CN106346566B - 一种制造圆柱形木棍的机器人系统及圆柱形木棍的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于木材加工及自动化控制、智能制造技术领域，尤其是涉及一种制造圆柱形木棍的机器人系统，包括成型支架（1）、助成型机构（2）、轨道（3）。本发明解决了现有技术中制造圆柱形木棍需要昂贵的设备投入费、巨大的场地占用等技术问题。本发明还揭示了圆柱形木棍的制造方法。本发明具有以下主要有益技术效果：设备简单、易于制造、成本投入低、制造速度快、可自动化无人制造、制造的圆柱形木棍圆整、外观漂亮、手感光滑。

Description

一种制造圆柱形木棍的机器人系统及圆柱形木棍的制造方法

技术领域

本发明属于木材加工及自动化控制、智能制造技术领域，尤其是涉及一种制造圆柱形木棍的机器人系统及圆柱形木棍的制造方法。

背景技术

圆柱形木棍可以应用在建筑、装饰装璜、玩具等技术领域中。然而，现有技术中，圆柱形木棍存在制造困难、制造成本高、制造的圆柱形木棍不圆等问题，要加工成圆柱形木棍，需要昂贵的自动化设备，对于中、小型企业及个人的投资业说，远超出了承受的范围，因此，圆柱形木棍价格昂贵、大大地制约了圆柱形木棍的应用；人力成本的增加及人们对于重复劳动的厌倦，对于其中重复的工作，人们希望机器换人。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是揭示一种制造圆柱形木棍的机器人系统，并进一步地揭示圆柱形木棍的制造方法，它们是采用以下技术方案来实现的。

一种制造圆柱形木棍的机器人系统，包括成型支架1、助成型机构2、轨道3，其特征在于所述成型支架1由相互垂直的水平基座11及垂直基座12构成，水平基座11上具有贯穿水平基座上表面及下表面的固定孔111、垂直基座12上具有贯穿垂直基座左表面及右表面的成型孔121、水平基座11的右端与垂直基座12的下端相连、成型支架为一体形成的；固定部件14穿过水平基座11的固定孔111并将水平基座11固定在桌板6上，桌板6的下表面具有多根向下延伸并且长度相等的桌腿61；所述成型支架的材料是钢或铁或合金，垂直基座12厚度大于8mm；垂直基座12的右侧具有凸出垂直基座12右表面的防碰部件122；垂直基座12的成型孔121上方安装有红外信号发送部件15、垂直基座12的成型孔121下方安装有木棍位置信息发送单元16；

所述助成型机构2由助成型动力箱21、伸出助成型动力箱21左表面的固定头22及测力部件24、从助成型动力箱21下表面向下延伸且长度相等的第一支撑腿231、第二支撑腿232及第三支撑腿233、安装在第一支撑腿231下面的第一滚轮2311、安装在第二支撑腿232下面的第二滚轮2321、安装在第三支撑腿233下面的第三滚轮2331、位于助成型动力箱21内部的动力机构210构成，固定头22固定在动力机构的转动轴上，固定头22内部具有可容纳矩形木料一端的固定槽221，固定头22顺时针旋转可以夹紧位于固定槽221内的矩形木料，固定头22逆时针旋转可以松开位于固定槽221内的矩形木料，助成型动力箱前侧具有凸出助成型动力箱前表面的第一把手211、助成型动力箱后侧具有凸出助成型动力箱后表面的第二把手212；测力部件24的长度大于固定头22的长度；

所述轨道3由相互平行、且都为长方体形状的第一轨条31、第二轨条32、第三轨条33及第四轨条34构成，第一轨条31与第二轨条32之间具有第一凹槽312，第二轨条32与第三轨条33之间具有第二凹槽323，第三轨条33与第四轨条34之间具有第三凹槽334，第一轨条31、第二轨条32、第三轨条33及第四轨条34四者的左表面在同一平面内，轨道3位于桌板6的右侧且桌板6的右表面与第一轨条31的左表面在同一平面内；

所述第一滚轮2311位于第三凹槽334中且可在第三凹槽334中滚动、第二滚轮2321位于第二凹槽323中且可在第二凹槽323中滚动、第三滚轮2331位于第一凹槽312中且可在第一凹槽312中滚动，成型孔轴线1211、固定头22的轴线、固定槽221的轴线三者是重合的；

所述第二凹槽323的对称轴线、固定头22的轴线、成型孔轴线1211三者在圆柱形木棍制造系统的俯视方向的投影中是重合的；

在助成型机构2向成型支架1方向前进时，固定头22碰到防碰部件122后可以回缩，防碰部件122回缩到极限位置后，防碰部件122伸出助成型动力箱21左表面的长度与固定头22伸出助成型动力箱21左表面的长度是一样长的；

动力机构210由水平运动驱动单元S1、水平运动驱动电机S2、固定头驱动单元S3、中央控制单元S4、压力显示及报警单元S5、旋转运动电机S6、木棍位置信息接收及分析单元S7、直流电源S8构成，直流电源S8供给水平运动驱动单元S1、固定头驱动单元S3、中央控制单元S4、压力显示及报警单元S5、木棍位置信息接收及分析单元S7电力，木棍位置信息发送单元16将接收到的木棍位置信息经调制后发送到木棍位置信息接收及分析单元S7，中央控制单元S4接收木棍位置信息接收及分析单元S7送入的位置信息并发出指令控制水平运动驱动单元S1的动作，水平运动驱动单元S1的动作控制水平运动驱动电机S2的运转使第一至第三滚轮向成型支架方向运动或背离成型支架运动或停止运动；测力部件24将测得的力值传输到压力显示及报警单元S5，压力显示及报警单元S5将接收到的压力信息传输到中央控制单元S4，中央控制单元S4发送指令给固定头驱动单元S3，固定头驱动单元S3动作使驱动旋转运动电机S6旋转进而带动固定头22旋转或使驱动旋转运动电机S6停止并使固定头22停止。

