CN112719342B - 一种全自动双向打孔设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动双向打孔设备，属于自动打孔的技术领域。包括：机架，定义机架的长度方向为X轴，宽度方向为Y轴，高度方向为Z轴；工件定位机构，沿Y轴方向设置在所述机架上；旋转机构，两组；所述旋转机构对称设置在所述工件定位机构的两侧；所述旋转机构上设置有旋转盘；打孔机构，设置在所述旋转盘上；所述旋转机构用于调节所述打孔机构的转向；所述打孔机构对其内部的钻头伸出的长度具备调节功能。本发明通过将打孔机构设置在可转动的旋转盘上，对各个方向上的平面进行加工，两个气动装置都添加转盘可以对不平行工件的两侧进行打孔。

Description

一种全自动双向打孔设备

技术领域

本发明属于自动打孔的技术领域，特别是涉及一种全自动双向打孔设备。

背景技术

目前打孔设备主要分为手动打孔和机器打孔，其中：

手工打孔主要分为电钻和手动钻床，电钻打孔需要用中心钻进行定位。这种操作，人工和时间成本较高，而且危险性高，易打偏。手动钻床需要进行工件定位，一般用台虎钳进行定位，有多个打孔的工件会导致偏差。

机器打孔主要是机床打孔，CNC输入程序后由机器自动打孔，通过工作台对工件进行装夹定位。机床打孔适用于各种打孔工件，且对操作人员要求较高。数控机床的成本高，人工的成本也高。不适用于少量生单一产和成本投入比率较小的产品。

发明内容

本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供一种全自动双向打孔设备及其打孔方法。

本发明采用以下技术方案：一种全自动双向打孔设备，包括：

机架，定义机架的长度方向为X轴，宽度方向为Y轴，高度方向为Z轴；

工件定位机构，沿Y轴方向设置在所述机架上；

旋转机构，两组；所述旋转机构对称设置在所述工件定位机构的两侧；所述旋转机构上设置有旋转盘；

打孔机构，设置在所述旋转盘上；所述旋转机构用于调节所述打孔机构的转向；所述打孔机构对其内部的钻头伸出的长度具备调节功能。

在进一步的实施例中，所述打孔机构包括：

转动轴，所述转动轴的一端与所述钻头的固定端固定连接；

第一齿轮，活动卡接在所述转动轴上；

推动组件，传动连接于所述转动轴的另一端；

驱动组件，传动连接于所述第一齿轮；

其中，所述推动组件用于控制钻头在其长度方向上的移动，所述驱动组件用于控制钻头的自转，实现打孔功能。

在进一步的实施例中，所述推动组件包括：所述推动组件包括：固定在所述转动轴的另一端处的连接套，活动卡接在所述连接套内的连接轴，活动套接在所述连接轴末端处的立柱，与所述立柱传动连接的气缸；

其中，所述立柱固定在圆盘的边缘处，所述圆盘和所述气缸可转动的安装在所述旋转盘上。

在进一步的实施例中，所述驱动组件包括：第一转动电机，传动连接在所述第一转动电机输出轴上的第一锥齿轮，与所述第一齿轮相啮合的第二齿轮，与所述第一锥齿轮相啮合的第二锥齿轮，以及传动连接在第二齿轮和第二锥齿轮之间的传动轴；

所述转动轴通过支架安装在所述旋转盘上。

在进一步的实施例中，所述转动轴的竖截面为多边形，所述第一齿轮的安装孔的竖截面同样为多边形，与所述转动轴的多边形相对应。

在进一步的实施例中，所述旋转机构为旋转电机，所述旋转电机的输出轴与所述旋转盘的中心位置传动连接，通过旋转电机控制旋转盘的转向。

在进一步的实施例中，所述工件定位机构包括：沿Y轴方向对称设置在所述机架上的圆柱滑轨，穿插在所述圆柱滑轨上的移动块，固定在所述移动块一侧的第二转动电机，所述第二转动电机的输出轴穿过所述移动块；

