CN105397863B - 高精度打孔设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精度打孔设备，包括：工作台；水平运动机构用于在水平方向进行运动；竖直运动机构用于在竖直方向进行运动；固定件，与竖直运动机构连接；平衡杆，与固定件固定连接，平衡杆具有第一端和第二端，第一端设置有打孔机构，第二端设置有校准机构，打孔机构与校准机构在与垂直于平衡杆的方向上平齐；第一固定位；第二固定位；水平运动机构包括第一导轨与支撑架，第一导轨固定设置于工作台上，支撑架滑动设置于第一导轨上，竖直运动机构与支撑架连接。当校准机构碰触到第二固定位上的参照物件时，竖直运动机构停止驱动，使打孔机构在竖直方向上停止，实现了对打孔深度的控制，使得打孔精度提高。

Description

高精度打孔设备

技术领域

本发明涉及打孔技术领域，特别是涉及高精度打孔设备。

背景技术

电子设备大多采用塑料外壳，塑料外壳分为前壳和后壳，前壳和后壳通过螺钉连接，那么，需要在前壳或后壳上打孔，生成螺钉孔，使得前壳和后壳可以通过螺钉连接。一般来说，由于塑料外壳的厚度较薄，且塑料硬度较脆，稍有不慎将会将塑料外壳打穿，而使得外壳报废。为了精确打孔，一般采用激光测距装置来测量孔深，避免将外壳打穿，尽管激光测距的精度很高，但设备在打孔时仍存在偏差，容易打深或打浅，打深使得外壳报废，而打浅了，则使得螺钉无法完全拧入，同样容易产生次品。

发明内容

基于此，有必要针对现有打孔设备打孔精度不高，容易产生次品的缺陷，提供一种高精度打孔设备，具有打孔精度高，使得次品率大大降低，大大降低了生产成本。

一种高精度打孔设备，包括：

工作台；

水平运动机构，活动设置于所述工作台上，用于在水平方向进行运动；

竖直运动机构，与所述水平运动机构活动连接，用于在竖直方向进行运动；

固定件，与所述竖直运动机构连接；

平衡杆，与所述固定件固定连接，所述平衡杆具有第一端和第二端，所述第一端设置有打孔机构，所述第二端设置有校准机构，所述打孔机构与所述校准机构在与垂直于所述平衡杆的方向上平齐，所述校准机构包括校准顶针和校准杆，所述校准杆与所述平衡杆的第二端固定连接，所述校准顶针和与所述校准杆连接，所述校准顶针远离所述校准杆的一端固定设置有缓冲垫；

第一固定位，固定设置于所述工作台上，且与所述打孔机构对应设置；

第二固定位，固定设置于所述工作台上，且与所述校准机构对应设置；

所述水平运动机构包括第一导轨与支撑架，所述第一导轨固定设置于所述工作台上，所述支撑架滑动设置于第一导轨上，所述竖直运动机构与所述支撑架连接；所述第一导轨数量为两个，两个所述第一导轨相互平行；

所述水平运动机构还包括第二导轨，所述第二导轨固定设置于所述支撑架上，且所述第二导轨与所述第一导轨垂直，所述竖直运动机构滑动设置于所述第二导轨上，所述第二导轨上滑动设置一滑块，所述竖直运动机构与所述滑块固定连接，所述竖直运动机构包括第三导轨，所述固定件滑动设置于所述第三导轨上；

所述支撑架、所述滑块和所述固定件分别连接一步进电机；

还包括导向柱和导向件，所述导向柱固定设置于所述工作台上，所述导向件一端与所述校准机构固定连接，另一端套设于所述导向柱上；

所述导向件包括导向连接部与导向环，所述导向连接部与所述导向环固定连接，所述导向连接部与所述校准机构活动连接，所述导向环套设于所述导向柱上。

上述高精度打孔设备，通过将模具放置在第一固定位，将参照物件放置在第二固定位上，竖直运动机构通过平衡杆对打孔机构与校准机构的同步驱动，当校准机构碰触到第二固定位上的参照物件时，竖直运动机构停止驱动，使得打孔机构在竖直方向上停止运动，从而实现了对打孔深度的控制，使得打孔精度提高，次品率降低，大大降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明一个实施例的高精度打孔设备的立体结构示意图；

