CN107081815B - 智能木工斜孔机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及木工钻孔技术领域，特别是针对可拆卸板式家具进行钻孔，具体地是一种智能木工斜孔机。该智能木工斜孔机包括方形导轨、滚珠丝杠、伺服电机、两套钻孔机构、气动控制系统和电气控制系统，滚珠丝杠的一端与伺服电机连接，每套钻孔机构包括丝母座、滑块、斜槽架、普通电机、阶梯同轴钻铣刀、支撑平台、压紧气缸和压紧定位机构；伺服电机能够带动滚珠丝杠转动从而驱动丝母座沿着滚珠丝杠的轴线运动。本发明能够大大缩短了家具的制作周期，降低企业的成本，并且斜孔的定位、钻孔都由设备自动完成，避免了人工定尺造成的错误，提高产品的质量及加工效率；同时具有友好的人机交互界面。

Description

智能木工斜孔机

技术领域：

本发明涉及木工钻孔技术领域，特别是针对可拆卸板式家具进行钻孔，具体地是一种智能木工斜孔机。

背景技术：

在木工领域，所钻的斜孔主要用于用于木制构件转角的接合使用，例如市场上常见的可拆卸板式家具的连接。传统的可拆卸板式家具通过三联件(偏心轮、螺杆、预埋件)进行连接，通常先钻好两块板的孔并将预埋件打入其中一块板，再将螺杆拧进预埋件，然后将两块板通过螺杆连接在一起，确认螺杆位于正确位置后，将偏心轮放入另一块板的孔中，这时偏心轮不会高出板也不会低于板，最后按照一定旋转方向拧紧使螺杆与偏心轮锁紧、不松动；这种三合一的连接方式经过二十多年的发展和实际应用，其存在的问题也逐渐被暴露出来，例如连接的塑料螺杆容易受温度变化而松动，例如由于尺寸的限制，偏心轮做的不能太大而导致拉紧强度不够，并且由于是塑料螺杆连接而承受不了连接的轴向力，又例如对于安装空间要求在狭小的衣帽间时无法做到对墙体的无缝结合，同时对操作者钻斜孔的技术要求高，钻斜孔的质量难以保证稳定。

现有技术中，中国专利CN205766584U公开了一种斜孔定位打孔器，由打孔主体和快速定位装置组成，打孔主体上有多个贯通的相互平行的打孔导向孔和定位滑动孔，打孔主体上的打孔导向孔与定位滑动孔的轴线与打孔主体的底部平面成一定角度α，快速定位装置由定位杆、定位挡块和限位挡板构成，定位挡块和限位挡板分别位于定位杆的两端构成一个固定装置，定位挡块和限位挡板之间的距离即是打孔钻头的限位位置；中国专利CN201030592公开了一种改进的立式斜孔钻模，主要包括二平行架设于水平的基座平台的平行板架，其侧间通过垂直升降调整方式枢设一斜孔钻模，该斜孔钻模顶侧借助二平行的轴杆滑动轴枢架设一滑动鞍座而供外接动力轴转驱动，斜孔钻模后侧内凹收缩形成一弓形跨区，接近夹制端面设有一排放凹穴，该排放凹穴内部具有一连通导引轴的排屑孔；这些钻斜孔的装置在操作上仍然存在麻烦费时且易伤钻头等缺点，甚至对操作者的经验及稳定度有更高的要求，无法适应复杂工况下的钻斜孔操作，容易发生斜孔钻设质量不良情况。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术在钻斜孔时存在麻烦费时且易伤钻头、无法适应复杂工况下的钻斜孔操作以及容易发生斜孔钻设质量不良情况等缺点，提供一种智能木工斜孔机。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：智能木工斜孔机，用于对板材钻斜孔，其特征在于：包括方形导轨、滚珠丝杠、伺服电机、两套钻孔机构、气动控制系统和电气控制系统，滚珠丝杠的一端与伺服电机连接，每套钻孔机构包括丝母座、滑块、斜槽架、普通电机、阶梯同轴钻铣刀、支撑平台、压紧气缸和压紧定位机构；丝母座套设在滚珠丝杠上，滑块为上方平面、下方三凹槽的鞍座型方形体，滑块的下方两侧凹槽骑坐于方形导轨上且能够在方形导轨上自由滑动，滑块的下方中间凹槽骑坐于丝母座上并与丝母座固定连接，斜槽架固定在滑块的上方平面，普通电机固定在斜槽架内，阶梯同轴钻铣刀与普通电机连接，支撑平台的底端固定在斜槽架上，压紧气缸竖直向下地固定在支撑平台顶端，压紧定位机构固定在压紧气缸的底端且位于支撑平台的底端上平面的正上方；伺服电机能够带动滚珠丝杠转动从而驱动丝母座沿着滚珠丝杠的轴线运动。

