳传感器；第二霍耳传感器；第三霍耳传感器；第四霍耳传感器；全自动生产数控电路的控制方法包括第一步骤、第二步骤、第三步骤、第四步骤。具有生产率高，响应灵敏，动作准确无误，切断棒材耗时短，夹持棒材灵巧推送平稳耗时少等优点。

Description

高速高精度数控自动车木机

技术领域

本发明涉及高速高精度数控自动车木机，应用于利用细竹木棒材批量生产高尔夫球钉，竹销钉等。

背景技术

利用细竹木棒材批量生产高尔夫球钉通常有如下三个工序步骤：一是送料；二是车刨；三是切断。送料，就是将细棒材沿着中心轴线方向向前推出一定的长度。车刨，就是对推出长度的棒材利用刨刀成形。切断，就是把已刨成形的部分切断下来制成成品。生产销钉同生产高尔夫球钉的差别在于车刨出来的回转体工件母线形状不同。

现行设备以纯机械的运动方式完成送料机构、车刨机构、切断机构的作业。故其传动能耗高，完成送料、车刨、切断全程的时耗长。切断时，采用直线进刀方式，细竹木棒材的利用率低。因而现行设备生产效率低。

发明内容

本发明的目的是在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种生产效率高的高速高精度数控自动车木机，它以电动机输出轴的机械能和空气压缩机输出的压缩空气为动力。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：高速高精度数控自动车木机，包括机架以及安装在机架上的电动机和机头座，包括压缩空气气源、全自动生产数控电路；其特征是还包括:

（a）机头座上安装驱动细竹木棒材旋转机构；驱动细竹木棒材旋转机构带有套筒；套筒通过轴承Ⅰ、轴承Ⅱ与机头座相固定，套筒内插入棒材夹筒；棒材夹筒头部带爪头，尾部通过轴承Ⅲ安装滑筒，滑筒置于机头座的微线程滑轨上；棒材夹筒外套压簧，压簧一端抵在套筒末端，另一端抵在滑筒上；皮带轮通过轴向键和棒材夹筒、套筒连接为一体；棒材夹筒侧壁上的键槽两端带轴向键作微线程滑动的空间；皮带轮与电动机的输出轴通过皮带相连；

（b）夹持棒材直线推送机构；夹持棒材直线推送机构包括机架上的限定在线性轨道上运动的滑块座，以及机械固定在滑块座上的棒材侧夹靠台，通过支点Ⅴ与滑块座相连接的棒材侧夹杠杆；棒材侧夹杠杆的动力臂末端同气缸Ⅰ活塞杆相铰接；滑块座上机械固定的进挡块和退挡块，分别位于棒材侧夹杠杆动力臂的两侧；棒材侧夹杠杆阻力臂端头与棒材侧夹靠台共同组成棒材夹，两者之间的最小距离同细竹木棒材的直径相当；

（c）推动滑筒、量挡杠杆以松开爪头和投入量挡头工作的机构；推动滑筒、量挡杠杆以松开爪头和投入量挡头工作的机构包括量挡头，量挡头安装在量挡杠杆的阻力臂上，量挡杠杆通过支点Ⅱ与机架或机头座连接；还包括一端与气缸Ⅱ活塞杆铰接的施力杠杆，施力杠杆另一端同机架或机头座支点Ⅲ连接；施力杠杆通过直接与自身相连的支杆可沿着滑筒微线程轨道向着爪头方向给滑筒施加作用力；施力杠杆通过安装在自身上的轴承Ⅳ与量挡杠杆动力臂上的斜滑条相配接；量挡杠杆同机架或机头座之间带量挡头复位弹簧；所述量挡头，由与量挡杠杆阻力臂相固定的挡头座及通过支点与挡头座相连接的挡棒材杆组成；挡棒材杆动力臂与从爪头推出的棒材端头相配接，挡棒材杆阻力臂受安装在挡头座上的簧舌作用处于初始位；

（d）切刀快速推到位及进刀量控制机构；切刀快速推到位及进刀量控制机构包括切刀推送杠杆，切刀推送杠杆同机架或机头座支点Ⅳ连接，切刀推送杠杆阻力臂上安装带切刀的切刀架；切刀推送杠杆动力臂带轴承Ⅴ，轴承Ⅴ停在双斜面线性轨道滑块的运动轨道上，双斜面线性轨道滑块由气缸Ⅲ活塞杆推动；切刀推送杠杆同机架或机头座之间带刀架复位弹簧；

(e)刨刀进退机构；刨刀进退机构包括固定在机架或机头座上作线性轨道滑动的刨刀推杆；刨刀推杆一端头安装带刨刀的刨刀架，另一端与气缸Ⅳ活塞杆相连；

(f)全自动生产数控电路带有四只霍耳传感器:

第一霍耳传感器响应气缸Ⅰ活塞杆推动棒材侧夹杠杆过程中棒材侧夹杠杆的起始位；

第二霍耳传感器响应气缸Ⅱ活塞杆推动施力杠杆松开爪头并同时把量挡头投入工作所需持续时间的最终时刻；

第三霍耳传感器响应气缸Ⅲ活塞杆推动切刀切断棒材过程中切刀的最终位；

第四霍耳传感器响应气缸Ⅳ活塞杆推动刨刀刨切过程中刨刀的最终位；

全自动生产数控电路的控制方法包括下述四个步骤：第一步聚，利用通过气压管分别与气缸Ⅱ、气缸Ⅰ相连的二位四通电磁换向阀Ⅱ、二位四通换向阀Ⅰ实现气缸Ⅱ活塞杆开始推动施力杠杆的同时，让气缸Ⅰ活塞杆从棒材侧夹杠杆起始位开始推送棒材；并且在第二霍耳传感器作出响应的时刻，气缸Ⅱ活塞杆停止推动施力杠杆并开始返回原位使量挡头在量挡头复位弹簧的作用下返回到初始位，气缸Ⅰ活塞杆停止推送棒材并开始返回让棒材侧夹杠杆回到起始位；

