CN110170678A - 一种蒙皮件制孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒙皮件制孔装置，包括机架及设于机架上的水平调节机构、竖直调节机构、钻机微调机构及钻机；所述机架的一侧设有多个肘夹，用于夹持固定蒙皮件；机架的另一侧设水平调节机构，竖直调节机构设置在水平调节机构上并能够随水平调节机构沿机架纵向水平移动，钻机微调机构设置于竖直调节机构上并能够随竖直调节机构沿机架高向竖直移动；钻机设于钻机微调机构上，并能够随钻机微调机构沿机架横向移动及水平摆动。本发明所述装置结构简单、操作方法、通用性好，能够提高蒙皮件制孔的精度和效率，并提高操作的安全性。

Description

一种蒙皮件制孔装置

技术领域

本发明涉及蒙皮加工技术领域，尤其涉及一种蒙皮件制孔装置。

背景技术

随着航空、航天和高铁领域的高速发展，对蒙皮件的制造加工质量要求越来越高，促使蒙皮件的加工技术不断发展，其中如何实现高效、高质量制孔始终是一个重要研究内容。传统的手工制孔方法不仅制孔位置精度低，制孔质量不稳定，而且加工效率也很难满足企业要求，同时这种制孔的方式也存在安全隐患，为改善这种现状，开发一种高精度、高效率的制孔装置势在必行。

发明内容

本发明提供了一种蒙皮件制孔装置，其结构简单、操作方法、通用性好，能够提高蒙皮件制孔的精度和效率，并提高操作的安全性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种蒙皮件制孔装置，包括机架及设于机架上的水平调节机构、竖直调节机构、钻机微调机构及钻机；所述机架的一侧设有多个肘夹，用于夹持固定蒙皮件；机架的另一侧设水平调节机构，竖直调节机构设置在水平调节机构上并能够随水平调节机构沿机架纵向水平移动，钻机微调机构设置于竖直调节机构上并能够随竖直调节机构沿机架高向竖直移动；钻机设于钻机微调机构上，并能够随钻机微调机构沿机架横向移动及水平摆动。

所述机架由框架、支撑架、仿形支架及把手组成；所述框架与支撑架平行设置，支撑架设于框架的一侧，支撑架的底部设底脚用于支撑；所述框架由上横梁、下横梁及2个立框组成，2个立框分别设于上横梁与下横梁之间，且分别位于支撑架对应端的外侧；立框上沿高向设有多个肘夹，肘夹的固定端与立框固定，且固定处的肘夹与立框之间设有调节垫片，肘夹的夹持端延伸到支撑架一侧，与支撑架的端面共同作用实现对蒙皮件的夹持固定；与肘夹设置面相对应的支撑架一侧设有多个仿形支架，仿形支架的形状与蒙皮件的形状相匹配；2个立框的外侧上部分别设把手。

所述水平调节机构由水平导轨、水平导轨钳制器、水平光栅尺、水平滑块及水平滑板组成；所述水平导轨平行设于框架的上横梁及下横梁上，水平滑板的上、下两端分别通过滑块与水平导轨滑动连接；水平滑板与水平导轨之间设有水平导轨钳制器及水平光栅尺；水平滑板的顶部设有数字显示屏，水平光栅尺的信号输出端通过控制系统与数字显示屏连接。

所述竖直调节机构由竖直导轨、竖直导轨钳制器、竖直光栅尺、竖直滑块、竖直滑板及平衡助力及柔性连接单元组成，其中平衡助力及柔性连接单元由无杆气缸、张紧同步带、配重轮架、张紧轮、同步带轮及刹车盘组成；沿水平滑板移动方向，竖直导轨设置在水平滑板的一端，无杆气缸设置在水平滑板的另一端，张紧轮及同步带轮分别通过配重轮架固定在水平滑板的上、下两端，无杆气缸的活塞两端分别与张紧同步带的两端连接，张紧同步带的中部依次绕过顶部的张紧轮及同步带轮、底部的同步带轮及张紧轮形成带传动；竖直导轨上设竖直滑块，竖直滑块与对应侧的张紧同步带、竖直滑板固定连接；当无杆气缸动作时，张紧同步带能够带动竖直滑板上、下移动；竖直滑板与竖直导轨之间设有竖直导轨钳制器及竖直光栅尺；竖直光栅尺的信号输出端通过控制系统与数字显示屏连接；所述刹车盘设于框架的顶部，与顶部张紧轮及同步带轮配合实现带传动系统的刹车。

