CN110899755B - 一种多工位数控钻孔中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多工位数控钻孔中心，包括多个操作工位和紧邻全部操作工位设置的上料工位，任一操作工位包括：安装有工件夹具和刀库的横向直线轨道和转动连接有主轴单元的竖向直线轨道；工件夹具和刀库沿横向直线轨道的长度方向间隔设置；刀库安装有多柄刀柄朝上的刀具；主轴单元具有朝下设置的刀槽；装卡有刀具的主轴单元相对工件旋转。该多工位数控钻孔中心的工件夹具和刀库位于横向直线轨道，随横向直线轨道分别移动至主轴单元的正下方，主轴单元位于竖向直线轨道，随竖向直线轨道的移动与工位和刀具接触和分离，进而钻孔和换刀。上述多个结构及驱动装置简化，因此可设置多个操作工位同步对多个工件加工，提高了自动加工的效率且降低了成本。

Description

一种多工位数控钻孔中心

技术领域

本发明涉及数控领域，尤其涉及一种多工位数控钻孔中心。

背景技术

现有的数控钻孔中心都为单工位，加工效率较低，同时考虑到刀库多为集成单元式刀库结构复杂、成本高，安装和调节都比较困难，因此难以在现有数控钻孔中心的基础上对单工位进行拓展，往往需要人工辅助完成。

综上所述，如何简化数控钻孔中心的结构、提高加工效率，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多工位数控钻孔中心，其结构简单易控制，可以自动实现多工位加工，降低人工成本和设备成本。

为实现上述目的，本发明提供一种多工位数控钻孔中心，包括多个操作工位和紧邻全部所述操作工位设置的上料工位，任一所述操作工位包括：

安装有工件夹具和刀库的横向直线轨道；所述工件夹具和所述刀库沿所述横向直线轨道的长度方向间隔设置；所述刀库转动连接于所述横向直线轨道且安装有多柄刀柄朝上的刀具；

转动连接有主轴单元的竖向直线轨道；所述主轴单元具有朝下设置的刀槽，装卡有所述刀具的所述主轴单元相对于工件旋转；当所述主轴单元向下移动时，装卡有所述刀具的所述刀槽将所述刀具的刀尖朝下以卸装至所述刀库，待装卡所述刀具的所述刀槽卡紧所述刀具的刀柄。

优选地，所述工件夹具包括卡盘和连接于所述卡盘的下方、用以带动所述卡盘转动以实现多孔加工的回转控制台。

优选地，所述横向直线轨道包括横向丝杠和固定连接于所述横向丝杠的丝杠螺母的悬臂；

所述悬臂并排设置于所述横向丝杠的一侧，所述工件夹具和所述刀库均固定于所述悬臂。

优选地，所述横向直线轨道还包括固定座；所述固定座覆盖于所述横向丝杠的上方。

优选地，所述竖向直线轨道包括竖向丝杠和固定连接于所述竖向丝杠的丝杠螺母的主轴箱；所述主轴单元固定于所述主轴箱的下方，所述主轴箱的上方固定有打刀缸和主轴电机。

优选地，全部所述操作工位并排设置；所述上料工位包括：

设置于全部所述操作工位一侧的上料道；

设置于全部所述操作工位另一侧的下料道；

架设于全部所述操作工位上方、用以将工件装卡入所述工件夹具和自所述工件夹具取出的桁架机械手。

优选地，所述桁架机械手的数量等于所述操作工位的数量。

优选地，所述上料道包括支架、安装于所述支架的可调积放辊以及用以带动所述可调积放辊朝向全部所述操作工位一侧回转的上料道动力设备；所述下料道的结构与所述上料道的结构相同。

优选地，所述上料工位还包括架设于全部所述操作工位上方的龙门架；所述桁架机械手滑动连接于所述龙门架。

优选地，所述桁架机械手包括分设于两侧、用以夹紧和松开工件的侧壁的爪手和与所述爪手连接、用以调节所述爪手的间距的双向气缸。

相对于上述背景技术，本发明所提供的多工位数控钻孔中心包括多个操作工位和紧邻全部所述操作工位设置的上料工位，任一所述操作工位包括安装有工件夹具和刀库的横向直线轨道以及安装有主轴单元的竖向直线轨道。

