CN108526510B - 基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统，涉及钻管自动化生产机床技术领域，旨在解决定位不精准导致待加工钻管发生偏移的问题，其技术要点在于：包括机架，机架上设有输送钻管用的皮带轮，皮带轮末端设有定位机构，定位机构包括一对对称设置且位于皮带轮末端的侧顶件，两个侧顶件连接于一个驱动传动机构，驱动传动机构包括连接块、滑轨、滑块、连杆以及气缸，两个连接块分别设置在两个侧顶件的外侧，连接块成L型且其另一侧边与滑块相固定，滑块滑动连接于与侧顶件垂直设置的滑轨上，并且连接块靠近滑块的一侧边上还与连杆相固定，两个连杆的另一端设置于气缸的输出轴上。本发明可通过提高打孔的精确度来保证加工质量。

Description

基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统

技术领域

本发明涉及钻管自动化生产机床技术领域，尤其涉及一种基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统。

背景技术

在地下工程、矿山巷道、隧道、水利涵洞以及边坡防护等岩土工程中，为防止底层变形、塌陷或失稳而需要对底层进行加固，所采用的一种主要支护技术是钻管支护。越来越大的市场需求，使得全国拥有数量众多的钻管生产厂，但是生产厂普遍采用的是人工操作的生产方式，其生产效率低下，工人劳动强度大，生产过程中极易产生对工人的意外伤害。

针对上述问题，授权公告号为CN105750588B的中国专利公开了一种锚杆自动钻孔栽销一体化设备，包括机架，所述机架上设置有锚杆输送机构、第一单根锚杆推送机构、定位凹槽、推动定位机构、钻孔机构、栽销机构，所述定位凹槽、钻孔机构、栽销机构上部设置有锚杆平移机械手。本发明能够完成锚杆的钻孔与栽销，其自动化程度高，使锚杆在钻孔栽销的制作过程中降低制作成本，缩短工艺加工时间，增加成品的出产率。

但是该方案是利用锚杆端部的螺母与定位凹槽接触来完成定位，且由于打孔的力较大锚杆较长，难免定位不精准，因此容易导致待加工钻管发生偏移，影响打孔的精准度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统，避免由于打孔力过大、钻管过长导致的弯曲或偏移，从而通过提高打孔的精确度来保证钻管加工质量。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统，包括机架，所述机架上设有输送钻管用的皮带轮，所述皮带轮末端设有定位机构，所述定位机构包括一对对称设置且位于所述皮带轮末端的侧顶件，两个所述侧顶件连接于一个驱动传动机构，所述驱动传动机构包括两个连接块、一个滑轨、两个滑块、两个连杆以及一个气缸，两个所述连接块分别设置在两个所述侧顶件的外侧，所述连接块成L型且其另一侧边与所述滑块相固定，所述滑块滑动连接于与所述侧顶件垂直设置的滑轨上，并且所述连接块靠近所述滑块的一侧边上还与所述连杆相固定，两个所述连杆的另一端设置于所述气缸的输出轴上。

通过采用上述方案，将半成品的钻管经皮带轮输送，传输到定位机构处进行定心固定后完成打孔作业，其中定位机构由一对对称设置的侧顶件以及一驱动传动机构组成，当皮带轮把钻管输送到两侧顶件中间时，可开启气缸，通过连杆带动连接块沿着滑轨方向位移，从而驱使侧顶件向着钻管移动，因此，无论钻管如何放置在皮带轮上均能够实现定心并且压紧钻管的效果，以便于后续打孔操作，而且可以有效避免由于打孔力过大、钻管过长、受力不均导致的弯曲或偏移现象，进而依靠提高打孔的精确度来保证钻管加工质量。

进一步地，所述侧顶件包括与钻管相压紧的顶板，所述顶板外侧设有与所述连接块相固定的传动板，所述传动板与所述顶板之间设有行程缩放机构。

通过采用上述方案，在传动板与顶板之间设置行程缩放机构，并使得顶板与钻管相压紧，传动板与连接块相固定，从而配合一个驱动来实现位移的效果，使定心所需时间尽可能缩短，以提高工作效率。