一种制造圆柱形木棍的机器人系统，包括成型支架1、助成型机构2、轨道3，其特征在于所述成型支架1由相互垂直的水平基座11、垂直基座12、位于水平基座11与垂直基座12之间并将水平基座11与垂直基座12连接起来的支撑板13构成，水平基座11上具有贯穿水平基座上表面及下表面的固定孔111、垂直基座12上具有贯穿垂直基座左表面及右表面的成型孔121、水平基座11的右端与垂直基座12的下端相连、成型支架为一体形成的；固定部件14穿过水平基座11的固定孔111并将水平基座11固定在桌板6上，桌板6的下表面具有多根向下延伸并且长度相等的桌腿61；所述成型支架的材料是钢或铁或合金，垂直基座12厚度大于6mm；垂直基座12的右侧具有凸出垂直基座12右表面的防碰部件122；支撑板13的主视图为直角三角形、支撑板13的俯视图为矩形、支撑板13的右表面与垂直基座12的左表面结合为一体、支撑板13的下表面与水平基座11的上表面结合为一体、支撑板13最高位置在成型孔121的下方；垂直基座12的成型孔121上方安装有红外信号发送部件15、垂直基座12的成型孔121下方安装有木棍位置信息发送单元16；

所述助成型机构2由助成型动力箱21、伸出助成型动力箱21左表面的固定头22及测力部件24、从助成型动力箱21下表面向下延伸且长度相等的第一支撑腿231、第二支撑腿232及第三支撑腿233、安装在第一支撑腿231下面的第一滚轮2311、安装在第二支撑腿232下面的第二滚轮2321、安装在第三支撑腿233下面的第三滚轮2331、位于助成型动力箱21内部的动力机构构成，固定头22固定在动力机构的转动轴上，固定头22内部具有可容纳矩形木料一端的固定槽221，固定头22顺时针旋转可以夹紧位于固定槽221内的矩形木料，固定头22逆时针旋转可以松开位于固定槽221内的矩形木料，助成型动力箱前侧具有凸出助成型动力箱前表面的第一把手211、助成型动力箱后侧具有凸出助成型动力箱后表面的第二把手212；测力部件24的长度大于固定头22的长度；

所述轨道3由相互平行、且都为长方体形状的第一轨条31、第二轨条32、第三轨条33及第四轨条34构成，第一轨条31与第二轨条32之间具有第一凹槽312，第二轨条32与第三轨条33之间具有第二凹槽323，第三轨条33与第四轨条34之间具有第三凹槽334，第一轨条31、第二轨条32、第三轨条33及第四轨条34四者的左表面在同一平面内，轨道3位于桌板6的右侧且桌板6的右表面与第一轨条31的左表面在同一平面内；

所述第一滚轮2311位于第三凹槽334中且可在第三凹槽334中滚动、第二滚轮2321位于第二凹槽323中且可在第二凹槽323中滚动、第三滚轮2331位于第一凹槽312中且可在第一凹槽312中滚动，成型孔轴线1211、固定头22的轴线、固定槽221的轴线三者是重合的；

所述第二凹槽323的对称轴线、固定头22的轴线、成型孔轴线1211三者在圆柱形木棍制造系统的俯视方向的投影中是重合的；

在助成型机构2向成型支架1方向前进时，固定头22碰到防碰部件122后可以回缩，防碰部件122回缩到极限位置后，防碰部件122伸出助成型动力箱21左表面的长度与固定头22伸出助成型动力箱21左表面的长度是一样长的；

动力机构210由水平运动驱动单元S1、水平运动驱动电机S2、固定头驱动单元S3、中央控制单元S4、压力显示及报警单元S5、旋转运动电机S6、木棍位置信息接收及分析单元S7、直流电源S8构成，直流电源S8供给水平运动驱动单元S1、固定头驱动单元S3、中央控制单元S4、压力显示及报警单元S5、木棍位置信息接收及分析单元S7电力，木棍位置信息发送单元16将接收到的木棍位置信息经调制后发送到木棍位置信息接收及分析单元S7，中央控制单元S4接收木棍位置信息接收及分析单元S7送入的位置信息并发出指令控制水平运动驱动单元S1的动作，水平运动驱动单元S1的动作控制水平运动驱动电机S2的运转使第一至第三滚轮向成型支架方向运动或背离成型支架运动或停止运动；测力部件24将测得的力值传输到压力显示及报警单元S5，压力显示及报警单元S5将接收到的压力信息传输到中央控制单元S4，中央控制单元S4发送指令给固定头驱动单元S3，固定头驱动单元S3动作使驱动旋转运动电机S6旋转进而带动固定头22旋转或使驱动旋转运动电机S6停止并使固定头22停止。

一种制造圆柱形木棍的机器人系统，包括成型支架1、助成型机构2、轨道3，其特征在于所述成型支架1由相互垂直的水平基座11及垂直基座12构成，水平基座11上具有贯穿水平基座上表面及下表面的固定孔111、垂直基座12上具有贯穿垂直基座左表面及右表面的成型孔121、水平基座11的右端与垂直基座12的下端相连、成型支架为一体形成的；固定部件14穿过水平基座11的固定孔111并将水平基座11固定在桌板6上，桌板6的下表面具有多根向下延伸并且长度相等的桌腿61；所述成型支架的材料是钢或铁或合金，垂直基座12厚度大于8mm；垂直基座12的成型孔121上方安装有红外信号发送部件15、垂直基座12的成型孔121下方安装有木棍位置信息发送单元16；

所述助成型机构2由助成型动力箱21、伸出助成型动力箱21左表面的固定头22从助成型动力箱21下表面向下延伸且长度相等的第一支撑腿231、第二支撑腿232及第三支撑腿233、安装在第一支撑腿231下面的第一滚轮2311、安装在第二支撑腿232下面的第二滚轮2321、安装在第三支撑腿233下面的第三滚轮2331、位于助成型动力箱21内部的动力机构构成，固定头22固定在动力机构的转动轴上，固定头22内部具有可容纳矩形木料一端的固定槽221，固定头22顺时针旋转可以夹紧位于固定槽221内的矩形木料，固定头22逆时针旋转可以松开位于固定槽221内的矩形木料，助成型动力箱前侧具有凸出助成型动力箱前表面的第一把手211、助成型动力箱后侧具有凸出助成型动力箱后表面的第二把手212；所述轨道3由相互平行、且都为长方体形状的第一轨条31、第二轨条32、第三轨条33及第四轨条34构成，第一轨条31与第二轨条32之间具有第一凹槽312，第二轨条32与第三轨条33之间具有第二凹槽323，第三轨条33与第四轨条34之间具有第三凹槽334，第一轨条31、第二轨条32、第三轨条33及第四轨条34四者的左表面在同一平面内，轨道3位于桌板6的右侧且桌板6的右表面与第一轨条31的左表面在同一平面内；

