CN107928103B - 卧式环形钻植一体机及其进行钻植加工的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卧式环形钻植一体机及其进行钻植加工的方法，沿工作台中心筒的圆周依次设有上下料工位、钻孔工位和植毛工位，上下料工位的前侧设有自动送料机构、成品输出机构和三维机械手；钻孔工位后侧安装有钻孔装置，植毛工位右侧安装有植毛装置，各工位上分别安装有由工位回转顶板、竖板和底板构成的回转支架，各工位回转底板下方分别安装有工作台支架板，各工作台支架板上分别安装有刷体工作台。刷体在上下料工位完成上料，然后回转到至钻孔工位进行钻孔，钻孔后继续回转至植毛工位进行植毛，植毛完毕后继续回转至上下料工位进行下料，接着在上下料工位上料，如此循环。各工位的操作同步进行且互不干涉，自动化程度及生产效率高。

Description

卧式环形钻植一体机及其进行钻植加工的方法

技术领域

本发明涉及一种毛刷的制造设备，特别涉及一种卧式环形钻植一体机；本发明还涉及一种卧式环形钻植一体机进行钻植加工的方法，可以完成在刷板上同步完成上料、钻孔、植毛和下料，属于毛刷加工设备及加工方法技术领域。

背景技术

植毛机广泛应用于在日用刷具、工业刷具等刷体上的钻孔及植毛。对平面刷的加工而言，传统植毛机的钻植工作台位于下方，平面刷的刷板被夹持钻植工作台上，平面刷刷板的长度方向沿钻植工作台的宽度方向延伸，平面刷刷板的钻孔植毛面朝上，机头位于钻植工作台上方，机头上设有钻孔机构和植毛机构，机头的后侧连接在机座上，机座向下延伸与钻植工作台连接在共同的底座上。

当平面刷比较长时，由于钻植工作台较宽，机头需要向前探出比较长的距离，悬臂结构导致整体植毛机体积及重量很大，而且钻植工作台上方的空间被钻孔机构和植毛机构占据，无法布置自动上料和下料装置，刷板的上料和下料均由人工辅助完成，劳动强度大，并且有一定的危险性。一旦操作工出现失误，例如没有及时将已完成植毛的刷板取下，将导致植毛嘴与刷板干涉，导致设备损坏。

发明内容

本发明的首要目的在于，提供一种卧式环形钻植一体机，各工位可以分别进行上料、钻孔、植毛和下料，各工位的操作同步进行且互不干涉，自动化程度及生产效率高。

为实现以上目的，本发明的一种卧式环形钻植一体机，包括工作台中心筒，所述工作台中心筒的顶部安装有顶部环形导轨，沿所述顶部环形导轨的圆周依次设有上下料工位、钻孔工位和植毛工位，所述上下料工位位于所述工作台中心筒的前侧，钻孔工位位于所述工作台中心筒的后侧，植毛工位位于所述工作台中心筒的右侧；所述上下料工位的前侧设有自动送料机构、成品输出机构和用于上下料的上下料三维机械手；所述钻孔工位的后侧安装有钻孔装置，所述植毛工位的右侧安装有植毛装置；所述顶部环形导轨的各工位上分别安装有水平状的工位回转顶板，各工位回转顶板的外侧分别连接有向下延伸的工位回转竖板，各所述工位回转竖板的下端分别连接有向外侧水平伸出的工位回转底板，各工位回转底板的下方分别安装有工作台支架板，各工作台支架板上分别安装有刷体工作台。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：每个工位的工作台支架板悬吊在工位回转底板的下方，再通过工位回转竖板和工位回转顶板悬挂在顶部环形导轨上，各工位可以沿顶部环形导轨回转以实现工位之间的转换。刷体在上下料工位由上下料三维机械手完成上料，然后回转180°到至钻孔工位由钻孔装置进行钻孔，钻孔后继续回转90°至植毛工位由植毛装置进行植毛，植毛完毕后继续回转90°至上下料工位由上下料三维机械手进行下料，如此循环。当某个刷板在植毛工位由植毛装置进行植毛时，下一个刷板正在钻孔工位进行钻孔，两者同步进行，同步完成后进行切换，上下料工位利用钻孔工位和植毛工位进行钻孔、植毛的时间完成成品刷板的下料和新刷板的上料，各工位同步工作，互不干涉。由于上料下料工位的时间比较充裕，从上料下料工位到达钻孔工位行走180°，从钻孔工位到达植毛工位、从植毛工位到达下料工位只行走90°，以减少空行程占据的时间，提高生产效率。由于各工位位于不同的相位上，便于在各工位外侧分别布置钻孔装置、植毛装置、自动送料机构、成品输出机构和上下料三维机械手；而且由于刷体工作台为立式布置，刷体加工面朝外，直接面对装置和植毛装置，避免了钻孔装置及植毛装置的悬臂布置及传动的形式，提高生产效率的同时，降低了设备的总体重量。