进一步地，所述行程缩放机构包括中心固定在传动板两侧的连轴，所述连轴两端均设有轴环，靠近顶板一侧所述轴环连接在所述顶板上，远离顶板一侧所述轴环连接有安装直线轴承固定座组件的安装板，所述直线轴承固定座组件的伸缩杆固定于所述顶板的侧面。

通过采用上述方案，由传动板经由连轴推动顶板，使顶板沿着直线轴固定座组件的方向位移，从而将平移转化为旋转以放大位移，实现两倍行程的放大。

进一步地，所述顶板与钻管相压紧一侧设有硫化橡胶层，所述硫化橡胶层表面设有防滑凸点。

通过采用上述方案，利用硫化橡胶层高强度、高弹性、高耐热、高耐磨的特性，使顶板在压紧钻管进行打孔作业时，有效起到钻管的作用，并且硫化橡胶层表面设有防滑凸点，可防止待加工钻管发生偏移，影响诸如钻管的长轴类管件的打孔精确度。

进一步地，所述硫化橡胶层内部沿其长度方向设有若干个空腔，所述空腔内放有垂直所述顶板设置的缓冲弹簧。

通过采用上述方案，使放置在硫化橡胶层内部的缓冲弹簧的受力方向朝向钻管，进而一方面提高了顶板对钻管的弹性压紧效果，另一方面可在硫化橡胶氧化后也保持足够的弹性效果，以延长硫化橡胶层的使用寿命。

进一步地，所述定位机构末端设有使钻管自转的旋转机构，所述旋转机构相对所述定位机构一侧设有感知检测钻管状态的数字化传感器。

通过采用上述方案，利用设置在定位机构末端的旋转机构来转动钻管，并安装有至少一组数字化传感器，以此检查钻管钻孔内表面的光洁度和平整度，同时数字化传感器还可感知皮带轮输送的工件，实现驱动传动机构和定位机构的全自动化控制。

进一步地，所述旋转机构包括与所述皮带轮平齐的第一滚轮组及第二滚轮组，所述第一滚轮组与第二滚轮组之间的间距小于钻管长度，所述第一滚轮组与第二滚轮组各自的两滚轮间距小于钻管直径。

通过采用上述方案，使第一滚轮组与第二滚轮组之间的间距小于钻管长度，第一滚轮组与第二滚轮组各自的两滚轮间距小于钻管直径，从而将钻管置于第一滚轮组和第二滚轮组之间，可与皮带轮的高度平齐，即驱动任意滚轮可带动钻管旋转，实现多角度的钻管内壁检测。

进一步地，所述第一滚轮组或第二滚轮组中任一滚轮连接有驱动电机。

通过采用上述方案，在第一滚轮组或第二滚轮组中任一滚轮上连接驱动电机，凭借驱动电机的精准角速度控制，能检测到打孔后钻孔的每一个细节，保证成品打孔的精确度。

进一步地，所述数字化传感器通过安装座可拆卸安装在所述机架上。

通过采用上述方案，将数字化传感器可拆卸的安装在机架上，当控制端每次启动给数字化传感器一个信号，数字化传感器再反馈一个信号给控制端，控制端对反馈的信号进行比对判断，发出拒绝使用、警告信号时，可提醒工作人员以便于更换维修。

进一步地，所述安装座的支撑杆上设有横向的导轨，所述导轨上设有沿其长度方向位移的滑板，所述滑板一侧连接有无杆气缸，并且所述数字化传感器固定于所述滑板上。

通过采用上述方案，利用无杆气缸来带动滑板沿着导轨方向位移，可精准控制设置在滑板上的数字化传感器左右横向移动，或设置同样的驱动组件来实现前后、上下的移动，从而提高画面捕捉的全面性，消除打孔作业过程中的视角盲区。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过设置一对对称设置在皮带轮末端的侧顶件以及一个驱动传动机构，确保钻管随意放置也能完成定心操作，并将侧顶件长度与钻管长度保持一致，在夹持打孔过程中能避免由于打孔力过大、长钻管受力不均导致的弯曲或偏移，进而提高打孔的精确度；

