CN202129481U - 地板下钢制龙骨自动定位打孔系统 - Google Patents

Abstract

一种地板下钢制龙骨自动定位打孔系统，包括检测定位装置，包括两个以上的定位传感系统；直线行走装置，包括可相互嵌套的多个伸缩臂；和打孔装置，包括打孔下行机构和排钻；所述排钻的两端分别设置有至少一个定位传感系统，各定位传感系统的定位点与排钻钻头共线；所述伸缩臂包括动力源和传动部分，以实现所述多个伸缩臂之间的嵌套伸缩；所述打孔装置设置在直线行走装置上，所述打孔下行机构包括液压缸和其上安装有排钻的打孔固定支座，由液压缸驱动打孔固定支座的上行和下行。

Description

地板下钢制龙骨自动定位打孔系统

技术领域

本实用新型涉及一种自动定位打孔系统，尤其涉及一种用于集装箱木地板下钢制龙骨的自动定位打孔系统。

背景技术

集装箱，是指具有一定强度、刚度和规格专供周转使用的大型装货容器，其底板通常具有钢制龙骨。但在传统的集装箱中，其底板上通常铺设有一层木地板，这样，当需要在钢制龙骨上钻孔时，就存在木地板下钢制龙骨定位的难题。现在生产中采用人工打点划线的工艺，严重的降低了生产效率，增大了工人的劳动强度和时间。考虑到在木地板下钢制龙骨上钻孔是本领域一种非常频繁的工作，其对集装箱操作的整个工序流程的影响是非常大的。

在现有技术中，没有用于集装箱的钢制龙骨打孔系统。在打孔领域，虽然有使用定位装置的打孔系统，如CN101559500A“一种巨型风力发电机组定子钻孔新方法及装置”、CN201077100Y“竹片面上多孔钻孔装置”，但其定位采用的是模具定位，可调节性差，无法对不同加工对象做出适应性的调整，且定位时间长，定位精度不高。

实用新型内容

为提高生产效率，同时考虑了设备的制作、维护、使用的成本，本实用新型提出一种地板下钢制龙骨自动定位打孔系统，包括：

检测定位装置，包括两个以上的定位传感系统；

直线行走装置，包括可相互嵌套的多个伸缩臂；

和打孔装置，包括打孔下行机构和排钻；

所述排钻的两端分别设置有至少一个定位传感系统，各定位传感系统的定位点与排钻钻头共线；所述伸缩臂包括动力源和传动部分，以实现所述多个伸缩臂之间的嵌套伸缩；所述打孔装置设置在直线行走装置上，所述打孔下行机构包括液压缸和其上安装有排钻的打孔固定支座，由液压缸驱动打孔固定支座的上行和下行。

其中所述定位传感系统包括传感器，所述传感器选自陶瓷压力传感器和扩散硅压力传感器中的一种或两种。

其中所述检测定位装置还包括控制系统，所述控制系统包括PLC或单片机。

其中所述直线行走装置还包括固定平台和支撑平台。

其中所述固定平台的材料为45#钢，其后侧包括固定底座和四个后支撑腿，前侧包括两个前支撑腿；所述支撑平台由两个梁和四个横向的连接平板组成，两个梁焊接在固定平台的上表面，两个梁之间靠横向平板连接；所述伸缩臂包括一层伸缩臂和二层伸缩臂，支撑平台上装有导轨，一层伸缩臂可以在导轨上平稳滑动，在第一横向平板上装有驱动一层伸缩臂直线行走的一层动力源，一层伸缩臂传动部分设置在第一横向平板和第二横向平板上，以此使一层动力源通过传动部分推动一层伸缩臂直线行走；第三横向平板上装有驱动二层伸缩臂直线行走的二层动力源，二层伸缩臂传动部分设置在第三横向平板和第四横向平板上，在一层伸缩臂的上表面装有导轨，以此使二层动力源通过传动部分推动二层伸缩臂在此导轨上实现直线行走。

