CN115302634B - 一种能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置及换刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置及换刀方法，该装置包括负载框架，所述负载框架的两侧设置有导轨支撑柱，所述负载框架上设置有旋转撑墙装置和提升机，所述旋转撑墙装置的下方设置有旋转电机，所述旋转撑墙装置连接有承重杆系统；所述负载框架通过旋转升降装置连接有钻孔模组系统，所述钻孔模组系统包括三自由度钻孔装置、第一偏心块和旋转平台。本发明将钻孔的反作用力传递给负载框架，提高装置的使用寿命；将撑墙力与钻孔力保持在同一方向，减小钻孔力对负载框架振动的影响；降低实时自动换刀操作难度，显著提高换刀效率，增加钻孔稳定性；保证装置在运行过程中重心的平衡；提高了自动钻孔装置对不同井道的空间适应性。

Description

一种能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置及换刀方法

技术领域

本发明涉及一种能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置及换刀方法，属于电梯井道钻孔技术领域。

背景技术

在电梯井道自动化钻孔过程中常伴有刀具的磨损，当刀具磨损到一定程度时，钻孔效率和钻孔精度都显著下降，因此需要更换钻头来解决这一问题。电梯井道钻孔的工作量极大，一般而言，电梯井道高度位置每隔2米，在同一个平面上分别钻4个主导轨孔和4个副导轨孔。对于100层建筑的电梯井道而言，总共需要钻800个导轨孔。据现场实地操作反映，国产钻头打低等级混凝土每10层就需要更换钻头；如果是商务楼，混凝土等级较高，每5层就需要更换钻头。对于50层商务楼而言，如果采用人工钻孔并更换钻头，平均每5层需钻40个导轨孔和更换一次钻头，大概需要花费90分钟，完成所有导轨孔的钻孔和换刀工作则需要花费近15小时。同时，人工在高层建筑电梯井道内完成钻孔和换刀的工作效率低、危险系数大。因此，需要设计一种能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置，能够实现电梯井道内的自动钻孔和自动换刀工作，有效提高电梯井道钻孔的工作效率。

现有的电梯井道自动钻孔装置及换刀方法主要存在以下四个问题：第一，机械臂在运行期间，钻孔的反作用力施加在机械臂的末端关节上，会使机械臂的各个关节和臂连杆单元产生振动，从而严重影响机械臂的使用寿命。第二，电梯井道自动钻孔装置在井道运行过程中会发生晃动，导致刀库的位置发生偏移，使得机械臂按照预设的路径不能有效地完成自动换刀操作，实时自动定位对刀操作难度大，定位精度要求高。第三，在打主导轨孔时，钻孔力完全依赖钻孔装置撑墙机构与墙壁的撑墙摩檫力，如果钻孔力大于撑墙摩檫力，钻孔装置会发生滑动，增加了系统的不可靠性。第四，机械臂在执行自动钻孔换刀操作时，机械臂伸出会导致整体设备的重心发生偏心现象，导致系统整体受力不均。

发明内容

本发明针对上述技术存在的问题，开发了一种能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置及换刀方法。一是该装置通过采用承重杆系统将钻孔的反作用力全部传递给负载框架，大大减少了二自由度滑轨装置的受力，提高了自动钻孔装置的使用寿命；二是该装置通过钻孔模块和自动换刀系统的协同工作，降低实时自动换刀操作的难度，同时显著提高了换刀效率；三是通过旋转撑墙装置，将撑墙力与钻孔力保持在同一方向，减小负载框架因钻孔力引起的晃动，显著增加钻孔装置的稳定性；四是通过采用偏心块，有效地保证了钻孔装置在运行过程中重心的平衡；五是该装置通过旋转平台和二自由度滑轨装置，不仅能够引导钻孔模块在电梯竖井内实现自动钻孔，又提高了自动钻孔装置对不同井道的空间适应性。

本发明提供了一种能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置及换刀方法，包括负载框架，所述负载框架的两侧设置有导轨支撑柱，所述负载框架上设置有旋转撑墙装置和提升机，所述旋转撑墙装置的下方设置有旋转电机，所述旋转撑墙装置连接有承重杆系统；所述负载框架通过旋转升降装置连接有钻孔模组系统，所述钻孔模组系统包括三自由度钻孔装置和第一偏心块；负载框架一侧的导轨支撑柱滑动连接有第二偏心块，另一侧的导轨支撑柱滑动连接有换刀系统，所述换刀系统包括刀库，所述刀库包括刀具、减振装置、电机、刀具夹具和存储装置，所述刀具夹具用于固定刀具，所述三自由度钻孔装置通过刀具进行钻孔；所述刀具夹具转动连接于存储装置开设的孔洞中，所述电机用于驱动刀具夹具旋转以松开或固定刀具，刀具夹具的前端设置有减振装置，所述减振装置用于缓冲对刀时刀库与三自由度钻孔装置之间的冲击力。

在本发明的一种实施方式中，所述换刀系统还包括刀库移动平台、第二直线滑轨、滑块和Z轴向滑块，所述刀库下方设置有两个对称的滑块，两个所述第二直线滑轨对称布置在刀库移动平台上，所述刀库通过滑块滑动连接在第二直线滑轨上，用于实现刀库X轴方向的进给，两个所述Z轴向滑块固定安装在刀库移动平台的两个端点处，且与导轨支撑柱滑动连接，能够使得刀库移动平台相对于负载框架进行Z轴向移动。