所述钻机微调机构由J形滑块、横向滑板、钻机固定架及铰轴组成；所述J形滑块设于竖直滑板上，J形滑块上沿机架横向设有滑槽，横向滑板上设有与滑槽配合滑动用的滑块；钻机固定架通过铰轴铰接在横向滑板靠近仿形支架的一端，钻机固定在钻机固定架上，钻机能够随钻机固定架绕铰轴的轴线转动实现仰、俯动作。

所述钻机由机身、电速电机、夹头及钻头组成，机身固定在钻机固定架上，高速电机主轴伸出机身外通过夹头连接钻头。

所述控制系统另外连接蜂鸣器。

所述水平滑板的底部设操作开关支架，操作开关支架上设有脚踏式的操作开关，操作开关为2个，分别连接无杆气缸及刹车盘的控制端。

所述竖直调节机构、钻机微调机构中分别设有保护电线电缆用的拖链。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)通过多个肘夹与支撑架配合对蒙皮件进行夹紧定位，同时设有仿形支架，可以满足多种形状、规格蒙皮件的制孔要求，并且可以对蒙皮件实现快速定位固定；

2)设有多个调节机构，调节方便，降低了人工操作的劳动强度；

3)设有显示钻机坐标位置的数字显示屏，使钻孔定位效率大幅提高；

4)设有蜂鸣器，钻机超出预设位置范围能够主动报警，防止误操作；

5)制孔时，由水平导轨钳制器、竖直导轨钳制器进行位置锁定，可以避免制孔过程中钻头位置改变，带传动系统设有刹车盘，确保操作人员安全；

6)通过配重轮架添加配重，用于平衡钻机的自重，实现带助力的钻孔；采用带传动和平衡气缸组成的柔性连接结构，通过水平调节机构、竖直调节机构、钻机微调机构实现钻头水平、竖直、横向及仰俯角度的调整，方便对蒙皮件进行不同部位、不同角度的制孔，实现高精度定位；

7)钻机中采用高速电机带动钻头，以满足蒙皮件与其它材料如铝合金层叠制孔时的需求。

附图说明

图1是本发明所述一种蒙皮件制孔装置的立体结构示意图。

图2是图1中的A向视图(局部)。

图3是本发明所述竖直调节机构的结构示意图。

图4是本发明所述平衡助力及柔性连接单元的工作原理图。

图5是本发明所述钻机微调机构的结构示意图。

图中：1.框架 2.把手 3.仿形支架 4.支撑架 5.肘夹 6.调节垫片 7.水平导轨8.水平导轨钳制器 9.水平滑块 10.水平滑板 11.配重轮架 12.同步带轮 13.张紧轮 14.张紧同步带 15.无杆气缸 16.拖链一 17.拖链二 18.竖直导轨 19.竖直导轨钳制器 20.竖直滑块 21.竖直滑板 22.刹车盘 23.J型滑块 24.横向滑板 25.铰轴 26.高速电机主轴27.夹头 28.钻头 29.水平光栅尺 30.竖直光栅尺 31.数字显示屏 32.操作开关 33.精密减压阀 34.先导减压阀 35.钻机微调机构 36.气源 37.储气罐

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本发明所述一种蒙皮件制孔装置，包括机架及设于机架上的水平调节机构、竖直调节机构、钻机微调机构及钻机；所述机架的一侧设有多个肘夹5，用于夹持固定蒙皮件；机架的另一侧设水平调节机构，竖直调节机构设置在水平调节机构上并能够随水平调节机构沿机架纵向水平移动，钻机微调机构设置于竖直调节机构上并能够随竖直调节机构沿机架高向竖直移动；钻机设于钻机微调机构上，并能够随钻机微调机构沿机架横向移动及水平摆动。