其中在二层伸缩臂的前端装有液压站安装平板和打孔装置的支架。

其中所述动力源为伺服电机，所述传动部分为丝杠。

其中所述排钻包括多个打孔电机，所述打孔固定支座上设置有滑动槽，所述打孔电机安装在滑动槽中，保证各打孔电机在进行水平方向的调整时，不会出现位置和距离的偏差。

其中打孔固定支座上设置有刻度标尺，每个打孔电机之间的间距根据这个标尺进行准确的调整，待调整完成以后，采用螺栓拧紧。

一种地板下钢制龙骨自动定位打孔系统在集装箱中的使用方法，包括以下步骤：

装置入箱准备；

集装箱到达指定区域定位后，打孔系统开始进入箱中，在箱内进行直线行走使打孔装置到达第一排孔所在位置；

驱动打孔装置下行进行打孔；

根据箱型数据，控制直线行走装置每次的行走距离，打孔作业以后通过直线行走直接进入下一作业点，同时与检测定位装置的检测定位结果相比较以确保定位的准确；

由外到内作业进行装置定位及打孔；

打孔完成。

本实用新型的优点在于：

1、使用检测定位装置进行信号的检测收集，利用单片机或者plc进行信号的处理和整个装置的控制，精度可以达到mm级，机构每个工位的具体工作时间，可以根据生产线的工位节拍进行调整；

2、两层伸缩臂嵌套方式，可以为打孔装置的直线行走铺导轨，伸缩臂行走过程过程中滚轮与集装箱木地板的充分接触，提高了伸缩臂在伸出过程中的实时刚度，保证伸缩臂相对于集装箱两侧壁的平行度，克服了集装箱侧壁凸凹不平，打孔装置无法在集装内直线行走的困难；

3、伺服电机，丝杠驱动，具有保证运动平稳，定位准确等优点；

4、克服了现在市场上的排钻不方便实现间距准确调整的弊端，克服了排钻在下行打孔过程中木地板及龙骨对打孔钻头的反作用力。

附图说明

附图1为本实用新型所述地板下钢制龙骨自动定位打孔系统的一个优选实施例的正视图；

附图2为本实用新型所述地板下钢制龙骨自动定位打孔系统的一个优选实施例的俯视图；

附图3为本实用新型所述地板下钢制龙骨自动定位打孔系统的一个优选实施例的打孔装置部分示意图。

附图标记如下：

1－定位检测装置；2－伸缩臂；3－打孔下行机构；4－排钻；5－固定平台；6－支撑平台；7－第一横向平板；8－第二横向平板；9－第三横向平板；10－第四横向平板；11－一层伸缩臂传动部分；12－二层伸缩臂传动部分；13－一层动力源；14－二层动力源；15－打孔固定支座；16－滑动槽；17－打孔电机。

具体实施方式

参见附图1－2，其描述了本实用新型所述地板下钢制龙骨自动定位打孔系统的一个优选实施例。包括检测定位装置，包括两个以上的定位传感系统，其中包括有传感器，所述传感器可以是陶瓷压力传感器，也可以是扩散硅压力传感器，还包括有PLC或单片机控制系统，用于控制检测定位装置的运行；直线行走装置，包括可相互嵌套的多个伸缩臂、固定平台和支撑平台；和打孔装置，包括打孔下行机构和排钻；所述排钻的两端分别设置有至少一个定位传感系统，各定位传感系统的定位点与排钻钻头共线；所述伸缩臂包括动力源和传动部分，以实现所述多个伸缩臂之间的嵌套伸缩；所述打孔装置设置在直线行走装置上，所述打孔下行机构包括液压缸和其上安装有排钻的打孔固定支座，由液压缸驱动打孔固定支座的上行和下行。

直线行走装置中固定平台的材料为45＃钢，其后侧包括固定底座和四个后支撑腿，前侧包括两个前支撑腿；支撑平台由两个梁和四个横向的连接平板组成，两个梁焊接在固定平台的上表面，两个梁之间靠横向平板连接；所述伸缩臂包括一层伸缩臂和二层伸缩臂，支撑平台上装有导轨，一层伸缩臂可以在导轨上平稳滑动，在第一横向平板上装有驱动一层伸缩臂直线行走的一层动力源，一层伸缩臂传动部分设置在第一横向平板和第二横向平板上，以此使一层动力源通过传动部分推动一层伸缩臂直线行走；第三横向平板上装有驱动二层伸缩臂直线行走的二层动力源，二层伸缩臂传动部分设置在第三横向平板和第四横向平板上，在一层伸缩臂的上表面装有导轨，以此使二层动力源通过传动部分推动二层伸缩臂在此导轨上实现直线行走，在二层伸缩臂的前端装有液压站安装平板和打孔装置的支架。

在本实施例中，动力源为伺服电机，传动部分为丝杠。可以理解是，本领域技术人员显然也可以使用其它合适的动力源和传动部分的组合。

所述排钻包括多个打孔电机，所述打孔固定支座上设置有滑动槽，所述打孔电机安装在滑动槽中，保证各打孔电机在进行水平方向的调整时，不会出现位置和距离的偏差。打孔固定支座上设置有刻度标尺，每个打孔电机之间的间距根据这个标尺进行准确的调整，待调整完成以后，采用螺栓拧紧。