作为本发明的改进，所述顶部环形导轨的内外圆周面均设有尖部向外突出的顶部V形环，各工位回转顶板上分别固定连接有向下延伸的顶部滚轮轴，各顶部滚轮轴的下端分别通过轴承安装有顶部滚轮，各顶部滚轮的外周中部分别设有向内凹陷的顶部滚轮V形槽，各顶部滚轮V形槽分别嵌装在所述顶部环形导轨内外两侧的顶部V形环上；所述顶部环形导轨的下端面安装有环形齿圈，各工位回转顶板的上端面中心分别安装有工位转换伺服电机，各工位转换伺服电机的输出轴分别向下穿过工位回转顶板且下端头安装有工位转换驱动齿轮，各工位转换驱动齿轮分别与所述环形齿圈相啮合。工位转换伺服电机驱动工位转换驱动齿轮转动，工位转换驱动齿轮与环形齿圈的啮合使得工位转换驱动齿轮沿环形齿圈前进，工位回转顶板通过顶部滚轮与顶部V形环的配合，带动整个回转工作台沿顶部环形导轨回转实现工位转换。顶部V形环嵌于顶部滚轮V形槽中，既保证了回转的精度，又可以很好地承受侧向及垂直方向的负载，使顶部滚轮与顶部环形导轨的配合摩擦良好，高速运转时噪音小。

作为本发明的进一步改进，所述环形齿圈的下方设有侧向支撑环轨，所述侧向支撑环轨固定在所述工作台中心筒的上部；各所述工位回转竖板的内端面分别连接有水平向内伸出的侧向支撑板，所述侧向支撑板上分别固定有向下延伸的支撑滚轮轴，各支撑滚轮轴的下方分别安装有支撑滚轮，所述支撑滚轮分别夹在所述侧向支撑环轨的内外圆周面上。侧向支撑板下方的支撑滚轮分别夹在侧向支撑环轨的内外两侧，一方面起到扶正的作用，确保刷体工作台的竖向轴线平行于工作台中心筒的轴线；另一方面当回转工作台沿顶部环形导轨回转时，支撑滚轮可以承受回转工作台的倾覆力，以及高速回转产生的离心力，确保工位转换平稳、且速度快效率高。

作为本发明的进一步改进，各所述工作台支架板分别呈开口向外的U形，所述刷体工作台分别安装在工作台支架板的中部凹陷处，各工作台支架板的顶部分别连接在工位旋转减速机的输出轴下端，所述工位旋转减速机分别固定在所述工位回转底板的上端面，各工位旋转减速机的输入端分别与工位旋转伺服电机的输出端相连接。工位旋转伺服电机通过工位旋转减速机驱动工作台支架板旋转，使得刷体工作台可以在各工位旋转360°，刷体工作台的旋转其一可以满足在水平方向存在弧面的刷板上钻孔、植毛的需要，刷体工作台的转动可以使刷板的弧形面始终针对钻头或植毛嘴，以便各部位的刷毛均垂直于刷板；其二可以在平面刷板上钻出倾斜的孔眼，使植毛后的刷毛与刷板呈一定角度倾斜；其三刷体工作台的旋转与钻孔、植毛机构的配合，可以改变刷板加工面与工作台中心筒轴线之间的垂直距离，起到沿Y向移动的效果；其四刷体工作台的360°旋转可以避免上一排孔眼加工完成后反向旋转回到下一排孔眼的头端进行加工，可以通过连续旋转进入下一排孔眼的加工，降低控制的难度。