所述机架由框架1、支撑架4、仿形支架3及把手2组成；所述框架1与支撑架4平行设置，支撑架4设于框架1的一侧，支撑架4的底部设底脚用于支撑；如图2所示，所述框架1由上横梁、下横梁及2个立框组成，2个立框分别设于上横梁与下横梁之间，且分别位于支撑架4对应端的外侧；立框上沿高向设有多个肘夹5，肘夹5的固定端与立框固定，且固定处的肘夹5与立框之间设有调节垫片6，肘夹5的夹持端延伸到支撑架4一侧，与支撑架4的端面共同作用实现对蒙皮件的夹持固定；与肘夹5设置面相对应的支撑架4一侧设有多个仿形支架3，仿形支架3的形状与蒙皮件的形状相匹配；2个立框的外侧上部分别设把手2。

如图1所示，所述水平调节机构由水平导轨7、水平导轨钳制器8、水平光栅尺29、水平滑块9及水平滑板10组成；所述水平导轨7平行设于框架1的上横梁及下横梁上，水平滑板10的上、下两端分别通过滑块9与水平导轨7滑动连接；水平滑板10与水平导轨7之间设有水平导轨钳制器8及水平光栅尺29；水平滑板10的顶部设有数字显示屏31，水平光栅尺29的信号输出端通过控制系统与数字显示屏31连接。

如图1、图3所示，所述竖直调节机构由竖直导轨18、竖直导轨钳制器19、竖直光栅尺30、竖直滑块20、竖直滑板21及平衡助力及柔性连接单元组成，其中平衡助力及柔性连接单元由无杆气缸15、张紧同步带14、配重轮架11、张紧轮13、同步带轮12及刹车盘22组成；沿水平滑板10移动方向，竖直导轨18设置在水平滑板10的一端，无杆气缸15设置在水平滑板10的另一端，张紧轮13及同步带轮12分别通过配重轮架11固定在水平滑板10的上、下两端，无杆气缸15的活塞两端分别与张紧同步带14的两端连接，张紧同步带14的中部依次绕过顶部的张紧轮13及同步带轮12、底部的同步带轮12及张紧轮13形成带传动；竖直导轨18上设竖直滑块20，竖直滑块20与对应侧的张紧同步带14、竖直滑板21固定连接；当无杆气缸15动作时，张紧同步带14能够带动竖直滑板21上、下移动；竖直滑板21与竖直导轨18之间设有竖直导轨钳制器19及竖直光栅尺30；竖直光栅尺30的信号输出端通过控制系统与数字显示屏31连接；所述刹车盘22设于框架1的顶部，与顶部张紧轮13及同步带轮12配合实现带传动系统的刹车。

如图5所示，所述钻机微调机构由J形滑块23、横向滑板24、钻机固定架及铰轴25组成；所述J形滑块23设于竖直滑板21上，J形滑块23上沿机架横向设有滑槽，横向滑板24上设有与滑槽配合滑动用的滑块；钻机固定架通过铰轴25铰接在横向滑板24靠近仿形支架3的一端，钻机固定在钻机固定架上，钻机能够随钻机固定架绕铰轴25的轴线转动实现仰、俯动作。

所述钻机由机身、电速电机、夹头27及钻头28组成，机身固定在钻机固定架上，高速电机主轴伸出机身外通过夹头27连接钻头28。

所述控制系统另外连接蜂鸣器。

所述水平滑板20的底部设操作开关支架，操作开关支架上设有脚踏式的操作开关32，操作开关32为2个，分别连接无杆气缸15及刹车盘22的控制端。

所述竖直调节机构、钻机微调机构中分别设有保护电线电缆用的拖链(拖链一16和拖链二17)。

如图2所示，支撑架4与框架1固定在一起，作为蒙皮件制孔装置的主体，并起到支撑及承载各调节机构的作用。蒙皮件定位部分包括固定在支撑架4上的仿形支架3以及多个肘夹5，肘夹5的固定端通过调节垫片6可调节高度地固定在框架1上，夹持端用于与支撑架4配合对蒙皮件进行夹持固定，采用这种结构形式能够方便地固定不同形状、不同规格的蒙皮件。采用多个肘夹5，可以依蒙皮件的形状尺寸调整其夹持部位，从而对蒙皮件进行快速准确的定位。

如图1所示，水平调节机构采用人工推动方式实现位置调节，水平导轨7上安装水平滑块9组成水平滑动配合结构，满足制孔时钻机沿水平方向移动的需要。沿水平移动方向安装的水平横移光栅尺29的输出端与数字显示屏31相连接，随着钻机的水平移动把信号传送给控制系统(PLC或单片机)，由控制系统将其转换为实时坐标显示在数字显示屏31上，用以保证制孔时水平方向的定位精度。当钻机超出制孔区域时利用蜂鸣器提醒，水平导轨钳制器8用于精确制动，从而使钻位定位效率大幅提高，并能保证整个装置在运行过程中的可靠与安全。

