CN109910185A - 应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钻孔设备技术领域，具体公开了应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构，其特征在于：包括机架和多钻头进给组件，所述的应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构与机架固定相连，并通过与机架的啮合使所述的多钻头进给组件沿Y轴方向来回行走，所述的多钻头进给组件包括旋转基体、旋转支撑轴和若干钻头组件，所述的钻头组件设置在旋转基体上。本技术方案可以使用一台机器来解决同一片玻璃上需加工多种孔径的问题，减少人工更换钻头的所消耗的时间，减少人工搬运玻璃及二次定位加工所带来的误差。
Description
技术领域
本发明涉及钻孔设备技术领域，尤其是应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构。
背景技术
玻璃钻孔是玻璃深加工行业的重要工序之一，当前主要设备均以离线钻孔为主。
如现有技术中的“申请号为：201721782281.6；专利名称为：玻璃钻孔机”的国内专利文献为例，现有的钻孔设备都是只有一组动力传递系统、一组进给系统，因此只能安装一种钻头，当同一片玻璃需要加工多种孔径的孔时，往往需要人工进行多次更换钻头，来回搬运玻璃以及重复定位加工，很容易造成钻孔精度的误差，效率低下，对于日趋定制化的散单玻璃加工，将带来非常大的不利影响。
发明内容
为了克服现有技术的以上缺陷和不足，本发明的目的是提供一种能够很好的实现数控玻璃钻孔设备钻头的快速切换工作，能够有效避免和减少因为人工进行多次更换钻头，来回搬运玻璃以及重复定位加工对钻孔精度和加工效率的影响。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明的应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构，主体包括机架和多钻头进给组件，所述的多钻头进给组件通过导向固定和啮合结构与机架固定相连，并通过与机架的啮合使所述的多钻头进给组件沿Y轴方向来回行走；
所述的多钻头进给组件包括旋转基体、旋转支撑轴和若干钻头组件，所述的钻头组件设置在旋转基体上；
所述的旋转基体通过轴承结构与旋转支撑轴固定连接，其一侧设有为其提供旋转动力来源的驱动组件；
所述的钻头组件包括固定夹持钻头的旋转从动轴和为旋转从动轴提供旋转扭矩传递的的固定传动轴，所述的固定传动轴与旋转从动轴设有相互对应的接合结构，通过相互接合，使固定传动轴和旋转从动轴同轴相连，并将旋转扭矩传递给旋转从动轴；
所述的固定传动轴端部还设有啮合传递两相交轴之间的运动和动力的小锥齿轮，所述的机架上设有为钻头组件提供的动力来源的钻头动力电机，所述的钻头动力电机的动力输出端设有与固定传动轴设置的小锥齿轮相互咬合的大锥齿轮。
作为优选的，所述的多钻头进给组件通过进给导轨与机架滑动式固定相连，所述的进给导轨一侧设有与多钻头进给组件固定连接的传动齿条以及与所述动齿条相互咬合的齿轮，所述的齿轮连接伺服电机，并通过伺服电机和相互咬合的齿条和齿轮，驱动多钻头进给组件整体在进给导轨上来回行走。
作为优选的，所述的旋转从动轴的前端固定夹持有钻头，后端通过固定连接块与固定传动轴同轴固定接合。
作为优选的，所述的固定连接块包括设于旋转从动轴上的卡接件和对应所述卡接件而固定设于钻头组件上的固定凸块，所述的旋转从动轴通过卡接件卡合锁紧固定凸块，构成活动式传动机构。
作为优选的，所述的伺服电机的动力输出端连接有行星减速机，伺服电机的动力输出通过所述行星减速机进行旋转扭矩的输出和调节。
作为优选的，所述的旋转支撑轴上设有供钻头组件中的旋转从动轴轴头通过并限制旋转从动轴转动的圆周导向槽。
作为优选的，所述的驱动组件包括设置在旋转基体上的内齿圈和与内齿圈相互咬合的外齿轮，所述的外齿轮连接有旋转动力电机并通过旋转动力电机驱动与内齿圈的啮合传动，以驱使旋转基体整体绕旋转支撑轴转动。
作为优选的，所述的机架对应多钻头进给组件位置上设有消除内齿圈与外齿轮的传动间隙的定位销，所述的定位销连接有驱动其往复伸缩的定位气缸。
作为优选的，所述的多钻头进给组件上连接有冷却降温的分水器，所述的分水器包括分别独立连通冷却液/水和钻头组件的分水管道。