第二步聚，全自动生产数控电路利用通过气压管与气缸Ⅳ相连的二位四通电磁换向阀Ⅳ在第二霍耳传感器作出响应的时刻，让刨刀在气缸Ⅳ活塞杆作用下开始从起始位运动至第四霍耳传感器作出响应的最终位；进而再让刨刀从最终位开始返回至起始位；

第三步骤，全自动生产数控电路利用气压管与气缸Ⅲ相连的二位四通电磁换向阀Ⅲ，在刨刀到达第四霍耳传感器作出响应的最终位时让气缸Ⅲ活塞杆开始推动双斜面线性轨道滑块作线性轨道运动使切刀至第三霍耳传感器作出响应的最终位；进而再让双斜面线性轨道滑块作线性轨道运动返回使切刀在刀架复位弹簧的作用下从最终位返回至起始位；

第四步骤，全自动生产数控电路在第三霍耳传感器对气缸Ⅲ活塞杆推动切刀切断棒材过程中切刀处于最终位作出响应的时刻重新开始执行第一步骤。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、数控爪头松开、推入量挡头处于工作状态、推送细竹木棒材从松开的爪头内伸出在同一时刻启动，大大加强了推动滑筒、量挡杠杆以松开爪头和投入量挡头工作的机构、夹持棒材直线推送机构这两个不同机构之间的协同能力；采用气缸通过棒材夹夹持、推送细竹木棒材，直接提高了从爪头推出所需细竹木棒材长度的速度；在所需长度被推送出的时刻，细竹木棒材在爪头夹持力的作用下由驱动细竹木棒材旋转机构驱动旋转，推动滑筒、量挡杠杆以松开爪头和投入量挡头工作的机构、夹持棒材直线推送机构这两个机构中的运动部件同时开始返回起始位，以及刨刀进退机构把刨刀从起始位开始推向最终位；因而数控时间精度高，大大减少了生产一只球钉所需要的时间，提高了生产率，实现了球钉的高速生产。

2、利用气缸活塞杆推动量挡杠杆、切刀推送杠杆作微小量角位移旋转进而让量挡头和切刀架有较大的线速度运动，大大缩短了量挡头和切刀架投入到工作状态的时间；同时，通过轴承Ⅳ及其相配合的斜滑条、轴承Ⅴ及其相配合的双斜面线性轨道滑块精确控制微小角位移量，使位于杠杆端头上的量挡头、切刀架上的切刀精确达到指定的空间位置；利用气缸直接推动作线性轨道运动的刨刀推杆，使刨刀精确经过指定的空间位置；这样就使加工出来的球钉精确高，实现了球钉的高精度生产。

3、驱动细竹木棒材旋转机构，其棒材夹筒置于套筒内在随皮带轮高速旋转的同时，沿着自身中心线轴向作往复的微位移运动，棒材夹筒在套筒内收紧时棒材夹筒的爪头被套筒端口压紧而产生抓持细竹木棒材的作用力，外推时则失去抓持作用力，由于爪头由三片或四片或更多片的弹性刚性件组成，可直接通过棒材夹筒末端开叉制成，爪头就有高倔强系数的弹性特点，在径向作微小量的位移变化即可产生所需的抓持力。压簧在滑筒与套筒之间产生弹力，使棒材夹筒上的爪头在套筒内持续地向内收紧而在常态下具有抓持力。这就为外力推动滑筒松开爪头让棒材夹筒内的细竹木棒材推出所需要的长度提供了良好的可控条件，赋予爪头抓紧-松开相当灵活的特性，松开时从爪头内推出所需长度的细竹木棒材，抓紧时细竹木棒材即转入高速旋转状态以便刨削和切断。响应灵敏，动作准确无误。

4、切刀快速推到位及进刀量控制机构，其轴承Ⅴ和切刀架分别安装在切刀推送杠杆的两端头，切刀推送杠杆通过支点Ⅳ与机架或机头座固定，轴承Ⅴ置于作线性轨道运动的双斜面线性轨道滑块有轨道上，由于第一斜面很陡，第二斜面比较平坦，双斜面线性轨道滑块受气缸推动在线性轨道上作匀速运动，轴承Ⅴ在第一斜坡上滚动和通过时，切刀架从远离爪头位置飞快移近爪头进而把切刀刃置于细竹木棒材表面的应切入口处，轴承Ⅴ滚动在第二斜面上时，切刀按第二斜面所确立的线速度稳步推进把细竹木棒材切断。这种分挡控制切刀运动的线速度，缩短了切刀从起始位奔赴去切断棒材所花费的全过程时间，直接提高了生产效率。同时，切刀因为安置在切刀架上，而切刀架被固定在切刀推送杠杆上绕支点运动，切刀刃的空间运动轨道是圆弧形曲线，这使得高尔夫球钉的托座上表面内凹面是以圆弧为母线的旋转面，不同于现有技术中直线进刀方式把内凹面制作成锥面，这就创新出了新型的高尔夫球钉，进一步地改善了高尔夫球钉托座上表面内凹面的实用性（可容纳高尔夫球表面所带的颗粒物更多，或者一定程度上弥补了高尔夫球表面在制作时产生的非规整性带来的不足）。

