CN110640181A - 一种刹车片钢背全自动数控钻床及其使用的动力头总成 - Google Patents

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Abstract

本发明属于数控钻床技术领域，涉及一种刹车片钢背全自动数控钻床及其动力头总成；其包括机架总成、动力头总成、工位总成、料仓总成、三轴定位机器手以及电控系统；在电控系统的调度下，机架总成、动力头总成、工位总成、料仓总成以及三轴定位机器手可以自动化连续的进行刹车片钢背上弧面顶孔的高精度、高效率钻孔，且具有劳动强度低、适用范围广的显著效果。本发明既可以通过双向丝杠模组调整前后两个动力头之间的直线距离，也可以通过前后电动分度盘分别调整前后两个动力头的钻孔角度，参数调控范围广，适用性强，可完成目前市场上各种类型刹车片钢片的自动化钻孔作业，实现了刹车片钢背弧面顶孔的自动化加工，填补了市场空白，促进了行业发展。

Description

一种刹车片钢背全自动数控钻床及其使用的动力头总成
技术领域
本发明属于数控钻床技术领域，具体涉及一种刹车片钢背全自动数控钻床及其使用的动力头总成。
背景技术
钢背是汽车刹车片上用于固定摩擦材料的重要部件，主体结构一般接近扇面；扇面主体的大平面和扇顶弧面上设置有若干个用于定位和固定摩擦材料或刹车片的装配孔。现有技术中一般是以钢背毛坯件为基材，使用手动钻床或数控钻床来完成装配孔的加工。然而，由于市面上尚无专用于加工刹车片钢背的机床，钢背的装夹定位以及扇顶弧面上装配孔的加工均存在精度和效率的问题；厂家在生产刹车片钢背时，即使是使用数控钻床，也必须借助人力来完成工件的定位和上下料操作，无论是加工精度还是加工效率都达不到要求。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种专用于加工刹车片钢背的全自动数控钻床，以解决现有技术中存在的技术问题，填补市场空白。
本发明为解决其技术问题而提供的解决方案为：
一种刹车片钢背全自动数控钻床，其包括机架总成、动力头总成、工位总成、料仓总成、三轴定位机器手以及电控系统；
机架总成用于安装和承载其他部件；
动力头总成用于实现刹车片钢背的自动化钻孔以及钻孔角度和深度的调整，其包括前动力头、前电动分度盘、后动力头、后电动分度盘以及双向丝杠模组；双向丝杠模组包括双向丝杠、双向丝杠伺服电机以及设置于双向丝杠上的前滑台和后滑台；双向丝杠和双向丝杠伺服电机紧固在机架总成上；前电动分度盘紧固在前滑台上，前动力头紧固在前电动分度盘的转台上；后电动分度盘紧固在后滑台上，后动力头紧固在后电动分度盘的转台上；前动力头和后动力头的主轴上分别紧固有前钻头和后钻头；
工位总成用于实现工位的轮换，其包括工位底座、线性导轨和导轨面板；工位底座紧固在机架总成上，线性导轨设置在工位底座上，导轨面板可滑动连接在线性导轨上；导轨面板上设置有第一工位和第二工位，导轨面板可以在电控系统的调控下实现第一工位和第二工位的轮换；
料仓总成用于储存毛坯件和成品，其包括毛坯件料仓和成品料仓；
三轴定位机器手用于完成毛坯件的上料和成品的下料，其包括机器手底座、X轴向丝杠模组、Y轴向丝杠模组、Z轴向丝杠模组以及设置在Z轴向丝杠模组上的真空吸盘组件；机器手底座固定在机架总成上，X轴向丝杠模组、Y轴向丝杠模组和Z轴向丝杠模组组合成可以驱动真空吸盘组件沿XYZ三轴自由定位的结构；
电控系统用于实现钻床的系统控制功能；
作业时，第一工位和第二工位一个处于作业状态，一个处于空闲状态；当第一工位上的毛坯件正在接受钻孔作业时，三轴定位机器手完成第二工位上的成品下料和毛坯件上料；反之亦是，如此形成刹车片钢背的自动化连续生产。
