CN116944599A - 一种打孔攻丝设备及坐标定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种打孔攻丝设备及坐标定位方法，所述夹爪，用于夹持工件；所述夹爪包括对称设置的一组第一夹持面、对称设置的一组第二夹持面以及对称设置的两组第三夹持面；驱动结构带动承载板相互靠近使得两个夹爪发生相向运动，第一夹持面和第二夹持面对工件上下端进行夹持固定，第三夹持面对工件的左右两端夹持，驱动轴驱动工件发生圆周方向转动进而完成每个端面的加工；通过设置多个夹持面的夹爪以及夹爪可翻转设置，实现了异形零件的夹持以及不停机多面可翻转加工，提高加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及加工设备技术领域，尤其是涉及一种打孔攻丝设备及坐标定位方法。
背景技术
目前，攻丝机是一种在机体壳体、设备端面、螺母、法兰盘等各种具有不同规格的通孔或盲孔的工件的孔的内侧面加工出螺纹、螺丝或叫牙扣的机械加工设备，攻丝打孔是根据螺纹大小和材质来确定钻螺纹底孔孔径。众所周知，攻丝机是针对多形状多规格多尺寸的零件进行加工的，而并非仅仅针对螺母进行加工的，但是现有攻丝设备常常适配于螺母加工，对于异形零件的夹持定位并不牢靠，而且异形零件需要对多面进行加工，仍需要停机采用人工翻转零件，降低了加工效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种打孔攻丝设备及坐标定位方法，以解决现有技术中存在的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种打孔攻丝设备及坐标定位方法，包括工作台，在工作台上设置的驱动结构、承载板、驱动轴以及两个相对设置的夹爪；
所述承载板，用于支撑夹爪；
所述驱动结构，用于带动夹爪移动；
所述驱动轴，用于驱动工件发生圆周转动；
所述夹爪，用于夹持工件；所述夹爪包括对称设置的一组第一夹持面、对称设置的一组第二夹持面以及对称设置的两组第三夹持面；
驱动结构带动承载板相互靠近使得两个夹爪发生相向运动，第一夹持面和第二夹持面对工件上下端进行夹持固定，第三夹持面对工件的左右两端夹持，驱动轴驱动工件发生圆周方向转动进而完成每个端面的加工。
进一步地，所述夹爪为方形结构，所述夹爪的两端包括驱动端和夹持端；
所述驱动端与驱动轴连接；
所述夹持端的其中四个侧面分别设置了截面呈“V”字型的槽体结构，两个夹爪相互靠近的侧面构成工件夹持端，每个侧面上形成的槽体结构中相对称的侧面形成第一夹持面、第二夹持面和第三夹持面。
进一步地，设置于夹爪上的槽体结构沿上下方向开设的“V”字型结构的为第一夹持面和第二夹持面；
设置于夹爪上的槽体结构沿左右方向开设的“V”字型结构的为第三夹持面。
进一步地，所述承载板可靠近或远离加工工位(即工作台的中心位置)的设置于工作台上；所述承载板和驱动结构连接，所述承载板通过驱动结构实现夹爪的夹持。
进一步地，所述夹爪设置于承载板上，所述夹爪设置于承载板靠近加工工位的一侧。
进一步地，所述驱动轴设置于承载板上，所述驱动轴设置于承载板远离加工工位的一侧。
进一步地，所述驱动轴和夹爪的驱动端连接，所述夹爪通过翻转结构实现180°旋转。
进一步地，还包括导向部件，用于承载板移动过程中的导向。
进一步地，所述导向部件包括滑块和滑槽；
所述滑块设置于承载板靠近工作台的一面；
所述滑槽设置于工作台上；
所述滑块与滑槽配合使用，实现承载板可滑动设置于工作台上。
进一步地，还包括设置于驱动轴上的转盘，用于迫使夹爪发生转动。
进一步地，所述转盘套装于驱动轴上通过紧固件固定。
进一步地，还包括设置于承载板上的限位挡块，用于对夹爪翻转到位后的止挡。
进一步地，还包括转轴，所述限位挡块上设置有安装孔，所述限位挡块通过该安装孔固定设置于转轴上。
进一步地，所述限位挡块可靠近或远离的设置于转盘的一侧，所述限位挡块与转轴连接，所述限位挡块通过转轴实现夹爪翻转到位的止挡。
