CN104014850B - 制孔装置 - Google Patents

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    • B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
    • B23Q5/28—Electric drives

Abstract

本发明提供了一种制孔装置，其包括刀具主运动机构、刀具进给机构、压紧机构、定位机构、停机感测机构。本发明的制孔装置通过对轴向距离的精确标定、定位机构以及停机感测机构来精确控制制孔深度，由此实现对制孔深度的高精度控制、简化了控制及检测系统的复杂度。实现整个制孔装置的一体化设计，从而有助于减少整个制孔装置的组成部件的数量，减少了影响制孔精度的因素，从而提高了制孔深度的精度控制，此外还提高了整个制孔装置的结构紧凑性以及强度和刚度。

Description

制孔装置
技术领域
本发明涉及机械制造领域，尤其涉及一种制孔装置。
背景技术
随着机器人技术和机床工业的不断发展，由专用制孔电主轴单元与机器人或者机床本体组成的制孔装备在机械领域，特别是航空航天领域得到了愈来愈广泛的应用。其中，工艺参数如电主轴转速、进给量、刀具参数以及冷却方式等对制孔精度具有直接影响。在飞行器的制造过程中，有大量的制孔任务，且对制孔深度的精确控制要求极高。目前，尽管采用高精度的伺服系统及滚珠丝杠和直线导轨能实现高精度进给，但是对制孔起点的判定检测仍然比较困难，因此，关于制孔过程中的深度精确控制还是存在一定的难题。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种制孔装置，其能实现对制孔深度的高精度控制。
为了实现上述目的，本发明提供了一种制孔装置，其包括刀具主运动机构、刀具进给机构、压紧机构、定位机构、停机感测机构。刀具主运动机构包括：电主轴，提供旋转运动；刀柄，一端固定连接于电主轴；以及刀具，固定连接于刀柄的另一端，用于对被制孔对象进行制孔操作。刀具进给机构包括：底座；两个直线导轨，平行设置于底座；伺服电机，提供旋转动力；丝杠螺母座，固定连接于刀具主运动机构的电主轴且滑动设置在两个直线导轨上；滚珠丝杠，与丝杠螺母座接合，形成丝杆螺母传动；以及联轴器，一端连接于滚珠丝杠而另一端连接于伺服电机。压紧机构包括；连接板，设置有供刀具进给机构的丝杠螺母座的前部出入的开口；固定座；两个气缸，固定设置于固定座的外侧，具有缸体和出入于缸体的活塞杆，活塞杆的外端固定连接于连接板；两个直线滑轨，固定连接于底座的外侧；两个滑块，固定连接气缸和刀具进给机构的底座并分别滑动设置在两个直线滑轨上；交叉滚子轴承，具有大于刀柄直径的内开口；压杯，呈上下敞开的半封闭结构，安装于交叉滚子轴承的靠近刀具主运动机构的电主轴的一侧并与交叉滚子轴承以轴承连接，固定连接于连接板，且具有大于刀柄直径的中间开口；以及压环，一侧安装于交叉滚子轴承的靠近刀具主运动机构的刀具的一侧并与交叉滚子轴承以轴承连接而另一侧用于接触并压紧被制孔对象的表面，且具有大于刀柄直径的中央开口。定位机构包括：靠模板，位于压杯内，与压杯处于同一侧地安装于交叉滚子轴承并与交叉滚子轴承以轴承连接，具有大于刀柄直径的中心开口；以及抵接凸部，设置于刀柄上且靠近电主轴，且抵接凸部的直径大于靠模板的中心开口的直径，当刀具主运动机构的刀具进给到位时抵靠靠模板。