还包括：传动连接在所述第二转动电机的输出轴上且位于所述移动块另一侧的旋转板，铰接在所述旋转板两端处的弧形绕杆，与所述弧形绕杆相互铰接且放置在所述移动块上的倒U型框，与所述倒U型框固定连接的夹板；

所述第二转动电机位于所述圆柱滑轨的下方，当两弧形绕杆相互平行时，所述两弧形绕杆为相背而置。

在进一步的实施例中，所述旋转盘靠近工件的一侧设置有夹块，所述夹块包括：固定部和卡接部；所述固定部的底面与所述旋转盘固定连接，所述卡接部固定在所述固定部的上表面，所述卡接部上设置有向外的凸起部，所述凸起部与固定部的上表面形成容纳槽。

在进一步的实施例中，所述夹块与转动轴之间设置有防护罩，所述防护罩为透明的。

使用如上所述的一种全自动双向打孔设备的打孔方法，具体包括以下步骤：

步骤一、根据待加工工件的长度初步调节工件定位机构中移动块在圆柱滑轨上的位置，并通过螺栓固定；

步骤二、将待加工工件的一端通过两对称的夹块固定，另一端放置在移动块上的两夹板之间，开启第二转动电机，两夹板相向运动，将待加工工件夹紧；

步骤三、根据位于打孔机构之间的待加工工件的表面，开启旋转电机调节旋转盘，旋转盘来调整钻头主轴的方向角度；

步骤四、第一转动电机转动带动钻头主轴转动，开始加工；

步骤五、气缸圆盘会缓慢使钻头主轴向工件推进，加工到设定的时间限位后会缓慢收回钻头主轴，远离工件，通过透明防护罩来观察加工状态；

步骤六、调整待加工工件所在的位置，重复步骤一至五工件实现自动多方向打孔的过程。

本发明的有益效果：本发明通过将打孔机构设置在可转动的旋转盘上，对各个方向上的平面进行加工，两个气动装置都添加转盘可以对不平行工件的两侧进行打孔 。本发明的打孔机构对其内部的钻头伸出的长度具备调节功能，即提高了打孔的精确度。减少了人工成本及初始机器成本投入，同时减少了人工在钻孔时的危险。

附图说明

图1为本发明的全自动双向打孔设备的结构示意图一。

图2为本发明的全自动双向打孔设备的结构示意图二。

图3为本发明中的打孔机构的机构示意图一。

图4为本发明中的打孔机构的机构示意图二。

图5为本发明中的第一齿轮的主视图。

图6为本发明中的工件定位机构的结构示意图。

图7为本发明中的夹块的结构示意图。

图1至图7中的各标注为：机架1、工件定位机构2、待加工工件3、旋转盘4、打孔机构5、夹块6、防护罩7、圆柱滑轨301、移动块302、旋转板303、弧形绕杆304、倒U型框305、夹板306、钻头主轴501、转动轴502、第一齿轮503、连接套504、连接轴505、立柱506、第一锥齿轮507、第二齿轮508、第二锥齿轮509、传动轴510、圆盘511、固定部601、卡接部602、凸起部603、容纳槽604。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施例对本发明做进一步的描述。

发明人在实际打孔的过程中发现：在实际打孔中如果使用电钻打孔需要用中心钻进行定位。这种操作，人工和时间成本较高，而且危险性高，易打偏。手动钻床需要进行工件定位，一般用台虎钳进行定位，有多个打孔的工件会导致偏差。机器打孔主要是机床打孔，CNC输入程序后由机器自动打孔，通过工作台对工件进行装夹定位。机床打孔适用于各种打孔工件，且对操作人员要求较高。数控机床的成本高，人工的成本也高。不适用于少量生单一产和成本投入比率较小的产品。

因此发明人为了解决不同工件在不同方向的打孔的问题。一方面在低成本投入的情况下很好解决了多孔工件精度难保证的问题，另一方面减少了人工成本及初始机器成本投入，同时减少了人工在钻孔时的危险，通过气缸伸缩和滑轨和旋转盘实现了全自动多方向打孔。提出了一种全自动双向打孔设备及其打孔方法，包括：机架1、工件定位机构2、待加工工件3、旋转盘4、打孔机构5、夹块6、防护罩7、圆柱滑轨301、移动块302、旋转板303、弧形绕杆304、倒U型框305、夹板306、钻头主轴501、转动轴502、第一齿轮503、连接套504、连接轴505、立柱506、第一锥齿轮507、第二齿轮508、第二锥齿轮509、传动轴510、固定部601、卡接部602、凸起部603、容纳槽604。