所述第一滚轮2311位于第三凹槽334中且可在第三凹槽334中滚动、第二滚轮2321位于第二凹槽323中且可在第二凹槽323中滚动、第三滚轮2331位于第一凹槽312中且可在第一凹槽312中滚动，成型孔轴线1211、固定头22的轴线、固定槽221的轴线三者是重合的；

所述第二凹槽323的对称轴线、固定头22的轴线、成型孔轴线1211三者在圆柱形木棍制造系统的俯视方向的投影中是重合的；

动力机构210由水平运动驱动单元S1、水平运动驱动电机S2、固定头驱动单元S3、中央控制单元S4、压力显示及报警单元S5、旋转运动电机S6、木棍位置信息接收及分析单元S7、直流电源S8构成，直流电源S8供给水平运动驱动单元S1、固定头驱动单元S3、中央控制单元S4、压力显示及报警单元S5、木棍位置信息接收及分析单元S7电力，木棍位置信息发送单元16将接收到的木棍位置信息经调制后发送到木棍位置信息接收及分析单元S7，中央控制单元S4接收木棍位置信息接收及分析单元S7送入的位置信息并发出指令控制水平运动驱动单元S1的动作，水平运动驱动单元S1的动作控制水平运动驱动电机S2的运转使第一至第三滚轮向成型支架方向运动或背离成型支架运动或停止运动；测力部件24将测得的力值传输到压力显示及报警单元S5，压力显示及报警单元S5将接收到的压力信息传输到中央控制单元S4，中央控制单元S4发送指令给固定头驱动单元S3，固定头驱动单元S3动作使驱动旋转运动电机S6旋转进而带动固定头22旋转或使驱动旋转运动电机S6停止并使固定头22停止。

上述所述的一种制造圆柱形木棍的机器人系统，其特征在于所述红外信号发送部件的发送头是伸出垂直基座12右表面的、木棍位置信息发送单元的接收部分也是伸出垂直基座12右表面的。

上述所述的一种制造圆柱形木棍的机器人系统，其特征在于所述动力机构位于成型动力箱内部。

上述所述的一种制造圆柱形木棍的机器人系统，其特征在于所述水平运动驱动电机是步进电机。

圆柱形木棍的制造方法，其采用了上述所述的制造圆柱形木棍的机器人系统，其特征在于所述制造方法具有以下步骤：

第一步：取一端形成有刨离部的矩形木料，将没有刨离部的矩形木料端放置在固定槽内，并用固定头将矩形木料与固定头固定为一体；矩形木料的内切圆的直径略大于成型孔的直径；

第二步：开启旋转运动电机使矩形木料旋转，并使水平运动驱动电机旋转带动助成型机构向成型支架方向运动，矩形木料伸入成型孔，并使成型孔锋利的边缘切削矩形木料形成坯料圆柱形木棍；直到测力部件碰到防碰部件并被不断压缩，到达设定的极限位置或达到设定的力值，压力显示及报警单元将信息送入中央控制单元，使水平运动驱动电机停止旋转，水平运动驱动电机停止后，中央控制单元指令水平运动驱动单元使水平运动驱动电机反向旋转，使助成型机构后退；

第三步：当木棍位置信息发送单元接收到红外信号时，中央控制单元指令水平运动驱动单元使水平运动驱动电机停止旋转，同时，中央控制单元指令固定头驱动单元使旋转运动电机停止旋转，坯料圆柱形木棍停止水平运动及旋转运动后，松开固定头，取下坯料圆柱形木棍，截去矩形部分即完成了圆柱形木棍的制造。

进一步地，上述所述的方法，还在于第三步后还进行了表面磨滑处理。

本发明具有以下主要有益技术效果：设备简单、易于制造、成本投入低、制造速度快、制造的圆柱形木棍圆整、外观漂亮、手感光滑、自动化程度高，中间过程可以实现无人参与加工。

附图说明

图1为本发明中使用的成型支架的一种实施方式的立体结构示意图。

图2为图1放大的俯视图。

图3为本发明中使用的助成型机构的一种实施方式的立体结构示意图。

图4为矩形木料的立体结构示意图。

图5为图4左端部刨去部分后的立体结构示意图。

图6为图5加工成半成品后的立体结构示意图。

图7为本发明实施实例1的立体结构示意图。

图8为图7放大的俯视图。

图9为本发明中使用的成型支架的又一种实施方式的立体结构示意图。

图10为图9放大的主视图。

图11为图9放大的俯视图。

图12为本发明中使用的助成型机构的又一种实施方式的立体结构示意图。

图13为本发明中动力机构的原理框图。

具体实施方式

为使公众能更准确地理解和实施本申请，下面结合附图对实施实例作详细说明，附图中的附图标号对应的含义如下：1—成型支架、2—助成型机构、3—轨道、4—矩形木料、5—圆柱形木棍、6—桌板、61—桌腿、11—水平基座、12—垂直基座、111—固定孔、121—成型孔、1211—成型孔轴线、122—防碰部件、13—支撑板、14—固定部件、21—助成型动力箱、22—固定头、24—测力部件、221—固定槽、211—第一把手、212—第二把手、231—第一支撑腿、232—第二支撑腿、233—第三支撑腿、2311—第一滚轮、2321—第二滚轮、2331—第三滚轮、41—刨离部、31—第一轨条、32—第二轨条、33—第三轨条、34—第四轨条、312—第一凹槽、323—第二凹槽、334—第三凹槽、15—红外信号发送部件、16—木棍位置信息发送单元、动力机构210、水平运动驱动单元S1、水平运动驱动电机S2、固定头驱动单元S3、中央控制单元S4、压力显示及报警单元S5、旋转运动电机S6、木棍位置信息接收及分析单元S7、直流电源S8。