在本发明的一种实施方式中，所述钻孔模组系统还包括旋转平台、旋转分度盘和二自由度滑轨装置；所述旋转分度盘设置在旋转平台的中心处，所述旋转平台的两侧铺设有第一直线滑轨，所述第一直线滑轨上滑动连接有第一偏心块和二自由度滑轨装置；所述第一偏心块和二自由度滑轨装置能够相对于旋转平台进行X轴方向移动，用以保证钻孔模组系统在工作时重心的平衡；所述二自由度滑轨装置的另一端滑动连接有钻孔装置移动基座。

在本发明的一种实施方式中，所述二自由度滑轨装置包括第一X轴向滑轨、第一Y轴向滑轨和中间连接滑块；所述第一X轴向滑轨与所述第一直线滑轨滑动连接，第一X轴向滑轨的末端固定连接有中间连接滑块，所述中间连接滑块滑动连接有第一Y轴向滑轨，所述第一Y轴向滑轨能够相对于旋转平台进行Y轴方向移动；所述第一Y轴向滑轨滑动连接有钻孔装置移动基座，所述钻孔装置移动基座能够相对于旋转平台进行Y轴方向移动。

在本发明的一种实施方式中，所述钻孔装置移动基座安装有三自由度钻孔装置，电梯井道自动钻孔装置利用二自由度滑轨装置和旋转平台，使得三自由度钻孔装置能够相对负载框架进行X轴和Y轴向的位移以及围绕负载框架中心轴进行Z轴向的旋转，以实现加工正副导轨孔的。

在本发明的一种实施方式中，所述承重杆系统包括承重滑杆、圆柱滑块和夹紧装置，所述承重滑杆内嵌在圆柱滑块内，且能相对圆柱滑块进行Z轴向移动，所述圆柱滑块的一端滑动连接在旋转撑墙装置的撑墙梁上，所述承重滑杆一端的两侧设置有对称的半圆状槽口，所述夹紧装置倒置在钻孔装置移动基座上平台的下方。

在本发明的一种实施方式中，所述夹紧装置包括第二X轴向滑轨、第二Y轴向滑轨和夹紧件，两个所述第二X轴向滑轨对称布置在钻孔装置移动基座上平台的下方，所述第二Y轴向滑轨与第二X轴向滑轨滑动连接，第二Y轴向滑轨能够相对钻孔装置移动基座进行X轴向移动，所述夹紧件的一端滑动连接在第二Y轴向滑轨上，两个对称布置的夹紧件能够相对钻孔装置移动基座进行Y轴向移动，两个夹紧件相对的一端设置有半圆柱的凸面，且凸面的弧度与承重滑杆的半圆状槽口的弧度一致。

在本发明的一种实施方式中，所述旋转撑墙装置包括旋转电机、气泵、伸缩梁、主梁、撑墙梁、承重杆滑轨和滚轮，所述旋转电机安装在气泵的正下方，用于驱动旋转撑墙装置围绕旋转电机旋转；所述气泵连接有伸缩梁，所述伸缩梁的一端滑动连接有主梁，所述主梁的一端横向连接有撑墙梁，所述撑墙梁的两端对称安装有滚轮；所述撑墙梁设置有槽口状承重杆滑轨，且滑动连接有圆柱滑块。

本发明又提供了一种电梯井道自动换刀方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：通过旋转平台和二自由度滑轨装置控制三自由度钻孔装置移动至负载框架内的预设换刀工位处，同时移动第一偏心块的位置，调节装置的重心平衡；

步骤二：换刀系统相对负载框架进行Z轴向移动至预设对刀位置处，使得刀具夹具中心与三自由度钻孔装置的刀具在同一水平面上，第二偏心块同时Z轴向向上移动，调节装置重心平衡；

步骤三：Y轴向移动三自由度钻孔装置，使得刀具对准空的刀具夹具，再X轴向移动刀库，减振装置缓解对刀时刀库与三自由度钻孔装置的冲击力，最后在电机的作用下卸载刀具，刀库退回原位；

步骤四：Y轴向移动三自由度钻孔装置，使得三自由度钻孔装置对准待安装的刀具，再X轴向移动刀库，减振装置缓解对刀时刀库与三自由度钻孔装置的冲击力，最后在电机的作用下安装新的刀具，刀库退回原位；

步骤五：Z轴向移动换刀系统和第二偏心块，退回原位，自动换刀操作完成。

本发明再提供了一种电梯井道自动钻孔及卸力方法，所述方法包括：通过电梯井道自动钻孔装置钻副导轨孔以及钻主导轨孔；

所述通过电梯井道自动钻孔装置钻副导轨孔包括：

步骤一：所述三自由度钻孔装置在二自由度滑轨装置和旋转平台的帮助下移动至待加工副导轨孔位置；

步骤二：所述旋转撑墙装置旋转至X轴向，并沿着X轴方向相对负载框架延伸，支撑在电梯井道两侧墙面上；

步骤三：首先两个夹紧件相对于钻孔装置移动基座沿着X轴向移动，并延伸出钻孔装置移动基座外；然后将圆柱滑块移动至承重杆滑轨的1/2位置处；再将承重滑杆沿着Z轴向移动，使得承重滑杆一端位于两个夹紧件之间，并且其槽口与夹紧件的凸面在同一水平面上；最后两个夹紧件相对钻孔装置移动基座Y轴向相向移动，夹紧固定承重滑杆；