工件夹具和刀库沿所述横向直线轨道的长度方向间隔设置，工件夹具和刀库沿横向直线轨道滑动时，依次经过主轴单元的正下方。

工件夹具用于装卡待钻孔的工件，刀库安装有多柄刀柄朝上的刀具，主轴单元具有朝下设置的刀槽。

当工件夹具位于主轴单元的正下方时，装卡有刀具的主轴单元带动刀具相对于工件夹具内的工件旋转，实现钻孔。

当刀库位于主轴单元的正下方时，主轴单元向下移动，使得装卡有刀具的刀槽将刀具卸装至所述刀库，使得待装卡刀具的刀槽卡紧刀具，实现换刀。

综上，上述多工位数控钻孔中心采用横向直线轨道和竖向直线轨道分别设置工件夹具、刀库和主轴单元。横向直线轨道和竖向直线轨道的直线运动、工件夹具和刀库的回转运动相互组合，从而实现钻孔和换刀。本发明所提供的多工位数控钻孔中心在钻孔和换刀时，工件夹具和刀库分别移动至主轴单元的正下方，这一过程中不仅各个结构的运动形式简单易控制，而且工件夹具所代表的加工工位和刀库所代表的换刀工位分离，使得钻孔过程和换刀过程不会彼此影响，进而简化了刀库的设置，例如刀库可省去防护装置而以驱动设备为主。

此外，由于刀库以及包括刀库在内的多个结构及其驱动装置简化，因此本发明所提供的多工位数控钻孔中心可设置多个操作工位同步对多个工件进行加工，提高了自动加工的效率，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的多工位数控钻孔中心的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的横向直线导轨与工件夹具、刀库的装配示意图；

图3为图2的仰视图；

图4为图2的俯视图；

图5为图2的右视图；

图6为本发明实施例所提供的竖直线导轨与主轴单元的装配示意图；

图7为本发明实施例所提供的龙门架与桁架机械手的装配示意图。

其中，11-工件夹具、111-卡盘、112-数控转台、113-回转油缸、12-刀库、13-主轴单元、14-固定座、151-横向丝杠、152-第一导轨、153-第一联轴器、154-第一伺服电机、155-滑台、16-悬臂、171-竖向丝杠、172-第二导轨、173-第二底板、18-主轴箱、191-打刀缸、192-主轴电机、193-电机支架、2-上料道、3-下料道、4-桁架机械手、5-龙门架、6-操作台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图7，图1为本发明实施例所提供的多工位数控钻孔中心的结构示意图；图2为本发明实施例所提供的横向直线导轨与工件夹具、刀库的装配示意图；图3为图2的仰视图；图4为图2的俯视图；图5为图2的右视图；图6为本发明实施例所提供的竖直线导轨与主轴单元的装配示意图；图7为本发明实施例所提供的龙门架与桁架机械手的装配示意图。

本发明提供一种多工位数控钻孔中心，包括多个操作工位和紧邻全部操作工位设置的上料工位，任一操作工位包括安装有工件夹具11和刀库12的横向直线轨道和以及安装有主轴单元13的竖向直线轨道。

主轴单元13和刀库12位于横向直线轨道，工件夹具11和刀库12沿横向直线轨道的长度方向间隔设置，随横向直线轨道的移动分别移动至主轴单元13的正下方，在主轴单元13的正下方实现钻孔加工工位和换刀工位的切换。

其中，刀库12安装有多柄刀柄朝上的刀具。

主轴单元13位于竖向直线轨道，随竖向直线轨道的上下移动与工位和刀具接触和分离，配合工件夹具11和刀库12实现钻孔和换刀。

主轴单元13具有朝下设置的刀槽，钻孔时，工件夹具11装卡工件并移动至主轴单元13的正下方，装卡有刀具的主轴单元13带动刀具转动且朝向工件向下移动，实现钻孔加工。换刀时，主轴单元13向下移动，装卡有刀具的刀槽将刀具的刀尖朝下，将原刀具卸装至刀库12，随后向上移动主轴单元13并控制刀库12转动，令另一刀具处于刀槽的正下方，此时，刀槽继续向下移动至卡紧另一刀具的刀柄，完成换刀。

本发明所提供的多工位数控钻孔中心在工件加工过程中，采用简单的直线运动和回转运动控制工件夹具11、刀库12和主轴单元13工作，工件夹具11、刀库12和主轴单元13之间的相互配合实现钻孔和加工，因此，不仅工件夹具11、刀库12和主轴单元13的运动形式简单易控制，而且工件夹具11所代表的加工工位和刀库12所代表的换刀工位分离，使得钻孔过程和换刀过程不会彼此影响，进而简化了刀库12的设置，例如刀库12可省去防护装置而以驱动设备为主。