作为本发明的进一步改进，各工作台支架板的底部下方分别安装有工位回转托板，各工作台支架板的底部中心分别设有向下突出形成工作台支架板铰接轴，所述工作台支架板铰接轴通过托板轴承支撑在所述工位回转托板中；所述工作台中心筒的下部连接有底部环形导轨，所述底部环形导轨的内外圆周面均设有尖部向外突出的底部V形环；各所述工位回转托板的内侧分别向所述工作台中心筒的方向伸出，各工位回转托板上分别固定连接有向下延伸的底部滚轮轴，各底部滚轮轴的下端分别通过轴承安装有底部滚轮，各底部滚轮的外周中部分别设有向内凹陷的底部滚轮V形槽，各底部滚轮V形槽分别嵌装在所述底部环形导轨内外两侧的底部V形环上。由于刷体工作台在竖向的长度比较长，下方容易出现晃动；本发明将刷体工作台底部铰接在工位回转托板上，工位回转托板通过底部滚轮与底部环形导轨的底部V形环的配合，对回转工作台的下端进行支撑，使整个回转工作台在回转及工作过程中十分稳定。底部V形环嵌于底部滚轮V形槽中，既保证了回转的精度，又可以很好地承受侧向及垂直方向的负载，使底部滚轮与底部环形导轨的配合摩擦良好，高速运转时噪音小。

作为本发明的进一步改进，各所述刷体工作台的底座分别固定在升降滑板的外端面上，所述升降滑板的内端面分别通过升降滑块支撑在升降导轨上，所述升降导轨固定在所述工作台支架板上，所述工作台支架板的外侧面上部安装有升降驱动伺服电机，所述升降驱动伺服电机的输出端连接有向下延伸的升降丝杠，所述升降丝杠的上下两端分别通过丝杠轴承支撑在所述工作台支架板上，所述升降丝杠的中部旋接有丝杠螺母，所述丝杠螺母固定连接在所述升降滑板的背面。升降驱动伺服电机驱动升降丝杠转动，丝杠螺母带动升降滑板沿升降导轨上下滑动，刷体工作台带动刷板作升降运动，在钻头及植毛嘴高度不变的情况下，可以在回转工作台的高度方向即刷板的宽度方向加工出多排孔眼并植毛。

作为本发明的进一步改进，所述刷体工作台底座的外端面上下两端分别设有向外突出的刷体支架，各所述刷体支架的顶部分别安装有刷体安装板，所述刷体安装板沿水平面延伸且下侧分别设有下夹爪，所述刷体安装板的上侧分别设有上夹爪，所述下夹爪和上夹爪的内端头分别固定在夹爪气缸的两端，所述夹爪气缸安装在刷体安装板的背面。将刷板放置在刷体安装板上，夹爪气缸的活塞杆收缩驱动上夹爪和下夹爪同步相向运动，将刷板夹紧；在刷体工作台的上下两端各自夹持有一块刷板，与双头钻植配套，可以同时对上下两个刷板进行同步钻孔和植毛，生产效率提高一倍。

作为本发明的进一步改进，各所述刷体支架的顶部分别铰接有刷板摇摆臂，各刷板摇摆臂的顶部分别固定有所述刷体安装板，各所述刷板摇摆臂的自由端向刷体工作台底座方向伸出且分别铰接在竖向连接板上，所述刷体工作台底座的中部安装有刷板摇摆伺服电机，所述刷板摇摆伺服电机的输出端安装有偏心轮，所述偏心轮的圆周上铰接有连杆，所述连杆的另一端与所述竖向连接板的中部相铰接。刷板摇摆伺服电机通过减速机驱动偏心轮转动，偏心轮驱动连杆的一端作圆周运动，连杆的另一端拉动竖向连接板上下摆动，竖向连接板同时驱动两刷板摇摆臂的内端头摆动，刷板摇摆臂带动刷板同步在竖向作摇摆动作，如果刷板在宽度方向即回转工作台的高度方向存在中间高两边低的弧面，这样的摇摆可以保证在刷板弧形面的上下方向的钻孔及植毛深度相同。

作为本发明的进一步改进，所述钻孔装置设有两个竖向排列且同步动作的钻头，所述植毛装置设有两个竖向排列且同步动作的植毛嘴，两钻头及两植毛嘴在高度方向上分别与所述刷体工作台的刷体安装板的位置相应。两钻头及两植毛嘴在上下两个刷板上同步进行钻孔和植毛，一次性可以加工出两个毛刷，生产效率提高一倍。