所述机架1用于承载其他的部件，为了便于描述，故定义机架1的长度方向为X轴，宽度方向为Y轴，高度方向为Z轴。

则如图1所示，所述工件定位机构2沿Y轴方向设置在所述机架1上。所述工件定位机构2的两侧对称设置有旋转机构，所述旋转机构上设置有旋转盘4。所述旋转盘4上设置有打孔机构5。所述旋转机构用于调节所述打孔机构5的转向；所述打孔机构5对其内部的钻头伸出的长度具备调节功能，旋转机构与打孔机构5的结合便于对不同形状的工件进行打孔。且两侧的旋转机构与打孔机构5为分别控制，即适用于对不平行工件的两侧进行打孔，图2所示。

在现有技术中，打孔机构5一般包括转动电机，与所述转动电机的输出轴传动连接的钻头，然后通过调节转动电机所在的位置控制钻头所在的位置，即连带着转动电机一并移动，不够便捷且精度降低。因此发明人对打孔机构5做了以下的改进：

所述打孔机构5包括：钻头主轴501、转动轴502、第一齿轮503、连接套504、连接轴505、立柱506、第一锥齿轮507、第二齿轮508、第二锥齿轮509、传动轴510。其中所述钻头主轴501的活动端与所述钻头固定连接，所述钻头主轴501的固定端与所述转动轴502的一端固定连接。所述转动轴502上活动卡接有第一齿轮503，所述转动轴502的另一端传动连接有用于推动钻头主轴501移动的推动组件。所述第一齿轮503传动连接于驱动组件，所述驱动组件用于控制钻头的自转，实现打孔功能。

即在上述机构中，打孔的深度和打孔的往复仅需控制钻头主轴501即可，便捷且提高了打孔精度。

在进一步的实施例中，所述推动组件包括：固定在所述转动轴502的另一端处的连接套504，活动卡接在所述连接套504内的连接轴505（既满足了后期转动轴502的自转，又能实现在气缸的作用下实现绕转），活动套接在所述连接轴505末端处的立柱506，与所述立柱506传动连接的气缸；其中，所述立柱506固定在圆盘511的边缘处，所述圆盘511和所述气缸可转动的安装在所述旋转盘4上。

所述连接套504、连接轴505、立柱506和圆盘511构成启动装置，采用启动装置的原因如下：结构简单、轻便、安装维护简单。介质为空气，较之液压介质来说不易燃烧，故使用安全。工作介质是取之不尽的空气、空气本身不花钱。排气处理简单，不污染环境，成本低。输出力以及工作速度的调节非常容易。

在本实施例中，气缸的动作速度小于1M/S，比液压和电气方式的动作速度快。可靠性高，使用寿命长。电器元件的有效动作次数约为百万次，而一般电磁阀的寿命大于3000万次，质量好的阀超过2亿次。

利用空气的压缩性，可贮存能量，实现集中供气。可短时间释放能量，以获得间歇运动使得钻头前后移动，来实现全自动化钻孔。

在本实施中，如图5所示，所述转动轴502的竖截面为多边形，所述第一齿轮503的安装孔的竖截面同样为多边形，与所述转动轴502的多边形相对应。

所述驱动组件包括：第一转动电机，传动连接在所述第一转动电机输出轴上的第一锥齿轮507，与所述第一齿轮503相啮合的第二齿轮508，与所述第一锥齿轮507相啮合的第二锥齿轮509，以及传动连接在第二齿轮508和第二锥齿轮509之间的传动轴510；所述转动轴502通过支架安装在所述旋转盘4上。