进一步地，在本发明提供的刹车片钢背全自动数控钻床中，动力头总成还包括动力头总成底座；动力头总成底座紧固在机架总成上，双向丝杠和双向丝杠伺服电机固定在动力头总成底座上。
进一步地，在本发明提供的刹车片钢背全自动数控钻床中，工位总成还包括滚珠丝杠模组；导轨面板和工位底座之间通过滚珠丝杠模组实现相对直线运动，进而完成第一工位和第二工位的轮换。具体地，滚珠丝杠模组包括丝杠、丝杠伺服电机以及与丝杠螺纹传动连接的滑动座；丝杠和丝杠伺服电机安装在工位底座上，导轨面板紧固在滑动座上。
进一步地，在本发明提供的刹车片钢背全自动数控钻床中，工位总成还包括压料气缸；压料气缸紧固在工位底座上，启动时，可以压紧或松开第一工位或第二工位上的工件。
进一步地，在本发明提供的刹车片钢背全自动数控钻床中，工位总成还包括至少一个退料板和至少一个退料气缸；退料气缸紧固在导轨面板上，退料板紧固在所述退料气缸的活塞杆上；第一工位和第二工位设置在所述退料板上。
进一步地，在本发明提供的刹车片钢背全自动数控钻床中，第一工位和第二工位上还分别设置有用于固定工件的钢背定位柱。
进一步地，在本发明提供的刹车片钢背全自动数控钻床中，毛坯件料仓包括毛坯件料仓底板以及设置于毛坯件料仓底板上的钢背定位柱；成品料仓包括成品料仓底板以及设置于成品料仓底板上的钢背定位柱。
更进一步地，料仓总成还包括料仓底座，料仓底座上设置有毛坯件料仓限位和成品料仓限位；毛坯件料仓底板和成品料仓底板分别可拆卸安装在毛坯件料仓限位和成品料仓限位内；料仓底座上还设置有分别用于压紧毛坯件料仓底板和成品料仓底板的弹性定位销。
本发明的另一方面，还公开了一种用于刹车片钢背全自动数控钻床的动力头总成，该用于刹车片钢背全自动数控钻床的动力头总成包括前动力头、前电动分度盘、后动力头、后电动分度盘以及双向丝杠模组；双向丝杠模组包括双向丝杠、双向丝杠伺服电机以及设置于双向丝杠上的前滑台和后滑台；前电动分度盘紧固在前滑台上，前动力头紧固在前电动分度盘的转台上；后电动分度盘紧固在后滑台上，后动力头紧固在后电动分度盘的转台上；前动力头和后动力头的主轴上分别紧固有前钻头和后钻头。
进一步地，本发明提供的用于刹车片钢背全自动数控钻床的动力头总成还包括动力头总成底座；双向丝杠和双向丝杠伺服电机固定在动力头总成底座上。
本发明相比现有技术有益的技术效果：
1、作业时，先由三轴定位机器手将存储在毛坯件料仓内的一个毛坯件放置到第一工位上，再由电控系统根据预先设定的工艺参数调整好前钻头和后钻头的钻孔角度，然后再由电控系统启动前钻头和后钻头，完成钻工作业；在为第一工位上的毛坯件钻孔的同时，三轴定位机器手将另一个毛坯件放置到第二工位上；待第一工位上的毛坯件钻好孔后，工位总成在电控系统的调控下，进行第一工位和第二工位的轮换，开始进行第二工位上毛坯件的钻孔作业；当第二工位上的毛坯件正在接受钻孔作业时，三轴定位机器手将第一工位上的成品放入成品料仓，并将另一个毛坯件放置到第一工位上；如此形成刹车片钢背的自动化连续生产。由以上描述可知，本发明公开的刹车片钢背全自动数控钻床，通过动力头总成、工位总成、料仓总成以及三轴定位机器手之间的互相配合，可以在电控系统的协调下，自动化完成钢背的上下料、装夹定位以及扇顶弧面的钻孔作业，具有劳动强度低、钻孔效率高以及钻孔精度有保证的显著效果。
2、本发明公开的动力头总成既可以通过双向丝杠模组调整前后两个动力头之间的直线距离，也可以通过前后电动分度盘分别调整前后两个动力头的钻孔角度，参数调控范围广，适用性强，可以完成目前市场上各种类型刹车片钢片的自动化钻孔作业。
为使本发明的技术方案及技术效果更加清楚、明确，以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明公开的刹车片钢背全自动数控钻床及其使用的动力头总成进行详细说明。
附图说明
图1是本发明的刹车片钢背全自动数控钻床的前视结构示意图。