实施实例1

请见图1至图8及图13，一种制造圆柱形木棍的机器人系统，包括成型支架1、助成型机构2、轨道3，其特征在于所述成型支架1由相互垂直的水平基座11及垂直基座12构成，水平基座11上具有贯穿水平基座上表面及下表面的固定孔111、垂直基座12上具有贯穿垂直基座左表面及右表面的成型孔121、水平基座11的右端与垂直基座12的下端相连、成型支架为一体形成的；固定部件14穿过水平基座11的固定孔111并将水平基座11固定在桌板6上，桌板6的下表面具有多根向下延伸并且长度相等的桌腿61；所述成型支架的材料是钢或铁或合金，垂直基座12厚度大于8mm；垂直基座12的右侧具有凸出垂直基座12右表面的防碰部件122；垂直基座12的成型孔121上方安装有红外信号发送部件15、垂直基座12的成型孔121下方安装有木棍位置信息发送单元16；

所述助成型机构2由助成型动力箱21、伸出助成型动力箱21左表面的固定头22及测力部件24、从助成型动力箱21下表面向下延伸且长度相等的第一支撑腿231、第二支撑腿232及第三支撑腿233、安装在第一支撑腿231下面的第一滚轮2311、安装在第二支撑腿232下面的第二滚轮2321、安装在第三支撑腿233下面的第三滚轮2331、位于助成型动力箱21内部的动力机构210构成，固定头22固定在动力机构的转动轴上，固定头22内部具有可容纳矩形木料一端的固定槽221，固定头22顺时针旋转可以夹紧位于固定槽221内的矩形木料，固定头22逆时针旋转可以松开位于固定槽221内的矩形木料，助成型动力箱前侧具有凸出助成型动力箱前表面的第一把手211、助成型动力箱后侧具有凸出助成型动力箱后表面的第二把手212；测力部件24的长度大于固定头22的长度；

所述轨道3由相互平行、且都为长方体形状的第一轨条31、第二轨条32、第三轨条33及第四轨条34构成，第一轨条31与第二轨条32之间具有第一凹槽312，第二轨条32与第三轨条33之间具有第二凹槽323，第三轨条33与第四轨条34之间具有第三凹槽334，第一轨条31、第二轨条32、第三轨条33及第四轨条34四者的左表面在同一平面内，轨道3位于桌板6的右侧且桌板6的右表面与第一轨条31的左表面在同一平面内；

所述第一滚轮2311位于第三凹槽334中且可在第三凹槽334中滚动、第二滚轮2321位于第二凹槽323中且可在第二凹槽323中滚动、第三滚轮2331位于第一凹槽312中且可在第一凹槽312中滚动，成型孔轴线1211、固定头22的轴线、固定槽221的轴线三者是重合的；

图8的俯视图中，第二凹槽323的对称轴线、固定头22的轴线、成型孔轴线1211是重合的；

在助成型机构2向成型支架1方向前进时，固定头22碰到防碰部件122后可以回缩，防碰部件122回缩到极限位置后，防碰部件122伸出助成型动力箱21左表面的长度与固定头22伸出助成型动力箱21左表面的长度是一样长的；

动力机构210由水平运动驱动单元S1、水平运动驱动电机S2、固定头驱动单元S3、中央控制单元S4、压力显示及报警单元S5、旋转运动电机S6、木棍位置信息接收及分析单元S7、直流电源S8构成，直流电源S8供给水平运动驱动单元S1、固定头驱动单元S3、中央控制单元S4、压力显示及报警单元S5、木棍位置信息接收及分析单元S7电力，木棍位置信息发送单元16将接收到的木棍位置信息经调制后发送到木棍位置信息接收及分析单元S7，中央控制单元S4接收木棍位置信息接收及分析单元S7送入的位置信息并发出指令控制水平运动驱动单元S1的动作，水平运动驱动单元S1的动作控制水平运动驱动电机S2的运转使第一至第三滚轮向成型支架方向运动或背离成型支架运动或停止运动；测力部件24将测得的力值传输到压力显示及报警单元S5，压力显示及报警单元S5将接收到的压力信息传输到中央控制单元S4，中央控制单元S4发送指令给固定头驱动单元S3，固定头驱动单元S3动作使驱动旋转运动电机S6旋转进而带动固定头22旋转或使驱动旋转运动电机S6停止并使固定头22停止。

本实施实例中，通过电动或手工锯将木材加工成矩形木料4，高和宽形成的截面尽量做成正方形形状；通过刨类工具，将矩形木料4的左端的四个凸起的棱角部分进行刨角处理，形成刨离部41；将矩形木料4的右端插入固定槽221内，并将固定头22顺时针旋转夹紧矩形木料，助成型机构2的旋转运动电机使固定头22带动矩形木料旋转，水平运动电机推动助成型机构2向成型支架方向运动，使助成型机构2向靠近成型支架1的方向运动，矩形木料4的左端与成型孔121接触，由于矩形木料的内切圆的直径略大于成型孔121的直径，故在动力及压力作用下，矩形木料与锋利的成型孔121的边缘相切割并不断向前运动，由于固定头22做的是圆周运动，故矩形木料4逐渐被切削成为圆柱形木棍5；测力部件24碰到防碰部件122并被不断压缩，到达极限位置后，防碰部件122伸出助成型动力箱21左表面的长度与固定头22伸出助成型动力箱21左表面的长度是一样长的，此时压力显示及报警单元采集到圆柱形木棍5的加工完成信息，发送到中央控制单元指令水平运动驱动单元使水平运动电机停止转动，待助成型动力箱21停止运动后中央控制单元指令水平运动驱动单元使水平运动电机反向转动，进而使成型动力箱21远离成型支架，在加工过程中，木棍位置信息接收及分析单元始终发送采信到的有木棍加工的信息，当圆柱形木棍5退出成型孔时，木棍位置信息接收及分析单元分析出来，然后送入到中央控制单元，中央控制单元指令水平运动电机、旋转运动电机同时停止工作，圆柱形木棍5停止旋转时逆时针旋转固定头22松开矩形木料的右端并取出，锯掉矩形木料右端的长方体部分，完成了圆柱形木棍的制造。