进一步地，所述转盘的外壁沿周向方向设置有限位槽；所述限位挡块与限位槽配合使用。
进一步地，还包括弹性体，用于快速限位。
进一步地，所述弹性体设置于限位挡块上，用来将限位挡块快读复位至限位槽内。
还包括设置于限位挡块上的弹性体，用于限位挡块的快速复位。
进一步地，所述限位挡块倾斜设置于限位挡块与承载板之间。
进一步地，还包括弹性体两端的底托，用于安装弹性体；
还包括设置于底托上的连接环；
所述连接环与底托为可拆卸连接；
所述连接环连接在底座块上。
进一步地，还包括设置于转盘与夹爪之间的支撑体，用于实现驱动轴可转动的支撑连接。
进一步地，所述支撑体固定设置于承载板上。
所述支撑体优选为轴承座。
进一步地，驱动结构优选为电机丝杠副，主要包括伺服电机、减速机、联轴器、丝杠；
所述伺服电机的输出端通过减速机、联轴器分别连接两根丝杠；
两根所述丝杠的螺纹方向相反；
所述丝杠与承载板配合连接；
伺服电机启动带动丝杠转动，带动承载板向相互靠近/远离的方向运动。
进一步地，还包括Y轴驱动部，用于带动工作台沿Y轴方向移动。
进一步地，还包括设置工作台上侧的加工部，用于对工件进行钻孔攻丝加工。
进一步地，还包括X轴驱动部，用于驱动加工部沿X轴方向移动。
进一步地，还包括Z轴驱动部，用于驱动加工部沿Y轴方向移动。
进一步地，还包括基台，所述工作台可移动设置于基台上。
进一步地，还包括相机，用于采集工件的图片。
进一步地，还包括显示器，用于操控设备启停。
进一步地，还包括显示器支架，所述显示器通过显示器支架安装于基台上。
本发明还公开了一种坐标定位方法，包括：
步骤S100、通过相机录制实时影像对工件进行位置判断，得出X轴和Y轴的坐标和工件的旋转角度；
步骤S200、通过光源照射工件，计算机通过分析相机传来的照片计算出深度图，得出Z坐标；
步骤S300、通过多个相机拍摄工件图片，经过计算机分析多个相机图片，完善Z坐标的计算；
步骤S400、通过从图片中得到的坐标和角度来控制机器进行加工。
优选地，步骤S200还包括：相机对工件拍摄呈图片，使得工件表面形成网格，至少一组横向激光发射器(工业相机)和/或至少一组纵向激光发射器(工业相机)对工件表面发生激光，激光照射在工件的网格上形成世界坐标，并成像到图像上形成图像坐标，对于不同高度的高度，网格的形状和位置会发生改变，根据网格的改变，可以计算得出空间表面的高度，得出Z坐标。
优选地，步骤S300还包括：通过多个相机，即类似于人眼感知物体的远近的方式，来完善Z坐标的计算。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的一种打孔攻丝设备及坐标定位方法，通过设置多个夹持面的夹爪以及夹爪可翻转设置，实现了异形零件的夹持以及不停机多面可翻转加工，提高加工效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的打孔攻丝设备的立体图；
图2为图1所示的打孔攻丝设备A处放大图；
图3为本发明实施例提供的打孔攻丝设备的驱动结构的示意图；
图4为本发明实施例提供的打孔攻丝设备中弹性体的结构示意图；
图5为图4所示的打孔攻丝设备中弹性体的放大图；
图6为图5所示的打孔攻丝设备中B处放大图；
图7为本发明另一实施例提供的坐标定位方法的视觉测量模型。
附图标记：
10-基台、11-显示器、12-显示器支架、20-龙门架、21-相机、22-X轴驱动部、23-Z轴驱动部、24-Y轴驱动部、25-加工部、30-工作台、31-滑槽、40-承载板、41-滑块、42-安装仓、50-支撑体、60-转盘、61-限位槽、62-限位挡块、63-转轴、64-安装座、70-驱动轴、71-第一夹持面、72-第二夹持面、73-第三夹持面、80-弹性体、81-底托、82-连接环、83-底座、90-激光发射器、91-世界坐标、92-图像坐标、93-图像1、94-图像5。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。