本发明的另一个目的在于，提供一种卧式环形钻植一体机进行钻植加工的方法，各工位可以分别进行上料、钻孔、植毛和下料，各工位的操作同步进行且互不干涉，生产效率高。

为实现以上目的，本发明的卧式环形钻植一体机进行钻植加工的方法，依次包括如下步骤：刷体由自动送料机构逐个送至上下料工位的抓取位置，在上下料工位由上下料三维机械手完成上料，然后回转180°到至钻孔工位由钻孔装置进行钻孔，钻孔后继续回转90°至植毛工位由植毛装置进行植毛，植毛完毕后继续回转90°至上下料工位由上下料三维机械手进行下料并放入成品输出机构送出，接着在上下料工位由上下料三维机械手完成新刷体的上料，如此循环。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：当某个刷板在植毛工位由植毛装置进行植毛时，下一个刷板正在钻孔工位进行钻孔，两者同步进行，同步完成后进行切换，上下料工位利用钻孔工位和植毛工位进行钻孔、植毛的时间完成成品刷板的下料和新刷板的上料，各工位同步工作，互不干涉，提高生产效率。由于上料下料工位的时间比较充裕，从上料下料工位到达钻孔工位行走180°，从钻孔工位到达植毛工位、从植毛工位到达下料工位只行走90°，以减少空行程占据的时间，进一步提高生产效率。由于各工位位于不同的相位上，便于在各工位外侧分别布置钻孔装置、植毛装置及上下料机械手；而且由于刷体工作台为立式布置，刷体加工面朝外，直接面对装置和植毛装置，避免了钻孔装置及植毛装置的悬臂布置及传动的形式，提高生产效率的同时，降低了设备的总体重量。

附图说明

图1为本发明卧式环形钻植一体机中回转工作台的主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为图2中沿A-A的剖视图。

图4为图1的立体图。

图5为图1中某工位去掉刷体工作台后的主视图。

图6为图5中沿B-B的剖视图。

图7为图5的立体图一。

图8为图5的立体图二。

图9为图1中顶部环形导轨与顶部滚轮的装配关系图。

图10为本发明卧式环形钻植一体机的主视图。

图11为图10的俯视图。

图12为图10的左视图。

图13为图10的立体图一。

图14为图10的立体图二。

图15为图10的立体图三。

图中：1.工作台中心筒；2.顶部环形导轨；2a.顶部V形环；3a.工位回转顶板；3b.工位回转竖板；3c.工位回转底板；3d.侧向支撑板；4.顶部滚轮；4a.顶部滚轮轴；5.环形齿圈；6.工位转换伺服电机；6a.工位转换驱动齿轮；7.侧向支撑环轨；8.支撑滚轮；8a.支撑滚轮轴；9.工位旋转伺服电机；9a.工位旋转减速机；10.工作台支架板；10a.升降导轨；11.底部环形导轨；12.工位回转托板；12a.托板轴承；13.底部滚轮；13a.底部滚轮轴；14.升降滑板；15.升降驱动伺服电机；15a.升降丝杠；15b.丝杠轴承；15c.丝杠螺母；16.刷体工作台；16a.刷体安装板；16b.下夹爪；16c.上夹爪；16d.夹爪气缸；16e.刷板摇摆臂；16f.竖向连接板；16g.刷板摇摆伺服电机；16h.连杆；17.上下料三维机械手；18.自动送料机构；19.成品输出机构；20.钻孔装置；20a.钻头；21.植毛装置。

具体实施方式

在本发明的以下描述中，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指装置必须具有特定的方位。

如图1至图4所示，本发明卧式环形钻植一体机的回转工作台包括工作台中心筒1，工作台中心筒1的顶部安装有顶部环形导轨2，沿顶部环形导轨2的圆周依次设有上下料工位、钻孔工位和植毛工位，上下料工位位于工作台中心筒的前侧，钻孔工位位于工作台中心筒1的后侧，植毛工位位于工作台中心筒1的右侧；顶部环形导轨2的各工位上分别安装有水平状的工位回转顶板3a，各工位回转顶板3a的外侧分别连接有向下延伸的工位回转竖板3b，各工位回转竖板3b的下端分别连接有向外侧水平伸出的工位回转底板3c，各工位回转底板3c的下方分别安装有工作台支架板10，各工作台支架板10上分别安装有刷体工作台16。