停机感测机构包括：遮挡板，固定连接于靠模板；以及接近开关，穿设固定于压杯，通信连接于刀具主运动机构的电主轴、刀具进给机构的伺服电机，当抵接凸部抵靠接触靠模板时，基于刀柄的旋转以及抵接凸部与靠模板之间的接触摩擦而使遮挡板随靠模板一起转动并对接近开关进行遮挡，接近开关在感测到遮挡板对其遮挡时，获得反馈信号，并将反馈信号通信给刀具主运动机构的电主轴和刀具进给机构的伺服电机、进而刀具主运动机构的电主轴和刀具进给机构的伺服电机停止操作。其中：抵接凸部的与靠模板抵接接触的侧面和刀具的顶端的之间的轴向距离为d1；压环的接触被制孔对象表面的侧面和靠模板的与抵接凸部抵靠的侧面之间的轴向距离为d2；被制孔对象的制孔深度为d1-d2。
本发明的有益效果如下：
本发明的制孔装置通过对轴向距离的精确标定、定位机构的抵接凸部抵靠在靠模板上以及停机感测机构来精确控制制孔深度，由此实现对制孔深度的高精度控制、简化了控制及检测系统的复杂度。通过连接板、交叉滚子轴承、刀具主运动机构、刀具进给机构、压紧机构、定位机构连接在一起，实现整个制孔装置的一体化设计，从而有助于减少整个制孔装置的组成部件的数量，减少了影响制孔精度的因素，从而提高了制孔深度的精度控制，此外还提高了整个制孔装置的结构紧凑性以及强度和刚度。
附图说明
图1为根据本发明的制孔装置的一立体图；
图2为图1的另一角度的部分立体图；
图3为图1的部分剖视图。
其中，附图标记说明如下：
1刀具主运动机构35滑块
11电主轴36交叉滚子轴承
12刀柄37压杯
13刀具371中间开口
2刀具进给机构38压环
21底座381中央开口
22直线导轨382排屑口
23伺服电机383凹口
24丝杠螺母座4定位机构
25滚珠丝杠41靠模板
26联轴器411中心开口
3压紧机构42抵接凸部
31连接板5停机感测机构
311开口51遮挡板
32固定座52接近开关
33气缸6力传感器
331缸体7排屑机构
332活塞杆71真空吸屑管道
34直线滑轨
具体实施方式
下面参照附图来详细说明根据本发明的制孔装置。
参照图1至图3，根据本发明的制孔装置包括刀具主运动机构1、刀具进给机构2、压紧机构3、定位机构4、以及停机感测机构5。
刀具主运动机构1包括：电主轴11，提供旋转运动；刀柄12，一端固定连接于电主轴11；以及刀具13，固定连接于刀柄12的另一端，用于对被制孔对象(未示出)进行制孔操作。
刀具进给机构2包括：底座21；两个直线导轨22，平行设置于底座21；伺服电机23，提供旋转动力；丝杠螺母座24，固定连接于刀具主运动机构1的电主轴11且滑动设置在两个直线导轨22上；滚珠丝杠25，与丝杠螺母座24接合，形成丝杆螺母传动；以及联轴器26，一端连接于滚珠丝杠25而另一端连接于伺服电机23。
压紧机构3包括；连接板31，设置有供刀具进给机构2的丝杠螺母座24的前部出入的开口311；固定座32；两个气缸33，固定设置于固定座32的外侧，具有缸体331和出入于缸体331的活塞杆332，活塞杆332的外端固定连接于连接板31；两个直线滑轨34，固定连接于底座21的外侧；两个滑块35，固定连接气缸33和刀具进给机构2的底座21并分别滑动设置在两个直线滑轨34上；交叉滚子轴承36，具有大于刀柄12直径的内开口361；压杯37，呈上下敞开的半封闭结构，安装于交叉滚子轴承36的靠近刀具主运动机构1的电主轴11的一侧并与交叉滚子轴承36以轴承连接，固定连接于连接板31，且具有大于刀柄12直径的中间开口371；以及压环38，一侧安装于交叉滚子轴承36的靠近刀具主运动机构1的刀具13的一侧并与交叉滚子轴承36以轴承连接而另一侧用于接触并压紧被制孔对象的表面，且具有大于刀柄12直径的中央开口381。