本实施例的推动组件的工作原理如下：气缸推动活塞杆时，因活塞杆有立柱506为活动调节，因此立柱506在圆盘511上转动，同时立柱506会推动与之活动套接的连接轴505，因连接轴505与传动轴510通过连接套504铰接，因此传动轴510被推动，也即是钻头被推动。而考虑到转动轴502与第一齿轮503之间为活动卡接，连接套504与连接轴505之间为活动卡接，因此转动轴502的移动并不会影响到第一齿轮503带动转动轴502自转。

相对的，如果直接采用气缸推动钻头主轴501则会过程相对激烈，不够缓和，无法做到精确调控和缓慢加工。

在本实施例中，所述旋转机构为旋转电机，所述旋转电机的输出轴与所述旋转盘4的中心位置传动连接，通过旋转电机控制旋转盘4的转向。实现对各个方向上的平面进行加工，两个气动装置都添加转盘可以对不平行工件的两侧进行打孔。

在上述实施例中，工件定位机构2包括：沿Y轴方向对称设置在所述机架1上的圆柱滑轨301，穿插在所述圆柱滑轨301上的移动块302，固定在所述移动块302一侧的第二转动电机，所述第二转动电机的输出轴穿过所述移动块302；还包括：传动连接在所述第二转动电机的输出轴上且位于所述移动块302另一侧的旋转板303，铰接在所述旋转板303两端处的弧形绕杆304，与所述弧形绕杆304相互铰接且放置在所述移动块302上的倒U型框305，与所述倒U型框固定连接的夹板306；所述第二转动电机位于所述圆柱滑轨301的下方，当两弧形绕杆304相互平行时，所述两弧形绕杆304为相背而置。

所述工件定位机构2上的旋转板303、弧形绕杆304、倒U型框和夹板306用于实现位置上的精确定位。在第二转动电机的作用下，第二转动电机正转时，两弧形绕杆304在旋转板303的作用下相背运动，夹板306张开，对待加工工件3无夹持作用；第二转动电机正转时，两弧形绕杆304在旋转板303的作用下相向运动，夹板306夹紧，对待加工工件3夹紧，适用于不同厚度的工件定位，同时也能够实现位置上的精调。使用可调节滑块来固定工件，这种直线滑块成本较低，而且改变定位块可满足各种工件的装夹，可使得工件完全定位。

为了适用于不同的工件，所述旋转盘4靠近工件的一侧设置有夹块6，所述夹块6包括：固定部601和卡接部602；所述固定部601的底面与所述旋转盘4固定连接，所述卡接部602固定在所述固定部601的上表面固定连接，所述卡接部602上设置有向外的凸起部603，所述凸起部603与固定部601的上表面形成容纳槽604。

在所述夹块6与转动轴502之间设置添加透明塑料防护罩7，防止钻孔时废料屑乱飞，也有效防止不可控安全事故的发生（手套或者其他物件卷入钻头）。也可以观察到工件加工位置，对钻头情况进行分析，是否更换。

一种全自动双向打孔设备的打孔方法，具体包括以下步骤：

步骤一、根据待加工工件的长度初步调节工件定位机构中移动块在圆柱滑轨上的位置，并通过螺栓固定；

步骤二、将待加工工件的一端通过两对称的夹块固定，另一端放置在移动块上的两夹板之间，开启第二转动电机，第二转动电机正转时，两弧形绕杆在旋转板的作用下相向运动，夹板夹紧，对待加工工件夹紧；

步骤三、根据位于打孔机构之间的待加工工件的表面，开启旋转电机调节旋转盘，旋转盘来调整钻头主轴的方向角度；

步骤四、第一转动电机转动带动钻头主轴转动，开始加工；气缸推动活塞杆时，因活塞杆有立柱为活动调节，因此立柱在圆盘上转动，同时立柱会推动与之活动套接的连接轴，因连接轴与传动轴通过连接套铰接，因此传动轴被推动，也即是钻头被推动。而考虑到转动轴与第一齿轮之间为活动卡接，连接套与连接轴之间为活动卡接，因此转动轴的移动并不会影响到第一齿轮带动转动轴自转。