每个工位的工作台支架板10悬吊在工位回转底板3c的下方，再通过工位回转竖板3b和工位回转顶板3a悬挂在顶部环形导轨2上，各工位可以沿顶部环形导轨2回转以实现工位之间的转换。刷体可以在上下料工位由上下料三维机械手17完成上料，然后回转180°到至钻孔工位由钻孔装置20的钻头20a进行钻孔，钻孔后继续回转90°至植毛工位由植毛装置21进行植毛，植毛完毕后继续回转90°至上下料工位由上下料三维机械手17进行下料，如此循环。当某个刷板在植毛工位由植毛装置21进行植毛时，下一个刷板正在钻孔工位进行钻孔，两者同步进行，同步完成后进行切换，上下料工位利用钻孔工位和植毛工位进行钻孔、植毛的时间完成成品刷板的下料和新刷板的上料，各工位同步工作，互不干涉。

如图5至图9所示，顶部环形导轨2的内外圆周面均设有尖部向外突出的顶部V形环2a，各工位回转顶板3a上分别固定连接有向下延伸的顶部滚轮轴4a，各顶部滚轮轴4a的下端分别通过轴承安装有顶部滚轮4，各顶部滚轮4的外周中部分别设有向内凹陷的顶部滚轮V形槽，各顶部滚轮V形槽分别嵌装在顶部环形导轨2内外两侧的顶部V形环2a上；顶部环形导轨2的下端面安装有环形齿圈5，各工位回转顶板3a的上端面中心分别安装有工位转换伺服电机6，各工位转换伺服电机6的输出轴分别向下穿过工位回转顶板3a且下端头安装有工位转换驱动齿轮6a，各工位转换驱动齿轮6a分别与环形齿圈5相啮合。工位转换伺服电机6驱动工位转换驱动齿轮6a转动，工位转换驱动齿轮6a与环形齿圈5的啮合使得工位转换驱动齿轮6a沿环形齿圈5前进，工位回转顶板3a通过顶部滚轮4与顶部V形环2a的配合，带动整个回转工作台沿顶部环形导轨2回转实现工位转换。顶部V形环2a嵌于顶部滚轮V形槽中，既保证了回转的精度，又可以很好地承受侧向及垂直方向的负载，使顶部滚轮4与顶部环形导轨2的配合摩擦良好，高速运转时噪音小。

环形齿圈5的下方设有侧向支撑环轨7，侧向支撑环轨7固定在工作台中心筒1的上部；各工位回转竖板3b的内端面分别连接有水平向内伸出的侧向支撑板3d，侧向支撑板3d上分别固定有向下延伸的支撑滚轮轴8a，各支撑滚轮轴8a的下方分别安装有支撑滚轮8，支撑滚轮8分别夹在侧向支撑环轨7的内外圆周面上。侧向支撑板3d下方的支撑滚轮8分别夹在侧向支撑环轨7的内外两侧，一方面起到扶正的作用，确保刷体工作台16的竖向轴线平行于工作台中心筒1的轴线；另一方面当回转工作台沿顶部环形导轨2回转时，支撑滚轮8可以承受回转工作台的倾覆力，以及高速回转产生的离心力，确保工位转换平稳、且速度快效率高。

各工作台支架板10分别呈开口向外的U形，刷体工作台16分别安装在工作台支架板10的中部凹陷处，各工作台支架板10的顶部分别连接在工位旋转减速机9a的输出轴下端，工位旋转减速机9a分别固定在工位回转底板3c的上端面，各工位旋转减速机9a的输入端分别与工位旋转伺服电机9的输出端相连接。工位旋转伺服电机9通过工位旋转减速机9a驱动工作台支架板10旋转，使得刷体工作台16可以在各工位旋转360°，刷体工作台16的旋转其一可以满足在水平方向存在弧面的刷板上钻孔、植毛的需要，刷体工作台16的转动可以使刷板的弧形面始终针对钻头20a或植毛嘴，以便各部位的刷毛均垂直于刷板；其二可以在平面刷板上钻出倾斜的孔眼，使植毛后的刷毛与刷板呈一定角度倾斜；其三刷体工作台16的旋转与钻孔、植毛机构的配合，可以改变刷板加工面与工作台中心筒1轴线之间的垂直距离，起到沿Y向移动的效果；其四刷体工作台16的360°旋转可以避免上一排孔眼加工完成后反向旋转回到下一排孔眼的头端进行加工，可以通过连续旋转进入下一排孔眼的加工，降低控制的难度。