当然，上述所述的一种制造圆柱形木棍的机器人系统，所述成型支架1的垂直基座12的右侧具并没有凸出垂直基座12右表面的防碰部件；防碰部件可以保护垂直基座，但其不存在时，由于测力部件24的存在，可以有效地判断距离，不会轻易撞坏垂直基座。

实施实例2

请见图9至图11，并参考图4至图8及图13，一种制造圆柱形木棍的机器人系统，包括成型支架1、助成型机构2、轨道3，其特征在于所述成型支架1由相互垂直的水平基座11、垂直基座12、位于水平基座11与垂直基座12之间并将水平基座11与垂直基座12连接起来的支撑板13构成，水平基座11上具有贯穿水平基座上表面及下表面的固定孔111、垂直基座12上具有贯穿垂直基座左表面及右表面的成型孔121、水平基座11的右端与垂直基座12的下端相连、成型支架为一体形成的；固定部件14穿过水平基座11的固定孔111并将水平基座11固定在桌板6上，桌板6的下表面具有多根向下延伸并且长度相等的桌腿61；所述成型支架的材料是钢或铁或合金，垂直基座12厚度大于6mm；垂直基座12的右侧具有凸出垂直基座12右表面的防碰部件122；支撑板13的主视图为直角三角形、支撑板13的俯视图为矩形、支撑板13的右表面与垂直基座12的左表面结合为一体、支撑板13的下表面与水平基座11的上表面结合为一体、支撑板13最高位置在成型孔121的下方；垂直基座12的成型孔121上方安装有红外信号发送部件15、垂直基座12的成型孔121下方安装有木棍位置信息发送单元16；

所述助成型机构2由助成型动力箱21、伸出助成型动力箱21左表面的固定头22及测力部件24、从助成型动力箱21下表面向下延伸且长度相等的第一支撑腿231、第二支撑腿232及第三支撑腿233、安装在第一支撑腿231下面的第一滚轮2311、安装在第二支撑腿232下面的第二滚轮2321、安装在第三支撑腿233下面的第三滚轮2331、位于助成型动力箱21内部的动力机构构成，固定头22固定在动力机构的转动轴上，固定头22内部具有可容纳矩形木料一端的固定槽221，固定头22顺时针旋转可以夹紧位于固定槽221内的矩形木料，固定头22逆时针旋转可以松开位于固定槽221内的矩形木料，助成型动力箱前侧具有凸出助成型动力箱前表面的第一把手211、助成型动力箱后侧具有凸出助成型动力箱后表面的第二把手212；测力部件24的长度大于固定头22的长度；

所述轨道3由相互平行、且都为长方体形状的第一轨条31、第二轨条32、第三轨条33及第四轨条34构成，第一轨条31与第二轨条32之间具有第一凹槽312，第二轨条32与第三轨条33之间具有第二凹槽323，第三轨条33与第四轨条34之间具有第三凹槽334，第一轨条31、第二轨条32、第三轨条33及第四轨条34四者的左表面在同一平面内，轨道3位于桌板6的右侧且桌板6的右表面与第一轨条31的左表面在同一平面内；

所述第一滚轮2311位于第三凹槽334中且可在第三凹槽334中滚动、第二滚轮2321位于第二凹槽323中且可在第二凹槽323中滚动、第三滚轮2331位于第一凹槽312中且可在第一凹槽312中滚动，成型孔轴线1211、固定头22的轴线、固定槽221的轴线三者是重合的；

图8的俯视图中，第二凹槽323的对称轴线、固定头22的轴线、成型孔轴线1211是重合的；

在助成型机构2向成型支架1方向前进时，固定头22碰到防碰部件122后可以回缩，防碰部件122回缩到极限位置后，防碰部件122伸出助成型动力箱21左表面的长度与固定头22伸出助成型动力箱21左表面的长度是一样长的；

动力机构210由水平运动驱动单元S1、水平运动驱动电机S2、固定头驱动单元S3、中央控制单元S4、压力显示及报警单元S5、旋转运动电机S6、木棍位置信息接收及分析单元S7、直流电源S8构成，直流电源S8供给水平运动驱动单元S1、固定头驱动单元S3、中央控制单元S4、压力显示及报警单元S5、木棍位置信息接收及分析单元S7电力，木棍位置信息发送单元16将接收到的木棍位置信息经调制后发送到木棍位置信息接收及分析单元S7，中央控制单元S4接收木棍位置信息接收及分析单元S7送入的位置信息并发出指令控制水平运动驱动单元S1的动作，水平运动驱动单元S1的动作控制水平运动驱动电机S2的运转使第一至第三滚轮向成型支架方向运动或背离成型支架运动或停止运动；测力部件24将测得的力值传输到压力显示及报警单元S5，压力显示及报警单元S5将接收到的压力信息传输到中央控制单元S4，中央控制单元S4发送指令给固定头驱动单元S3，固定头驱动单元S3动作使驱动旋转运动电机S6旋转进而带动固定头22旋转或使驱动旋转运动电机S6停止并使固定头22停止。