图2是本发明的刹车片钢背全自动数控钻床的俯视结构示意图。
图3是本发明的刹车片钢背全自动数控钻床的动力头总成的前视结构示意图。
图4是本发明的刹车片钢背全自动数控钻床的动力头总成的俯视结构示意图。
图5是本发明的刹车片钢背全自动数控钻床的动力头总成的后视结构示意图。
图6是本发明的刹车片钢背全自动数控钻床的工位总成的前视结构示意图。
图7是本发明的刹车片钢背全自动数控钻床的工位总成的俯视结构示意图。
图8是本发明的刹车片钢背全自动数控钻床的仓料总成的俯视结构示意图。
图9是本发明的刹车片钢背全自动数控钻床的仓料总成的俯视结构示意图。
图10是本发明的刹车片钢背全自动数控钻床的三轴定位机器手结构示意图。
图中：
10、机架总成；20、动力头总成；30、工位总成；40、料仓总成；50、三轴定位机器手；
210、前动力头；220、前电动分度盘；230、后动力头；240、后电动分度盘；250、双向丝杠模组；2510、双向丝杠；2520、双向丝杠伺服电机；2530、前滑台；2540、后滑台；2110、前钻头；2310、后钻头；
310、工位底座；320、线性导轨；330、导轨面板；340、滚珠丝杠模组；350、压料气缸；360、退料板；370、退料气缸；3310、第一工位；3320、第二工位；3410、丝杠；3420、丝杠伺服电机；3430、滑动座；
410、料仓底座；420、毛坯件料仓；430、成品料仓；440、毛坯件料仓限位；450、成品料仓限位；460、弹性限位销；4210、毛坯件料仓底板；4220、毛坯件料仓底板上的钢背定位柱；4310、成品料仓底板；4320、成品料仓底板上的钢背定位柱；
510、机器手底座；520、X轴向丝杠模组；530、Y轴向丝杠模组；540、Z轴向丝杠模组；550、真空吸盘组件。
具体实施方式
请参阅图1-图10，本发明提供的刹车片钢背全自动数控钻床包括机架总成10、动力头总成20、工位总成30、料仓总成40、三轴定位机器手50以及电控系统。
机架总成10主要用于安装和承载其他组件，可以根据实际情况设计和加工成适宜的结构和尺寸。
动力头总成20用于实现刹车片钢背的自动化钻孔以及钻孔角度和深度的调整，其包括前动力头210、前电动分度盘220、后动力头230、后电动分度盘240以及双向丝杠模组250，双向丝杠模组250包括双向丝杠2510、双向丝杠伺服电机2520以及设置于双向丝杠2510上的前滑台2530和后滑台2540；双向丝杠2510和双向丝杠伺服电机2520紧固在机架总成10上，可以直接安装在机架总成10上，也可以通过动力头总成底座安装在机架总成10上；前电动分度盘220紧固在前滑台2530上，前动力头210紧固在前电动分度盘220的转台上；后电动分度盘240紧固在后滑台2540上，后动力头230紧固在后电动分度盘240的转台上；前动力头210和后动力头230的主轴上分别紧固有前钻头2110和后钻头2310。
工位总成30用于实现工位的轮换，其包括工位底座310、线性导轨320、导轨面板330和滚珠丝杠模组340；工位底座310紧固在机架总成10上，线性导轨320设置在工位底座310上，导轨面板330可滑动连接在线性导轨320上；滚珠丝杠模组340包括丝杠3410、丝杠伺服电机3420以及与丝杠3410螺纹传动连接的滑动座3430；丝杠3410和丝杠伺服电机3420安装在工位底座310上，导轨面板330紧固在滑动座3430上；导轨面板330上设置有第一工位3310和第二工位3320，第一工位3310和第二工位3320上还分别设置有用于固定工件的钢背定位柱；导轨面板330和工位底座310之间通过滚珠丝杠模组340实现相对直线运动，进而完成第一工位和3310第二工位3320的轮换。
