CN108772580B - 一种h型钢柱双向双头卧式钻孔系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种H型钢柱双向双头卧式钻孔系统，属于钻孔设备技术领域。包括机身(2)以及设于所述机身(2)上的电气单元(1)和钻孔装置集成(7)，所述机身(2)包括卧式设置的机身底部和对称设于所述机身底部两侧的侧壁，所述机身底部上设有滑道(6)，所述机身底部至少与其中一个侧壁之间设有呈三角直角坐标分布的滑轨(9)，所述钻孔装置集成(7)设有多个钻头(71)。本发明的H型钢柱双向双头卧式钻孔系统，保证钻孔位置的准确性和一致性，钻孔装置集成在滑到上运动时传动稳定，晃动小，有效提高了钻头走刀精度高，钻孔装置集成以在H型钢柱的两侧翼板两侧对称打孔或非对称孔，效率很高。

Description

一种H型钢柱双向双头卧式钻孔系统

技术领域

本发明属于钻孔设备技术领域，更具体地，涉及一种H型钢柱双向双头卧式钻孔系统。

背景技术

在钢结构的各种工件中，H型钢柱为H型钢材作为基础材料制作而成。通常，H型钢由两个凸缘以及腹板构成，并且具有对于特定方向的弯曲力矩的高抗性(弯曲强度)、结构简单、易于加工、运输等特点，在建筑、铁路运输等行业中应用非常广泛。随着我国高铁规模的扩展，H型钢柱作为主要接触网支持装置，需要的数量越来越大。

如图1所示，H型钢柱由于结构强度高，一般作为支撑结构，需要其翼板上钻多个对称或非对称的孔，满足配置其他零件的需求。目前现有的钻孔设备，多应用于其他工程领域，且为单独作业模式，尤其难以同时实现对H型钢柱多个孔的对称或非对称定位、加工。为了解决上述问题，相关企业研发了一些专门针对H型钢柱的钻孔设备，如中国专利CN107052390 A公开了一种电气化铁道H型钢柱数控钻孔机，其包括齿条导轨、横梁、三个滚珠滑台、三个钻孔动力头、液压站以及PLC单板机等，立柱、横梁通过焊接形成“门”型框架，在两根立柱和横梁上均设有钻孔动力头，通过伺服电机带动门型框架移动，实现了H型钢的两个翼板及腹板多个方向钻孔。

该专利公开的钻孔机解决了H型钢柱常多个方向钻孔问题，但仍然存在一些不足：如由于H型钢柱的结构尺寸比较大，厚度比较大，因此在钻孔加工过程中，钻孔机对工件的冲击载荷较大，容易导致钻孔机在钻孔过程中机身震动大，工件产生晃动，钻头走刀精度低，难以保证钻孔位置的准确性和一致性；其次该钻孔机一次只能钻一个孔或最多三个孔，只能对称钻孔，对于需要非对称孔的H型钢柱无法加工，而且在生产需要每个方向钻多个孔的产品时效率很低，不符合大规模生产的要求，此外，由于H型钢采用钢质材料，重量很大，一根完整的钢材重量达到700kg以上，如果需要在上面钻一系列的孔，该门型框架需要整体移动，费时费力，而且加工效率不高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种H型钢柱双向双头卧式钻孔系统，其目的在于通过滑道及设于滑道底部的夹紧单元实现对待钻孔加工的H型钢柱准确定位和牢固夹紧，并通过沿机身侧壁和底部设置的三条成直角坐标分布的滑轨以及钻孔装置基座上设置与滑轨相匹配的基座滑槽，构成钻孔装置集成的运动轨道，保证钻孔位置的准确性和一致性，同时，钻孔装置集成在滑到上运动时传动稳定，晃动小，从而有效提高了钻头走刀精度高，此外，钻孔装置集成为两个，对称布置在机身底部和机身侧壁之间，两个钻孔装置集成相互独立工作时，钻孔装置集成以在H型钢柱的两侧翼板两侧对称打孔，也可以打非对称孔，同时，当需要单面打孔时，还可以只让其中一个相应的钻孔装置集成工作，从而实现钻孔装置集成适应多种形式的加工方式，避免了加工模式的局限性，且同时能从两个方向钻孔，在生产需要进行双向钻孔且每个方向钻多个孔的产品时效率很高，适合大规模生产的要求。