进一步的，作为可适用的应用场景，一种数控钻孔机，该数控钻孔机包括了以上任意一项所述的应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构。
本发明的有益效果是：本技术方案可以使用一台机器来解决同一片玻璃上需加工多种孔径的问题，减少人工更换钻头的所消耗的时间，减少人工搬运玻璃及二次定位加工所带来的误差，减少投入的设备数量，同时有效减少设备占地面积，减少人工、提高效率、减小误差、降低成本，特别适用于日趋定制化的散单玻璃加工。
附图说明
图1是现有技术中钻孔钻头的结构图。
图2是本发明的多钻头进给组件的结构及局部结构剖视图。
图3是本发明的多钻头进给组件的进给结构图。
图4是本发明的旋转基体的结构图。
图5是本发明的圆周导向槽的局部结构放大图。
图6是本发明的固定传动轴部分的传动结构放大图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图与实施例，对本发明作进一步的阐述。应当理解，此处所描述的实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，以现有技术中的“申请号为：201721782281.6；专利名称为：玻璃钻孔机”的国内专利文献为例：
现有的钻孔设备都是只有一组动力传递系统、一组进给系统，因此只能安装一种钻头2.4，当同一片玻璃需要加工多种孔径的孔时，往往需要人工进行多次更换钻头，来回搬运玻璃以及重复定位加工，很容易造成钻孔精度的误差，效率低下，对于日趋定制化的散单玻璃加工，将带来非常大的不利影响。
如图2-6所示，针对上述问题，本发明提供的一种应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构，主体包括了机架1和多钻头进给组件2，多钻头进给组件2通过导向固定和啮合结构与机架1固定相连，并通过与机架1的啮合使多钻头进给组件2沿Y轴方向来回行走；
本方案所采用的齿轮6.2啮合传动具有适应范围大、传递效率较高、工作寿命长、传动平稳、可靠性高、能保证瞬时传动比恒定、能实现各种位置要求的两轴传动等优点。
作为导向和啮合结构的实施例，多钻头进给组件2通过进给导轨6与机架1滑动式固定相连，进给导轨6一侧设有与多钻头进给组件2固定连接的传动齿条6.1以及与传动动齿条6.1相互咬合的齿轮6.2，齿轮6.2连接伺服电机6.3，并通过伺服电机6.3和相互咬合的齿条和齿轮6.2的作用，实现驱动多钻头进给组件2整体在进给导轨6上来回行走(Y轴方向)。
作为齿轮6.2啮合传动结构的另一种变形，其传动结构方式也可以采用精密丝杆传动结构。
旋转从动轴3.1的前端固定夹持有玻璃钻孔的钻头2.4，后端通过固定连接块2.3与固定传动轴3.5同轴固定接合。
固定连接块2.3包括设于旋转从动轴3.1上的卡接件3.3和对应所述卡接件3.3而固定设于钻头组件3上的固定凸块3.4，所述的旋转从动轴3.1通过卡接件3.3卡合锁紧固定凸块3.4，构成活动式传动机构，能够以非常紧凑和高效的方式，解决旋转扭力的传动和基本的结构固定作用。
多钻头进给组件2通过以上技术方案，结合数控PLC技术进行相对应的参数设置，很好的解决进而实现钻孔进给的高低速控制及精确的位置控制的技术问题。
为实现钻头2.4快速切换的问题，多钻头进给组件2包括旋转基体2.1、旋转支撑轴2.2和若干钻头组件3，钻头组件3设置在旋转基体2.1上，以构成一种高效快捷的旋转式切换结构方案；
旋转基体2.1通过轴承结构与旋转支撑轴2.2固定连接，其一侧设有为其提供旋转动力来源的驱动组件4，其可以绕着旋转支撑轴2.2旋转，以便为后续通过旋转方式，自动和快速的进行切换钻头工作。
驱动组件4包括设置在旋转基体2.1上的内齿圈4.1和与内齿圈4.1相互咬合的外齿轮4.2，外齿轮4.2连接有旋转动力电机4.3并通过旋转动力电机4.3驱动与内齿圈4.1的啮合传动，以驱使旋转基体2.1整体绕旋转支撑轴2.2转动，实现传递扭矩，能快速选择并移动所需钻头到传动位置，传递效果高效稳定。
钻头组件3包括固定夹持钻头的旋转从动轴3.1和为旋转从动轴3.1提供旋转扭矩传递的的固定传动轴3.5，所述的固定传动轴3.5与旋转从动轴3.1设有相互对应的接合结构，通过相互接合，使固定传动轴3.5和旋转从动轴3.1同轴相连，并将旋转扭矩传递给旋转从动轴3.1；