图2为本发明一个实施例的高精度打孔设备的打孔机构的结构示意图；

图3为本发明一个实施例的高精度打孔设备的校准机构的结构示意图；

图4为本发明另一个实施例的高精度打孔设备的立体结构示意图；

图5为本发明一个实施例的高精度打孔设备的部分结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

例如，一种高精度打孔设备，包括：工作台；水平运动机构，活动设置于所述工作台上，用于在水平方向进行运动；竖直运动机构，与所述水平运动机构活动连接，用于在竖直方向进行运动；固定件，与所述竖直运动机构连接；平衡杆，与所述固定件固定连接，所述平衡杆具有第一端和第二端，所述第一端设置有打孔机构，所述第二端设置有校准机构，所述打孔机构与所述校准机构在与垂直于所述平衡杆的方向上平齐；第一固定位，固定设置于所述工作台上，且与所述打孔机构对应设置；第二固定位，固定设置于所述工作台上，且与所述校准机构对应设置。

如图1所示，其为本发明一较佳实施例的高精度打孔设备10，包括：工作台100、水平运动机构200、竖直运动机构300、固定件400、平衡杆500、第一固定位110和第二固定位120，所述水平运动机构200活动设置于所述工作台100上，用于在水平方向进行运动；所述竖直运动机构300与所述水平运动机构200活动连接，用于在竖直方向进行运动；所述固定件400与所述竖直运动机构300连接；所述平衡杆500与所述固定件400固定连接，所述平衡杆具有第一端和第二端，所述第一端设置有打孔机构600，所述第二端设置有校准机构700，所述打孔机构600与所述校准机构700在与垂直于所述平衡杆500的方向上平齐；所述第一固定位110固定设置于所述工作台100上，且与所述打孔机构600对应设置；所述第二固定位120，固定设置于所述工作台100上，且与所述校准机构700对应设置。例如，所述第二固定位120设置于所述校准机构700下方，例如，所述第一固定位110设置于所述打孔机构600下方。

所述第一固定位110用于固定需要打孔的模具，例如外壳，所述第二固定位120用于固定参考物件，例如参考物件为已完成打孔的模具，例如具有标准孔深的五金件，且五金件与模具具有相同大小。打孔时，将模具放置在第一固定位110，将参照物件放置在第二固定位120上，水平运动机构200驱动打孔机构600和校准机构700分别在水平方向上运动，使打孔机构600对齐孔位，以及使得校准机构700对准参考物件上已有的孔位，竖直运动机构300通过平衡杆500对打孔机构600与校准机构700的同步驱动，使得打孔机构600与校准机构700同时下行，当校准机构700碰触到第二固定位120上的参照物件时，或者说，当校准机构700抵触到参照物件上孔内最深处时，竖直运动机构300停止驱动，使得打孔机构600在竖直方向上停止运动，这样，通过所述校准机构700对所述打孔机构600的校准，使得打孔机构600每次打孔的深度都一致，从而实现了对打孔深度的控制，使得打孔精度提高，次品率降低，大大降低了生产成本

在一个实施例中，如图2所示，所述打孔机构600包括钻头610、驱动杆620以及驱动电机630，请结合图1和图2，所述驱动电机630固定设置于所述平衡杆500的第一端，所述驱动电机630与所述驱动杆620连接，所述驱动杆620与所述钻头610连接，这样，所述驱动电机630工作时，所述驱动电机630带动所述驱动杆620运动，从而使得所述钻头610对模具进行打孔，例如，所述驱动电机630为转动电机，所述钻头610在所述驱动电机630驱动下高速转动，所述钻头610对模具进行钻孔，又如，所述驱动电机630为震动电机，所述钻头610在所述震动电机驱动下做圆周震动，对模具进行打孔。

为了避免打孔机构600冲击激烈，使得模具受冲击而破损，请再次参见图1，所述打孔机构600包括弹性件640，所述弹性件640一端与所述钻头610连接，另一端与所述驱动杆620连接，这样，当所述钻头610进行打孔时，在钻头610接触到模具时，所述弹性件640可以吸收所述竖直运动机构300的在竖直方向上的力，为所述钻头610提供缓冲，避免模具受冲击力较大而破损，使得打孔效果更佳。

在一个实施例中，请再次参见图2，所述驱动杆620包括第一连接杆621与第二连接杆622，所述第一连接杆621与所述驱动电机630连接，所述第二连接杆622与所述钻头610连接，所述第一连接杆621与所述第二连接杆622活动连接，例如，所述钻头610靠近所述第二连接杆622的一端设置有第一连接部611，所述弹性件640抵接于所述第一连接部611，例如，所述第一连接杆621靠近所述钻头610的一端设置有第二连接部623，所述弹性件640抵接于所述第二连接部623，例如，如图2所示，所述弹性件640为弹簧641，例如，所述弹簧641套设于所述第二连接杆622外侧。这样，当所述打孔机构600在所述竖直运动机构300的驱动下竖直向下运动时，由于所述校准机构700此时还未深入到参考物件的孔内，所述钻头610首先接触到模具，此时所述弹簧641可以吸收所述钻头610受到的反向冲击，使得所述钻头610具有一个缓冲过程，避免所述竖直运动机构300的驱动力过大，造成模具受损。