本实施实例中，通过电动或手工锯将木材加工成矩形木料4，高和宽形成的截面尽量做成正方形形状；通过刨类工具，将矩形木料4的左端的四个凸起的棱角部分进行刨角处理，形成刨离部41；将矩形木料4的右端插入固定槽221内，并将固定头22顺时针旋转夹紧矩形木料，助成型机构2的旋转运动电机使固定头22带动矩形木料旋转，水平运动电机推动助成型机构2向成型支架方向运动，使助成型机构2向靠近成型支架1的方向运动，矩形木料4的左端与成型孔121接触，由于矩形木料的内切圆的直径略大于成型孔121的直径，故在动力及压力作用下，矩形木料与锋利的成型孔121的边缘相切割并不断向前运动，由于固定头22做的是圆周运动，故矩形木料4逐渐被切削成为圆柱形木棍5；测力部件24碰到防碰部件122并被不断压缩，到达极限位置后，防碰部件122伸出助成型动力箱21左表面的长度与固定头22伸出助成型动力箱21左表面的长度是一样长的，此时压力显示及报警单元采集到圆柱形木棍5的加工完成信息，发送到中央控制单元指令水平运动驱动单元使水平运动电机停止转动，待助成型动力箱21停止运动后中央控制单元指令水平运动驱动单元使水平运动电机反向转动，进而使成型动力箱21远离成型支架，在加工过程中，木棍位置信息接收及分析单元始终发送采信到的有木棍加工的信息，当圆柱形木棍5退出成型孔时，木棍位置信息接收及分析单元分析出来，然后送入到中央控制单元，中央控制单元指令水平运动电机、旋转运动电机同时停止工作，圆柱形木棍5停止旋转时逆时针旋转固定头22松开矩形木料的右端并取出，锯掉矩形木料右端的长方体部分，完成了圆柱形木棍的制造。

当然，上述所述的一种制造圆柱形木棍的机器人系统，所述成型支架1的垂直基座12的右侧具并没有凸出垂直基座12右表面的防碰部件；防碰部件可以保护垂直基座，但其不存在时，由于测力部件24的存在，可以有效地判断距离，不会轻易撞坏垂直基座。

实施实例3

请见图12，并参考图1、2及图3至图8及图13，一种制造圆柱形木棍的机器人系统，包括成型支架1、助成型机构2、轨道3，其特征在于所述成型支架1由相互垂直的水平基座11及垂直基座12构成，水平基座11上具有贯穿水平基座上表面及下表面的固定孔111、垂直基座12上具有贯穿垂直基座左表面及右表面的成型孔121、水平基座11的右端与垂直基座12的下端相连、成型支架为一体形成的；固定部件14穿过水平基座11的固定孔111并将水平基座11固定在桌板6上，桌板6的下表面具有多根向下延伸并且长度相等的桌腿61；所述成型支架的材料是钢或铁或合金，垂直基座12厚度大于8mm；垂直基座12的成型孔121上方安装有红外信号发送部件15、垂直基座12的成型孔121下方安装有木棍位置信息发送单元16；

所述助成型机构2由助成型动力箱21、伸出助成型动力箱21左表面的固定头22从助成型动力箱21下表面向下延伸且长度相等的第一支撑腿231、第二支撑腿232及第三支撑腿233、安装在第一支撑腿231下面的第一滚轮2311、安装在第二支撑腿232下面的第二滚轮2321、安装在第三支撑腿233下面的第三滚轮2331、位于助成型动力箱21内部的动力机构构成，固定头22固定在动力机构的转动轴上，固定头22内部具有可容纳矩形木料一端的固定槽221，固定头22顺时针旋转可以夹紧位于固定槽221内的矩形木料，固定头22逆时针旋转可以松开位于固定槽221内的矩形木料，助成型动力箱前侧具有凸出助成型动力箱前表面的第一把手211、助成型动力箱后侧具有凸出助成型动力箱后表面的第二把手212；所述轨道3由相互平行、且都为长方体形状的第一轨条31、第二轨条32、第三轨条33及第四轨条34构成，第一轨条31与第二轨条32之间具有第一凹槽312，第二轨条32与第三轨条33之间具有第二凹槽323，第三轨条33与第四轨条34之间具有第三凹槽334，第一轨条31、第二轨条32、第三轨条33及第四轨条34四者的左表面在同一平面内，轨道3位于桌板6的右侧且桌板6的右表面与第一轨条31的左表面在同一平面内；

所述第一滚轮2311位于第三凹槽334中且可在第三凹槽334中滚动、第二滚轮2321位于第二凹槽323中且可在第二凹槽323中滚动、第三滚轮2331位于第一凹槽312中且可在第一凹槽312中滚动，成型孔轴线1211、固定头22的轴线、固定槽221的轴线三者是重合的；

图8的俯视图中，第二凹槽323的对称轴线、固定头22的轴线、成型孔轴线1211是重合的；

动力机构210由水平运动驱动单元S1、水平运动驱动电机S2、固定头驱动单元S3、中央控制单元S4、压力显示及报警单元S5、旋转运动电机S6、木棍位置信息接收及分析单元S7、直流电源S8构成，直流电源S8供给水平运动驱动单元S1、固定头驱动单元S3、中央控制单元S4、压力显示及报警单元S5、木棍位置信息接收及分析单元S7电力，木棍位置信息发送单元16将接收到的木棍位置信息经调制后发送到木棍位置信息接收及分析单元S7，中央控制单元S4接收木棍位置信息接收及分析单元S7送入的位置信息并发出指令控制水平运动驱动单元S1的动作，水平运动驱动单元S1的动作控制水平运动驱动电机S2的运转使第一至第三滚轮向成型支架方向运动或背离成型支架运动或停止运动；测力部件24将测得的力值传输到压力显示及报警单元S5，压力显示及报警单元S5将接收到的压力信息传输到中央控制单元S4，中央控制单元S4发送指令给固定头驱动单元S3，固定头驱动单元S3动作使驱动旋转运动电机S6旋转进而带动固定头22旋转或使驱动旋转运动电机S6停止并使固定头22停止。