2、通过设置行程缩放机构，能将平移转化为旋转以放大位移，实现两倍行程的放大，缩短定心所需时间，提高工作效率；

3、通过设置硫化橡胶层，起到保护钻管作用的同时，可防止待加工钻管发生偏移，影响打孔的精确度；

4、通过设置在定位机构末端的旋转机构，并安装数字化传感器，可多角度全方位地对钻管内表面的光洁度和平整度进行检测，以保证成品打孔的精确度。

附图说明

图1是本实施例基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统的整体结构示意图；

图2是本实施例基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统中定位机构的俯视图；

图3是本实施例基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统中定位机构的仰视图；

图4是本实施例基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统中硫化橡胶层的剖视图；

图5是本实施例基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统中旋转机构及数字化传感器的结构示意图；

图6是本实施例基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统中数字化传感器的结构示意图。

图中，1、机架；11、皮带轮；2、定位机构；21、侧顶件；22、连接块；23、滑轨；24、滑块；25、连杆；26、气缸；3、顶板；31、传动板；32、连轴；33、轴环；34、直线轴承固定座组件；35、安装板；36、伸缩杆；4、硫化橡胶层；41、防滑凸点；42、空腔；43、缓冲弹簧；5、旋转机构；51、第一滚轮组；52、第二滚轮组；53、驱动电机；6、数字化传感器；61、安装座；62、支撑杆；63、导轨；64、滑板；65、无杆气缸。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统，如图1所示，包括机架1，机架1上设置有输送钻管用的皮带轮11，在皮带轮11的末端设置有定位机构2，即半成品的钻管通过皮带轮11进行输送，并利用定位机构2定心固定后完成打孔。

为了防止待加工钻管发生偏移，影响打孔的精准度，如图1所示，定位机构2包括一对对称设置且位于皮带轮11末端的侧顶件21，该侧顶件21长度与钻管长度保持一致，同时两个侧顶件21连接于一个驱动传动机构，从而当皮带轮11把钻管输送到两侧顶件21中间时，驱动传动机构使侧顶件21朝着钻管方向位移并压紧，一方面无论钻管怎么放置在皮带轮11上均可完成定心，另一方面适用于钻管这类管件，能有效避免由于打孔力过大、长工件受力不均导致的弯曲或偏移，进而影响打孔的精确度，降低加工的质量。

如图3所示，驱动传动机构包括两个连接块22、一个滑轨23、两个滑块24、两个连杆25以及一个气缸26，两个连接块22分别设置在两个侧顶件21的外侧，且该连接块22成L型，其相对侧顶件21的一侧边与滑块24相固定，滑块24滑动连接在与侧顶件21垂直设置的滑轨23上，并且连接块22靠近滑块24的一侧边同时与连杆25相固定，两个连杆25的另一端设置在气缸26的输出轴上。由于连杆25是活动连接在连接块22和气缸26输出轴之间，因此，开启气缸26，可通过连杆25带动连接块22沿着滑轨23方向位移，从而驱动侧顶件21定心并压紧钻管，以便于后续打孔操作。

如图2所示，侧顶件21包括与钻管相压紧的顶板3，顶板3外侧设置有与连接块22相固定的传动板31，其传动板31与顶板3之间设置有行程缩放机构，通过行程缩放机构来配合一个驱动实现放大位移的效果，使得定心所需时间尽可能得缩短，从而提高工作效率。