在一个实施例中，如图3所示，所述校准机构700包括校准顶针710和校准杆720，请结合图1和图3，所述校准杆720与所述平衡杆500的第二端固定连接，所述校准顶针710和与所述校准杆720连接，当所述打孔机构600在所述竖直运动机构300驱动下在竖直方向上向下运动时，所述校准机构700在所述竖直运动机构300驱动下也随之与所述打孔机构600平齐地向下运动，例如，所述校准顶针710与所述钻头610的末端平齐，例如，所述校准顶针710与所述钻头610的末端在同一水平面上，这样，使得所述打孔机构600与所述校准机构700可以保持同一孔深，当所述校准顶针710碰触到参考物件的孔内最深处时，所述竖直运动机构300停止向下运动，使得所述钻头610打孔的深度与参考物件的孔深一致，从而避免所述钻头610的打孔的深度太浅或太深，以使得打孔效果更佳，精度更高。

为了提高所述校准顶针710的校准精度，例如，所述校准顶针710和远离所述校准杆720的一端为光滑平面，例如，所述校准顶针710的末端为光滑平面，这样使得所述校准顶针710可以更充分地与参考物件抵接，避免由于参考物件表面或孔内的平面不平而导致的校准不准确，以此提高了校准精度。

为了使得所述校准机构700在竖直方向上运动更为平稳，例如，如图1所示，所述校准杆720为圆柱形，例如，所述校准顶针710为圆柱形；另一方面，避免所述校准顶针710对参考物件造成损坏，例如，如图3所示，所述校准顶针710远离所述校准杆720的一端固定设置有缓冲垫711，例如，所述缓冲垫711具有光滑平面，这样，当所述校准顶针710与参考物件接触时，所述缓冲垫711可以首先接触到参考物件，避免所述校准顶针710受力直接作用在参考物件上，导致所述校准顶针710或参考物件受损，又如，再次参见图3，所述校准杆720靠近所述校准顶针710的一端设置有缓冲环721，所述缓冲环721绕设于所述校准顶针710外侧，这样，可以避免由于参考物件的孔深太大，而所述校准顶针710小于参考物件的孔深，导致所述校准杆720直接作用在参考物件上，使得校准杆720受损或参考物件受损，从而导致校准杆720的校准精度下降。

由于所述缓冲垫711具有弹性和伸缩性，那么所述缓冲垫711的弹性和伸缩性将使得所述校准顶针710的校准出现误差，为了减小误差，例如，所述缓冲垫711为橡胶垫，又如，所述缓冲垫711为硬橡胶，例如，所述硬橡胶为含硫橡胶，这样，由于参考物件为金属或塑料制成，而硬橡胶具有一定硬度，但却无法对金属或塑料的参考物件造成损害，而其几乎没有弹性和伸缩性，使得所述校准顶针710碰触到参考物件时误差更小。

为了使得所述校准机构700在竖直方向上运动更为平稳，避免所述校准机构700在水平方向上产生位移，使得在竖直方向上的测距精度产生误差，例如，如图4所示，本发明的高精度打孔设备还包括导向柱150，所述导向柱150固定设置于所述工作台100上，所述校准机构700与所述导向柱150活动连接，例如，所述导向柱150为方形，又如，所述导向柱150为圆形，当所述校准机构700在所述竖直运动机构300的驱动下向下运动时，所述校准机构700可沿着所述导向柱150运动，保持在竖直方向上的直线运动，避免所述校准机构700在水平方向上产生位移，以此使得所述校准机构700的校准精度更高。

在一个实施例中，请再次参见图4，本发明还包括导向件160，所述导向件160一端与所述校准机构700固定连接，另一端套设于所述导向柱150上，例如，所述导向件160包括导向连接部161与导向环162，所述导向连接部161与所述导向环162固定连接，例如，所述导向连接部161与所述导向环162一体成型，所述导向连接部161与所述校准机构700活动连接，所述导向环162套设于所述导向柱150上，例如，所述导向连接部161与所述校准杆720活动连接，所述导向连接部161套设于所述校准杆720上，这样，当所述校准机构700在所述竖直运动机构300驱动下运动时，所述校准杆720沿着所述导向柱150运动，使得所述校准杆720的运动方向更为精确，提高了校准精度。