本发明为解决上述现有技术中存在的问题，采用如下的技术方案。

一种H型钢柱双向双头卧式钻孔系统，包括型钢底座、设于所述型钢底座上的机身以及设于所述机身上的电气单元和钻孔装置集成，所述机身包括卧式设置的机身底部和对称设于所述机身底部两侧的侧壁，所述机身底部上设有滑道，用于安放并定位待钻孔加工的H型钢柱，并通过设于所述滑道两侧的夹紧单元夹紧固定，所述机身底部至少与其中一个侧壁之间设有呈三角直角坐标分布的滑轨，所述钻孔装置集成的数量与所述滑轨的数量相匹配，且设于所述滑轨上并可独立沿所述滑轨运动，所述钻孔装置集成设有多个钻头，多个所述钻头在所述电气单元驱动作用下实现对H型钢柱两侧翼板的对称和/或非对称钻孔加工。

进一步地，所述滑轨包括沿所述机身侧壁平行设置的第一滑轨和第二滑轨、沿所述机身底部设置的第三滑轨，且所述第三滑轨与所述第一滑轨和第二滑轨形成的平面垂直，从而构成呈三角直角坐标分布的滑轨。

进一步地，所述第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨结构相似，所述第一滑轨包括滑轨底板和滑轨凸起，所述滑轨底板与所述机身固定连接，所述滑轨凸起固定设置在所述滑轨底板上，所述滑轨凸起的外侧呈阵列状设有若干滑轨定位孔。

进一步地，所述第一滑轨、第二滑轨之间设有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与第一滑轨、第二滑轨平行设置。

进一步地，所述钻孔装置集成包钻孔装置基座，所述钻孔装置基座为L形结构，其竖直面与所述机身侧壁平行，水平面与所述机身底部平行。

进一步地，所述钻孔装置基座的竖直面上分别设有与所述第一滑轨和第二滑轨相对应的第一基座滑槽和第二基座滑槽，其水平面上设有与所述第三滑轨相对应的第三基座滑槽，且第一基座滑槽、第二基座滑槽和第三基座滑槽分别与所述第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨卡合连接。

一种H型钢柱双向双头卧式钻孔系统，其特征在于：所述钻孔装置集成的竖直方向和水平方向上均设置有滚珠丝杠。

进一步地，所述钻孔装置基座上还设有定位插销，用于通过所述滑轨定位孔将所述钻孔装置集成与滑轨固定。

进一步地，所述夹紧单元包括垂直夹紧机构和水平夹紧机构。

进一步地，所述滑道包括定位块和滚动小车。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

（1）本发明的H型钢柱双向双头卧式钻孔系统，通过滑道及设于滑道底部的夹紧单元实现对待钻孔加工的H型钢柱准确定位和牢固夹紧，并通过沿机身侧壁和底部设置的三条成直角坐标分布的滑轨以及钻孔装置基座上设置与滑轨相匹配的基座滑槽，构成钻孔装置集成的运动轨道，保证钻孔位置的准确性和一致性，同时，钻孔装置集成在滑到上运动时传动稳定，晃动小，从而有效提高了钻头走刀精度高，此外，钻孔装置集成为两个，对称布置在机身底部和机身侧壁之间，两个钻孔装置集成相互独立工作时，钻孔装置集成以在H型钢柱的两侧翼板两侧对称打孔，也可以打非对称孔，同时，当需要单面打孔时，还可以只让其中一个相应的钻孔装置集成工作，从而实现钻孔装置集成适应多种形式的加工方式，避免了加工模式的局限性，且同时能从两个方向钻孔，在生产需要进行双向钻孔且每个方向钻多个孔的产品时效率很高，适合大规模生产的要求。

（2）本发明的H型钢柱双向双头卧式钻孔系统，第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨的结构相似，其中第一滑轨包括滑轨底板、滑轨凸起和滑轨定位孔，滑轨底板与机身固定连接，滑轨凸起的结构尺寸小于滑轨底板的结构尺寸，且固定设置在滑轨底板上，所述滑轨凸起的一侧呈阵列状设有若干滑轨定位孔，便于对钻孔装置集成进行定位固定，进一步提高了钻孔的准确性和一致性。

（3）本发明的H型钢柱双向双头卧式钻孔系统，夹紧单元包括沿滑道设置的多根垂直夹紧机构和水平加紧机构，该垂直夹紧机构和水平加紧机构通过支撑架与机身底部结构固定连接，对H型钢柱进行垂直方向和水平夹紧，避免其钻孔加工过程中H型钢柱产生晃动，并在垂直夹紧机构和水平加紧机构之间，间隔设有多个滚动小车，将滑动摩擦转换为滚动摩擦，便于调整H型钢柱的位置，实现准确定位。