5、夹持棒材直线推送机构，其棒材侧夹杠杆阻力臂端头与棒材侧夹靠台共同组成棒材夹，棒材夹的起始位直接从料架底部最低处那根细竹木棒材的两侧把它嵌在棒材夹的夹口内，从而夹持棒材直线推送机构与料架配接简单可靠；棒材侧夹杠杆由于绕着滑块座上的支点Ⅴ灵活旋转，棒材侧夹杠杆从起始位到夹紧细竹木棒材过程中平稳加速，耗时少，夹持灵巧，夹持所用的作用力大小从设计上来讲，可以由棒材侧夹杠杆阻力臂端头适当的弧形面形状来实现。制作此弧形面形状简单，只要在转动中弧形面与棒材侧夹靠台之间的最小距离同细竹木棒材的粗细直径相当即可；夹持棒材直线推送机构从棒材夹夹紧状态转向直线推送细竹木棒材状态，由棒材侧夹杠杆动力臂绕着支点Ⅴ转动去触碰进挡块即可实现细竹木棒材在夹紧状态下同滑块座一起沿着滑块座所确立的线性轨道向前运动，向爪头内推送出所要长度的细竹木棒材。反之，由棒材侧夹杠杆动力臂绕着支点Ⅴ转动去触碰退挡块则可实现棒材夹松开细竹木棒材状态下让细竹木棒材同滑块座一起沿着滑块座所确立的线性轨道向后运动，让滑块座及通过支点Ⅴ固定在滑块座上的棒材侧夹杠杆从最终位快速回复到起始位。

6、推动滑筒、量挡杠杆以松开爪头和投入量挡头工作的机构，其作用于滑筒上的作用力，推动量挡杠杆的作用力皆由施力杠杆上的两个作用点去实现，使得滑筒、量挡杠杆依先后顺序几乎同时受到推动，加强了爪头松开、量挡头投入工作的协同能力；由于施力杠杆被限定在机头座或机架上绕着支点Ⅲ运动，其运动稳定，往复运动造成的机械磨损小，使用寿命长，精度高。

7、全自动生产数控电路对以下物理量作了精确的控制，精度达1毫秒：爪头松开时刻；量挡头投入工作后判定从爪头快速推出细竹木棒材达到指定长度的时刻；从料架底夹持细竹木棒材沿着直线轨道运动所用的时间；刨刀从起始位开始运动的时刻，刨刀刨切的结束时刻；切刀从起始位开始运动的时刻，细竹木棒材切断的结束时刻。通过对本发明以上几个动作时间的精确控制和检测，达到数字控制生产的目的，最大限度地提高了生产效率。

8、本发明通过更换刨刀，调整切刀的倾斜角即可用于批量生产竹木销钉，工业上应用广阔。

附图说明

附图1是本发明部分结构示意图。

图中1是机架，3是刨刀推杆，5是机头座，7是刨刀架，9是挡头座，11是量挡杠杆，13是切刀推送杠杆，15是气缸Ⅱ活塞杆，17是气缸Ⅲ活塞杆，19是电动机，21是细竹木棒材，23是料架，25是滑块座，27是棒材传送导向器。

图2是图1中有关本发明驱动细竹木棒材旋转机构部分作了放大的结构示意图。

图中5是机头座，51是爪头，53是套筒，55是轴承Ⅰ，57是皮带轮，59是皮带，60是轴承Ⅱ，61是压簧，62是棒材夹筒，63是滑筒。

图3是图1中有关本发明量挡头部分作了放大的结构示意图。

图中11量挡杠杆，9是挡头座，110是第二霍耳传感器，111是挡棒材杆阻力臂，112是支点Ⅰ，113是挡棒材杆阻力臂，114是簧舌。

图4是图1中有关本发明推动滑筒、量挡杠杆以松开爪头和投入量挡头工作的机构部分作了放大的结构示意图。

图中5是机头座，51是爪头，9是挡头座，115是支点Ⅱ，11是量挡杠杆，15是气缸Ⅱ活塞杆，116是斜滑条，117是轴承Ⅳ，118是施力杠杆，119是支点Ⅲ，120是支杆，63是滑筒，62是棒材夹筒。

图5是图1中有关本发明切刀快速推到位及进刀量控制机构部分作了放大的结构示意图。

图中130是切刀架，13是切刀推送杠杆，131是支点Ⅳ，132是双斜面线性轨道滑块，133是气缸Ⅲ活塞杆，134是第二斜面，135是第一斜面，136是轴承Ⅳ，5是机头座，53是套筒，137是切刀。

图6是图1中有关本发明夹持棒材直线推送机构部分作了放大的结构示意图。

图中251是退挡块，252是棒材侧夹杠杆，253是气缸Ⅰ活塞杆，254是进挡块，25是滑块座，255是支点Ⅴ，256是棒材侧夹靠台，257是托片条，21是细竹木棒材，23是料架。具体实施方式

本发明下面结合附图作进一步的说明。高速高精度数控自动车木机，包括机架（1）以及安装在机架上的电动机（19）和机头座（5），包括压缩空气气源、全自动生产数控电路；还包括:

（a）机头座（5）上安装驱动细竹木棒材旋转机构。驱动细竹木棒材旋转机构带有套筒（53）；套筒（53）通过轴承Ⅰ（55）、轴承Ⅱ（60）与机头座（5）相固定。两轴承分别位于皮带轮（57）的两侧，由机头座的盖和体结合固定并与机架结成一体。套筒（53）内插入棒材夹筒（62）。棒材夹筒（62）头部带爪头（51），尾部通过轴承Ⅲ安装滑筒（63），滑筒（63）置于机头座的微线程滑轨上。整个机构的重量由轴承Ⅰ、轴承Ⅱ、滑筒共同承担。棒材夹筒可以在滑筒内旋转和微线程滑动。棒材夹筒（62）外套压簧（61），压簧（61）一端抵在套筒（53）末端，另一端抵在滑筒（63）上。这使得爪头（51）在压簧的弹力作用下内收并在套筒（53）端口的作用下产生抓持棒材的作用力，让细竹木棒材同棒材夹筒（62）一起随皮带轮（57）旋转。皮带轮（57）通过轴向键和棒材夹筒（62）、套筒（53）连接为一体；棒材夹筒侧壁上的键槽两端带轴向键作微线程滑动的空间。这一空间是让棒材夹筒在套筒内作微线程的往复滑动的保证。皮带轮（57）与电动机（19）的输出轴通过皮带（59）相连。

在工作时，电动机（19）通过皮带（59）带动皮带轮（57）旋转，因轴向键的作用，套筒（53）、棒材夹筒（62）也一起随皮带轮旋转。在旋转状态下，由于滑筒（63）与套筒（53）之间压簧（61）的作用，爪头（51）内收并对棒材夹筒（62）内的细竹木棒材产生抓持力，细竹木棒材也就随着皮带轮一起旋转。由于滑筒（63）和棒材夹筒（62）结为一体可作微线程的往复滑动，当滑筒（63）受到外部作用力使压簧（61）进一步压缩时，爪头（51）不再受套筒口的作用力，进而撤销对棒材夹筒内部细竹木棒材的抓持力。此时，细竹木棒材可由外力推动从爪头口推出一段所需长度的细竹木棒材。撤销作用在滑筒上的外力后，爪头的抓持力即行恢复，细竹木棒材在抓持力的作用力下强行与皮带轮一起旋转。

（b）夹持棒材直线推送机构；夹持棒材直线推送机构包括机架上的限定在线性轨道上运动的滑块座（25），以及机械固定在滑块座（25）上的棒材侧夹靠台（256），通过支点Ⅴ（255）与滑块座相连接的棒材侧夹杠杆（252）。棒材侧夹杠杆因支点Ⅴ的限制只能作绕此支点的平面运动。棒材侧夹杠杆的动力臂末端同气缸Ⅰ活塞杆（253）相铰接，由气缸Ⅰ强制棒材侧夹杠杆绕支点Ⅴ运动。滑块座上机械固定的进挡块（254）和退挡块（251），分别位于棒材侧夹杠杆动力臂的两侧，因此棒材侧夹杠杆只能在以支点Ⅴ为圆心，由进挡块、退挡块限定的扇形区内旋转。棒材侧夹杠杆阻力臂端头与棒材侧夹靠台（256）共同组成棒材夹，两者之间的最小距离同细竹木棒材（21）的直径相当。所谓“相当”以夹紧又不机械损伤细竹木棒材为准。

在工作时，气缸Ⅰ活塞杆（253）拉动棒材侧夹杠杆（252）绕着支点Ⅴ（255）旋转，棒材侧夹杠杆阻力臂端头与棒材侧夹靠台（256）共同将细竹木棒材（21）夹紧。此时，进挡块（254）挡着棒材侧夹杠杆（252）绕着支点Ⅴ（255）旋转而使滑块座（25）沿着滑块座所确定的线性轨道向前加速运动。当运动到气缸Ⅰ活塞杆（253）的最短伸缩量时，气缸Ⅰ活塞杆（253）在全自动生产数控电路的控制下开始伸长，此时棒材侧夹杠杆（252）绕着支点Ⅴ（255）反向旋转，松开对细竹木棒材的夹持，细竹木棒材停止前进。当旋转至与退挡块（251）相碰触时，滑块座沿着线性轨道向后加速运动到达初始位（此初始位对应气缸Ⅰ活塞杆（253）最长伸缩量）停止后退。气缸Ⅰ活塞杆（253）等待全自动生产数控电路指令准备下一轮夹送细竹木棒材。每一轮输送皆让细竹木棒材向前移动一个距离。

（c）推动滑筒、量挡杠杆以松开爪头和投入量挡头工作的机构。推动滑筒、量挡杠杆以松开爪头和投入量挡头工作的机构包括量挡头，量挡头安装在量挡杠杆（11）的阻力臂上，量挡杠杆（11）通过支点Ⅱ（115）与机架或机头座连接。量挡头限定在绕着支点Ⅱ（115）的圆周上作平面旋转运动。还包括一端与气缸Ⅱ活塞杆（15）铰接的施力杠杆（118），施力杠杆（118）另一端同机架或机头座支点Ⅲ（119）连接。施力杠杆（118）绕着支点Ⅲ作平面旋转运动。施力杠杆通过直接与自身相连的支杆（120）可沿着滑筒（63）微线程轨道向着爪头方向给滑筒（63）施加作用力。施力杠杆通过安装在自身上的轴承Ⅳ（117）与量挡杠杆动力臂上的斜滑条（116）相配接。施力杠杆可几乎同时向滑筒和斜滑条施加作用力。轴承Ⅳ（117）在斜滑条上滚动的距离，决定了量挡杠杆绕着支点Ⅱ旋转的角度因而也决定了量当头在圆周上移动的路程。而旋转的角速度则决定了量挡头移动的线速度。量挡头移动的线速度，其意义是衡量量挡头从初始位投入到工作位的快慢。量挡杠杆同机架或机头座之间带量挡头复位弹簧。在施力杠杆动力臂上撤去外力后，量挡头在量挡头复位弹簧的作用下由工作位返回到初始位。所述“量挡头”，由与量挡杠杆（11）阻力臂相固定的挡头座（9）及通过支点Ⅰ（112）与挡头座（9）相连接的挡棒材杆组成；挡棒材杆动力臂（113）与从爪头推出的棒材端头相配接，挡棒材杆阻力臂（111）受安装在挡头座上的簧舌（114）作用处于初始位。挡棒材杆动力臂（113）表面一般平整，用于抵挡从爪头推出的棒材端头，并在抵挡过程中绕着支点Ⅰ（112）转动，使挡棒材杆阻力臂（111）转向触发挡头座（9）上的第二霍耳感应器（110）。当撤去从爪头推出的棒材端头后，挡棒材杆阻力臂（111）由簧舌（114）作用复归至初始位。