此外，由于上述结构及其驱动装置简化，本发明所提供的多工位数控钻孔中心可设置多个操作工位同步对多个工件进行加工，提高了自动加工的效率，降低成本。

下面结合附图和实施方式，对本发明所提供的多工位数控钻孔中心做更进一步的说明。

在上述实施例的基础上，工件夹具11包括卡盘111和连接于卡盘111的下方、用以带动卡盘111转动的回转控制台。

卡盘111用于装卡工件，回转控制台用于带动工件旋转，实现同一工件的多孔加工。当卡盘111位于上料工位的下方时，上料工位将工件夹持并移动至卡盘111的正上方，卡盘111张开，令工件落入卡盘111中部后夹紧，实现工件的装卡；当工件夹具11随横向直线轨道移动至主轴单元13的正下方时，回转控制台带动卡盘111转动，从而调整位于主轴单元13正下方的工件的角度，实现在一个工件内加工多个孔。

回转控制台同样可以结合横向直线轨道的直线运动应用，也就是说，同一工件的全部孔不仅可以成环状分布，还可以以其他相对位置关系分布。

回转控制台进一步可包括数控转台112和回转油缸113，回转油缸113向卡盘111的拉爪提供夹紧和松开工件的动力，数控转台112用于控制卡盘111的分度。

其中，卡盘111和回转油缸113之间可采用拉杆连接。而刀库12的回转运动可利用伺服电机和减速机的方式进行控制。

针对本发明所提供的多工位数控钻孔中心，横向直线轨道包括横向丝杠151和固定连接于横向丝杠151的丝杠螺母的悬臂16；悬臂16并排设置于横向丝杠151的一侧，工件夹具11和刀库12均固定于悬臂16。在这一设置中，安装有工件夹具11和刀库12的悬臂16与带动工件夹具11和刀库12直线往复移动的横向丝杠151平行。其中，横向丝杠151可通过第一联轴器153第一伺服电机154，由第一伺服电机154驱动旋转，进而实现横向丝杠151的丝杠螺母直线往复移动。

在前述基础上，横向直线轨道还包括固定座14，固定座14覆盖于横向丝杠151的上方，在钻孔加工过程中有效阻挡工件的残屑进入横向丝杠151，影响横向丝杠151的移动。

除了固定座14以外，横向直线轨道还包括第一底板、第一导轨152和滑台155。第一导轨152、部分滑台155和横向丝杠151均位于固定座14的下方且安装于第一底板；横向丝杠151通过安装在两个并列分布的第一导轨152中间，滑台155安装在两个第一导轨152的导轨滑块上。

滑台155的一侧位于固定座14的下方，另一侧位于悬臂16的下方，起到稳定支撑悬臂16并带动悬臂16直线往复移动的作用。滑台155通过导轨滑块与横向丝杠151的丝杠螺母固定连接，丝杠螺母带动滑台155实现直线往复运动。

竖向直线轨道实现直线往复移动这一运动的结构及控制方式可参考上述横向直线轨道的具体设置，此处不再对竖向直线轨道的有关结构展开说明。

至于竖向直线轨道带动主轴单元13实现换刀这一操作上，竖向直线轨道包括竖向丝杠171和固定连接于竖向丝杠171的丝杠螺母的主轴箱18；主轴单元13固定于主轴箱18的下方，主轴箱18的上方固定有打刀缸191和主轴电机192。

同步带轮及同步带安装在主轴电机192的输出轴上，利用同步带将主轴电机192和主轴单元13连接，实现主轴单元13在换刀时的旋转运动。

主轴单元13可采用BT40主轴单元13，BT40主轴单元13的一端安装于主轴箱18内，刀缸安装于主轴单元13上方，第二导轨172安装于第二底板173。电机支架193、角接触球轴承、丝杠支撑和丝杠副组装成竖向丝杠171，竖向丝杠171安装在第二底板173，安装有主轴单元13和打刀缸191的主轴箱18安装在第二导轨172的导轨滑块上，并且与竖向丝杠171的丝杠螺母固定连接。

当第二伺服电机通过第二联轴器带动竖向丝杠171转动时，竖向丝杠171带动主轴箱18沿第二导轨172做直线运动。

在本发明所提供的多工位数控钻孔中心中，全部横向直线轨道和全部竖向直线轨道均可安装于成L状的操作台6。

在上述任一实施例的基础上，全部操作工位并排设置；上料工位包括设置于全部操作工位一侧的上料道2、设置于全部操作工位另一侧的下料道3以及架设于全部操作工位上方、用以将工件装卡入工件夹具11和自工件夹具11取出的桁架机械手4。

其中，上料道2和下料道3结构相同，均可包括减速电机、可调积放辊、支架、链轮链条装置。可调积放辊安装在支架之间，减速电机也固定于支架，链轮链条装置与可调积放辊、减速电机输出轴均连接，减速电机工作时通过链轮链条装置带动可调积放辊旋转，实现将工件由上料道2向下料道3输送。

为了简化桁架机械手4的操作，桁架机械手4的数量等于操作工位的数量，也就是说，一个操作工位对应设置一个桁架机械手4，桁架机械手4在其所对应的操作工位上方做上下往复运动即可。