如图2所示，行程缩放机构包括中心固定在传动板31两侧的连轴32，连轴32的两端均设置有轴环33，靠近顶板3一侧的轴环33连接在顶板3上，而远离顶板3一侧的轴环33连接有安装了直线轴承固定座组件34的安装板35，且将直线轴承固定座组件34的伸缩杆36固定在顶板3的侧面，进而在驱动传动顶板3向钻管移动的同时将平移转化为旋转以放大位移，即实现两倍行程的放大。

如图4所示，顶板3与钻管相压紧一侧设置有一层硫化橡胶层4，利用硫化橡胶具有高强度、高弹性、高耐热、高耐磨等优良性能，使得顶板3在压紧夹持钻管进行打孔操作的时候，能起到保护钻管的效果。同时，该硫化橡胶层4表面设置有防滑凸点41，从而防止待加工的钻管发生偏移，影响到打孔的精确度，特别是钻管这类长轴管件。

如图4所示，硫化橡胶层4内部沿其长度方向开设有若干个空腔42，并在空腔42内放有垂直顶板3设置的缓冲弹簧43，使得缓冲弹簧43的受力方向朝向钻管，从而一方面提高了顶板3对钻管的弹性压紧效果，另一方面在硫化橡胶氧化后仍能保持足够的弹性效果，即延长了硫化橡胶层4的使用寿命。

如图1所示，定位机构2末端设置有使钻管自转的旋转机构5，旋转机构5相对定位机构2一侧安装有数字化传感器6，可在打孔结束后，反向开启气缸26以松开钻管，然后利用皮带轮11将之输送到定位机构2末端的旋转机构5，最后凭借数字化传感器6来检查钻管钻孔内表面的光洁度和平整度，而且在本发明此实施例中，数字化传感器6还可感知皮带轮11传送来的工件，从而传输信号到控制端，实现驱动传动机构和定位机构2的全自动化控制。

如图5所示，旋转机构5包括与皮带轮11高度平齐的第一滚轮组51及第二滚轮组52，其中第一滚轮组51与第二滚轮组52之间的间距小于钻管长度，第一滚轮组51与第二滚轮组52各自的两滚轮间距小于钻管直径，从而将钻管置于第一滚轮组51与第二滚轮组52之间，驱动任意滚轮即可带动钻管旋转，实现360°无死角的钻管内壁检测。

如图5所示，第一滚轮组51或第二滚轮组52中任一滚轮连接有驱动电机53，凭借驱动电机53的精准控制，以及数字化传感器6每隔0.05s抓拍一次，可保证成品打孔的精确度，并且相比较本发明其他实施例中用手动旋转滚轮，大大提高了自动化程度。

如图6所示，数字化传感器6通过安装座61可拆卸地安装在机架1上，并且使控制端与数字化传感器6之间通过握手信号的交互进行工作状态的相互检查，在控制端每次启动时给数字化传感器6一个信号，数字化传感器6再反馈一个信号给控制端，该反馈信号包括数字化传感器的ID信息，从而控制端能对反馈信号与数据库中的对应ID信息进行比对判断，即在数字化传感器6存在问题时，或出现某种症状需要处理但暂时不会影响正常运行时，做出拒绝使用、警告的指示信息，进而提醒且便于工作人员更换维护。

如图6所示，安装座61的支撑杆62上设置有横向的导轨63，该导轨63上套设有沿其长度方向位移的滑板64，滑板64一侧连接有无杆气缸65，并且数字化传感器6固定在滑板64上。即通过无杆气缸65来带动滑板64沿着导轨63方向位移，进而精准控制设置在滑板64上的数字化传感器6左右横向移动，同理，可设置同样的驱动组件实现或前后或上下的移动，以提高画面捕捉的全面性，消除打孔作业过程中的视角盲区。