在工作时，受气缸Ⅱ活塞杆（15）的直接推动，施力扛杆（118）绕着支点Ⅲ（119）作平面运动，轴承Ⅳ（117）在斜滑条（116）上滚动迫使量挡杠杆（11）绕着支点Ⅱ（115）旋转使量挡头从初始位移入工作位。同时通过支杆（120）压迫滑筒（63）消除爪头（51）抓持细竹木棒材的作用力。细竹木棒材（21）从爪头（51）伸出直至推动处于工作位上的量挡头的挡棒材杆旋转，进而触发第二霍耳感应器。此时，气缸Ⅱ活塞杆（15）停止推动并开始返回初始位，量挡杠杆（11）在量挡头复位弹簧作用下使量挡头回到初始位，量挡头的挡棒材杆在簧舌（114）作用下回归到原始位，爪头（35）出现抓持力，细竹木棒材随同皮带轮一起旋转。

（d）切刀快速推到位及进刀量控制机构。切刀快速推到位及进刀量控制机构包括切刀推送杠杆（13），切刀推送杠杆（13）同机架或机头座支点Ⅳ（131）连接，切刀推送杠杆阻力臂上安装带切刀（137）的切刀架（130）；切刀推送杠杆动力臂带轴承Ⅴ（136）。因此，切刀架（130）及切刀（137）皆绕着支点Ⅳ（131）作平面旋转运动。所旋转的角度则由切刀推送杠杆（13）绕着支点Ⅳ（131）转动的角度决定。轴承Ⅴ（136）停在双斜面线性轨道滑块（132）的运动轨道上，双斜面线性轨道滑块（132）由气缸Ⅲ活塞杆（133）推动。显然，双斜面线性轨道滑块（132）强行推入轴承Ⅴ（136）之下，会使切刀推送杠杆（13）绕着支点Ⅳ（131）转动一个角度。在轴承Ⅴ（136）驶过陡峭的第一斜面时，角加速度很大，此时切刀（137）快速移近细竹木棒材。而驶过比较平坦的第二斜面时，角加速度比较小，此时切刀（137）以平稳的速度切入细竹木棒材。切刀推送杠杆同机架或机头座之间带刀架复位弹簧。刀架复位弹簧用于从轴承Ⅴ（136）之下撤去双斜面线性轨道滑块（132）时，推动切刀推送杠杆（13）作回归性的旋转使切刀架及切刀回归至初始位。

在工作时，气缸Ⅲ活塞杆（133）推动双斜面线性轨道滑块（132）向前作线性轨道运动使轴承Ⅴ（136）先后经过第一斜面（135）和第二斜面（134）。由于轴承Ⅴ（136）、切刀架（130）分别位于绕支点Ⅳ（131）旋转的切刀推送扛杆（13）的两端，切刀（137）从空中飞落进而切入细竹木棒材直至切断。切断后，气缸Ⅲ活塞杆（133）拉动双斜面线性轨道滑块（132）返回原位，切刀架及切刀在刀架复位弹簧的帮助下也退至初始位。

(e)刨刀进退机构。刨刀进退机构包括固定在机架或机头座上作线性轨道滑动的刨刀推杆（3）；刨刀推杆（3）一端头安装带刨刀的刨刀架（7），另一端与气缸Ⅳ活塞杆相连。刨刀推杆（3）在气缸Ⅳ活塞杆的作用下作往复的直线运动。刨刀进退机构完成的任务是将爪头夹持着的那段高速旋转的细竹木棒材套车削成规定母线的回转体。在生产高尔夫球钉的实施例中，刨刀套车削结束后是产生一根托座与细竹木棒材一体化相连的高尔夫球钉。因此，后序工序中切刀完成的任务是把这只高尔夫球钉从细竹木棒材上切断下来。而切刀所切的轨迹直接形成切断下来这只高尔夫球钉的托座上表面形状。由于切刀安装在切刀架上，而切刀架又是被切刀推送扛杆限制在绕着支点Ⅳ的圆周上作有限幅度的运动，切刀的轨迹就是圆弧的，是曲线的，托座上表面的形状是以圆弧为母线的旋转面。实现刨刀推杆做线性轨道滑动的方法可以用很多种，其要求是：刨刀推杆只能作直线运动，在运动过程中不发生转动。例如，刨刀推杆若为圆杆，且被限定在机头座一侧作直线运动，为了防止圆杆绕自身中心轴线转动，可以利用一根与刨刀推杆机械固定的悬臂，在悬臂末端安装一轴承，让轴承在机头座另一侧的轨道槽内作直接运动。