为了避免所述校准杆720在水平方向上的横移，进一步提高所述校准机构700的校准精度，例如，所述导向环162的内径与所述导向柱150的直径相等，这样，当所述导向环162在所述导向柱150的外侧无法横移，使得所述校准杆720也无法产生水平横移，以此限定所述校准杆720在水平方向上的位移，提高所述校准机构700的校准精度。

应该理解的是，所述校准机构700还在所述水平运动机构200的驱动下水平运动，而由于所述导向柱150为固定的，因此，当完成一个位置的打孔后，所述校准机构700需要在水平方向上运动，因此，为了便于所述导向环162从所述导向柱150上滑出，例如，所述导向环162为封闭环，例如，所述导向环162为半封闭环，这样，半封闭式的形状有利于所述导向环162滑出，以使得所述校准机构700可以在水平方向上运动。

为了使得所述导向环162易于套入所述导向柱150，例如，所述导向环162的内侧的两端设置有倾斜部，例如，所述倾斜部的直径由所述导向环162的两端向所述导向环162的中部逐渐减小，例如，所述倾斜部的直径由外向内逐渐减小，例如，所述倾斜部的最小直径与所述导向柱150的直径相等，所述倾斜部的外侧的直径大于所述导向柱150的直径，这样，所述倾斜部可以使得所述导向环162更容易地套入所述导向柱150，或滑出所述导向柱150。

例如，所述倾斜部设置有滑槽，其横截面为三角形，所述导向柱150对应设置有凸轨，两者配合以使所述导向环162更容易地定位套入所述导向柱150，或滑出所述导向柱150。优选的，所述滑槽两旁分别设置有辅助弹性滑条，所述凸轨两旁分别开设有压槽，其中填设形变滑道，所述导向环162套入所述导向柱150或滑出所述导向柱150时，辅助弹性滑条与压槽相接触，辅助弹性滑条与压槽的形变滑道均产生轻微形变，以使所述导向环162更容易地定位套入所述导向柱150，或滑出所述导向柱150。

为了进一步使得所述打孔机构600与所述校准机构700水平平齐，或者说，使得所述校准顶针710与所述钻头610的末端在同一水平面上，本发明还包括水平仪(图未示)，所述水平仪与所述平衡杆500连接，用于感应所述平衡杆500的水平平衡，例如，所述水平仪为陀螺仪，当所述平衡杆500在所述竖直运动机构300驱动下在竖直方向上运动时，所述水平仪感应所述平衡杆500的水平度，当感应结果为所述平衡杆500不水平时，即所述平衡杆500的所述第一端与所述第二端不水平，表明所述打孔机构600与所述校准机构700部平齐，所述校准顶针710与所述钻头610的末端在不同一水平面上，这样，将造成打孔深度不精确的后果，那么需要相应调节所述打孔机构600与所述校准机构700的位置，或者调节所述固定件400的位置，使得所述平衡杆500恢复水平。而当水平仪感应到所述平衡杆500水平时，则此时的打孔深度更为精确。

为了使得所述水平仪的感应结果更为精准，例如，所述水平仪连接于所述平衡杆500的中部，这样，所述水平仪可以精确感应所述平衡杆500两端在竖直方向上的偏移，使得感应结果更为精准。

为了使得所述平衡杆500在水平方向更为平衡，例如，所述打孔机构600与所述校准机构700对称设置于所述平衡杆500的所述第一端和所述第二端，使得所述平衡杆500可以受力平衡，从而使得所述平衡杆500可以维持水平。

为了固定所述平衡杆500，避免所述平衡杆500产生位移或晃动，例如，如图4所示，所述固定件400设置有固定部410，所述平衡杆500固定设置于所述固定部410上，例如，所述固定部410的数量为两个，例如，两个所述固定部410关于所述平衡杆500的中点对称设置，例如，两个所述固定部410分别设置有凹型槽，所述平衡杆500设置于所述凹形槽内，例如，两个所述固定部410分别设置有扣合孔，所述平衡杆500穿设于所述扣合孔，例如，所述平衡杆500通过螺钉分别与两个所述固定部410固定连接，从而使得所述平衡杆500更为稳固，避免所述平衡杆500产生位移或晃动。

例如，所述平衡杆500为圆柱形，但圆柱形的所述平衡杆500容易在所述固定部410上产生位移和晃动，又如，所述平衡杆500为方形，又如，所述平衡杆500具有方形截面，例如，所述平衡杆500具有矩形截面，这样，方形截面使得所述平衡杆500与所述固定部410在受力点上具有更大的接触面积，使得所述平衡杆500得到更好的支撑。