步骤四：所述三自由度钻孔装置在钻孔装置移动基座上完成副导轨孔的加工操作；

所述通过电梯井道自动钻孔装置钻主导轨孔包括：

步骤一：所述三自由度钻孔装置在二自由度滑轨装置和旋转平台的帮助下移动至第一个待加工主导轨孔位置；

步骤二：所述旋转撑墙装置旋转至Y轴向，并沿着Y轴方向相对负载框架延伸，支撑在电梯门及对面一侧墙面上；

步骤三：首先两个夹紧件相对于钻孔装置移动基座沿着X轴向移动，并延伸出钻孔装置移动基座外；然后将圆柱滑块移动至预设的第一个待加工主导轨孔位置处；再将承重滑杆沿着Z轴向移动，使得承重滑杆一端位于两个夹紧件之间，并且其槽口与夹紧件的凸面在同一水平面上；最后两个夹紧件相对钻孔装置移动基座Y轴向相向移动，夹紧固定承重滑杆；

步骤四：所述三自由度钻孔装置在钻孔装置移动基座上完成第一个主导轨孔的加工操作；

步骤五：首先所述夹紧件沿着Y轴向相反移动，松开承重滑杆；再将承重滑杆沿着Z轴向上移至原位；最后将两个夹紧件沿着X轴方向退回原位；

步骤六：所述三自由度钻孔装置在二自由度滑轨装置和旋转平台的帮助下移动至第二个待加工主导轨孔位置；

步骤七：首先两个夹紧件相对于钻孔装置移动基座沿着X轴向移动，并延伸出钻孔装置移动基座外；然后将圆柱滑块移动至预设的第二个待加工主导轨孔位置处；再将承重滑杆沿着Z轴向移动，使得承重滑杆一端位于两个夹紧件之间，并且其槽口与夹紧件的凸面在同一水平面上；最后两个夹紧件相对钻孔装置移动基座Y轴向相向移动，夹紧固定承重滑杆；

步骤八：所述三自由度钻孔装置完成第二个主导轨孔加工操作；所有主导轨孔加工完毕。

有益效果

(1)本发明通过借助承重杆系统将钻孔时的反作用力全部传递给负载框架，大大减少了二自由度滑轨装置的受力，提高了电梯井道自动钻孔装置的寿命。

(2)本发明通过采用旋转撑墙装置，能够根据钻孔的位置实时改变撑墙的方向，将撑墙力与钻孔力保持在同一方向，减小钻孔力对负载框架振动的影响。当钻主导轨孔时，旋转撑墙装置支撑在电梯门及对面一侧墙面上；当钻副导轨孔时，旋转撑墙装置支撑在电梯井道两侧墙面上。

(3)本发明通过采用旋转平台和二自由度滑轨装置的组合，通过单个钻孔模组的角度旋转，一个钻孔模组不仅能够钻一个平面上的8个导轨孔，还能显著提高了电梯井道自动钻孔装置对不同井道的空间适应性。

(4)本发明通过换刀系统和钻孔模组系统协同工作，解决了自动钻孔装置在电梯井道内发生晃动时换刀操作难度高的问题，提高了对刀时的定位精度和换刀效率。自动换刀系统和钻孔模组协同工作，首先，自动换刀系统上移至与钻孔模组同一平面处。其次，钻孔模组移动至预设换刀工位处。最后，刀库在刀库移动平台上沿着X轴方向平移对刀，并在电机和刀具夹具的作用下完成换刀操作，减少了钻孔模组换刀受装置晃动的影响，提高了对刀时的定位精度和换刀效率。

(5)本发明通过移动钻孔模组、换刀系统和偏心块的位置，调节钻孔和换刀时偏心块的位置，从而达到装置整体重心平衡的目的。当钻孔模组钻孔时，第一偏心块与钻孔模组对称布置在旋转平台的一侧。当自动钻孔装置换刀时，自动换刀系统与第二偏心块同时移动到同一工作平面，达到偏心调节的目的。

(6)本发明通过用单个三自由度钻孔装置完成一个工作平面所有的钻孔工作，显著减小电梯井道自动钻孔装置的重量，提高装置在电梯井道运行的安全性能。

本发明提出的一种能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置及换刀方法，可以显著提高装置的工作效率，增强了装置对电梯井道尺寸的适应性，保障了装置的整体平衡性，显著降低了钻孔力对装置振动的影响，提高了换刀精度，可以推广应用到其他特定打孔要求的应用场景中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明电梯井道自动钻孔装置在电梯井道工作时的透视图；