其中，所述气动控制系统包括空气压缩机、油气分离润滑减压器、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，空气压缩机、油气分离润滑减压器、第一电磁阀、第二电磁阀与方形导轨连通，空气压缩机、油气分离润滑减压器、第三电磁阀与压紧气缸连通。

优选地，在油气分离润滑减压器上还设置有第一压力表和第二压力表。

其中，所述电气控制系统包括交流接触器、中间继电器、熔断器、短路器和可编程逻辑控制器。

优选地，所述可编程逻辑控制器还包括以太网接口。

优选地，所述电气控制系统还包括触摸屏控制装置，触摸屏控制装置与可编程逻辑控制器连接，所述触摸屏控制装置包括1600万色TFT-LCD、高速400MHZ主频CPU和128M内存。

其中，滚珠丝杠的丝杠螺母连接采用铝合金板和装嵌轴承。

其中，所述普通电机和阶梯同轴钻铣刀采用同步带传动。

其中，所述智能木工斜孔机还包括气动阻尼装置，气动阻尼装置能够控制阶梯同轴钻铣刀沿轴线方向进给。

其中，所述智能木工斜孔机还包括机架，机架由矩形钢管和槽钢焊接而成。

本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

本发明所述的智能木工斜孔机，操作简单方便，大大缩短了家具的制作周期，降低企业的成本，并且斜孔的定位、钻孔都由设备自动完成，避免了人工定尺造成的错误，提高产品的质量及加工效率；同时具有友好的人机交互界面，方便地为客户解决问题及让用户可以用手机可以随时查看设备的状态及运行参数；还能够使最终的产品具有不可比拟的力学性能及牢固可靠性，同时美观实用，配件成本大幅降低。

附图说明：

图1为本发明所述的智能木工斜孔机的整体结构示意图；

图2为图1的局部放大图；

图3为本发明所述的钻孔机构的结构示意图；

图4为本发明所述的气动控制系统的结构示意图；

图5为本发明所述的电气控制系统的结构示意图；

图6为本发明所述的具有斜孔的板材的结构示意图。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明的内容作进一步说明。

如图1、图2和图3所示，本发明所述的智能木工斜孔机，用于对板材钻斜孔，包括机架1、方形导轨2、滚珠丝杠3、伺服电机4、两套钻孔机构5、气动控制系统6和电气控制系统7，方形导轨2固定在机架1的横梁上，滚珠丝杠3的一端通过联轴器与伺服电机4连接，每套钻孔机构5包括丝母座51、滑块52、斜槽架53、普通电机54、阶梯同轴钻铣刀55、支撑平台56、压紧气缸57和压紧定位机构58；丝母座51套设在滚珠丝杠3上，滑块52为上方平面、下方三凹槽的鞍座型方形体，滑块52的下方两侧凹槽骑坐于方形导轨2上且能够在方形导轨2上自由滑动，滑块52的下方中间凹槽骑坐于丝母座51上并通过紧固螺钉与丝母座51固定连接，斜槽架53通过紧固螺钉固定在滑块52的上方平面，普通电机54固定在斜槽架53内，阶梯同轴钻铣刀55与普通电机54连接，支撑平台56的底端固定在斜槽架5上，压紧气缸57竖直向下地固定在支撑平台56的顶端，压紧定位机构58固定在压紧气缸57的底端且位于支撑平台56的底端上平面的正上方；压紧气缸57能够驱动压紧定位机构58上下升降运动，普通电机54能够驱动阶梯同轴钻铣刀55转动，伺服电机4能够带动滚珠丝杠3转动从而驱动丝母座51沿着滚珠丝杠3的轴线运动。