在一个实施例中，如图5所示，所述水平运动机构200包括第一导轨210与支撑架220，所述第一导轨210固定设置于所述工作台100上，所述支撑架220滑动设置于第一导轨210上，所述竖直运动机构300与所述支撑架220连接，例如，所述水平运动机构200还包括第二导轨230，所述第二导轨230固定设置于所述支撑架220上，且所述第二导轨230与所述第一导轨210垂直，所述竖直运动机构300滑动设置于所述第二导轨230上，这样，请结合图1和图5，所述支撑架220在所述第一导轨210上滑动时，所述平衡杆500及所述平衡杆500上的组件随着所述支撑架220在水平方向的一个方向运动，例如，X轴方向，所述竖直运动机构300在所述第二导轨230上滑动时，所述平衡杆500及所述平衡杆500上的组件随着所述竖直运动机构300在水平方向的另一个方向运动，例如，Y轴方向，这样，使得所述打孔机构600与所述校准机构700可以覆盖所述工作台100上的任一位置，使得所述打孔机构600和所述校准机构700可以精确的移动至所述第一固定位110和所述第二固定位120相应的空位上。

为了使得所述支撑架220运动更为平稳，使得所述平衡杆500保持平衡，以提高所述打孔机构600与所述校准机构700的精度，例如，如图5所示，所述第一导轨210数量为两个，例如，两个所述第一导轨210相互平行，例如，两个所述第一导轨210分别设置于所述第一固定位110和所述第二固定位120的两侧，且两个所述第一导轨210相互平行，这样，所述支撑架220在两个所述第一导轨210的支撑下，运动更为平稳，避免单一导轨的支撑不平衡导致所述支撑架220倾斜。

为了使得所述竖直运动机构300运动更为平稳，例如，如图5所示，所述第二导轨230上滑动设置一滑块240，所述竖直运动机构300与所述滑块240固定连接，例如，所述竖直运动机构300包括第三导轨310，所述固定件400滑动设置于所述第三导轨310上，这样，所述竖直运动机构300可以平稳滴在沿着所述第二导轨230运动，并使得所述固定件400带动所述平衡杆500沿着所述第三导轨310在竖直方向上平稳运动。

例如，所述支撑架220、所述滑块240和所述固定件400分别连接一伺服电机(图未示)，所述伺服电机包括第一电机、第二电机和第三电机，所述第一电机驱动所述支撑架220沿所述第一导轨210在水平方向的X轴方向运动，所述第二电机驱动所述滑块240沿着所述第二导轨230在水平方向的Y轴运动，所述第三电机驱动所述固定件400沿所述第三导轨310在竖直方向上运动，又如，所述支撑架220、所述滑块240和所述固定件400分别连接一步进电机，又如，支撑架220、所述滑块240和所述固定件400分别连接一驱动气缸。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种高精度打孔设备，其特征在于，包括：

工作台；

水平运动机构，活动设置于所述工作台上，用于在水平方向进行运动；

竖直运动机构，与所述水平运动机构活动连接，用于在竖直方向进行运动；

固定件，与所述竖直运动机构连接；

平衡杆，与所述固定件固定连接，所述平衡杆具有第一端和第二端，所述第一端设置有打孔机构，所述第二端设置有校准机构，所述打孔机构与所述校准机构在与垂直于所述平衡杆的方向上平齐，所述校准机构包括校准顶针和校准杆，所述校准杆与所述平衡杆的第二端固定连接，所述校准顶针和与所述校准杆连接，所述校准顶针远离所述校准杆的一端固定设置有缓冲垫；

第一固定位，固定设置于所述工作台上，且与所述打孔机构对应设置；

第二固定位，固定设置于所述工作台上，且与所述校准机构对应设置；

所述水平运动机构包括第一导轨与支撑架，所述第一导轨固定设置于所述工作台上，所述支撑架滑动设置于第一导轨上，所述竖直运动机构与所述支撑架连接；所述第一导轨数量为两个，两个所述第一导轨相互平行；

所述水平运动机构还包括第二导轨，所述第二导轨固定设置于所述支撑架上，且所述第二导轨与所述第一导轨垂直，所述竖直运动机构滑动设置于所述第二导轨上，所述第二导轨上滑动设置一滑块，所述竖直运动机构与所述滑块固定连接，所述竖直运动机构包括第三导轨，所述固定件滑动设置于所述第三导轨上；

所述支撑架、所述滑块和所述固定件分别连接一步进电机；

还包括导向柱和导向件，所述导向柱固定设置于所述工作台上，所述导向件一端与所述校准机构固定连接，另一端套设于所述导向柱上；

所述导向件包括导向连接部与导向环，所述导向连接部与所述导向环固定连接，所述导向连接部与所述校准机构活动连接，所述导向环套设于所述导向柱上。