当然，桁架机械手4的运动包括且不限于上述上下往复运动。在另一种具体实施例中，任一上料工位还包括架设于全部操作工位上方的龙门架5，桁架机械手4滑动连接于龙门架5。

桁架机械手4可以相对于龙门架5的横架垂直运动，实现如图1中方位所示的Z轴和/或Y轴直线运动，还可以沿龙门架5的横架运动，也即实现如图1中方位所示的X轴运动。

针对桁架机械手4抓取工件的具体操作，本发明所提供的桁架机械手4包括分设于两侧、用以夹紧和松开工件的侧壁的爪手和与爪手连接、用以调节爪手的间距的双向气缸。

同一桁架机械手4的全部爪手分为两组且间隔相对设置，双向气缸安装在两组爪手之间，夹取工件时，桁架机械手4移动至工件的正上方，双向气缸推开两组爪手，令两组爪手的间距大于工件的宽度；继而向下移动桁架机械手4，令两组爪手的高度分别与工件的侧面处于同一高度范围内，再通过双向气缸收紧两组爪手，令两组爪手的间距不大于工件的宽度，直至贴近于工件的两对侧。

其中，桁架机械手4沿上述任一坐标轴的直线运动均可以以伺服电机为动力源，以齿轮齿条为传动结构，以直线导轨为导向结构进行装置和安装。

以上对本发明所提供的多工位数控钻孔中心进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种多工位数控钻孔中心，其特征在于，包括多个操作工位和紧邻全部所述操作工位设置的上料工位，任一所述操作工位包括：

安装有工件夹具(11)和刀库(12)的横向直线轨道；所述工件夹具(11)和所述刀库(12)沿所述横向直线轨道的长度方向间隔设置；所述刀库(12)转动连接于所述横向直线轨道且安装有多柄刀柄朝上的刀具；

转动连接有主轴单元(13)的竖向直线轨道；所述主轴单元(13)具有朝下设置的刀槽，装卡有所述刀具的所述主轴单元(13)相对于工件旋转；当所述主轴单元(13)向下移动时，装卡有所述刀具的所述刀槽将所述刀具的刀尖朝下以卸装至所述刀库(12)，待装卡所述刀具的所述刀槽卡紧所述刀具的刀柄；

所述横向直线轨道包括横向丝杠(151)和固定连接于所述横向丝杠(151)的丝杠螺母的悬臂(16)；

所述悬臂(16)并排设置于所述横向丝杠(151)的一侧，所述工件夹具(11)和所述刀库(12)均固定于所述悬臂(16)；

所述横向直线轨道还包括固定座(14)；所述固定座(14)覆盖于所述横向丝杠(151)的上方；所述横向直线轨道还包括位于悬臂(16)的下方的滑台(155)。

2.根据权利要求1所述的多工位数控钻孔中心，其特征在于，所述工件夹具(11)包括卡盘(111)和连接于所述卡盘(111)的下方、用以带动所述卡盘(111)转动以实现多孔加工的回转控制台。

3.根据权利要求1所述的多工位数控钻孔中心，其特征在于，所述竖向直线轨道包括竖向丝杠(171)和固定连接于所述竖向丝杠(171)的丝杠螺母的主轴箱(18)；所述主轴单元(13)固定于所述主轴箱(18)的下方，所述主轴箱(18)的上方固定有打刀缸(191)和主轴电机(192)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的多工位数控钻孔中心，其特征在于，全部所述操作工位并排设置；所述上料工位包括：

设置于全部所述操作工位一侧的上料道(2)；

设置于全部所述操作工位另一侧的下料道(3)；

架设于全部所述操作工位上方、用以将工件装卡入所述工件夹具(11)和自所述工件夹具(11)取出的桁架机械手(4)。

5.根据权利要求4所述的多工位数控钻孔中心，其特征在于，所述桁架机械手(4)的数量等于所述操作工位的数量。

6.根据权利要求4所述的多工位数控钻孔中心，其特征在于，所述上料道(2)包括支架、安装于所述支架的可调积放辊(21)以及用以带动所述可调积放辊(21)朝向全部所述操作工位一侧回转的上料道动力设备；所述下料道(3)的结构与所述上料道(2)的结构相同。

7.根据权利要求4所述的多工位数控钻孔中心，其特征在于，所述上料工位还包括架设于全部所述操作工位上方的龙门架(5)；所述桁架机械手(4)滑动连接于所述龙门架(5)。

8.根据权利要求4所述的多工位数控钻孔中心，其特征在于，所述桁架机械手(4)包括分设于两侧、用以夹紧和松开工件的侧壁的爪手和与所述爪手连接、用以调节所述爪手的间距的双向气缸。

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