图2是本发明电梯井道自动钻孔装置的总体结构示意图；

图3是本发明承重杆系统的结构示意图；

图4是本发明承重滑杆半圆状槽口的示意图；

图5是本发明夹紧件半圆柱凸面的示意图；

图6是本发明钻孔模组系统的结构示意图；

图7是本发明换刀系统的结构示意图；

图8是本发明刀库的结构示意图；

图9是本发明旋转撑墙装置的结构示意图。

图中：1、三自由度钻孔装置；2、钻孔模组系统；3、承重杆系统；4、旋转撑墙装置；5、提升机；6、负载框架；7、第一偏心块；8、第二偏心块；9、控制器；10、换刀系统；11、旋转电机；12、Z轴向滑块；13、导轨支撑柱；14、二自由度滑轨装置；15、旋转平台；16、旋转升降装置；17、圆柱滑块；18、承重滑杆；19、夹紧件；20、第二X轴向滑轨；21、第二Y轴向滑轨；22、钻孔装置移动基座；23、撑墙梁；24、旋转分度盘；25、刀库移动平台；26、中间连接滑块；27、第一直线滑轨；28、第一X轴向滑轨；29、第一Y轴向滑轨；30、刀库；31、第二直线滑轨；32、滑块；33、刀具；34、减振装置；35、电机；36、刀具夹具；37、存储装置；38、气泵；39、伸缩梁；40、主梁；41、滚轮；42、承重杆滑轨。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。使用的词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1

本实施例提供了一种能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置，如图1-6所示，包括负载框架6，所述负载框架6包括上板、下板以及连接上板和下板的导轨支撑柱13，所述负载框架6上设置有旋转撑墙装置4和提升机5，所述旋转撑墙装置4安装在负载框架6上板的中心线上，所述提升机5安装在旋转撑墙装置4的上方，所述提升机5用于驱动负载框架6在电梯井道内升降。所述旋转撑墙装置4的下方设置有旋转电机11，所述旋转电机11用于驱动旋转撑墙装置4旋转，使得旋转撑墙装置4能够绕负载框架6中心线旋转，并在达到预设位置处向水平方向延伸撑墙，所述旋转撑墙装置4连接有承重杆系统3。所述负载框架6一侧的导轨支撑柱13滑动连接有第二偏心块8，负载框架6另一侧的导轨支撑柱13滑动连接有换刀系统10，负载框架6的上板的下方通过旋转升降装置16连接有钻孔模组系统2，所述钻孔模组系统2包括三自由度钻孔装置1和第一偏心块7，用于完成电梯井道内钻孔工作。所述第一偏心块7和第二偏心块8用于调节电梯井道自动钻孔装置运行时的重心平衡。所述换刀系统10用于三自由度钻孔装置1的自动换刀工作。所述负载框架6底板的上方设置有控制器9，所述控制器9用以接收并传递信号。

可选地，所述负载框架6设计为长方体状机架，由多个水平和垂直延伸的翼梁构成，也可设计成其它能够承受机械负荷的结构。

如图6所示，所述钻孔模组系统2包括三自由度钻孔装置1、旋转平台15、第一偏心块7、旋转分度盘24和二自由度滑轨装置14；所述旋转分度盘24设置在旋转平台15的中心处，所述旋转平台15的两侧铺设有第一直线滑轨27，所述第一直线滑轨27上滑动连接有第一偏心块7和二自由度滑轨装置14；所述第一偏心块7和二自由度滑轨装置14能够相对于旋转平台15进行X轴方向移动，用以保持钻孔模组系统2在工作时的重心平衡。所述二自由度滑轨装置14的另一端滑动连接有钻孔装置移动基座22，所述钻孔装置移动基座22能够相对于旋转平台15进行Y轴向移动。所述钻孔模组系统2在旋转平台15和二自由度滑轨装置14的帮助下能够完成一个工作平面8个导轨孔的工作任务，能够适应不同尺寸的电梯井道，同时也减轻了电梯井道自动钻孔装置的重量，提高了设备在运行期间的安全性能。

进一步地，所述二自由度滑轨装置14包括第一X轴向滑轨28、第一Y轴向滑轨29和中间连接滑块26；所述第一X轴向滑轨28与所述第一直线滑轨27滑动连接，第一X轴向滑轨28的末端固定连接有中间连接滑块26，所述中间连接滑块26滑动连接有第一Y轴向滑轨29，所述第一Y轴向滑轨29能够相对于旋转平台15进行Y轴方向移动。所述第一Y轴向滑轨29滑动连接有钻孔装置移动基座22，所述钻孔装置移动基座22能够相对于旋转平台15进行Y轴方向移动。所述钻孔装置移动基座22安装有三自由度钻孔装置1，所述电梯井道自动钻孔装置利用二自由度滑轨装置14和旋转平台15，使得三自由度钻孔装置1能够相对负载框架6进行X轴和Y轴向的位移以及围绕负载框架6中心轴进行Z轴向的旋转，达到加工正副导轨孔的目的。

所述旋转升降装置16包括旋转机械装置和升降装置，所述升降装置的一端设置在负载框架6上板的下方中心处，另一端设置有旋转机械装置。所述升降装置选用螺旋丝杆升降机，使得钻孔模组系统2能够相对负载框架6发生Z轴向移动。同时，升降装置也可选用其他能够满足升降要求的机械装置。所述旋转机械装置采用一对齿轮传递动力，使得钻孔模组系统2能够相对负载框架6发生旋转。同时，旋转机械装置也可选用其他满足旋转要求的机械结构。所述旋转机械装置的另一端设置有旋转分度盘24，用于读出钻孔模组旋转的a角度值。