（4）本发明的H型钢柱双向双头卧式钻孔系统，第一滑轨、第二滑轨之间设有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与第一滑轨、第二滑轨平行设置，能够为钻孔装置集成提供沿滑到滑动的动力，提高钻孔装置集成的运动效率。同时，钻孔装置集成的竖直方向和水平方向上均设置有滚珠丝杠，从而将钻孔装置集成工作时产生的扭转力转化为垂直挤压力，具有传动效率、运动效率和运动精度高的特点，提高了钻孔装置集成钻孔的准确性和精度。

（5）本发明的H型钢柱双向双头卧式钻孔系统，钻孔装置集成的钻孔位置可安装三个钻头，对H型钢柱打单孔时，使用中间的钻头，对H型钢柱打双孔时，使用上下对称设置固定间距的两个钻头，能够保证钻孔位置的准确性，并延长H型钢柱双向双头卧式钻孔系统的综合实用寿命。

（6）本发明的H型钢柱双向双头卧式钻孔系统，在每个钻头的端部设有温度传感器，用于检测每个钻头的温度信号，并将温度信号传输给控制系统，控制水箱及附属零件输出相匹配的冷却液，实现对钻头和H型钢柱适时适量冷却降温，保证其处于最佳的工作温度，延长其使用寿命，避免因更换钻头耽误加工进度，提高了钻孔加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的结构示意图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中H型钢柱的钻孔位置示意图；

图2是本发明实施例一种H型钢柱双向双头卧式钻孔系统的三维结构示意图；

图3是本发明实施例一种H型钢柱双向双头卧式钻孔系统的半剖三维结构示意图；

图4是本发明实施例一种H型钢柱双向双头卧式钻孔系统涉及的滑轨结构示意图；

图5是本发明实施例一种H型钢柱双向双头卧式钻孔系统的主视图；

图6是本发明实施例一种H型钢柱双向双头卧式钻孔系统的俯视图；

图7是本发明实施例一种H型钢柱双向双头卧式钻孔系统的左视图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-电气单元、2-机身、3-型钢底座、4-水箱及附属零件、5-H型钢柱、6-滑道、7-钻孔装置集成、8-夹紧单元、9-滑轨、10-接水板、11-滚珠丝杠、21-机身底部纵桁、22-机身底部横梁、23-机身侧壁竖桁、24-机身侧壁纵桁、71-钻头、72-电机、73-钻孔装置基座、731-第一基座滑槽、732-第二基座滑槽、733-第三基座滑槽、61-定位块、62-滚动小车、81-垂直夹紧机构、82-水平加紧机构、83-支撑架、91-第一滑轨、911-滑轨底板、912-滑轨凸起、913-滑轨定位孔、92-第二滑轨、93-第三滑轨。

实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，一种H型钢柱双向双头卧式钻孔系统包括电气单元1、机身2、型钢底座3、水箱及附属零件4、H型钢柱5、滑道6、钻孔装置集成7、夹紧单元8、滑轨9、接水板10、滚珠丝杠11。电气单元1设于机身2上，机身2包括机身底部和两个对称设置的机身侧壁。其中机身底部包括若干水平布置的机身底部纵桁21以及若干与机身底部纵桁21垂直布置的机身底部横梁22，机身侧壁包括若干水平布置的机身侧壁纵桁24以及若干与机身侧壁纵桁24垂直布置的机身侧壁竖桁23。这种由机身底部纵桁、机身底部横梁、机身侧壁竖桁及机身侧壁纵桁组成的框架结构，具有较强的稳定性和结构强度，能够有效抵抗加工H型钢柱在钻孔过程中的震动强度，同时，还有助于减轻机身的自身重量，减少机身耗材，减低机身造价成本。机身2下面设有型钢底座3，用于固定和支撑机身2，保证机身2的稳定性。