在工作时，气缸Ⅳ活塞杆拉动刨刀推杆（3）将刨刀架（7）上的刨刀套向高速旋转的细竹木棒材，套车削到位后再由气缸Ⅳ活塞杆推动把刨刀架（7）推离回初始位。

(f)全自动生产数控电路带有四只霍耳传感器:

第一霍耳传感器响应气缸Ⅰ活塞杆推动棒材侧夹杠杆过程中棒材侧夹杠杆的起始位。此位置是滑块座（25）距离爪头的最远点，且棒材侧夹杠杆处于夹持紧细竹木棒材之前的状态。

第二霍耳传感器（110）响应气缸Ⅱ活塞杆推动施力杠杆松开爪头并同时把量挡头投入工作所需持续时间的最终时刻。安装在量挡头的挡头座（9）上，感应从爪头推出所需细竹木棒材长度时，挡棒材杆阻力臂（111）受细竹木棒材端头推动所到达的空间位置。

第三霍耳传感器响应气缸Ⅲ活塞杆推动切刀切断棒材过程中切刀的最终位。可以安装在这样的空间位置上：能够反映切刀切断细竹木棒材的结束时刻。

第四霍耳传感器响应气缸Ⅳ活塞杆推动刨刀刨切过程中刨刀的最终位。可以安装在这样的空间位置上：能够反映刨刀切刨过程中刨切细竹木棒材的结束时刻。

上述四只霍耳传感器皆可用各类行程开关代替，只是作出响应的灵敏度会有差异。

全自动生产数控电路的控制方法包括下述四个步骤：第一步聚，利用通过气压管分别与气缸Ⅱ、气缸Ⅰ相连的二位四通电磁换向阀Ⅱ、二位四通换向阀Ⅰ实现气缸Ⅱ活塞杆（15）开始推动施力杠杆（118）的同时，让气缸Ⅰ活塞杆（253）从棒材侧夹杠杆起始位开始推送棒材；并且在第二霍耳传感器（110）作出响应的时刻，气缸Ⅱ活塞杆（15）停止推动施力杠杆（118）并开始返回使量挡头在量挡头复位弹簧的作用返回到初始位，气缸Ⅰ活塞杆（253）停止推送棒材并开始返回让棒材侧夹杠杆回到起始位。这一步骤确立了气缸Ⅱ、气缸Ⅰ两者之间的协同关系。任务是让推动滑筒、量挡杠杆以松开爪头和投入量挡头工作的机构、夹持棒材直线推送机构协作完成从爪头（51）鼓出规定长度的细竹木棒材，并在鼓出规定的长度后两机构自行恢复到自己的初始状态。

第二步聚，全自动生产数控电路利用通过气压管与气缸Ⅳ相连的二位四通电磁换向阀Ⅳ在第二霍耳传感器作出响应的时刻，让刨刀在气缸Ⅳ活塞杆作用下开始从起始位运动至第四霍耳传感器作出响应的最终位；进而再让刨刀从最终位开始返回至起始位。任务是让刨刀进退机构套车削所鼓出长度的细竹木棒材，并在刨切完成后让刨刀架（7）返回初始位。如果是生产高尔夫球钉，结果是出现高尔夫球钉状的回转体。如果是生产异型销钉，也将出现异型销钉的回转体。但如果是生产细竹木棒材原样柱状销钉，此步骤可以省略。

第三步骤，全自动生产数控电路利用气压管与气缸Ⅲ相连的二位四通电磁换向阀Ⅲ，在刨刀到达第四霍耳传感器作出响应的最终位时让气缸Ⅲ活塞杆（133）开始推动双斜面线性轨道滑块（132）作线性轨道运动使切刀至第三霍耳传感器作出响应的最终位；进而再让双斜面线性轨道滑块（132）作线性轨道运动返回使切刀在刀架复位弹簧的作用情况下从最终位返回至起始位。任务是让切刀快速推到位及进刀量控制机构把经刨切的那段长度的细竹木棒材切断下来，并在切断后让切刀架返回初始位。

第四步骤，全自动生产数控电路在第三霍耳传感器对气缸Ⅲ活塞杆推动切刀切断棒材过程中切刀处于最终位作出响应的时刻重新开始执行第一步骤。任务是自动连续地进行批量生产高尔夫球钉或销钉。

本发明开始工作时，批量的细竹木棒材从料架（23）加入，底部依靠托片条（257）单根层叠，最底处那根细竹木棒材（21）落入夹持棒材直线推送机构中棒材夹的嵌口内。

启动电源，电动机（19）通过皮带（59）带动皮带轮（57）高速旋转。此时，套筒（53）和棒材夹筒（62）也一起高速旋转。爪头（51）因压簧（61）向两头伸张而内收并出现对细竹木棒材的抓持力。因此，细竹木棒材（21）若在爪头（51）内也会一起高速旋转。全自动生产数控电路开启后，爪头（51）内若无细竹木棒材抓持着，或者所抓持的细竹木棒材从爪头露出的长度不够长，即开始执行第一步骤，同时启动推动滑筒、量挡杠杆以松开爪头和投入量挡头工作的机构、夹持棒材直线推送机构两个机构工作，把爪头松开，把量挡头投入到工作位，让夹持棒材直线推送机构往复夹送细竹木棒材，直至安装在量挡头上的第二霍耳感应器发出棒材达到规定长度的信号才停止夹送。夹持棒材直线推送机构每进行一个往复，全自动生产数控电路会去判断第二霍耳感应器有无传来棒材推送出规定长度的信号，去判断第一霍耳感应器有无发出夹持棒材直线推送机构回复到起始位的信号，让把每个往复回复到初始位。若第二霍耳感应器发出信号，推动滑筒、量挡杠杆以松开爪头和投入量挡头工作的机构会立即让爪头抓持细竹木棒材，让细竹木棒材高旋转，并使量挡头回归至初始位，同时开始执行第二步骤让刨刀进退机构对爪头抓持的那段长度的细竹木棒材进行刨切。刨切到位后，由第四霍耳感应器发出信号，全自动生产数控电路让刨刀进退机构回复到初始位，并同时开始执行第三步骤。在执行第三步骤过程中，切刀快速推到位及进刀量控制机构把切刀推到位的时刻由第三霍耳感应器发出到位信号，由全自动生产数控电路开始把切刀快速推到位及进刀量控制机构回复到初始状态，并同时执到第四步骤。由此完成第一只球钉或销钉的生产并开始生产第二只球钉。如此下去，直至完成需要批量生产的产量。