所述钻孔模组系统2能够围绕中心旋转a角度。所述第一偏心块7用于调节钻孔模组系统2在运行时电梯井道自动钻孔装置的重心平衡。所述换刀系统10和第二偏心块8连接在负载框架6的导轨支撑柱13上，且都能够相对于负载框架6进行Z轴向移动。当电梯井道自动钻孔装置在换刀时，所述第二偏心块8能够根据换刀系统10所在位置实时发生Z轴向移动，调节电梯井道自动钻孔装置运行时的重心平衡。当电梯井道自动钻孔装置在钻副导轨孔时，所述第二偏心块8和换刀系统10位于负载框架6工作层的下半部分，此时第二偏心块8和换刀系统10达到调节平衡作用的同时不影响钻孔模组系统2的正常运行。钻孔模组系统2在承重杆系统3的作用下，将钻孔力的反作用力传递给负载框架6，减少二自由度滑轨装置14的受力，提高电梯井道自动钻孔装置的使用寿命。

如图3-5所示，所述承重杆系统3包括承重滑杆18、圆柱滑块17和夹紧装置，所述承重滑杆18内嵌在圆柱滑块17内，且能相对圆柱滑块17进行Z轴向移动，所述圆柱滑块17的一端滑动连接在撑墙梁23上。如图4所示，所述承重滑杆18一端的两侧设置有对称的半圆状槽口，所述夹紧装置倒置在钻孔装置移动基座22上平台的下方。所述夹紧装置包括第二X轴向滑轨20、第二Y轴向滑轨21和夹紧件19，所述第二X轴向滑轨20和夹紧件19的数量为两个，两个第二X轴向滑轨20对称布置在钻孔装置移动基座22上平台下方，所述第二Y轴向滑轨21与第二X轴向滑轨20滑动连接，第二Y轴向滑轨21能够相对钻孔装置移动基座22进行X轴向移动，所述夹紧件19的一端滑动连接在第二Y轴向滑轨21上，两个对称布置的夹紧件19能够相对钻孔装置移动基座22进行Y轴向移动。如图4或5所示，两个夹紧件19相对的一端设置有半圆柱的凸面，且凸面的弧度与承重滑杆18的半圆状槽口的弧度一致。当承重滑杆18被夹紧装置固定时，X轴和Y轴方向被限制。

如图7所示，所述自动换刀系统10包括刀库移动平台25、刀库30、第二直线滑轨31、滑块32和Z轴向滑块12，所述刀库30下方设置有两个对称的滑块32，两个所述第二直线滑轨31对称布置在刀库移动平台25上，刀库30通过滑块32滑动连接在第二直线滑轨31上，用以实现刀库30X轴方向的进给。两个所述Z轴向滑块12外部固定安装在刀库移动平台25的两个端点处，且与导轨支撑柱13滑动连接，能够使得刀库移动平台25相对于负载框架6进行Z轴向移动。

如图8所示，所述刀库30包括刀具33、刀具夹具36、减振装置34、电机35和存储装置37，所述刀具夹具36用于固定刀具33，使得刀具33在整体系统设备运行过程中不发生掉落，刀具夹具36可选用电磁铁或者三角卡盘。所述刀具夹具36呈线性设置在存储装置37开设的孔洞中。所述存储装置37可以根据实际换刀数量需求，增大存储装置37的存储容量。所述减振装置34设置在刀具夹具36的前端，用以缓解对刀时刀库30与三自由度钻孔装置1之间的冲击力。所述减振装置选用弹簧作为缓冲，也可选用其他具有缓冲减振功能的材料或装置。所述电机35能够提供刀具夹具36相对孔洞旋转的动力，以便在换刀时刀具33能够旋转拧紧。所述刀具33的尖端朝向刀具夹具36的内部，以免在运行时造成设备不必要的磨损。

如图9所示，所述旋转撑墙装置4包括旋转电机11、气泵38、主梁40、伸缩梁39、撑墙梁23、承重杆滑轨42和滚轮41，所述旋转电机11安装在气泵38的正下方，用于驱动旋转撑墙装置4围绕旋转电机11发生旋转。所述气泵38连接有伸缩梁39，所述伸缩梁39的一端滑动连接有主梁40，所述主梁40的一端横向连接有撑墙梁23，所述撑墙梁23的两端对称安装有滚轮41；所述撑墙梁23设置有槽口状承重杆滑轨42，所述承重杆滑轨42滑动连接有圆柱滑块17，用以使得圆柱滑块能够相对撑墙梁发生X轴向移动。所述旋转撑墙装置4能够根据钻孔位置实时改变撑墙的方向，将撑墙力与钻孔力保持在同一方向。当钻主导轨孔时，旋转撑墙装置4支撑在电梯门及对面一侧墙面上；当钻副导轨孔时，旋转撑墙装置4支撑在电梯井道两侧墙面上。旋转撑墙装置4能够减少负载框架6因钻孔力引起的晃动。