如图3所示，竖直调节机构中，水平滑板10的上、下两端分别固定在水平滑块9上，随着水平滑块9的移动而移动，拖链二17固定在水平滑板10上，用于放置竖直调节机构中的电线电缆、气压传动系统中的管路及线束。竖直光栅尺30与竖直导轨18平行安装，其输出端连接数字显示屏31，随着钻机的上下移动把信号传送给控制系统(PLC或单片机)，由控制系统将其转换为实时坐标显示在数字显示屏31上，保证制孔时竖直方向的定位精度。

2个同步带轮12和2个张紧轮13分别通过配重轮架11固定在水平滑板10的底部和顶部，与张紧同步带14构成带传动。张紧同步带14的两端分别连接无杆气缸15中活塞的两端，张紧同步带14的中部通过竖直滑板21连接钻机微调机构。如图4所示，本发明利用平衡气缸原理，即：钻机准备制孔时，气源36或储气罐37为气压传动系统提供原始动力，如活塞处于静止状态则说明系统达到重载平衡，即G＝(P1-P0)×A,其中A是活塞横截面面积，P0是大气压强，P1是气缸内气体的压强，P1在制孔过程中在精密减压阀33控制下保持恒定。在这种重载平衡状态下，只需一个很小的力就能打破这个平衡，轻松实现钻机向上或向下移动制孔，即实现助力制孔。例如：需要向下移动钻头进行定位制孔时，无杆气缸15内的活塞向下移动，这时无杆气缸15内的压力升高，超过了精密减压阀33为系统提供的恒定压力，多余的压力就会通过先导减压阀34的排放口排出；反之亦然。本发明利用张紧同步带14连接钻机和无杆气缸15，达到钻机重力与无杆气缸15内的压力平衡。采用这个原理制孔，可以提高工作效率，降低工人劳动强度，且结构简单，造价也低。

如图5所示，竖直导轨18上安装竖直导轨钳制器19和竖直滑块20，组成竖直滑动配合结构，实现钻机的上下移动。将竖直滑板21固定在竖直滑块20上，再通过J型滑块23连接横向滑板24，横向滑板24通过铰轴25与钻机固定架铰接，使钻机在制孔过程能够实现多方位多角度的灵活调整。钻头28通过夹头27安装在高速电机主轴26上，能够满足蒙皮件与其它材料如铝合金层叠制孔时的需求。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例1】

本实施例中所述蒙皮件制孔装置用于加工某蒙皮件，配重轮架重16Kg，其材质采用LY12，厚度为2mm。

本实施例中，蒙皮件的制孔直径为4.2mm,制孔数量为80个，孔的分布为4行8列。

无杆气缸采用SMC系列的平衡气缸，其气缸直径为30mm。张紧同步带及同步带轮的型号分别为MBQ和FTPA-MXL。水平导轨、竖直导轨分别采用HIWIN系列直线导轨，型号为SSVRB。

本实施例中，利用本发明所述蒙皮件制孔装置顺利完成了全部制孔过程，操作方便，能够满足斜向上、斜向下等多角度灵活制孔的需求。

【实施例2】

本实施例中所述蒙皮件制孔装置用于加工某蒙皮件，配重轮架重18Kg，材质采用LC4，厚度为3mm。

本实施例中，蒙皮件的制孔直径为5mm,制孔数量为120个，孔的分布为6行20列。

无杆气缸采用SMC系列的平衡气缸，其气缸直径为30mm。张紧同步带及同步带轮的型号分别为MBQ和FTPA-MXL。水平导轨、竖直导轨分别采用HIWIN系列直线导轨，型号为SSVRB。

本实施例中，利用本发明所述蒙皮件制孔装置顺利完成了全部制孔过程，操作方便，能够满足对铝合金与蒙皮件层叠制孔的需求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种蒙皮件制孔装置，其特征在于，包括机架及设于机架上的水平调节机构、竖直调节机构、钻机微调机构及钻机；所述机架的一侧设有多个肘夹，用于夹持固定蒙皮件；机架的另一侧设水平调节机构，竖直调节机构设置在水平调节机构上并能够随水平调节机构沿机架纵向水平移动，钻机微调机构设置于竖直调节机构上并能够随竖直调节机构沿机架高向竖直移动；钻机设于钻机微调机构上，并能够随钻机微调机构沿机架横向移动及水平摆动。