料仓总成40用于储存毛坯件和成品，其包括料仓底座410、毛坯件料仓420和成品料仓430；料仓底座410上设置有毛坯件料仓限位440和成品料仓限位450；毛坯件料仓420包括毛坯件料仓底板4210以及设置于毛坯件料仓底板4210上的钢背定位柱4220；成品料仓430包括成品料仓底板4310以及设置于成品料仓底板4310上的钢背定位柱4320；毛坯件料仓底板4210和成品料仓底板4310分别可拆卸安装在毛坯件料仓限位440和成品料仓限位450内；料仓底座410上还设置有分别用于压紧毛坯件料仓底板4210和成品料仓底板4310的弹性定位销460。
三轴定位机器手50用于完成毛坯件的上料和成品的下料，其包括机器手底座510、X轴向丝杠模组520、Y轴向丝杠模组530、Z轴向丝杠模组540以及设置在Z轴向丝杠模组540上的真空吸盘组件550；机器手底座510固定在机架总成10上，X轴向丝杠模组520、Y轴向丝杠模组530和Z轴向丝杠模组540组合成可以驱动真空吸盘组件550沿XYZ三轴自由定位的结构。
电控系统用于实现钻床的系统控制功能，可采用现有技术中的各种工控微机或触控屏微机实现本申请公开的刹车片钢背全自动数控钻床的各种系统控制功能，其中包括动力头总成20、工位总成30以及三轴定位机器手50的调度和协调。
在本发明另一个改进的实施例中，为了改善钻孔时刹车片钢背固定的牢固程度，工位总成30还包括至少一个压料气缸350，压料气缸350安装在工位底座310或机架总成10上；启动时，可以压紧或松开第一工位3310或第二工位3320上的工件。
在本发明另一个改进的实施例中，为了方便三轴定位机器手50上下料操作，工位总成30还包括至少一个退料板360和至少一个退料气缸370；退料气缸370紧固在导轨面板330上，退料板360紧固在退料气缸370的活塞杆上；第一工位3310和第二工位3320设置在退料板360上。
根据以上实施例，本发明要求保护的专用于加工刹车片钢背的全自动数控钻床的动力头总成具有如下技术特征：
前动力头210；
前电动分度盘220；后动力头230；
后电动分度盘240以及双向丝杠模组250，其包括双向丝杠2510、双向丝杠伺服电机2520以及设置于双向丝杠2510上的前滑台2530和后滑台2540；
前电动分度盘220紧固在前滑台2530上，前动力头210紧固在前电动分度盘220的转台上；后电动分度盘240紧固在后滑台2540上，后动力头230紧固在后电动分度盘240的转台上；前动力头210和后动力头230的主轴上分别紧固有前钻头2110和后钻头2310。
在一些改进的实施例中，本发明要求保护的动力头总成20还包括一个动力头总成底座；动力头总成底座用于将动力头总成10安装到机架总成10上，双向丝杠2510和双向丝杠伺服电机2520均固定在动力头总成底座上。
工作原理：作业时，第一工位3310和第二工位3320中一个处于作业状态，一个处于空闲状态；当第一工位3310上的毛坯件正在接受钻孔作业时，三轴定位机器手50完成第二工位3320上的成品下料和毛坯件上料；反之亦是，如此形成刹车片钢背的自动化连续生产。具体为：先由三轴定位机器手50将存储在毛坯件料仓420内的一个毛坯件放置到第一工位3310上，再由电控系统根据预先设定好的工艺参数调整好前钻头2110和后钻头2310的钻孔角度，然后再由电控系统启动前钻头2110和后钻头2310，完成钻工作业；在为第一工位3310上的毛坯件钻孔的同时，三轴定位机器手50将另一个毛坯件放置到第二工位3320上；待第一工位3310上的毛坯件钻好孔后，工位总成30在电控系统的调控下，进行第一工位3310和第二工位3320的轮换，开始进行第二工位3320上毛坯件的钻孔作业；当第二工位3320上的毛坯件正在接受钻孔作业时，三轴定位机器手50将第一工位3310上的成品放入成品料仓430，并将另一个毛坯件放置到第一工位3310上；如此形成刹车片钢背的自动化连续生产。