本实施实例中，通过电动或手工锯将木材加工成矩形木料4，高和宽形成的截面尽量做成正方形形状；通过刨类工具，将矩形木料4的左端的四个凸起的棱角部分进行刨角处理，形成刨离部41；将矩形木料4的右端插入固定槽221内，并将固定头22顺时针旋转夹紧矩形木料，助成型机构2的旋转运动电机使固定头22带动矩形木料旋转，水平运动电机推动助成型机构2向成型支架方向运动，使助成型机构2向靠近成型支架1的方向运动，矩形木料4的左端与成型孔121接触，由于矩形木料的内切圆的直径略大于成型孔121的直径，故在动力及压力作用下，矩形木料与锋利的成型孔121的边缘相切割并不断向前运动，由于固定头22做的是圆周运动，故矩形木料4逐渐被切削成为圆柱形木棍5；测力部件24碰到防碰部件122并被不断压缩，到达极限位置后，防碰部件122伸出助成型动力箱21左表面的长度与固定头22伸出助成型动力箱21左表面的长度是一样长的，此时压力显示及报警单元采集到圆柱形木棍5的加工完成信息，发送到中央控制单元指令水平运动驱动单元使水平运动电机停止转动，待助成型动力箱21停止运动后中央控制单元指令水平运动驱动单元使水平运动电机反向转动，进而使成型动力箱21远离成型支架，在加工过程中，木棍位置信息接收及分析单元始终发送采信到的有木棍加工的信息，当圆柱形木棍5退出成型孔时，木棍位置信息接收及分析单元分析出来，然后送入到中央控制单元，中央控制单元指令水平运动电机、旋转运动电机同时停止工作，圆柱形木棍5停止旋转时逆时针旋转固定头22松开矩形木料的右端并取出，锯掉矩形木料右端的长方体部分，完成了圆柱形木棍的制造。

当然，上述所述的一种制造圆柱形木棍的机器人系统，所述成型支架1的垂直基座12的右侧具并没有凸出垂直基座12右表面的防碰部件；防碰部件可以保护垂直基座，但其不存在时，由于测力部件24的存在，可以有效地判断距离，不会轻易撞坏垂直基座。

当然，本实施实例中，显然也可以采用实施实例2的成型支架结构，这种方式可以降低垂直基座的厚度要求，只需6mm即可，这样可以降低成本。

圆柱形木棍的制造方法，它采用了上述任一实施实例的系统，其特征在于其包含有以下步骤：

第一步：取一端形成有刨离部的矩形木料，将没有刨离部的矩形木料端放置在固定槽内，并用固定头将矩形木料与固定头固定为一体；矩形木料的内切圆的直径略大于成型孔的直径；

第二步：开启旋转运动电机使矩形木料旋转，并使水平运动驱动电机旋转带动助成型机构向成型支架方向运动，矩形木料伸入成型孔，并使成型孔锋利的边缘切削矩形木料形成坯料圆柱形木棍；直到测力部件碰到防碰部件并被不断压缩，到达设定的极限位置或达到设定的力值，压力显示及报警单元将信息送入中央控制单元，使水平运动驱动电机停止旋转，水平运动驱动电机停止后，中央控制单元指令水平运动驱动单元使水平运动驱动电机反向旋转，使助成型机构后退；

第三步：当木棍位置信息发送单元接收到红外信号时，中央控制单元指令水平运动驱动单元使水平运动驱动电机停止旋转，同时，中央控制单元指令固定头驱动单元使旋转运动电机停止旋转，坯料圆柱形木棍停止水平运动及旋转运动后，松开固定头，取下坯料圆柱形木棍，截去矩形部分即完成了圆柱形木棍的制造。

本发明中，制造圆柱形木棍的设备简单、易于制造、成本投入低、制造速度快、制造的圆柱形木棍圆整、外观漂亮、手感光滑；助成型机构2的动力机构可以直接是电动机，也可以是冲击钻或电锤等；当需要使圆柱形木棍的表面更光滑时，只需对表面进行研磨处理。本发明制造方法简单、易掌握、自动化程度高、可实现机器换人。

本发明中，到矩形木料4形成刨离部41及以前的步骤可以采用人工完成，完成以后，将具有刨离部41的矩形木料4（称原料木材）放入框中工流水线上，机械装置自动抓取原料木材并将其安装并固定在固定头内，即可采用上面的方法自动制造，制造完成后，机械装置自动放开并取出一端为方头的圆柱形木棍，并放入框或流水线上，即完成了一根圆柱形木棍坯料的制造，将圆柱形木棍坯料截去或裁去方头部分，即完成了圆柱形木棍的制造，当然，需要时可在圆柱形木棍坯料外打磨使其更光滑；依次类推，即可完成中间制造的无人化操作；实现了机器换人的目的，大大节省了人力成本；当然，还可以根据各种木材规格（需要圆柱形木棍的直径、矩形木料尺寸、木材种类）进行列表整理，将一一对应的行进速度值固化入存储器中，根据实际加工的材料选择加工的速度，这样可使圆柱形木棍外径更均匀、同心度更好、圆度更高；本发明中，机械装置自动抓取原料木材、送入需要位置、夹紧、松开、取出等是成熟的技术，故未对其作进一步详述细的陈述。

本发明中，红外信号发送部件一直发送红外线，当木棍进入成型孔时，红外线在木棍位置信息发送单元中收不到，反之木棍位置信息发送单元中可收到，这两种状态分别表示木材已进入成型孔或不在成型孔，加工后能接收到表示加工完成，反之表示加工中；当然接收到的信号可以调制后无线发送，这种都是现有成熟技术。

红外信号发送部件的发送头是伸出垂直基座12右表面的、木棍位置信息发送单元的接收部分也是伸出垂直基座12右表面的。

本发明中的制造方法简单、易掌握、制得的成品合格率高。

本发明中制造的圆柱形木棍可以应用在不同的场合，如装饰装璜、玩具、建筑等等可以预期的领域。

本发明不局限于上述最佳实施方式，应当理解，本发明的构思可以按其他种种形式实施运用，它们同样落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种制造圆柱形木棍的机器人系统，包括成型支架（1）、助成型机构（2）、轨道（3），其特征在于所述成型支架（1）由相互垂直的水平基座（11）及垂直基座（12）构成，水平基座（11）上具有贯穿水平基座上表面及下表面的固定孔（111）、垂直基座（12）上具有贯穿垂直基座左表面及右表面的成型孔（121）、水平基座（11）的右端与垂直基座（12）的下端相连、成型支架为一体形成的；固定部件（14）穿过水平基座（11）的固定孔（111）并将水平基座（11）固定在桌板（6）上，桌板（6）的下表面具有多根向下延伸并且长度相等的桌腿（61）；所述成型支架的材料是铁或合金，垂直基座（12）厚度大于8mm；垂直基座（12）的右侧具有凸出垂直基座（12）右表面的防碰部件（122）；垂直基座（12）的成型孔（121）上方安装有红外信号发送部件（15）、垂直基座（12）的成型孔（121）下方安装有木棍位置信息发送单元（16）；红外信号发送部件的发送头是伸出垂直基座右表面的、木棍位置信息发送单元的接收部分也是伸出垂直基座右表面的；