各工作台支架板10的底部下方分别安装有工位回转托板12，各工作台支架板10的底部中心分别设有向下突出形成工作台支架板铰接轴，工作台支架板铰接轴通过托板轴承12a支撑在工位回转托板12中；工作台中心筒1的下部连接有底部环形导轨11，底部环形导轨11的内外圆周面均设有尖部向外突出的底部V形环；各工位回转托板12的内侧分别向工作台中心筒1的方向伸出，各工位回转托板12上分别固定连接有向下延伸的底部滚轮轴13a，各底部滚轮轴13a的下端分别通过轴承安装有底部滚轮13，各底部滚轮13的外周中部分别设有向内凹陷的底部滚轮V形槽，各底部滚轮V形槽分别嵌装在底部环形导轨11内外两侧的底部V形环上。由于刷体工作台16在竖向的长度比较长，下方容易出现晃动；本发明将刷体工作台16底部铰接在工位回转托板12上，工位回转托板12通过底部滚轮13与底部环形导轨11的底部V形环的配合，对回转工作台的下端进行支撑，使整个回转工作台在回转及工作过程中十分稳定。底部V形环嵌于底部滚轮V形槽中，既保证了回转的精度，又可以很好地承受侧向及垂直方向的负载，使底部滚轮13与底部环形导轨11的配合摩擦良好，高速运转时噪音小。

各刷体工作台16的底座分别固定在升降滑板14的外端面上，升降滑板14的内端面分别通过升降滑块支撑在升降导轨10a上，升降导轨10a固定在工作台支架板10上，工作台支架板10的外侧面上部安装有升降驱动伺服电机15，升降驱动伺服电机15的输出端连接有向下延伸的升降丝杠15a，升降丝杠15a的上下两端分别通过丝杠轴承15b支撑在工作台支架板10上，升降丝杠15a的中部旋接有丝杠螺母15c，丝杠螺母15c固定连接在升降滑板14的背面。升降驱动伺服电机15驱动升降丝杠15a转动，丝杠螺母15c带动升降滑板14沿升降导轨10a上下滑动，刷体工作台16带动刷板作升降运动，在钻头20a及植毛嘴高度不变的情况下，可以在回转工作台的高度方向即刷板的宽度方向加工出多排孔眼并植毛。

刷体工作台16底座的外端面上下两端分别设有向外突出的刷体支架，各刷体支架的顶部分别安装有刷体安装板16a，刷体安装板16a沿水平面延伸且下侧分别设有下夹爪16b，刷体安装板16a的上侧分别设有上夹爪16c，下夹爪16b和上夹爪16c的内端头分别固定在夹爪气缸16d的两端，夹爪气缸16d安装在刷体安装板16a的背面。将刷板放置在刷体安装板16a上，夹爪气缸16d的活塞杆收缩驱动上夹爪16c和下夹爪16b同步相向运动，将刷板夹紧；在刷体工作台16的上下两端各自夹持有一块刷板，与双头钻植配套，可以同时对上下两个刷板进行同步钻孔和植毛，生产效率提高一倍。

各刷体支架的顶部分别铰接有刷板摇摆臂16e，各刷板摇摆臂16e的顶部分别固定有刷体安装板16a，各刷板摇摆臂16e的自由端向刷体工作台底座方向伸出且分别铰接在竖向连接板16f上，刷体工作台底座的中部安装有刷板摇摆伺服电机16g，刷板摇摆伺服电机16g的输出端安装有偏心轮，偏心轮的圆周上铰接有连杆16h，连杆16h的另一端与竖向连接板16f的中部相铰接。刷板摇摆伺服电机16g通过减速机驱动偏心轮转动，偏心轮驱动连杆16h的一端作圆周运动，连杆16h的另一端拉动竖向连接板16f上下摆动，竖向连接板16f同时驱动两刷板摇摆臂16e的内端头摆动，刷板摇摆臂16e带动刷板同步在竖向作摇摆动作，如果刷板在宽度方向即回转工作台的高度方向存在中间高两边低的弧面，这样的摇摆可以保证在刷板弧形面的上下方向的钻孔及植毛深度相同。

如图10至图15所示，本发明卧式环形钻植一体机的回转工作台上下料工位前侧设有自动送料机构18、成品输出机构19和用于上下料的上下料三维机械手17；钻孔工位的后侧安装有钻孔装置20，钻孔装置20的钻头20a指向工作台中心筒轴线；植毛工位的右侧安装有植毛装置21，植毛装置21的植毛嘴指向工作台中心筒轴线。