进一步地，所述三自由度钻孔装置1的前端安装有刀具33，三自由度钻孔装置1通过刀具33完成钻孔作业。

实施例2

本实施例提供了一种电梯井道自动换刀方法，所述电梯井道自动换刀方法应用了实施例1提供的一种能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置，包括以下步骤：

步骤一：通过旋转平台15和二自由度滑轨装置14控制三自由度钻孔装置1移动至负载框架6内的预设换刀工位处，同时移动第一偏心块7的位置，调节装置的重心平衡；

步骤二：换刀系统11相对负载框架6进行Z轴向移动至预设对刀位置处，使得刀具夹具36中心与三自由度钻孔装置1的刀具33在同一水平面上，第二偏心块8同时Z轴向向上移动，调节装置重心平衡；

步骤三：Y轴向移动三自由度钻孔装置1，使得刀具33对准空的刀具夹具36，再X轴向移动刀库30，减振装置34缓解对刀时刀库30与三自由度钻孔装置1的冲击力，最后在电机35的作用下卸载刀具33，刀库30退回原位；

步骤四：Y轴向移动三自由度钻孔装置1，使得三自由度钻孔装置1对准待安装的刀具33，再X轴向移动刀库30，减振装置34缓解对刀时刀库30与三自由度钻孔装置1的冲击力，最后在电机35的作用下安装新的刀具33，刀库30退回原位；

步骤五：Z轴向移动换刀系统10和第二偏心块8，退回原位，自动换刀操作完成。

实施例3

本实施例提供了一种电梯井道自动钻孔及卸力方法，所述电梯井道自动钻孔及卸力方法应用了实施例1提供的一种能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置，所述方法包括：通过电梯井道自动钻孔装置钻副导轨孔以及钻主导轨孔；

所述通过电梯井道自动钻孔装置钻副导轨孔包括：

步骤一：所述三自由度钻孔装置1在二自由度滑轨装置14和旋转平台15的帮助下移动至待加工副导轨孔位置；

步骤二：所述旋转撑墙装置4旋转至X轴向，并沿着X轴方向相对负载框架6延伸，支撑在电梯井道两侧墙面上；

步骤三：首先两个夹紧件19相对于钻孔装置移动基座22沿着X轴向移动，并延伸出钻孔装置移动基座22外；然后将圆柱滑块17移动至承重杆滑轨42的1/2位置处；再将承重滑杆18沿着Z轴向移动，使得承重滑杆18一端位于两个夹紧件19之间，并且其槽口与夹紧件19的凸面在同一水平面上；最后两个夹紧件19相对钻孔装置移动基座22Y轴向相向移动，夹紧固定承重滑杆18；

步骤四：所述三自由度钻孔装置1在钻孔装置移动基座22上完成副导轨孔的加工操作。

所述通过电梯井道自动钻孔装置钻主导轨孔包括：

步骤一：所述三自由度钻孔装置1在二自由度滑轨装置14和旋转平台15的帮助下移动至第一个待加工主导轨孔位置；

步骤二：所述旋转撑墙装置4旋转至Y轴向，并沿着Y轴方向相对负载框架6延伸，支撑在电梯门及对面一侧墙面上；

步骤三：首先两个夹紧件19相对于钻孔装置移动基座22沿着X轴向移动，并延伸出钻孔装置移动基座22外；然后将圆柱滑块17移动至预设的第一个待加工主导轨孔位置处；再将承重滑杆18沿着Z轴向移动，使得承重滑杆18一端位于两个夹紧件19之间，并且其槽口与夹紧件19的凸面在同一水平面上；最后两个夹紧件19相对钻孔装置移动基座22Y轴向相向移动，夹紧固定承重滑杆1；

步骤四：所述三自由度钻孔装置1在钻孔装置移动基座22上完成第一个主导轨孔的加工操作；

步骤五：首先所述夹紧件19沿着Y轴向相反移动，松开承重滑杆18；再将承重滑杆18沿着Z轴向上移至原位；最后将两个夹紧件19沿着X轴方向退回原位；

步骤六：所述三自由度钻孔装置1在二自由度滑轨装置14和旋转平台15的帮助下移动至第二个待加工主导轨孔位置；

步骤七：首先两个夹紧件19相对于钻孔装置移动基座22沿着X轴向移动，并延伸出钻孔装置移动基座22外；然后将圆柱滑块17移动至预设的第二个待加工主导轨孔位置处；再将承重滑杆18沿着Z轴向移动，使得承重滑杆18一端位于两个夹紧件19之间，并且其槽口与夹紧件19的凸面在同一水平面上；最后两个夹紧件19相对钻孔装置移动基座22Y轴向相向移动，夹紧固定承重滑杆18；