实施例1
如图1-6所示，本实施例提供的一种打孔攻丝设备及坐标定位方法，包括工作台30，在工作台30上设置的驱动结构、承载板40、驱动轴70以及两个相对设置的夹爪；承载板40，用于支撑夹爪；驱动结构，用于带动夹爪移动；驱动轴70，用于驱动工件发生圆周转动；夹爪，用于夹持工件；夹爪包括对称设置的一组第一夹持面71、对称设置的一组第二夹持面72以及对称设置的两组第三夹持面73；驱动结构带动承载板40相互靠近使得两个夹爪发生相向运动，第一夹持面71和第二夹持面72对工件上下端进行夹持固定，第三夹持面73对工件的左右两端夹持，驱动轴70驱动工件发生圆周方向转动进而完成每个端面的加工。
本实施例还包括基台10，基台10上焊接有龙门架20，龙门架20上设置有X轴驱动部22，X轴驱动部22上设置有加工部25，加工部25上设置有Z轴驱动部23，加工部25包括钻孔部和攻丝部，通过X轴驱动部22和Z轴驱动部23加工部25移动至指定坐标完成工件的加工。工作台30通过Y轴驱动部24设置在基台10上，Y轴驱动部24驱动工作台30在基台10上沿Y轴方向移动。
本实施例还包括视觉定位装置，视觉定位装置包括相机、显示器、控制器，龙门架上垂直设置有相机21，优选为工业相机21，相机21拍摄工件图片，将信号传输给控制器转换为坐标信息，显示器11通过显示器支架安装在基台上，显示器11与控制器连接，用于控制设备的启停以及参数调整，控制器与上述X轴驱动部22、Y轴驱动部24和Z轴驱动部23连接。所述控制器包括图像处理模块、定位模块和自动打孔攻丝模块，图像模块和定位模块连接，定位模块和自动打孔攻丝模块连接，相机21在上方为工件拍摄照片，从而得到特定的点在图片上的坐标，即X、Y轴方向上的坐标，利用Photometric Stereo或Near LightingPhotometric Stereo的方法来重建该物品的3D模型，利用3D模型可以得到工件的深度图Depth Maps，即三维工件上所有点的Z坐标，相机21将图片传送给图像处理模块将处理好的数据传输给定位模块，定位模块通过上述原理得到的坐标(x，y，Z)信息得出打孔攻丝的位置，由控制器控制设备完成攻丝打孔工作。上述视觉定位原理属于现有技术或公知常识，对其工作原理不再详细赘述。
本实施例针对于一体成型的“十”字型管材的四个端面进行钻孔、攻丝加工，本实施例将两个相对设置的夹爪设置为方形结构，将夹爪的两端分为驱动端和夹持端，驱动端与驱动轴70连接，夹持端包含五个侧面，其中四个侧面分别设置了截面呈“V”字型的槽体结构，两个夹爪相互靠近的侧面构成工件夹持端，每个侧面上形成的槽体结构中相对称的侧面形成第一夹持面71、第二夹持面72和第三夹持面73，设置于夹爪上的槽体结构沿上下方向开设的“V”字型结构的为第一夹持面71和第二夹持面72；设置于夹爪上的槽体结构沿左右方向开设的“V”字型结构的为第三夹持面73。异形工件夹持在夹爪中，第一夹持面71和第二夹持面72分别对异型管的上下两端进行夹持，两组第三夹持面73分别对异形工件的横向管的两端夹持，第三夹持面73向下倾斜的侧面插设在异形工件的横向管底部对其支撑，第三夹持面73的向上倾斜的侧面设置于横向管上侧，一组反向倾斜的侧面将工件夹持住，为加工过程提供支撑力，防止工件因压力过大而下沉导致加工失败。通过设置四个夹持面实现异形工件的全方位夹持，夹持更加稳定。
同时，本实施例还可以对圆柱状和/或棱柱状的零件进行夹持，通过第一夹持面71和第二夹持面72对零件的外表面进行夹持，实现了多功能夹持。
在本实施例中，承载板40可靠近或远离加工工位(即工作台30的中心位置)的设置于工作台30上；承载板40和驱动结构连接，承载板40通过驱动结构实现夹爪的夹持，夹爪设置于承载板40上，夹爪设置于承载板40靠近加工工位的一侧，当夹爪对工件进行夹持时，工件位于加工工位上方且轴线处于同一直线竖直线上。