由以上描述可知，本发明公开的刹车片钢背全自动数控钻床，通过动力头总成20、工位总成30、料仓总成40以及三轴定位机器手50之间的互相配合，可以在电控系统的协调下，自动化完成钢背的上下料、装夹定位以及扇顶弧面的钻孔作业，具有劳动强度低、钻孔效率高以及钻孔精度有保证的显著效果。另外，由于本发明公开的动力头总成既可以通过双向丝杠模组调整前后两个动力头之间的直线距离，也可以通过前后电动分度盘调整前后两个动力头的钻孔角度，本发明提供的钢背自动钻孔机还具有参数调控范围广、适用性强的显著优点，可以完成目前市场上各种类型刹车片钢片的自动化钻孔作业。
以上结合说明书附图对本发明的优选实施例进行了详细阐述，应该说明的是，本发明的保护范围包括但不限于上述实施例；说明书附图中公开的具体结构也只是本发明的较佳实施方式，所述领域的技术人员还可以在此基础上开发出其他实施例，任何不脱离本发明创新理念的简单变形或等同替换，均涵盖于本发明，属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种刹车片钢背全自动数控钻床，其特征在于：该刹车片钢背全自动数控钻床包括机架总成(10)、动力头总成(20)、工位总成(30)、料仓总成(40)、三轴定位机器手(50)以及电控系统；
所述机架总成(10)用于安装和承载其他部件；
所述动力头总成(20)用于实现刹车片钢背的自动化钻孔以及钻孔角度和深度的调整，其包括前动力头(210)、前电动分度盘(220)、后动力头(230)、后电动分度盘(240)以及双向丝杠模组(250)；所述双向丝杠模组(250)包括双向丝杠(2510)、双向丝杠伺服电机(2520)以及设置于双向丝杠(2510)上的前滑台(2530)和后滑台(2540)；所述双向丝杠(2510)和所述双向丝杠伺服电机(2520)紧固在所述机架总成(10)上；所述前电动分度盘(220)紧固在所述前滑台(2530)上，所述前动力头(210)紧固在所述前电动分度盘(220)的转台上；所述后电动分度盘(240)紧固在所述后滑台(2540)上，所述后动力头(230)紧固在所述后电动分度盘(240)的转台上；所述前动力头(210)和所述后动力头(230)的主轴上分别紧固有前钻头(2110)和后钻头(2310)；
所述工位总成(30)用于实现工位的轮换，其包括工位底座(310)、线性导轨(320)和导轨面板(330)；所述工位底座(310)紧固在所述机架总成(10)上，所述线性导轨(320)设置在所述工位底座(310)上，所述导轨面板(330)可滑动连接在所述线性导轨(320)上；所述导轨面板(330)上设置有第一工位(3310)和第二工位(3320)，所述导轨面板(330)可以在所述电控系统的调控下实现所述第一工位(3310)和所述第二工位(3320)的轮换；
所述料仓总成(40)用于储存毛坯件和成品，其包括毛坯件料仓(420)和成品料仓(430)；
所述三轴定位机器手(50)用于完成毛坯件的上料和成品的下料，其包括机器手底座(510)、X轴向丝杠模组(520)、Y轴向丝杠模组(530)、Z轴向丝杠模组(540)以及设置在所述Z轴向丝杠模组(540)上的真空吸盘组件(550)；所述机器手底座(510)固定在所述机架总成(10)上，所述X轴向丝杠模组(520)、Y轴向丝杠模组(530)和Z轴向丝杠模组(540)组合成可以驱动所述真空吸盘组件(550)沿XYZ三轴自由定位的结构；
所述电控系统用于实现钻床的系统控制功能。
2.根据权利要求1所述的刹车片钢背全自动数控钻床，其特征在于：所述动力头总成(20)还包括动力头总成底座；
所述动力头总成底座紧固在所述机架总成(10)上，所述双向丝杠(2510)和双向丝杠伺服电机(2520)固定在所述动力头总成底座上。