固定传动轴3.5为了能够实现与旋转从动轴3.1完成接合动作，其结构是经过特制的，当钻头组件3的位置恰当时，固定传动轴3.5与旋转从动轴3.1通过固定连接块2.3，可以接合固定使固定传动轴3.5与旋转从动轴3.1同轴且接合成功，此时钻头动力电机5输出的动力最终将到达旋转从动轴3.1，并带动钻头2.4旋转，进而实现快速切换钻头2.4之后的钻孔工作。
钻头组件3是一种没有动力的主轴，它的主要零件旋转从动轴3.1是因需要设置固定连接块而特制的，能够很好的实现各种钻头2.4的灵活选择和替换工作，具体的说，不同规格的钻头2.4所用的旋转从动轴3.1是一致的，钻头2.4的接口也是统一的，不同的孔径仅需安装不同规格的玻璃钻头2.4。
操作人员通过提前设置好钻头2.4的数量、规格以及钻孔参数等实际需求，灵活选用，因此，不再需要采用传统的单独更换钻头2.4的方式开进行钻孔工作，有效的解决频繁更换钻头2.4导致的效率低下和因为业务人员搬运玻璃及二次定位加工所带来的误差的问题。
如图5-6所示，固定传动轴3.5端部还设有啮合传递两相交轴之间的运动和动力的小锥齿轮3.6机架1上设有为钻头组件3提供的动力来源的钻头动力电机5，钻头动力电机5的动力输出端设有与小锥齿轮3.6相互咬合的大锥齿轮5.1，小锥齿轮3.6与大锥齿轮5.1两交轴之间的交角等于90°，通过该方式更加高效实现垂直方向的增速传动，有效保证传动的可靠以及可控性能，有利于保证钻孔加工的质量。
伺服电机6.3的动力输出端连接有行星减速机6.4，伺服电机6.3的动力输出通过所述行星减速机6.4进行旋转扭矩的输出和调节，通过行星减速机6.4，可以有效降低电机的转速，同时增大输出转矩，利用齿轮6.2的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构，理论上，其减速比可以精确到0.1转-0.5转/分钟。
旋转支撑轴2.2上设有供钻头组件3中的旋转从动轴3.1轴头通过并限制旋转从动轴3.1转动的圆周导向槽7，所述的圆周导向槽7内设有贴合接触钻头组件3正轴位置的识别感应器7.1，所述的识别感应器7.1连接编码器10，所述编码器10连接钻头动力电机5，通过识别感应器7.1确定钻头组件3正轴位置无误后，经过相关参数导入后的连接编码器10即根据钻头组件3的情况对钻头动力电机5进行控制，有效保证各个钻头组件3方向一致，也使得钻头动力电机5能够记录并自动调整固定传动轴3.5停止位置，也就是说它即提供动力，又确保停止时固定传动轴3.5的方向正确，保障钻孔质量，避免由此可能导致的钻孔故障，保证设备配件和钻孔质量，提高设备和配件的使用寿命，一定程度上也减少加工人员的安全隐患。
以上所提及的编码器10一般指的是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备，编码器10把角位移或直线位移转换成电信号以供相关人员进行操控。
识别感应器7.1一般可以采用位置识别感应器，位置传感器通常包括磁感应型、霍尔效应型和光电型。
由于内齿圈4.1与外齿轮4.2的传动间隙需要消除，才能使固定传动轴3.5与旋转从动轴3.1同轴，为了解决该技术问题，机架1对应多钻头进给组件2位置上设有消除内齿圈4.1与外齿轮4.2的传动间隙的定位销8，定位销8连接有驱动其往复伸缩的定位气缸8.1，定位气缸8.1通过关联控制其工作的数控PLC等方式具体设置工作频率及具体控制参数。
在玻璃钻头2.4工作时会产生大量的热量，对钻头2.4本身以及待加工钻孔的玻璃或其他板材而言，也将产生很多的不利影响，此时需要有水或冷却液冷却，多钻头进给组件2上连接有冷却降温的分水器9，当钻头组件3为多组的时候，分水器9也以相对独立的状态对应钻头组件3来设置成多组，有且仅有跟固定传动轴相连的钻头组件接通冷却水路，其余冷却水路为关闭状态。
所说的分水器9主要包括分别连通冷却液/水和钻头组件3的分水管道9.1，通过数控等智能化解决方案，控制分水器9来给工作状态的钻头组件3和代加工的玻璃或板材供水降温，非工作状态的钻头组件3不供水以节约不必要的资源。有且仅有跟固定传动轴相连的钻头组件接通冷却水路。
以上旋转式的钻头快速切换方案不仅能够适用于数控玻璃钻孔设备的钻头2.4快速切换，对于任意一种数控钻孔设备的钻孔工作，例如其他金属或非金属板型材的钻孔设备通常也能够适用。