本基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统的工作原理：首先半成品钻管放在皮带轮11上进行输送，当数字化传感器6感知到工件被传输到侧顶件21的正中间，由控制端停下皮带轮11，开启气缸26，从而通过连杆25带动连接块22沿着滑轨23方向位移，直到顶板3压紧钻管，确保待加工钻管不会发生偏移或折弯，紧接着开始打孔作业，继而在打孔结束后，由控制端反向开启气缸26以松开钻管，然后利用皮带轮11将之输送到定位机构2末端的第一滚轮组51与第二滚轮组52之间，最后凭借驱动电机53的精准控制，以及数字化传感器6每隔0.05s一次的抓拍频率，全方位多角度地对钻管钻孔内表面的光洁度和平整度进行检测，进一步保证成品打孔的精准度。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统，包括机架（1），所述机架（1）上设有输送钻管用的皮带轮（11），所述皮带轮（11）末端设有定位机构（2），其特征在于：所述定位机构（2）包括一对对称设置且位于所述皮带轮（11）末端的侧顶件（21），两个所述侧顶件（21）连接于一个驱动传动机构，所述驱动传动机构包括两个连接块（22）、一个滑轨（23）、两个滑块（24）、两个连杆（25）以及一个气缸（26），两个所述连接块（22）分别设置在两个所述侧顶件（21）的外侧，所述连接块（22）成L型且其另一侧边与所述滑块（24）相固定，所述滑块（24）滑动连接于与所述侧顶件（21）垂直设置的滑轨（23）上，并且所述连接块（22）靠近所述滑块（24）的一侧边上还与所述连杆（25）相固定，两个所述连杆（25）的另一端设置于所述气缸（26）的输出轴上。

2.根据权利要求1所述的基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统，其特征在于：所述侧顶件（21）包括与钻管相压紧的顶板（3），所述顶板（3）外侧设有与所述连接块（22）相固定的传动板（31），所述传动板（31）与所述顶板（3）之间设有行程缩放机构。

3.根据权利要求2所述的基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统，其特征在于：所述行程缩放机构包括中心固定在传动板（31）两侧的连轴（32），所述连轴（32）两端均设有轴环（33），靠近顶板（3）一侧所述轴环（33）连接在所述顶板（3）上，远离顶板（3）一侧所述轴环（33）连接有安装直线轴承固定座组件（34）的安装板（35），所述直线轴承固定座组件（34）的伸缩杆（36）固定于所述顶板（3）的侧面。

4.根据权利要求2所述的基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统，其特征在于：所述顶板（3）与钻管相压紧一侧设有硫化橡胶层（4），所述硫化橡胶层（4）表面设有防滑凸点（41）。

5.根据权利要求4所述的基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统，其特征在于：所述硫化橡胶层（4）内部沿其长度方向设有若干个空腔（42），所述空腔（42）内放有垂直所述顶板（3）设置的缓冲弹簧（43）。

6.根据权利要求1所述的基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统，其特征在于：所述定位机构（2）末端设有使钻管自转的旋转机构（5），所述旋转机构（5）相对所述定位机构（2）一侧设有感知检测钻管状态的数字化传感器（6）。

7.根据权利要求6所述的基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统，其特征在于：所述旋转机构（5）包括与所述皮带轮（11）平齐的第一滚轮组（51）及第二滚轮组（52），所述第一滚轮组（51）与第二滚轮组（52）之间的间距小于钻管长度，所述第一滚轮组（51）的两滚轮间距以及第二滚轮组（52）的两滚轮间距小于钻管直径。

8.根据权利要求7所述的基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统，其特征在于：所述第一滚轮组（51）或第二滚轮组（52）中任一滚轮连接有驱动电机（53）。

9.根据权利要求6所述的基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统，其特征在于：所述数字化传感器（6）通过安装座（61）可拆卸安装在所述机架（1）上。

10.根据权利要求9所述的基于钻管打孔车床的自动化定位检测系统，其特征在于：所述安装座（61）的支撑杆（62）上设有横向的导轨（63），所述导轨（63）上设有沿其长度方向位移的滑板（64），所述滑板（64）一侧连接有无杆气缸（65），并且所述数字化传感器（6）固定于所述滑板（64）上。