定位机构4包括：靠模板41，位于压杯37内，与压杯37处于同一侧地安装于交叉滚子轴承36并与交叉滚子轴承36以轴承连接，具有大于刀柄12直径的中心开口411；以及抵接凸部42，设置于刀柄12上且靠近电主轴11，且抵接凸部42的直径大于靠模板41的中心开口411的直径，当刀具主运动机构1的刀具13进给到位时抵靠靠模板41。
停机感测机构5包括：遮挡板51，固定连接于靠模板41；以及接近开关52，穿设固定于压杯37，通信连接于刀具主运动机构1的电主轴11、刀具进给机构2的伺服电机23，当抵接凸部42抵靠接触靠模板41时，基于刀柄12的旋转以及抵接凸部42与靠模板41之间的接触摩擦而使遮挡板51随靠模板41一起转动并对接近开关52进行遮挡，接近开关52在感测到遮挡板51对其遮挡时，获得反馈信号，并将反馈信号通信给刀具主运动机构1的电主轴11和刀具进给机构2的伺服电机23、进而刀具主运动机构1的电主轴11和刀具进给机构2的伺服电机23停止操作。
其中：抵接凸部42的与靠模板41抵接接触的侧面和刀具13的顶端的之间的轴向距离为d1；压环38的接触被制孔对象表面的侧面和靠模板41的与抵接凸部42抵靠的侧面之间的轴向距离为d2；被制孔对象的制孔深度为d1-d2。
本发明的制孔装置通过对轴向距离的精确标定、定位机构4的抵接凸部42抵靠在靠模板41上以及停机感测机构5来精确控制制孔深度，由此实现对制孔深度的高精度控制、简化了控制及检测系统的复杂度。通过连接板31、交叉滚子轴承36、刀具主运动机构1、刀具进给机构2、压紧机构3、定位机构4连接在一起，实现整个制孔装置的一体化设计，从而有助于减少整个制孔装置的组成部件的数量，减少了影响制孔深度的精度的因素，从而提高了制孔深度的精度，此外还提高了整个制孔装置的结构紧凑性以及强度和刚度。
在根据本发明的制孔装置的一实施例中，d1的标定采用对刀仪根据制孔深度要求来确定。
在根据本发明的制孔装置的一实施例中，参照图3，靠模板41和遮挡板51可为一体。当然，靠模板41和遮挡板51可以分离制造，然后安装在一起。
在根据本发明的制孔装置的一实施例中，参照图3，靠模板41与交叉滚子轴承36通过交叉滚子轴承36的内侧的轴承而以轴承连接；压环38和压杯37与交叉滚子轴承36通过交叉滚子轴承36的外侧的轴承而以轴承连接。
在根据本发明的制孔装置的一实施例中，参照图2，丝杠螺母座24的下部的靠近后端的一部分加宽，以用于止挡在开口311处的连接板31上。
在根据本发明的制孔装置的一实施例中，参照图1，所述制孔装置还可包括：力传感器6，设置于压杯37的外侧，通信连接于刀具主运动机构1的电主轴11、刀具进给机构2的伺服电机23、压紧机构3的气缸33，用于感测压紧机构3对被制孔对象的表面所施加的压紧力以及抵接凸部42抵靠在靠模板41上时的力的变化并向刀具主运动机构1的电主轴11、刀具进给机构2的伺服电机23、压紧机构3的气缸33输送感测到的所述压紧力以及所述力的变化的信号。在一实施例中，力传感器6可为应变传感器。力传感器6的设置有助于在停机感测机构5的基础上进一步加强停机的精确性，从而提高制孔深度的精度控制。
在根据本发明的制孔装置中，所述通信连接为有线通信或无线通信连接。
在根据本发明的制孔装置的一实施例中，参照图1，压紧机构3的压环38的外周面上设置有内外贯通的排屑口382；所述制孔装置还包括：排屑机构7。排屑机构7包括：真空吸屑管道71，一端连通于外部抽真空装置(未示出)而另一端连通于压环38的排屑口382。
在根据本发明的制孔装置的一实施例中，参照图1，压紧机构3的压环38的端部周缘处可设置有内外贯通的凹口383。