所述助成型机构（2）由助成型动力箱（21）、伸出助成型动力箱（21）左表面的固定头（22）及测力部件（24）、从助成型动力箱（21）下表面向下延伸且长度相等的第一支撑腿（231）、第二支撑腿（232）及第三支撑腿（233）、安装在第一支撑腿（231）下面的第一滚轮（2311）、安装在第二支撑腿（232）下面的第二滚轮（2321）、安装在第三支撑腿（233）下面的第三滚轮（2331）、位于助成型动力箱（21）内部的动力机构（210）构成，固定头（22）固定在动力机构的转动轴上，固定头（22）内部具有可容纳矩形木料一端的固定槽（221），固定头（22）顺时针旋转可以夹紧位于固定槽（221）内的矩形木料，固定头（22）逆时针旋转可以松开位于固定槽（221）内的矩形木料，助成型动力箱前侧具有凸出助成型动力箱前表面的第一把手（211）、助成型动力箱后侧具有凸出助成型动力箱后表面的第二把手（212）；测力部件（24）的长度大于固定头（22）的长度；

所述轨道（3）由相互平行、且都为长方体形状的第一轨条（31）、第二轨条（32）、第三轨条（33）及第四轨条（34）构成，第一轨条（31）与第二轨条（32）之间具有第一凹槽（312），第二轨条（32）与第三轨条（33）之间具有第二凹槽（323），第三轨条（33）与第四轨条（34）之间具有第三凹槽（334），第一轨条（31）、第二轨条（32）、第三轨条（33）及第四轨条（34）四者的左表面在同一平面内，轨道（3）位于桌板（6）的右侧且桌板（6）的右表面与第一轨条（31）的左表面在同一平面内；

所述第一滚轮（2311）位于第三凹槽（334）中且可在第三凹槽（334）中滚动、第二滚轮（2321）位于第二凹槽（323）中且可在第二凹槽（323）中滚动、第三滚轮（2331）位于第一凹槽（312）中且可在第一凹槽（312）中滚动，成型孔轴线（1211）、固定头（22）的轴线、固定槽（221）的轴线三者是重合的；

所述第二凹槽（323）的对称轴线、固定头（22）的轴线、成型孔轴线（1211）三者在圆柱形木棍制造系统的俯视方向的投影中是重合的；

在助成型机构（2）向成型支架（1）方向前进时，固定头（22）碰到防碰部件（122）后可以回缩，防碰部件（122）回缩到极限位置后，防碰部件（122）伸出助成型动力箱（21）左表面的长度与固定头（22）伸出助成型动力箱（21）左表面的长度是一样长的；

动力机构（210）由水平运动驱动单元（S1）、水平运动驱动电机（S2）、固定头驱动单元（S3）、中央控制单元（S4）、压力显示及报警单元（S5）、旋转运动电机（S6）、木棍位置信息接收及分析单元（S7）、直流电源（S8）构成，直流电源（S8）供给水平运动驱动单元（S1）、固定头驱动单元（S3）、中央控制单元（S4）、压力显示及报警单元（S5）、木棍位置信息接收及分析单元（S7）电力，木棍位置信息发送单元（16）将接收到的木棍位置信息经调制后发送到木棍位置信息接收及分析单元（S7），中央控制单元（S4）接收木棍位置信息接收及分析单元（S7）送入的位置信息并发出指令控制水平运动驱动单元（S1）的动作，水平运动驱动单元（S1）的动作控制水平运动驱动电机（S2）的运转使第一至第三滚轮向成型支架方向运动或背离成型支架运动或停止运动；测力部件（24）将测得的力值传输到压力显示及报警单元（S5），压力显示及报警单元（S5）将接收到的压力信息传输到中央控制单元（S4），中央控制单元（S4）发送指令给固定头驱动单元（S3），固定头驱动单元（S3）动作使驱动旋转运动电机（S6）旋转进而带动固定头（22）旋转或使驱动旋转运动电机（S6）停止并使固定头（22）停止。

2.根据权利要求1所述的一种制造圆柱形木棍的机器人系统，其特征在于所述水平运动驱动电机是步进电机。

3.圆柱形木棍的制造方法，其采用了权利要求1所述的制造圆柱形木棍的机器人系统，其特征在于所述制造方法具有以下步骤：

第一步：取一端形成有刨离部的矩形木料，将没有刨离部的矩形木料端放置在固定槽内，并用固定头将矩形木料与固定头固定为一体；矩形木料的内切圆的直径大于成型孔的直径；

第二步：开启旋转运动电机使矩形木料旋转，并使水平运动驱动电机旋转带动助成型机构向成型支架方向运动，矩形木料伸入成型孔，并使成型孔锋利的边缘切削矩形木料形成坯料圆柱形木棍；直到测力部件碰到防碰部件并被不断压缩，到达设定的极限位置或达到设定的力值，压力显示及报警单元将信息送入中央控制单元，使水平运动驱动电机停止旋转，水平运动驱动电机停止后，中央控制单元指令水平运动驱动单元使水平运动驱动电机反向旋转，使助成型机构后退；

第三步：当木棍位置信息发送单元接收到红外信号时，中央控制单元指令水平运动驱动单元使水平运动驱动电机停止旋转，同时，中央控制单元指令固定头驱动单元使旋转运动电机停止旋转，坯料圆柱形木棍停止水平运动及旋转运动后，松开固定头，取下坯料圆柱形木棍，截去矩形部分即完成了圆柱形木棍的制造。