在本实施例中，由于工件为异形结构，存在多个加工端面，为了实现不停机操作，将驱动轴70连接在夹爪的驱动端，控制驱动轴70转动实现夹爪的翻转，从而将工件的各个端面翻转至上侧完成加工。在驱动轴70上还设置了转盘60，通过拨动转盘60带动夹爪进行翻转。为了保证夹爪的稳定翻转，在夹爪与转盘60之间设置支撑体50，驱动轴70贯穿支撑体50设置，通过紧固件将转盘60固定设置在驱动轴70上，支撑体50优选为轴承座，保证稳定连接的同时内置的旋转体，可以降低运动过程中的摩擦系数，并保证回转精度。
本实施例还包括导向部件，用于承载板40移动过程中的导向。导向部件包括滑块41和滑槽31；滑块41设置于承载板40靠近工作台30的一面；滑槽31设置于工作台30上；滑块41与滑槽31配合使用，实现承载板40可滑动设置于工作台30上。在工作台30上加工工位位置设置为安装仓42，驱动结构设置在安装仓42内，驱动结构为现有技术，优选为电机丝杠副，主要包括伺服电机、减速机、联轴器、丝杠；伺服电机的输出端采用多个减速机、联轴器间隔连接于两根丝杠；两根丝杠的螺纹方向相反；丝杠与承载板40配合连接；伺服电机启动带动丝杠转动，带动承载板40向相互靠近/远离的方向运动。
本实施例还包括限位挡块62，限位挡块62可靠近或远离地设置在转盘60的一侧，转盘60的周向方向设置有限位槽61，限位挡块62设置在限位槽61中，当夹爪转动到位后对其止挡。限位挡块62上设置有安装孔，限位挡块62通过安装孔焊接在转轴63上，转轴63可转动地设置在安装座64上，通过转轴63的转动带动限位挡块62转动至限位槽61完成限位。
本实施例还包括弹性体80，用于限位挡块62的快速复位，弹性体80连接在限位挡块62和承载板40之间，当限位挡块62对转盘60限位时，弹性体80处于正常状态，当限位挡块62接触限位后，转轴63带动限位挡块62向远离转盘60的方向转动，弹性体80呈压缩状，弹性体80恢复弹性带动限位挡块62复位至限位槽61中。弹性体80包括但不仅限于弹簧体，还可以为电动杆结构或者现有其他可以实现自动复位的结构。
在本实施例中，弹性体80两端设置在底托81上，底托81上还设置有连接环82，连接环82与底托81之间设置为可拆卸结构，优选为螺栓安装，连接环82穿插在底座83上。当弹性体80长时间实用弹性发生受损时，可通过连接环82与底座83之间的可拆卸结构进行弹性体80的更换，延长本申请的使用寿命。
在本实施例中，转轴63优选为阻尼转轴63，具体为，通过垫片之间的挤压产生摩擦力，通过转轴63将限位挡块62翻转至合适位置后停止到此位置不再进行晃动，转轴63结构属于现有技术，具体原理不再详细赘述。对于弹性体80的设置，通过弹力将限位挡块62抵在限位槽61内，为限位挡块62提供支撑力，防止转轴63的垫片磨损导致限位挡块62反转而出现限位失效的情况发生。
工作原理：首先，通过显示器将驱动结构启动，伺服电机带动两根丝杠同步转动，带动两个承载板40以及夹爪相向运动，第一夹持面71、第二夹持面72和第三夹持面73对工件进行全方位夹持与支撑，通过视觉定位装置形成坐标，控制器控制X轴驱动部22、Y轴驱动部24、Z轴驱动部23按照指定坐标移动，随后对上端面加工，加工完成之后，转动转轴63带动限位挡块62向远离转盘60的方向移动，转盘60解除限位，通过转动转盘60，通过驱动轴70带动夹爪转动，将工件的端面翻转至上侧完成加工，循环上述动作直至每个端面加工完成，松开转轴63，弹性体80释放弹力，将限位挡块62抵至限位槽61内，完成加工。
实施例2
本实施例基于实施例1公开了一种坐标定位方法，包括：
步骤S100、通过相机21录制实时影像对工件进行位置判断，得出X轴和Y轴的坐标和工件的旋转角度；
步骤S200、通过光源照射工件，计算机通过分析相机21传来的照片计算出深度图，得出Z坐标；
步骤S300、通过多个相机21拍摄工件图片，经过计算机分析多个相机21图片，完善Z坐标的计算；