步骤八：所述三自由度钻孔装置1完成第二个主导轨孔加工操作；所有主导轨孔加工完毕。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同更换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置，其特征在于，包括负载框架（6），所述负载框架（6）的两侧设置有导轨支撑柱（13），所述负载框架（6）上设置有旋转撑墙装置（4）和提升机（5），所述旋转撑墙装置（4）的下方设置有旋转电机（11），所述旋转撑墙装置（4）连接有承重杆系统（3）；所述负载框架（6）通过旋转升降装置（16）连接有钻孔模组系统（2），所述钻孔模组系统（2）包括三自由度钻孔装置（1）和第一偏心块（7）；负载框架（6）一侧的导轨支撑柱（13）滑动连接有第二偏心块（8），另一侧的导轨支撑柱（13）滑动连接有换刀系统（10），所述换刀系统（10）包括刀库（30），所述刀库（30）包括刀具（33）、减振装置（34）、电机（35）、刀具夹具（36）和存储装置（37），所述刀具夹具（36）用于固定刀具（33），所述三自由度钻孔装置（1）通过刀具（33）进行钻孔；所述刀具夹具（36）转动连接于存储装置（37）开设的孔洞中，所述电机（35）用于驱动刀具夹具（36）旋转以松开或固定刀具（33），刀具夹具（36）的前端设置有减振装置（34），所述减振装置（34）用于缓冲对刀时刀库（30）与三自由度钻孔装置（1）之间的冲击力；

所述承重杆系统（3）包括承重滑杆（18）、圆柱滑块（17）和夹紧装置，所述承重滑杆（18）内嵌在圆柱滑块（17）内，且能相对圆柱滑块（17）进行Z轴向移动，所述圆柱滑块（17）的一端滑动连接在旋转撑墙装置（4）的撑墙梁（23）上，所述承重滑杆（18）一端的两侧设置有对称的半圆状槽口，所述夹紧装置倒置在钻孔装置移动基座（22）上平台的下方；

所述夹紧装置包括第二X轴向滑轨（20）、第二Y轴向滑轨（21）和夹紧件（19），两个所述第二X轴向滑轨（20）对称布置在钻孔装置移动基座（22）上平台的下方，所述第二Y轴向滑轨（21）与第二X轴向滑轨（20）滑动连接，第二Y轴向滑轨（21）能够相对钻孔装置移动基座（22）进行X轴向移动，所述夹紧件（19）的一端滑动连接在第二Y轴向滑轨（21）上，两个对称布置的夹紧件（19）能够相对钻孔装置移动基座（22）进行Y轴向移动，两个夹紧件（19）相对的一端设置有半圆柱的凸面，且凸面的弧度与承重滑杆（18）的半圆状槽口的弧度一致；

所述旋转撑墙装置（4）包括旋转电机（11）、气泵（38）、伸缩梁（39）、主梁（40）、撑墙梁（23）、承重杆滑轨（42）和滚轮（41），所述旋转电机（11）安装在气泵（38）的正下方，用于驱动旋转撑墙装置（4）围绕旋转电机（11）旋转；所述气泵（38）连接有伸缩梁（39），所述伸缩梁（39）的一端滑动连接有主梁（40），所述主梁（40）的一端横向连接有撑墙梁（23），所述撑墙梁（23）的两端对称安装有滚轮（41）；所述撑墙梁（23）设置有槽口状承重杆滑轨（42），且滑动连接有圆柱滑块（17）。

2.根据权利要求1所述的能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置，其特征在于，所述换刀系统（10）还包括刀库移动平台（25）、第二直线滑轨（31）、滑块（32）和Z轴向滑块（12），所述刀库（30）下方设置有两个对称的滑块（32），两个所述第二直线滑轨（31）对称布置在刀库移动平台（25）上，所述刀库（30）通过滑块（32）滑动连接在第二直线滑轨（31）上，用于实现刀库（30）X轴方向的进给，两个所述Z轴向滑块（12）固定安装在刀库移动平台（25）的两个端点处，且与导轨支撑柱（13）滑动连接，能够使得刀库移动平台（25）相对于负载框架（6）进行Z轴向移动。

3.根据权利要求2所述的能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置，其特征在于，所述钻孔模组系统（2）还包括旋转平台（15）、旋转分度盘（24）和二自由度滑轨装置（14）；所述旋转分度盘（24）设置在旋转平台（15）的中心处，所述旋转平台（15）的两侧铺设有第一直线滑轨（27），所述第一直线滑轨（27）上滑动连接有第一偏心块（7）和二自由度滑轨装置（14）；所述第一偏心块（7）和二自由度滑轨装置（14）能够相对于旋转平台（15）进行X轴方向移动，用以保证钻孔模组系统（2）在工作时重心的平衡；所述二自由度滑轨装置（14）的另一端滑动连接有钻孔装置移动基座（22）。

4.根据权利要求3所述的能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置，其特征在于，所述二自由度滑轨装置（14）包括第一X轴向滑轨（28）、第一Y轴向滑轨（29）和中间连接滑块（26）；所述第一X轴向滑轨（28）与所述第一直线滑轨（27）滑动连接，第一X轴向滑轨（28）的末端固定连接有中间连接滑块（26），所述中间连接滑块（26）滑动连接有第一Y轴向滑轨（29），所述第一Y轴向滑轨（29）能够相对于旋转平台（15）进行Y轴方向移动；所述第一Y轴向滑轨（29）滑动连接有钻孔装置移动基座（22），所述钻孔装置移动基座（22）能够相对于旋转平台（15）进行Y轴方向移动。

5.根据权利要求4所述的能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置，其特征在于，所述钻孔装置移动基座（22）安装有三自由度钻孔装置（1），电梯井道自动钻孔装置利用二自由度滑轨装置（14）和旋转平台（15），使得三自由度钻孔装置（1）能够相对负载框架（6）进行X轴和Y轴向的位移以及围绕负载框架（6）中心轴进行Z轴向的旋转，以实现加工正副导轨孔的操作。