其中，所述机架1由矩形钢管和槽钢焊接而成；具体地，所述矩形钢管的规格为100*50和50*50，所述槽钢的规格为160*60，机架1的制作过程中可以采用焊接模具定位焊接以保证精度与产量。所述机架1的矩形钢管和槽钢可以选用304镜面不锈钢，其光洁度高并且耐磨，使机架1上形成的工作台面能够保护板材100不受二次加工伤害，容易清理。

其中，方形导轨2能够应用于对载荷能力、刚度和准确度要求极高的机床行业，基本动负荷达到11KN，在本发明中所选导轨大大超出被加工件的压力以超高精度保证加工要求，可以很好地满足需要高刚度的高载荷应用。

其中，滚珠丝杠3的丝杠螺母连接采用铝合金板和装嵌轴承，这样可以降低重量、提高灵活的运动性，滚珠丝杠3可以直接采用高精度机床专用滚珠丝杠副1610或1605，能够提高精度，使定位精度达到0.001mm，省去了传统的普通丝杠大的传动误差；伺服电机4可使控制速度、位置精度非常准确，其伺服驱动的高响应性既保证了精度又保证了速度及扭矩，使得整体结构小巧精悍。

其中，所述普通电机54和阶梯同轴钻铣刀55采用同步带传动，能够避免打滑引起的加工精度不足；优选地，在图3中，所述每套钻孔机构5还包括气动阻尼装置59，气动阻尼装置59设置在斜槽架53上远离支撑平台56的一端，在钻斜孔时，气动阻尼装置59控制阶梯同轴钻铣刀55沿轴线方向进给，采用气动阻尼装置55可以降低成本而不改变性能精度比直接用气缸进给的速度更加平稳。

其中，压紧定位机构58用于在钻斜孔的过程中压紧和定位板材100，保证斜孔的精度，所述压紧定位机构58可以采用工业铝型材，其平面度、平行度做工精度高，进一步保证了加工精度和定位精度。

如图1和图4所示，本发明所述的气动控制系统6包括空气压缩机61、油气分离润滑减压器62、第一电磁阀63、第二电磁阀64和第三电磁阀65，空气压缩机61、油气分离润滑减压器62、第一电磁阀63、第二电磁阀64与方形导轨2连通，空气压缩机61、油气分离润滑减压器62、第三电磁阀65与压紧气缸57连通。优选地，在油气分离润滑减压器62上还设置有第一压力表66和第二压力表67，这样能够更好地进行气动控制。

如图5所示，本发明所述的电气控制系统7包括交流接触器71、中间继电器72、熔断器73、短路器74和可编程逻辑控制器(PLC)75，可编程逻辑控制器(PLC)75用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到传统的继电器控制系统的1/10-1/100的工作量，因触点接触不良造成的故障大为减少，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，便于检修。优选地，所述可编程逻辑控制器(PLC)75还包括以太网接口76，从而可以实现远程监控，可以方便地为客户解决问题及让用户可以用手机可以随时查看设备的状态及运行参数，具有友好的人机交互界面。

在图5中，所述电气控制系统7还包括触摸屏控制装置77，触摸屏控制装置77与可编程逻辑控制器75连接，所述触摸屏控制装置77包括1600万色TFT-LCD、高速400MHZ主频CPU和128M内存；其中，1600万色TFT-LCD能够真彩显示、高亮屏幕、色彩更饱满以及显示效果更逼真，其尺寸最大为15.6英寸，具体可以为4.3英寸、7英寸、8英寸或10.1英寸；高速400MHZ主频CPU和128M内存能够展现出出色的数据处理速度。