步骤S400、通过从图片中得到的坐标和角度来控制机器进行加工。
优选地，步骤S200还包括：相机21对工件拍摄呈图片，使得工件表面形成网格，至少一组横向激光发射器90(工业相机)和/或至少一组纵向激光发射器90(工业相机)对工件表面发生激光，激光照射在工件的网格上形成世界坐标，并成像到图像上形成图像坐标，对于不同高度的高度，网格的形状和位置会发生改变，根据网格的改变，可以计算得出空间表面的高度，得出Z坐标。
优选地，步骤S300还包括：通过多个相机21，即类似于人眼感知物体的远近的方式，来完善Z坐标的计算。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种打孔攻丝设备，其特征在于，包括工作台(30)，在工作台(30)上设置的驱动结构、承载板(40)、驱动轴(70)以及两个相对设置的夹爪；
所述承载板(40)，用于支撑夹爪；
所述驱动结构，用于带动夹爪移动；
所述驱动轴(70)，用于驱动工件发生圆周转动；
所述夹爪，用于夹持工件；所述夹爪包括对称设置的一组第一夹持面(71)、对称设置的一组第二夹持面(72)以及对称设置的两组第三夹持面(73)；
驱动结构带动承载板(40)相互靠近使得两个夹爪发生相向运动，第一夹持面(71)和第二夹持面(72)对工件上下端进行夹持固定，第三夹持面(73)对工件的左右两端夹持，驱动轴(70)驱动工件发生圆周方向转动进而完成每个端面的加工。
2.根据权利要求1所述的打孔攻丝设备，其特征在于，所述夹爪为方形结构，所述夹爪的两端包括驱动端和夹持端；
所述驱动端与驱动轴(70)连接；
所述夹持端的其中四个侧面分别设置了截面呈“V”字型的槽体结构，两个夹爪相互靠近的侧面构成工件夹持端，每个侧面上形成的槽体结构中相对称的侧面形成第一夹持面(71)、第二夹持面(72)和第三夹持面(73)。
3.根据权利要求2所述的打孔攻丝设备，其特征在于，设置于夹爪上的槽体结构沿上下方向开设的“V”字型结构的为第一夹持面(71)和第二夹持面(72)；
设置于夹爪上的槽体结构沿左右方向开设的“V”字型结构的为第三夹持面(73)。
4.根据权利要求1所述的打孔攻丝设备，其特征在于，所述承载板(40)可靠近或远离加工工位(即工作台的中心位置)的设置于工作台(30)上；所述承载板(40)和驱动结构连接，所述承载板(40)通过驱动结构实现夹爪的夹持。
5.根据权利要求1所述的打孔攻丝设备，其特征在于，还包括导向部件，用于承载板(40)移动过程中的导向。
6.根据权利要求1所述的打孔攻丝设备，其特征在于，还包括设置于驱动轴(70)上的转盘(60)，用于迫使夹爪发生转动。
7.根据权利要求1所述的打孔攻丝设备，其特征在于，还包括弹性体(80)，用于的快速复位。
8.一种坐标定位方法，其特征在于，采用权利要求1-7所述的打孔攻丝设备实现，包括：
步骤S100、通过机器学习的方式对工件进行位置判断，即x,y坐标和工件的旋转角度；
步骤S200、通过特殊的光源来照射工件，然后计算机通过分析相机传来的图片计算出深度图，得出Z坐标；
步骤S300、通过多个相机来拍摄工件照片，在经过计算机分析多个相机的图片，从而完善Z坐标的计算；
步骤S400、通过从图片中得到的坐标和角度来控制设备进行加工。
9.根据权利要求8所述的定位方法，其特征在于，步骤S200还包括：相机对工件拍摄呈图片，使得工件表面形成网格，至少一组横向激光发射器(工业相机)和/或至少一组纵向激光发射器(工业相机)对工件表面发生激光，激光照射在工件的网格上形成世界坐标，并成像到图像上形成图像坐标，对于不同高度的高度，网格的形状和位置会发生改变，根据网格的改变，可以计算得出空间表面的高度，得出Z坐标。
10.根据权利要求8所述的定位方法，其特征在于，步骤S300还包括：通过多个相机，即类似于人眼感知物体的远近的方式，来完善Z坐标的计算。
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