如图1和图2所示，机身底部和机身侧壁分别设有若干条相互平行的滑轨9，机身底部和机身侧壁的滑轨9成直角分布在水平面和竖直面上，构成三角结构，具有稳定性，有着稳固、坚定、耐压的特点。优选地，机身侧壁上平行设置第一滑轨91和第二滑轨92，机身底部设有第三滑轨93，且第一滑轨91、第二滑轨92和第三滑轨93构成直角三角坐标分布的滑轨9，便于钻孔装置集成7沿该滑轨9运动时以及钻孔装置集成7钻孔加工时，三角轨道支撑结构更加稳定、耐压，从而保证钻孔装置集成7对待加工的H型钢柱进行精准钻孔加工。此外，为了进一步降低钻孔过程中钻机的震动强度，保证钻孔位置的准确性和一致性，对该滑轨9进行了特殊设计，第一滑轨91、第二滑轨92和第三滑轨93的结构相同，其中第一滑轨91包括滑轨底板911、滑轨凸起912、滑轨定位孔913，滑轨底板911与机身2固定连接，滑轨凸起912的结构尺寸小于滑轨底板911的结构尺寸，且固定设置在滑轨底板911上，所述滑轨凸起912的一侧呈阵列状设有若干滑轨定位孔913，便于对钻孔装置集成7进行定位固定。

如图1和图2所示，机身2的中部沿机身侧壁方向还设有滑道6。由于H型钢采用钢质材料，重量很大，一根完整的钢材重量达到700kg以上，移动比较困难，为解决上述问题，滑道6上还设有定位块61和滚动小车62，滚动小车62沿滑道6水平布置。滑道6上面设有夹紧单元8，沿滑道6设置的多根垂直夹紧机构81和水平加紧机构82，该垂直夹紧机构81和水平加紧机构82通过支撑架83与机身底部结构固定连接，用于对H型钢柱5进行垂直方向和侧向夹紧，定位块61用于对H型钢柱水平方向固定，避免其钻孔加工过程中产生晃动，影响钻孔加工的稳定性和一致性。H型钢水平放置在滚动小车62上，通过滚动小车62将滑动摩擦转换为滚动摩擦，便于调整H型钢柱5的位置，实现准确定位，然后再通垂直夹紧机构81和水平加紧机构82对H型钢柱5进行夹紧，有效解决了加工H型钢柱移动困难的问题，提高了钻孔加工效率。

如图1所示，滑道6和机身侧壁之间还设有钻孔装置集成7。钻孔装置集成7包括钻头71、电机72、钻孔装置基座73。所述钻孔装置基座73为L形结构，钻孔装置基座73的竖直面与机身侧壁平行，钻孔装置基座73的水平面与机身底部平行。所述电机72与钻头71固定安装在钻孔装置基座73上，钻头71为若干个。工作时，电机72驱动钻头71，对H型钢柱进行钻孔加工。其中，钻孔装置基座73上还设有基座滑槽，基座滑槽的数量与滑轨9的数量相同。滑轨凸起912与基座滑槽相互卡合，形成钻孔装置集成7运动轨道。工作时，钻孔装置集成7沿滑轨9运功，能有效降低钻孔过程中的震动强度，保证钻孔位置的准确性和一致性，机身工作时传动稳定，机身晃动小，提高钻头走刀精度高，保证H型钢柱加工的合格率。

优选地，钻孔装置基座73的竖直面上设有与机身侧壁滑轨相对应的第一基座滑槽731、第二基座滑槽732，钻孔装置基座73的水平面上设有与机身底部滑轨相对应的第三基座滑槽733，第一基座滑槽731、第二基座滑槽732及分别与第三基座滑槽733与第一滑轨91、第二滑轨92及第三滑轨93卡合连接，避免钻孔装置集成7在钻孔加工过程中产生晃动或滑移，进一步提高了钻孔的准确性和一致性。

如图1所示，钻孔装置基座73上还设有定位插销，当钻孔装置集成7运动到定位加工孔的位置时，定位插销通过滑轨定位孔913将钻孔装置集成7与滑轨9进行固定，进一步降低钻孔过程中的震动强度，保证钻孔位置的准确性和一致性，机身工作时传动稳定，机身晃动小，提高钻头走刀精度高，保证H型钢柱加工的合格率。

如图1所示，机身侧壁的滑轨9之间沿滑轨方向设有滚珠丝杠11，电机驱动滚珠丝杠11转动，从而为钻孔装置集成7提供沿滑轨方向运功的动力，提高钻孔装置集成7的工作效率，保证钻孔装置集成7的稳定性。同时，钻孔装置集成7的竖直方向和水平方向上均设置有丝杠，进一步提高钻孔装置集成7的运动效率和运动精度，提高了设备钻孔的准确性。

如图1所示，钻孔装置集成7的下面还设有水箱及附属零件4，用于钻孔装置集成7工作时，对H型钢柱钻孔部位进行冷却降温，避免钻孔过程中产生的高温，破坏H型钢柱的结构强度，难以保证钻孔位置的准确性和一致性，同时还会影响钻头的使用寿命。