3.根据权利要求1所述的刹车片钢背全自动数控钻床，其特征在于：所述工位总成(30)还包括滚珠丝杠模组(340)；所述滚珠丝杠模组(340)包括丝杠(3410)、丝杠伺服电机(3420)以及与所述丝杠(3410)螺纹传动连接的滑动座(3430)；
所述丝杠(3410)和所述丝杠伺服电机(3420)安装在所述工位底座(310)上，所述导轨面板(330)紧固在所述滑动座(3430)上；
所述导轨面板(330)和所述工位底座(310)之间通过所述滚珠丝杠模组(340)实现相对直线运动，进而完成第一工位(3310)和第二工位(3320)的轮换。
4.根据权利要求3所述的刹车片钢背全自动数控钻床，其特征在于：所述工位总成(30)还包括压料气缸(350)；所述压料气缸(350)紧固在所述工位底座(310)上，启动时，可以压紧或松开所述第一工位(3310)或所述第二工位(3320)上的工件。
5.根据权利要求3所述的刹车片钢背全自动数控钻床，其特征在于：所述工位总成(30)还包括至少一个退料板(360)和至少一个退料气缸(370)；
所述退料气缸(370)紧固在所述导轨面板(330)上，所述退料板(360)紧固在所述退料气缸(370)的活塞杆上；
所述第一工位(3310)和所述第二工位(3320)设置在所述退料板(360)上。
6.根据权利要求3所述的刹车片钢背全自动数控钻床，其特征在于：所述第一工位(3310)和所述第二工位(3320)上还分别设置有用于固定工件的钢背定位柱。
7.根据权利要求1所述的刹车片钢背全自动数控钻床，其特征在于：所述毛坯件料仓(420)包括毛坯件料仓底板(4210)以及设置于所述毛坯件料仓底板(4210)上的钢背定位柱(4220)；
所述成品料仓(430)包括成品料仓底板(4310)以及设置于所述成品料仓底板(4310)上的钢背定位柱(4320)。
8.根据权利要求7所述的刹车片钢背全自动数控钻床，其特征在于：所述料仓总成(40)还包括料仓底座(410)，所述料仓底座(410)上设置有毛坯件料仓限位(440)和成品料仓限位(450)；
所述毛坯件料仓底板(4210)和所述成品料仓底板(4310)分别可拆卸安装在所述毛坯件料仓限位(440)和所述成品料仓限位(450)内；
所述料仓底座(410)上还设置有分别用于压紧所述毛坯件料仓底板(4210)和所述成品料仓底板(4310)的弹性定位销(460)。
9.一种用于刹车片钢背全自动数控钻床的动力头总成，其特征在于：该用于刹车片钢背全自动数控钻床的动力头总成包括前动力头(210)、前电动分度盘(220)、后动力头(230)、后电动分度盘(240)以及双向丝杠模组(250)；
所述双向丝杠模组(250)包括双向丝杠(2510)、双向丝杠伺服电机(2520)以及设置于所述双向丝杠(2510)上的前滑台(2530)和后滑台(2540)；所述前电动分度盘(220)紧固在所述前滑台(2530)上，
所述前动力头(210)紧固在所述前电动分度盘(220)的转台上；所述后电动分度盘(240)紧固在所述后滑台(2540)上；
所述后动力头(230)紧固在所述后电动分度盘(240)的转台上；所述前动力头(210)和所述后动力头(230)的主轴上分别紧固有前钻头(2110)和后钻头(2310)。
10.根据权利要求9所述的用于刹车片钢背全自动数控钻床的动力头总成，其特征在于：该用于刹车片钢背全自动数控钻床的动力头总成还包括动力头总成底座；
所述动力头总成底座紧固在所述机架总成(10)上，所述双向丝杠(2510)和双向丝杠伺服电机(2520)固定在所述动力头总成底座上。
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