如图3和图6所示，在进行钻斜孔时，将被加工的板材100放置于支撑平台56的底端上平面，然后电气控制系统7启动电源，并按照系统程序控制压紧气缸57向下伸出，从而带动压紧定位机构58向下运动直至将板材100压紧定位；

当同时对两块板材100进行钻斜孔时，将另一块板材100按照上述步骤使其压紧定位在另一个支撑平台56的底端上平面；

将被加工的板材100压紧定位后，电气控制系统7启动伺服电机4，伺服电机4带动滚珠丝杠3转动，从而驱动丝母座51沿着滚珠丝杠3的轴线运动，进而带动每套钻孔机构5在方形导轨2上滑动，最终使阶梯同轴钻铣刀55找准板材100上的钻孔位置；

在阶梯同轴钻铣刀55找准板材100上的钻孔位置后，电气控制系统7控制气动阻尼装置59、普通电机54和气动控制系统6同时气动，阶梯同轴钻铣刀55在气动阻尼装置59保证轴线方向、普通电机54提供转动力，气动控制系统6保证进给的情况下沿轴线方向转动着进给以完成钻斜孔操作，得到如图6所示的带有斜孔101的板块100，这样采用常规木螺丝钉102紧固，再扣上专用塑料护口件即可，这样利用三角形几何稳定性及力学原理具有不可比拟的力学性能及牢固可靠性，同时美观实用，配件成本大幅降低。

Claims (7)

1.智能木工斜孔机，用于对板材钻斜孔，其特征在于：包括方形导轨、滚珠丝杠、伺服电机、两套钻孔机构、气动控制系统和电气控制系统，滚珠丝杠的一端与伺服电机连接，每套钻孔机构包括丝母座、滑块、斜槽架、普通电机、阶梯同轴钻铣刀、支撑平台、压紧气缸和压紧定位机构；丝母座套设在滚珠丝杠上，滑块为上方平面、下方三凹槽的鞍座型方形体，滑块的下方两侧凹槽骑坐于方形导轨上且能够在方形导轨上自由滑动，滑块的下方中间凹槽骑坐于丝母座上并与丝母座固定连接，斜槽架固定在滑块的上方平面，普通电机固定在斜槽架内，阶梯同轴钻铣刀与普通电机连接，支撑平台的底端固定在斜槽架上，压紧气缸竖直向下地固定在支撑平台顶端，压紧定位机构固定在压紧气缸的底端且位于支撑平台的底端上平面的正上方；伺服电机能够带动滚珠丝杠转动从而驱动丝母座沿着滚珠丝杠的轴线运动，所述智能木工斜孔机还包括气动阻尼装置，气动阻尼装置能够控制阶梯同轴钻铣刀沿轴线方向进给，所述气动控制系统包括空气压缩机、油气分离润滑减压器、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，空气压缩机、油气分离润滑减压器、第一电磁阀、第二电磁阀与方形导轨连通，空气压缩机、油气分离润滑减压器、第三电磁阀与压紧气缸连通，所述电气控制系统包括交流接触器、中间继电器、熔断器、短路器和可编程逻辑控制器。

2.根据权利要求1所述的智能木工斜孔机，其特征在于：在油气分离润滑减压器上还设置有第一压力表和第二压力表。

3.根据权利要求1所述的智能木工斜孔机，其特征在于：所述可编程逻辑控制器还包括以太网接口。

4.根据权利要求1所述的智能木工斜孔机，其特征在于：所述电气控制系统还包括触摸屏控制装置，触摸屏控制装置与可编程逻辑控制器连接，所述触摸屏控制装置包括1600万色TFT-LCD、高速400MHZ主频CPU和128M内存。

5.根据权利要求1所述的智能木工斜孔机，其特征在于：滚珠丝杠的丝杠螺母连接采用铝合金板和装嵌轴承。

6.根据权利要求1所述的智能木工斜孔机，其特征在于：所述普通电机和阶梯同轴钻铣刀采用同步带传动。

7.根据权利要求1所述的智能木工斜孔机，其特征在于：所述智能木工斜孔机还包括机架，机架由矩形钢管和槽钢焊接而成。