6.一种电梯井道自动换刀方法，其特征在于，应用了权利要求5所述的能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置，所述方法包括如下步骤：

步骤一：通过旋转平台（15）和二自由度滑轨装置（14）控制三自由度钻孔装置（1）移动至负载框架（6）内的预设换刀工位处，同时移动第一偏心块（7）的位置，调节装置的重心平衡；

步骤二：换刀系统（10）相对负载框架（6）进行Z轴向移动至预设对刀位置处，使刀具夹具（36）中心与三自由度钻孔装置（1）的刀具（33）中心在同一水平面上，第二偏心块（8）同时Z轴向向上移动，调节装置重心平衡；

步骤三：Y轴向移动三自由度钻孔装置（1），使得刀具（33）对准空的刀具夹具（36），再X轴向移动刀库（30），减振装置（34）缓解对刀时刀库（30）与三自由度钻孔装置（1）的冲击力，最后在电机（35）的作用下卸载刀具（33），刀库（30）退回原位；

步骤四：Y轴向移动三自由度钻孔装置（1），使得三自由度钻孔装置（1）对准待安装的刀具（33），再X轴向移动刀库（30），减振装置（34）缓解对刀时刀库（30）与三自由度钻孔装置（1）的冲击力，最后在电机（35）的作用下安装新的刀具（33），刀库（30）退回原位；

步骤五：Z轴向移动换刀系统（10）和第二偏心块（8），退回原位，自动换刀操作完成。

7.一种电梯井道自动钻孔及卸力方法，其特征在于，应用了权利要求5所述的能够自动换刀的电梯井道自动钻孔装置，所述方法包括：通过电梯井道自动钻孔装置钻副导轨孔以及钻主导轨孔；

所述通过电梯井道自动钻孔装置钻副导轨孔包括：

步骤一：所述三自由度钻孔装置（1）在二自由度滑轨装置（14）和旋转平台（15）的帮助下移动至待加工副导轨孔位置；

步骤二：所述旋转撑墙装置（4）旋转至X轴向，并沿着X轴方向相对负载框架（6）延伸，支撑在电梯井道两侧墙面上；

步骤三：首先两个夹紧件（19）相对于钻孔装置移动基座（22）沿着X轴向移动，并延伸出钻孔装置移动基座（22）外；然后将圆柱滑块（17）移动至承重杆滑轨（42）的1/2位置处；再将承重滑杆（18）沿着Z轴向移动，使得承重滑杆（18）一端位于两个夹紧件（19）之间，并且其槽口与夹紧件（19）的凸面在同一水平面上；最后两个夹紧件（19）相对钻孔装置移动基座（22）Y轴向相向移动，夹紧固定承重滑杆（18）；

步骤四：所述三自由度钻孔装置（1）在钻孔装置移动基座（22）上完成副导轨孔的加工操作；

所述通过电梯井道自动钻孔装置钻主导轨孔包括：

步骤一：所述三自由度钻孔装置（1）在二自由度滑轨装置（14）和旋转平台（15）的帮助下移动至第一个待加工主导轨孔位置；

步骤二：所述旋转撑墙装置（4）旋转至Y轴向，并沿着Y轴方向相对负载框架（6）延伸，支撑在电梯门及对面一侧墙面上；

步骤三：首先两个夹紧件（19）相对于钻孔装置移动基座（22）沿着X轴向移动，并延伸出钻孔装置移动基座（22）外；然后将圆柱滑块（17）移动至预设的第一个待加工主导轨孔位置处；再将承重滑杆（18）沿着Z轴向移动，使得承重滑杆（18）一端位于两个夹紧件（19）之间，并且其槽口与夹紧件（19）的凸面在同一水平面上；最后两个夹紧件（19）相对钻孔装置移动基座（22）Y轴向相向移动，夹紧固定承重滑杆（18）；

步骤四：所述三自由度钻孔装置（1）在钻孔装置移动基座（22）上完成第一个主导轨孔的加工操作；

步骤五：首先所述夹紧件（19）沿着Y轴向相反移动，松开承重滑杆（18）；再将承重滑杆（18）沿着Z轴向上移至原位；最后将两个夹紧件（19）沿着X轴方向退回原位；

步骤六：所述三自由度钻孔装置（1）在二自由度滑轨装置（14）和旋转平台（15）的帮助下移动至第二个待加工主导轨孔位置；

步骤七：首先两个夹紧件（19）相对于钻孔装置移动基座（22）沿着X轴向移动，并延伸出钻孔装置移动基座（22）外；然后将圆柱滑块（17）移动至预设的第二个待加工主导轨孔位置处，再将承重滑杆（18）沿着Z轴向移动，使得承重滑杆（18）一端位于两个夹紧件（19）之间，并且其槽口与夹紧件（19）的凸面在同一水平面上；最后两个夹紧件（19）相对钻孔装置移动基座（22）Y轴向相向移动，夹紧固定承重滑杆（18）；

步骤八：所述三自由度钻孔装置（1）完成第二个主导轨孔加工操作；所有主导轨孔加工完毕。