2.根据权利要求1所述的一种蒙皮件制孔装置，其特征在于，所述机架由框架、支撑架、仿形支架及把手组成；所述框架与支撑架平行设置，支撑架设于框架的一侧，支撑架的底部设底脚用于支撑；所述框架由上横梁、下横梁及2个立框组成，2个立框分别设于上横梁与下横梁之间，且分别位于支撑架对应端的外侧；立框上沿高向设有多个肘夹，肘夹的固定端与立框固定，且固定处的肘夹与立框之间设有调节垫片，肘夹的夹持端延伸到支撑架一侧，与支撑架的端面共同作用实现对蒙皮件的夹持固定；与肘夹设置面相对应的支撑架一侧设有多个仿形支架，仿形支架的形状与蒙皮件的形状相匹配；2个立框的外侧上部分别设把手。

3.根据权利要求1所述的一种蒙皮件制孔装置，其特征在于，所述水平调节机构由水平导轨、水平导轨钳制器、水平光栅尺、水平滑块及水平滑板组成；所述水平导轨平行设于框架的上横梁及下横梁上，水平滑板的上、下两端分别通过滑块与水平导轨滑动连接；水平滑板与水平导轨之间设有水平导轨钳制器及水平光栅尺；水平滑板的顶部设有数字显示屏，水平光栅尺的信号输出端通过控制系统与数字显示屏连接。

4.根据权利要求1所述的一种蒙皮件制孔装置，其特征在于，所述竖直调节机构由竖直导轨、竖直导轨钳制器、竖直光栅尺、竖直滑块、竖直滑板及平衡助力及柔性连接单元组成，其中平衡助力及柔性连接单元由无杆气缸、张紧同步带、配重轮架、张紧轮、同步带轮及刹车盘组成；沿水平滑板移动方向，竖直导轨设置在水平滑板的一端，无杆气缸设置在水平滑板的另一端，张紧轮及同步带轮分别通过配重轮架固定在水平滑板的上、下两端，无杆气缸的活塞两端分别与张紧同步带的两端连接，张紧同步带的中部依次绕过顶部的张紧轮及同步带轮、底部的同步带轮及张紧轮形成带传动；竖直导轨上设竖直滑块，竖直滑块与对应侧的张紧同步带、竖直滑板固定连接；当无杆气缸动作时，张紧同步带能够带动竖直滑板上、下移动；竖直滑板与竖直导轨之间设有竖直导轨钳制器及竖直光栅尺；竖直光栅尺的信号输出端通过控制系统与数字显示屏连接；所述刹车盘设于框架的顶部，与顶部张紧轮及同步带轮配合实现带传动系统的刹车。

5.根据权利要求1所述的一种蒙皮件制孔装置，其特征在于，所述钻机微调机构由J形滑块、横向滑板、钻机固定架及铰轴组成；所述J形滑块设于竖直滑板上，J形滑块上沿机架横向设有滑槽，横向滑板上设有与滑槽配合滑动用的滑块；钻机固定架通过铰轴铰接在横向滑板靠近仿形支架的一端，钻机固定在钻机固定架上，钻机能够随钻机固定架绕铰轴的轴线转动实现仰、俯动作。

6.根据权利要求1或5所述的一种蒙皮件制孔装置，其特征在于，所述钻机由机身、电速电机、夹头及钻头组成，机身固定在钻机固定架上，高速电机主轴伸出机身外通过夹头连接钻头。

7.根据权利要求3或4所述的一种蒙皮件制孔装置，其特征在于，所述控制系统另外连接蜂鸣器。

8.根据权利要求3所述的一种蒙皮件制孔装置，其特征在于，所述水平滑板的底部设操作开关支架，操作开关支架上设有脚踏式的操作开关，操作开关为2个，分别连接无杆气缸及刹车盘的控制端。

9.根据权利要求1所述的一种蒙皮件制孔装置，其特征在于，所述竖直调节机构、钻机微调机构中分别设有保护电线电缆用的拖链。