钻孔装置20设有两个竖向排列且同步动作的钻头20a，植毛装置21设有两个竖向排列且同步动作的植毛嘴，两钻头20a及两植毛嘴在高度方向上分别与刷体工作台16的刷体安装板16a的位置相应。两钻头20a及两植毛嘴在上下两个刷板上同步进行钻孔和植毛，一次性可以加工出两个毛刷，生产效率提高一倍。

本发明卧式环形钻植一体机进行钻植加工的方法，依次包括如下步骤：刷体由自动送料机构18逐个送至上下料工位的抓取位置，在上下料工位由上下料三维机械手17完成上料，然后回转180°到至钻孔工位由钻孔装置20的钻头20a进行钻孔，钻孔后继续回转90°至植毛工位由植毛装置21进行植毛，植毛完毕后继续回转90°至上下料工位由上下料三维机械手17进行下料并放入成品输出机构19送出，接着在上下料工位由上下料三维机械手17完成新刷体的上料，如此循环。

当某个刷板在植毛工位由植毛装置21进行植毛时，下一个刷板正在钻孔工位进行钻孔，两者同步进行，同步完成后进行切换，上下料工位利用钻孔工位和植毛工位进行钻孔、植毛的时间完成成品刷板的下料和新刷板的上料，各工位同步工作，互不干涉。由于上料下料工位的时间比较充裕，从上料下料工位到达钻孔工位行走180°，从钻孔工位到达植毛工位、从植毛工位到达下料工位只行走90°，以减少空行程占据的时间，提高生产效率。由于各工位位于不同的相位上，便于在各工位外侧分别布置钻孔装置20、植毛装置21及上下料机械手；而且由于刷体工作台16为立式布置，刷体加工面朝外，直接面对钻头20a和植毛嘴，避免了钻孔装置20及植毛装置21的悬臂布置及传动的形式，提高生产效率的同时，降低了设备的总体重量。

以上仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种卧式环形钻植一体机，包括工作台中心筒，所述工作台中心筒的顶部安装有顶部环形导轨，其特征在于：沿所述顶部环形导轨的圆周依次设有上下料工位、钻孔工位和植毛工位，所述上下料工位位于所述工作台中心筒的前侧，钻孔工位位于所述工作台中心筒的后侧，植毛工位位于所述工作台中心筒的右侧；所述上下料工位的前侧设有自动送料机构、成品输出机构和用于上下料的上下料三维机械手；所述自动送料机构与所述成品输出机构并排设置且均沿前后方向延伸，自动送料机构位于所述上下料工位的前方左侧，成品输出机构位于上下料工位的前方右侧，所述上下料三维机械手位于所述自动送料机构的左侧，所述自动送料机构的刷体滑道呈前高后低结构；所述钻孔工位的后侧安装有钻孔装置，所述植毛工位的右侧安装有植毛装置；所述顶部环形导轨的各工位上分别安装有水平状的工位回转顶板，各工位回转顶板的外侧分别连接有向下延伸的工位回转竖板，各所述工位回转竖板的下端分别连接有向外侧水平伸出的工位回转底板，各工位回转底板的下方分别安装有工作台支架板，各工作台支架板上分别安装有刷体工作台。

2.根据权利要求1所述的卧式环形钻植一体机，其特征在于：所述顶部环形导轨的内外圆周面均设有尖部向外突出的顶部V形环，各工位回转顶板上分别固定连接有向下延伸的顶部滚轮轴，各顶部滚轮轴的下端分别通过轴承安装有顶部滚轮，各顶部滚轮的外周中部分别设有向内凹陷的顶部滚轮V形槽，各顶部滚轮V形槽分别嵌装在所述顶部环形导轨内外两侧的顶部V形环上；所述顶部环形导轨的下端面安装有环形齿圈，各工位回转顶板的上端面中心分别安装有工位转换伺服电机，各工位转换伺服电机的输出轴分别向下穿过工位回转顶板且下端头安装有工位转换驱动齿轮，各工位转换驱动齿轮分别与所述环形齿圈相啮合。