本实施例中地板下钢制龙骨自动定位打孔系统在集装箱中的使用方法，包括以下步骤：

装置入箱准备；

集装箱到达指定区域定位后，打孔系统开始进入箱中，在箱内进行直线行走使打孔装置到达第一排孔所在位置；

驱动打孔装置下行进行打孔；

根据箱型数据，控制直线行走装置每次的行走距离，打孔作业以后通过直线行走直接进入下一作业点，同时与检测定位装置的检测定位结果相比较以确保定位的准确；

由外到内作业进行装置定位及打孔；

打孔完成。

下面将对本实施例中地板下钢制龙骨自动定位打孔系统的各部分做详细描述：

一、定位检测装置

基于两点确定一线的基本几何原理，在自动打孔排钻的两端分别设计安装一个定位传感系统，定位点和排钻钻头共线，当定位装置检测到钢制龙骨的中点，控制系统发出信号，总体机构停止运行，排钻进行打孔。

整套设计的核心部位是检测定位装置，利用电磁和力学传感器进行信号的检测收集，利用单片机或者plc进行信号的处理和整个装置的控制，精度可以达到mm级，机构每个工位的具体工作时间，可以根据生产线的工位节拍进行调整。

通过反复的比较，基本选定了两种传感器作为定位检测装置，在选择传感器的时候主要考虑了传感器的性能，精度，以及工作现场的条件。以下是两种传感器的基本资料：

压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。

现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT 、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。

压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥（闭桥），由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度补偿0 ～70℃，并可以和绝大多数介质直接接触。 

陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40 ～135 ℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度>2kV，输出信号强，长期稳定性好。高特性，低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。

二、直线行走装置

为了提高整个装置的效率，直线行走装置需要满足车间的以下三个要求：（1）各个工位时间的要求，（2）打孔装置在集装箱内直线行走的要求，(3)定位后准确的停止与启动的要求。

直线行走装置采用伸缩臂结构，动力源采用伺服电机，传动部分采用滚珠丝杠，伸缩臂采用嵌套方式，一层伸缩臂可伸缩的嵌入固定支座的上部，二层伸缩臂可伸缩的嵌入一层伸缩臂中，形成三个平台相互嵌入，既能保证导轨相对集装箱两侧壁平行，又能保证打孔等机构直线行走，此机构主要有四大部分组成，分别为固定装置、支撑平台、伸缩臂、工作及导轨平台等。固定平台材料为45#钢，它的后侧是由固定底座，和四个支撑腿组成，前侧有两个支撑腿组成，对于整个行走机构来说，它是一个基础，起到连接支持平台和地面的作用，保证了支撑平台相对于集装箱木地板平面的平行度，以及整个行走机构的稳定性。支撑平台是有两个梁及两个横向的连接平板组成，两个梁焊接在固定平台的上表面，两个梁之间靠第一和第二横向平板连接。支撑平台上分别装有导轨，保证一层伸缩臂可以在上面平稳滑动。在第一横向平板上装有一层伸缩臂直线行走的一层动力源——第一伺服电机和安装一层滚珠丝杠的丝杠座，在第二横向平板上装有一层滚珠丝杠的另一个丝杠座，在一层伸缩臂的下侧装有丝杠螺母，这样就能保证第一伺服电机驱动一层滚珠丝杠进而推动一层伸缩臂，实现一层伸缩臂的直线行走。另外在一层伸缩臂上还装有第三和第四横向平板，第三横向平板上装有二层伸缩臂直线行走的二层动力源——第二伺服电机和二层滚珠丝杠的丝杠座。在第四横向平板上装有二层滚珠丝杠的另一个丝杠座。在一层伸缩臂的上表面装有导轨，二层伸缩臂可以在此导轨上实现直线行走。二层伸缩臂靠第五横向连接平板连接（未示出），在二层伸缩臂的下侧装有丝杠螺母，这样就能保证第二伺服电机驱动二层滚珠丝杠进而推动二层伸缩臂，实现二层伸缩臂的直线行走。另外在二层伸缩臂的前端装有一个液压站安装平板和打孔装置的支架。在一层伸缩臂和二层伸缩臂的前端下侧都分别装有不同直径的滚轮，此滚轮随着伸缩臂的伸出，与集装箱木地板相接触，安装此滚轮的目的是为了保证伸缩臂伸缩过程中，保证伸缩臂的刚度，防止伸缩臂在伸出过程中发生弯曲。