相对的，如果直接采用气缸推动钻头主轴则会过程相对激烈，不够缓和，无法做到精确调控和缓慢加工。

步骤五、气缸圆盘会缓慢使钻头主轴向工件推进，加工到设定的时间限位后会缓慢收回钻头主轴，远离工件，通过透明防护罩来观察加工状态；

步骤六、调整待加工工件所在的位置，重复步骤一至五工件实现自动多方向打孔的过程。

本发明通过将打孔机构设置在可转动的旋转盘上，对各个方向上的平面进行加工，两个气动装置都添加转盘可以对不平行工件的两侧进行打孔 。本发明的打孔机构对其内部的钻头伸出的长度具备调节功能，即提高了打孔的精确度。减少了人工成本及初始机器成本投入，同时减少了人工在钻孔时的危险。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种全自动双向打孔设备，其特征在于，包括：

机架，定义机架的长度方向为X轴，宽度方向为Y轴，高度方向为Z轴；

工件定位机构，沿Y轴方向设置在所述机架上；

旋转机构，两组；所述旋转机构对称设置在所述工件定位机构的两侧；所述旋转机构上设置有旋转盘；

打孔机构，设置在所述旋转盘上；所述旋转机构用于调节所述打孔机构的转向；所述打孔机构对其内部的钻头伸出的长度具备调节功能；所述工件定位机构包括：沿Y轴方向对称设置在所述机架上的圆柱滑轨，穿插在所述圆柱滑轨上的移动块，固定在所述移动块一侧的第二转动电机，所述第二转动电机的输出轴穿过所述移动块；

还包括：传动连接在所述第二转动电机的输出轴上且位于所述移动块另一侧的旋转板，铰接在所述旋转板两端处的弧形绕杆，与所述弧形绕杆相互铰接且放置在所述移动块上的倒U型框，与所述倒U型框固定连接的夹板；

所述第二转动电机位于所述圆柱滑轨的下方，当两弧形绕杆相互平行时，所述两弧形绕杆为相背而置；

所述旋转盘靠近工件的一侧设置有夹块，所述夹块包括：固定部和卡接部；所述固定部的底面与所述旋转盘固定连接，所述卡接部固定在所述固定部的上表面，所述卡接部上设置有向外的凸起部，所述凸起部与固定部的上表面形成容纳槽。

2.根据权利要求1所述的一种全自动双向打孔设备，其特征在于，所述打孔机构包括：

转动轴，所述转动轴的一端与钻头主轴的固定端固定连接；

第一齿轮，活动卡接在所述转动轴上；

推动组件，传动连接于所述转动轴的另一端；

驱动组件，传动连接于所述第一齿轮；

其中，所述推动组件用于控制钻头在其长度方向上的移动，所述驱动组件用于控制钻头的自转，实现打孔功能。

3.根据权利要求2所述的一种全自动双向打孔设备，其特征在于，所述推动组件包括：固定在所述转动轴的另一端处的连接套，活动卡接在所述连接套内的连接轴，活动套接在所述连接轴末端处的立柱，与所述立柱传动连接的气缸；

其中，所述立柱固定在圆盘的边缘处，所述圆盘和所述气缸可转动的安装在所述旋转盘上。

4.根据权利要求2所述的一种全自动双向打孔设备，其特征在于，所述驱动组件包括：第一转动电机，传动连接在所述第一转动电机输出轴上的第一锥齿轮，与所述第一齿轮相啮合的第二齿轮，与所述第一锥齿轮相啮合的第二锥齿轮，以及传动连接在第二齿轮和第二锥齿轮之间的传动轴；

所述转动轴通过支架安装在所述旋转盘上。

5.根据权利要求2所述的一种全自动双向打孔设备，其特征在于，所述转动轴的竖截面为多边形，所述第一齿轮的安装孔的竖截面同样为多边形，与所述转动轴的多边形相对应。

6.根据权利要求1所述的一种全自动双向打孔设备，其特征在于，所述旋转机构为旋转电机，所述旋转电机的输出轴与所述旋转盘的中心位置传动连接，通过旋转电机控制旋转盘的转向。

7.根据权利要求1所述的一种全自动双向打孔设备，其特征在于，所述夹块与转动轴之间设置有防护罩，所述防护罩为透明的。

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