本技术方案可以使用一台机器来解决同一片玻璃上需加工多种孔径的问题，减少人工更换钻头2.4的所消耗的时间，减少人工搬运玻璃及二次定位加工所带来的误差，减少投入的设备数量，同时有效减少设备占地面积，减少人工、提高效率、减小误差、降低成本，特别适用于日趋定制化的散单玻璃加工。以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构，其特征在于：包括机架和多钻头进给组件，所述的多钻头进给组件通过导向固定和啮合结构与机架固定相连，并通过与机架的啮合使所述的多钻头进给组件沿Y轴方向来回行走；
所述的多钻头进给组件包括旋转基体、旋转支撑轴和若干钻头组件，所述的钻头组件设置在旋转基体上；
所述的旋转基体通过轴承结构与旋转支撑轴固定连接，其一侧设有为其提供旋转动力来源的驱动组件；
所述的钻头组件包括固定夹持钻头的旋转从动轴和为旋转从动轴提供旋转扭矩传递的的固定传动轴，所述的固定传动轴与旋转从动轴设有相互对应的接合结构，通过相互接合，使固定传动轴和旋转从动轴同轴相连，并将旋转扭矩传递给旋转从动轴；
所述的固定传动轴端部还设有啮合传递两相交轴之间的运动和动力的小锥齿轮，所述的机架上设有为钻头组件提供的动力来源的钻头动力电机，所述的钻头动力电机的动力输出端设有与固定传动轴设置的小锥齿轮相互咬合的大锥齿轮。
2.根据权利要求1所述的应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构，其特征在于：所述的多钻头进给组件通过进给导轨与机架滑动式固定相连，所述的进给导轨一侧设有与多钻头进给组件固定连接的传动齿条以及与所述动齿条相互咬合的齿轮，所述的齿轮连接伺服电机，并通过伺服电机和相互咬合的齿条和齿轮，驱动多钻头进给组件整体在进给导轨上来回行走。
3.根据权利要求2所述的应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构，其特征在于：所述的伺服电机的动力输出端连接有行星减速机，伺服电机的动力输出通过所述行星减速机进行旋转扭矩的输出和调节。
4.根据权利要求1所述的应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构，其特征在于：所述的旋转从动轴的前端固定夹持有钻头，后端通过固定连接块与固定传动轴同轴固定接合。
5.根据权利要求4所述的应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构，其特征在于：所述的固定连接块包括设于旋转从动轴上的卡接件和对应所述卡接件而固定设于钻头组件上的固定凸块，所述的旋转从动轴通过卡接件卡合锁紧固定凸块，构成活动式传动机构。
6.根据权利要求1所述的应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构，其特征在于：所述的旋转支撑轴上设有供钻头组件中的旋转从动轴轴头通过并限制旋转从动轴转动的圆周导向槽，所述的圆周导向槽内设有贴合接触钻头组件正轴位置的识别感应器，所述的识别感应器连接编码器，所述编码器连接钻头动力电机。
7.根据权利要求1所述的应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构，其特征在于：所述的驱动组件包括设置在旋转基体上的内齿圈和与内齿圈相互咬合的外齿轮，所述的外齿轮连接有旋转动力电机并通过旋转动力电机驱动与内齿圈的啮合传动，以驱使旋转基体整体绕旋转支撑轴转动。
8.根据权利要求1所述的应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构，其特征在于：所述的机架对应多钻头进给组件位置上设有消除内齿圈与外齿轮的传动间隙的定位销，所述的定位销连接有驱动其往复伸缩的定位气缸。
9.根据权利要求1所述的应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构，其特征在于：所述的多钻头进给组件上连接有冷却降温的分水器，所述的分水器包括分别独立连通冷却液/水和钻头组件的分水管道。
10.一种数控钻孔机，其特征在于：所述的数控钻孔机包括了权利要求1-9任意一项所述的应用于数控玻璃钻孔设备的钻头快速切换结构。
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