3.根据权利要求2所述的卧式环形钻植一体机，其特征在于：所述环形齿圈的下方设有侧向支撑环轨，所述侧向支撑环轨固定在所述工作台中心筒的上部；各所述工位回转竖板的内端面分别连接有水平向内伸出的侧向支撑板，所述侧向支撑板上分别固定有向下延伸的支撑滚轮轴，各支撑滚轮轴的下方分别安装有支撑滚轮，所述支撑滚轮分别夹在所述侧向支撑环轨的内外圆周面上。

4.根据权利要求1所述的卧式环形钻植一体机，其特征在于：各所述工作台支架板分别呈开口向外的U形，所述刷体工作台分别安装在工作台支架板的中部凹陷处，各工作台支架板的顶部分别连接在工位旋转减速机的输出轴下端，所述工位旋转减速机分别固定在所述工位回转底板的上端面，各工位旋转减速机的输入端分别与工位旋转伺服电机的输出端相连接。

5.根据权利要求4所述的卧式环形钻植一体机，其特征在于：各工作台支架板的底部下方分别安装有工位回转托板，各工作台支架板的底部中心分别设有向下突出形成工作台支架板铰接轴，所述工作台支架板铰接轴通过托板轴承支撑在所述工位回转托板中；所述工作台中心筒的下部连接有底部环形导轨，所述底部环形导轨的内外圆周面均设有尖部向外突出的底部V形环；各所述工位回转托板的内侧分别向所述工作台中心筒的方向伸出，各工位回转托板上分别固定连接有向下延伸的底部滚轮轴，各底部滚轮轴的下端分别通过轴承安装有底部滚轮，各底部滚轮的外周中部分别设有向内凹陷的底部滚轮V形槽，各底部滚轮V形槽分别嵌装在所述底部环形导轨内外两侧的底部V形环上。

6.根据权利要求1所述的卧式环形钻植一体机，其特征在于：各所述刷体工作台的底座分别固定在升降滑板的外端面上，所述升降滑板的内端面分别通过升降滑块支撑在升降导轨上，所述升降导轨固定在所述工作台支架板上，所述工作台支架板的外侧面上部安装有升降驱动伺服电机，所述升降驱动伺服电机的输出端连接有向下延伸的升降丝杠，所述升降丝杠的上下两端分别通过丝杠轴承支撑在所述工作台支架板上，所述升降丝杠的中部旋接有丝杠螺母，所述丝杠螺母固定连接在所述升降滑板的背面。

7.根据权利要求6所述的卧式环形钻植一体机，其特征在于：所述刷体工作台底座的外端面上下两端分别设有向外突出的刷体支架，各所述刷体支架的顶部分别安装有刷体安装板，所述刷体安装板沿水平面延伸且下侧分别设有下夹爪，所述刷体安装板的上侧分别设有上夹爪，所述下夹爪和上夹爪的内端头分别固定在夹爪气缸的两端，所述夹爪气缸安装在刷体安装板的背面。

8.根据权利要求7所述的卧式环形钻植一体机，其特征在于：各所述刷体支架的顶部分别铰接有刷板摇摆臂，各刷板摇摆臂的顶部分别固定有所述刷体安装板，各所述刷板摇摆臂的自由端向刷体工作台底座方向伸出且分别铰接在竖向连接板上，所述刷体工作台底座的中部安装有刷板摇摆伺服电机，所述刷板摇摆伺服电机的输出端安装有偏心轮，所述偏心轮的圆周上铰接有连杆，所述连杆的另一端与所述竖向连接板的中部相铰接。

9.根据权利要求7所述的卧式环形钻植一体机，其特征在于：所述钻孔装置设有两个竖向排列且同步动作的钻头，所述植毛装置设有两个竖向排列且同步动作的植毛嘴，两钻头及两植毛嘴在高度方向上分别与所述刷体工作台的刷体安装板的位置相应。

10.一种权利要求1至9中任一项所述的卧式环形钻植一体机进行钻植加工的方法，其特征在于，依次包括如下步骤：刷体由自动送料机构逐个送至上下料工位的抓取位置，在上下料工位由上下料三维机械手完成上料，然后回转180°到至钻孔工位由钻孔装置进行钻孔，钻孔后继续回转90°至植毛工位由植毛装置进行植毛，植毛完毕后继续回转90°至上下料工位由上下料三维机械手进行下料并放入成品输出机构送出，接着在上下料工位由上下料三维机械手完成新刷体的上料，如此循环。