优选地，钻孔装置集成7为两个，对称布置于滑道6的两侧。两个钻孔装置集成7相互独立工作时，钻孔装置集成7以在H型钢柱的两侧翼板两侧对称打孔，也可以打非对称孔，同时，当需要单面打孔时，还可以只让其中一个相应的钻孔装置集成7工作。从而实现钻孔装置集成7适应多种形式的加工方式，避免了加工模式的局限性，且同时能从两个方向钻孔，在生产需要进行双向钻孔且每个方向钻多个孔的产品时效率很高，适合大规模生产的要求。

优选地，钻头71的数量可根据实际加工需求而定，优选为三个，对H钢打单孔时，使用中间的钻头，对H钢打双孔时，使用上下对称设置固定间距的两个钻头，能够保证钻孔位置的准确性并延长H型钢柱双向双头卧式钻孔系统的综合实用寿命。

由于H型钢柱厚度比较大，钻孔机在高速运转过程中会产生过热问题，为此需要对其进行冷却降温，避免钻头损坏，影响钻机加工效率。为了解决上述问题，在本发明的优选实施例中，在每个钻头的端部设有温度传感器，用于检测每个钻头的温度信号，并将温度信号传输给控制系统，控制水箱及附属零件4输出相匹配的冷却液，实现对钻头和H型钢柱适时适量冷却降温，保证其处于最佳的工作温度，延长其使用寿命，避免因更换钻头耽误加工进度，提高了钻孔加工效率。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种H型钢柱双向双头卧式钻孔系统，包括机身（2）、设于所述机身（2）上的电气单元（1）和钻孔装置集成（7），其特征在于：所述机身（2）包括卧式设置的机身底部和对称设于所述机身底部两侧的侧壁，所述机身底部上设有滑道（6），用于安放和定位待钻孔的H型钢柱，并通过设于所述滑道（6）上的夹紧单元（8）夹紧固定，所述机身底部至少与其中一个侧壁之间设有呈三角直角坐标分布的滑轨（9），所述钻孔装置集成（7）设于所述滑轨（9）上并可独立沿所述滑轨（9）运动，所述钻孔装置集成（7）设有多个钻头（71），多个所述钻头（71）在所述电气单元（1）驱动作用下实现对H型钢柱两侧翼板的对称和/或非对称钻孔加工；所述滑轨（9）包括沿所述机身侧壁平行设置的第一滑轨（91）和第二滑轨（92）、沿所述机身底部设置的第三滑轨（93），且所述第三滑轨（93）与所述第一滑轨（91）和第二滑轨（92）形成的平面垂直，从而构成呈三角直角坐标分布的滑轨（9）；所述第一滑轨（91）、第二滑轨（92）和第三滑轨（93）结构相似，所述第一滑轨（91）包括滑轨底板（911）和滑轨凸起（912），所述滑轨底板（911）与所述机身（2）固定连接，所述滑轨凸起（912）固定设置在所述滑轨底板（911）上，所述滑轨凸起（912）的外侧呈阵列状设有若干滑轨定位孔（913）；所述第一滑轨（91）、第二滑轨（92）之间设有滚珠丝杠（11），所述滚珠丝杠（11）与第一滑轨（91）、第二滑轨（92）平行设置；所述钻孔装置集成（7）包钻孔装置基座（73），所述钻孔装置基座（73）为L形结构，其竖直面与所述机身侧壁平行，水平面与所述机身底部平行；所述钻孔装置基座（73）的竖直面上分别设有与所述第一滑轨（91）和第二滑轨（92）相对应的第一基座滑槽（731）和第二基座滑槽（732），其水平面上设有与所述第三滑轨（93）相对应的第三基座滑槽（733），且第一基座滑槽（731）、第二基座滑槽（732）和第三基座滑槽（733）分别与所述第一滑轨（91）、第二滑轨（92）和第三滑轨（93）卡合连接；所述钻孔装置集成（7）的竖直方向和水平方向上均设置有丝杠；所述钻孔装置基座（73）上还设有定位插销，用于通过所述滑轨定位孔（913）将所述钻孔装置集成（7）与滑轨（9）固定。

2.根据权利要求1所述的一种H型钢柱双向双头卧式钻孔系统，其特征在于：所述夹紧单元（8）包括垂直夹紧机构（81）和水平夹紧机构（82）。