Claims (9)

1.一种制孔装置，其特征在于，包括：
刀具主运动机构(1)，包括：
电主轴(11)，提供旋转运动；
刀柄(12)，一端固定连接于电主轴(11)；以及
刀具(13)，固定连接于刀柄(12)的另一端，用于对被制孔对象进行制孔操作；
刀具进给机构(2)，包括：
底座(21)；
两个直线导轨(22)，平行设置于底座(21)；
伺服电机(23)，提供旋转动力；
丝杠螺母座(24)，固定连接于刀具主运动机构(1)的电主轴(11)且滑动设置在两个直线导轨(22)上；
滚珠丝杠(25)，与丝杠螺母座(24)接合，形成丝杆螺母传动；以及
联轴器(26)，一端连接于滚珠丝杠(25)而另一端连接于伺服电机(23)；
压紧机构(3)，包括；
连接板(31)，设置有供刀具进给机构(2)的丝杠螺母座(24)的前部出入的开口(311)；
固定座(32)；
两个气缸(33)，固定设置于固定座(32)的外侧，具有缸体(331)和出入于缸体(331)的活塞杆(332)，活塞杆(332)的外端固定连接于连接板(31)；
两个直线滑轨(34)，固定连接于底座(21)的外侧；
两个滑块(35)，固定连接于固定座(32)的内侧并分别滑动设置在两个直线滑轨(34)上；
交叉滚子轴承(36)，具有大于刀柄(12)直径的内开口(361)；
压杯(37)，呈上下敞开的半封闭结构，安装于交叉滚子轴承(36)的靠近刀具主运动机构(1)的电主轴(11)的一侧并与交叉滚子轴承(36)以轴承连接，固定连接于连接板(31)，且具有大于刀柄(12)直径的中间开口(371)；以及
压环(38)，一侧安装于交叉滚子轴承(36)的靠近刀具主运动机构(1)的刀具(13)的一侧并与交叉滚子轴承(36)以轴承连接而另一侧用于接触并压紧被制孔对象的表面，且具有大于刀柄(12)直径的中央开口(381)；
定位机构(4)，包括：
靠模板(41)，位于压杯(37)内，与压杯(37)处于同一侧地安装于交叉滚子轴承(36)并与交叉滚子轴承(36)以轴承连接，具有大于刀柄(12)直径的中心开口(411)；以及
抵接凸部(42)，设置于刀柄(12)上且靠近电主轴(11)，且抵接凸部(42)的直径大于靠模板(41)的中心开口(411)的直径，当刀具主运动机构(1)的刀具(13)进给到位时抵靠靠模板(41)；以及
停机感测机构(5)，包括：
遮挡板(51)，固定连接于靠模板(41)；以及
接近开关(52)，穿设固定于压杯(37)，通信连接于刀具主运动机构(1)的电主轴(11)、刀具进给机构(2)的伺服电机(23)，当抵接凸部(42)抵靠接触靠模板(41)时，基于刀柄(12)的旋转以及抵接凸部(42)与靠模板(41)之间的接触摩擦而使遮挡板(51)随靠模板(41)一起转动并对接近开关(52)进行遮挡，接近开关(52)在感测到遮挡板(51)对其遮挡时，获得反馈信号，并将反馈信号通信给刀具主运动机构(1)的电主轴(11)和刀具进给机构(2)的伺服电机(23)、进而刀具主运动机构(1)的电主轴(11)和刀具进给机构(2)的伺服电机(23)停止操作；
其中：
抵接凸部(42)的与靠模板(41)抵接接触的侧面和刀具(13)的顶端的之间的轴向距离为d1；
压环(38)的接触被制孔对象表面的侧面和靠模板(41)的与抵接凸部(42)抵靠的侧面之间的轴向距离为d2；
被制孔对象的制孔深度为d1-d2。
2.根据权利要求1所述的制孔装置，其特征在于，d1的标定采用对刀仪根据制孔深度要求来确定。
3.根据权利要求1所述的制孔装置，其特征在于，靠模板(41)和遮挡板(51)为一体。
4.根据权利要求1所述的制孔装置，其特征在于，丝杠螺母座(24)的下部的靠近后端的一部分加宽，以用于止挡在开口(311)处的连接板(31)上。
5.根据权利要求1所述的制孔装置，其特征在于，所述制孔装置还包括：
力传感器(6)，设置于压杯(37)的外侧，通信连接于刀具主运动机构(1)的电主轴(11)、刀具进给机构(2)的伺服电机(23)、压紧机构(3)的气缸(33)，用于感测压紧机构(3)对被制孔对象的表面所施加的压紧力以及抵接凸部(42)抵靠在靠模板(41)上时的力的变化并向刀具主运动机构(1)的电主轴(11)、刀具进给机构(2)的伺服电机(23)、压紧机构(3)的气缸(33)输送感测到的所述压紧力以及所述力的变化的信号。
6.根据权利要求5所述的制孔装置，其特征在于，力传感器(6)为应变传感器。
7.根据权利要求1或5所述的制孔装置，其特征在于，所述通信连接为有线通信或无线通信连接。
8.根据权利要求1所述的制孔装置，其特征在于，
压紧机构(3)的压环(38)的外周面上设置有内外贯通的排屑口(382)；
所述制孔装置还包括：
排屑机构(7)，包括：
真空吸屑管道(71)，一端连通于外部抽真空装置而另一端连通于压环(38)的排屑口(382)。
9.根据权利要求8所述的制孔装置，其特征在于，压紧机构(3)的压环(38)的端部周缘处设置有内外贯通的凹口(383)。
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