Claims (7)

1.高速高精度数控自动车木机，包括机架（1）以及安装在机架上的电动机（19）和机头座（5），包括压缩空气气源、全自动生产数控电路；其特征是还包括:

（a）机头座（5）上安装驱动细竹木棒材旋转机构；驱动细竹木棒材旋转机构带有套筒（53）；套筒（53）通过轴承Ⅰ（55）、轴承Ⅱ（60）与机头座（5）相固定，套筒（53）内插入棒材夹筒（62）；棒材夹筒（62）头部带爪头（51），尾部通过轴承Ⅲ安装滑筒（63），滑筒（63）置于机头座的微线程滑轨上；棒材夹筒（62）外套压簧（61），压簧（61）一端抵在套筒（53）末端，另一端抵在滑筒（63）上；皮带轮（57）通过轴向键和棒材夹筒（62）、套筒（53）连接为一体；棒材夹筒侧壁上的键槽两端带轴向键作微线程滑动的空间；皮带轮（57）与电动机（19）的输出轴通过皮带（59）相连；

（b）夹持棒材直线推送机构；夹持棒材直线推送机构包括机架上的限定在线性轨道上运动的滑块座（25），以及机械固定在滑块座（25）上的棒材侧夹靠台（256），通过支点Ⅴ（255）与滑块座相连接的棒材侧夹杠杆（252）；棒材侧夹杠杆的动力臂末端同气缸Ⅰ活塞杆（253）相铰接；滑块座上机械固定的进挡块（254）和退挡块（251），分别位于棒材侧夹杠杆动力臂的两侧；棒材侧夹杠杆阻力臂端头与棒材侧夹靠台（256）共同组成棒材夹，两者之间的最小距离同细竹木棒材（21）的直径相当；

（c）推动滑筒、量挡杠杆以松开爪头和投入量挡头工作的机构；推动滑筒、量挡杠杆以松开爪头和投入量挡头工作的机构包括量挡头，量挡头安装在量挡杠杆（11）的阻力臂上，量挡杠杆（11）通过支点Ⅱ（115）与机架或机头座连接；还包括一端与气缸Ⅱ活塞杆（15）铰接的施力杠杆（118），施力杠杆（118）另一端同机架或机头座支点Ⅲ（119）连接；施力杠杆通过直接与自身相连的支杆（120）可沿着滑筒（63）微线程轨道向着爪头方向给滑筒（63）施加作用力；施力杠杆通过安装在自身上的轴承Ⅳ（117）与量挡杠杆动力臂上的斜滑条（116）相配接；量挡杠杆同机架或机头座之间带量挡头复位弹簧；所述量挡头，由与量挡杠杆（11）阻力臂相固定的挡头座（9）及通过支点Ⅰ（112）与挡头座（9）相连接的挡棒材杆组成；挡棒材杆动力臂（113）与从爪头推出的棒材端头相配接，挡棒材杆阻力臂（111）受安装在挡头座上的簧舌（114）作用处于初始位；

（d）切刀快速推到位及进刀量控制机构；切刀快速推到位及进刀量控制机构包括切刀推送杠杆（13），切刀推送杠杆（13）同机架或机头座支点Ⅳ（131）连接，切刀推送杠杆阻力臂上安装带切刀（137）的切刀架（130）；切刀推送杠杆动力臂带轴承Ⅴ（136），轴承Ⅴ（136）停在双斜面线性轨道滑块（132）的运动轨道上，双斜面线性轨道滑块（132）由气缸Ⅲ活塞杆（133）推动；切刀推送杠杆同机架或机头座之间带刀架复位弹簧；

(e)刨刀进退机构；刨刀进退机构包括固定在机架或机头座上作线性轨道滑动的刨刀推杆（3）；刨刀推杆（3）一端头安装带刨刀的刨刀架（7），另一端与气缸Ⅳ活塞杆相连；

(f)全自动生产数控电路带有四只霍耳传感器:

第一霍耳传感器响应气缸Ⅰ活塞杆推动棒材侧夹杠杆过程中棒材侧夹杠杆的起始位；

第二霍耳传感器（110）响应气缸Ⅱ活塞杆推动施力杠杆松开爪头并同时把量挡头投入工作所需持续时间的最终时刻；

第三霍耳传感器响应气缸Ⅲ活塞杆推动切刀切断棒材过程中切刀的最终位；

第四霍耳传感器响应气缸Ⅳ活塞杆推动刨刀刨切过程中刨刀的最终位；

全自动生产数控电路的控制方法包括下述四个步骤：第一步聚，利用通过气压管分别与气缸Ⅱ、气缸Ⅰ相连的二位四通电磁换向阀Ⅱ、二位四通换向阀Ⅰ实现气缸Ⅱ活塞杆开始推动施力杠杆的同时，让气缸Ⅰ活塞杆从棒材侧夹杠杆起始位开始推送棒材；并且在第二霍耳传感器作出响应的时刻，气缸Ⅱ活塞杆停止推动施力杠杆并开始返回原位使量挡头在量挡头复位弹簧的作用返回到初始位，气缸Ⅰ活塞杆停止推送棒材并开始返回让棒材侧夹杠杆回到起始位；