在工作之初，一层伸缩臂工作，通过第一伺服电机带动第一滚珠丝杠推动一层伸缩臂水平移动，定位机构定位以后停止工作，待打孔完成以后继续行走，到量程后一层伸缩臂停止工作，二层伸缩臂开始工作，重复前面的工作，待整个打孔过程完成以后，一层、二层伸缩臂同时退回至初始位置。

三、打孔装置

打孔部分分为两大部分：打孔的下行机构和实际打孔机构。打孔下行机构是由两个同步的液压缸推动打孔固定支座下行，近而带动打孔装置下行。采用液压缸推动打孔电机下行是为了克服打孔过程中木地板及龙骨对打孔钻头的反作用力，进而保证打孔过程的顺利进行。实际打孔，采用排钻可调结构，每个打孔电机可以单独旋转，最终在打孔固定支座的作用下实现一次打一排孔的功能。另外可以针对不同型号的集装箱进行水平方向和竖直方向的间距调整。液压系统是由一个小型的液压站，两个液压缸，两个电磁阀，及液压管路等组成。打孔固定支座上有滑动槽，可以保证每个打孔电机在进行水平方向的调整时，不会出现位置和距离的偏差。打孔电机是在现在市场上就有的普通手电钻的基础上加以改进，满足集装内部打孔的尺寸要求，在打孔电机的上端装有滑块，此滑块可以和打孔固定支座上的滑动槽有效配合，在滑动槽内平稳滑动。在打孔固定支座上面有刻度标尺，每个打孔电机之间的间距可以根据这个标尺进行准确的调整，待调整完成以后，采用螺栓拧紧，防止两打孔电机之间间距的再次变动。

四、辅助装置

为实现本实用新型的正常工作而使用的其它装置部件，其与上面各装置的位置关系和具体结构都为本领域的公知常识，在此不予累述。

以上所述，仅为本实用新型专利较佳的具体实施方式，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种地板下钢制龙骨自动定位打孔系统，包括

检测定位装置，包括两个以上的定位传感系统；

直线行走装置，包括可相互嵌套的多个伸缩臂；

和打孔装置，包括打孔下行机构和排钻；

其特征在于：所述排钻的两端分别设置至少一个定位传感系统，各定位传感系统的定位点与排钻钻头共线；所述伸缩臂包括动力源和传动部分，以实现所述多个伸缩臂之间的嵌套伸缩；所述打孔装置设置在直线行走装置上，所述打孔下行机构包括液压缸和其上安装有排钻的打孔固定支座，由液压缸驱动打孔固定支座的上行和下行。

2.如权利要求1所述的自动定位打孔系统，其中所述定位传感系统包括传感器，所述传感器选自陶瓷压力传感器和扩散硅压力传感器中的一种或两种。

3.如权利要求1所述的自动定位打孔系统，其中所述检测定位装置还包括控制系统，所述控制系统包括PLC或单片机。

4.权利要求1所述的自动定位打孔系统，其中所述直线行走装置还包括固定平台和支撑平台。

5.如权利要求4所述的自动定位打孔系统，其中所述固定平台的材料为45#钢，其后侧包括固定底座和四个后支撑腿，前侧包括两个前支撑腿；所述支撑平台由两个梁和四个横向的连接平板组成，两个梁焊接在固定平台的上表面，两个梁之间靠横向平板连接；所述伸缩臂包括一层伸缩臂和二层伸缩臂，支撑平台上装有导轨，一层伸缩臂可以在导轨上平稳滑动，在第一横向平板上装有驱动一层伸缩臂直线行走的一层动力源，一层伸缩臂传动部分设置在第一横向平板和第二横向平板上，以此使一层动力源通过传动部分推动一层伸缩臂直线行走；第三横向平板上装有驱动二层伸缩臂直线行走的二层动力源，二层伸缩臂传动部分设置在第三横向平板和第四横向平板上，在一层伸缩臂的上表面装有导轨，以此使二层动力源通过传动部分推动二层伸缩臂在此导轨上实现直线行走。

6.如权利要求5所述的自动定位打孔系统，其中在二层伸缩臂的前端装有液压站安装平板和打孔装置的支架。

7.如权利要求1－6其中任一所述的自动定位打孔系统，其中所述动力源为伺服电机，所述传动部分为丝杠。

8.如权利要求1所述的自动定位打孔系统，其中所述排钻包括多个打孔电机，所述打孔固定支座上设置有滑动槽，所述打孔电机安装在滑动槽中，保证各打孔电机在进行水平方向的调整时，不会出现位置和距离的偏差。

9.如权利要求8所述的自动定位打孔系统，其中打孔固定支座上设置有刻度标尺，每个打孔电机之间的间距根据这个标尺进行准确的调整，待调整完成以后，采用螺栓拧紧。

Images