第二步聚，全自动生产数控电路利用通过气压管与气缸Ⅳ相连的二位四通电磁换向阀Ⅳ在第二霍耳传感器作出响应的时刻，让刨刀在气缸Ⅳ活塞杆作用下开始从起始位运动至第四霍耳传感器作出响应的最终位；进而再让刨刀从最终位开始返回至起始位；

第三步骤，全自动生产数控电路利用气压管与气缸Ⅲ相连的二位四通电磁换向阀Ⅲ，在刨刀到达第四霍耳传感器作出响应的最终位时让气缸Ⅲ活塞杆开始推动双斜面线性轨道滑块作线性轨道运动使切刀至第三霍耳传感器作出响应的最终位；进而再让双斜面线性轨道滑块作线性轨道运动返回使切刀在刀架复位弹簧的作用下从最终位返回至起始位；

第四步骤，全自动生产数控电路在第三霍耳传感器对气缸Ⅲ活塞杆推动切刀切断棒材过程中切刀处于最终位作出响应的时刻重新开始执行第一步骤。

2.一种权利要求1所述的驱动细竹木棒材旋转机构，其特征是带有套筒（53）；套筒（53）通过轴承Ⅰ（55）、轴承Ⅱ（60）与机头座（5）相固定，套筒（53）内插入棒材夹筒（62）；棒材夹筒（62）头部带爪头（51），尾部通过轴承Ⅲ安装滑筒（63），滑筒（63）置于机头座的微线程滑轨上；棒材夹筒（62）外套压簧（61），压簧（61）一端抵在套筒（53）末端，另一端抵在滑筒（63）上；皮带轮（57）通过轴向键和棒材夹筒（62）、套筒（53）连接为一体；棒材夹筒侧壁上的键槽两端带轴向键作微线程滑动的空间；皮带轮（57）与电动机（19）的输出轴通过皮带（59）相连。

3.一种权利要求1所述的夹持棒材直线推送机构，其特征是包括机架上的限定在线性轨道上运动的滑块座（25），以及机械固定在滑块座（25）上的棒材侧夹靠台（256），通过支点Ⅴ（255）与滑块座相连接的棒材侧夹杠杆（252）；棒材侧夹杠杆的动力臂末端同气缸Ⅰ活塞杆（253）相铰接；滑块座上机械固定的进挡块（254）和退挡块（251），分别位于棒材侧夹杠杆动力臂的两侧；棒材侧夹杠杆阻力臂端头与棒材侧夹靠台（256）共同组成棒材夹，两者之间的最小距离同细竹木棒材（21）的直径相当。

4.一种权利要求1所述的推动滑筒、量挡杠杆以松开爪头和投入量挡头工作的机构，其特征是包括量挡头，量挡头安装在量挡杠杆（11）的阻力臂上，量挡杠杆（11）通过支点Ⅱ（115）与机架或机头座连接；还包括一端与气缸Ⅱ活塞杆（15）铰接的施力杠杆（118），施力杠杆（118）另一端同机架或机头座支点Ⅲ（119）连接；施力杠杆通过直接与自身相连的支杆（120）可沿着滑筒（63）微线程轨道向着爪头方向给滑筒（63）施加作用力；施力杠杆通过安装在自身上的轴承Ⅳ（117）与量挡杠杆动力臂上的斜滑条（116）相配接；量挡杠杆同机架或机头座之间带量挡头复位弹簧；所述量挡头，由与量挡杠杆（11）阻力臂相固定的挡头座（9）及通过支点Ⅰ（112）与挡头座（9）相连接的挡棒材杆组成；挡棒材杆动力臂（113）与从爪头推出的棒材端头相配接，挡棒材杆阻力臂（111）受安装在挡头座上的簧舌（114）作用处于初始位。

5.一种权利要求1或4所述的量挡头，其特征是由与量挡杠杆（11）阻力臂相固定的挡头座（9）及通过支点Ⅰ（112）与挡头座（9）相连接的挡棒材杆组成；挡棒材杆动力臂（113）与从爪头推出的棒材端头相配接，挡棒材杆阻力臂（111）受安装在挡头座上的簧舌（114）作用处于初始位。

6.一种权利要求1所述的切刀快速推到位及进刀量控制机构，其特征是包括切刀推送杠杆（13），切刀推送杠杆（13）同机架或机头座支点Ⅳ（131）连接，切刀推送杠杆阻力臂上安装带切刀（137）的切刀架（130）；切刀推送杠杆动力臂带轴承Ⅴ（136），轴承Ⅴ（136）停在双斜面线性轨道滑块（132）的运动轨道上，双斜面线性轨道滑块（132）由气缸Ⅲ活塞杆（133）推动；切刀推送杠杆同机架或机头座之间带刀架复位弹簧。

7.一种权利要求1所述的高速高精度数控自动车木机制造出来的高尔夫球钉，包括托座，其特征是托座的上表面为以圆弧为母线的旋转面。

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