CN208991802U - 圆柱面无人智能钻孔机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种圆柱面无人智能钻孔机。该设备包括基座、纵向行走机构、旋转机构、电钻升降机构、视觉识别系统、工件夹紧机构、控制系统及监控系统，纵向行走机构是由司服电机通过驱动丝母实现纵向行走，旋转机构由司服电机驱动蜗轮蜗杆使视觉系统及电钻绕工件旋转。视觉识别系统对工件上螺纹孔的坐标进行测绘分析并精确定位，同时将采集到的数据反馈回控制系统,由控制系统驱动电钻精确钻孔。在整个钻孔过程中，操作人员只需进行简单的吊装工件，利用视频监控在专用操作间通过操作手柄进行远程操作，实现操作人员与加工场地隔离，大大减少安全隐患。同时加工精度和加工效率大大提高。
Description
技术领域
本发明主要应用于某种特制圆柱体产品的止定螺钉孔的远程机加，具体涉及一种圆柱面无人智能钻孔机，能实现危险岗位人机隔离。
背景技术
某种特制圆柱体产品的多个部件填充好爆炸药后，要将几个部件通过螺纹连接装配到一起，为了防止产品在空中飞行过程中连接螺纹松动。需要在几个部件拧紧后，加工止动螺纹孔，并上止动螺钉，保证产品在飞行过程中各个部件不松开,因为在加工止定螺钉孔时，各个部件都填充满炸药，因此，钻孔岗位是高危险岗位，且对孔的加工精度要求很高，同时对转速控制要求很严，在加工过程中，工件温度不能过高。原加工方法是将工件推入防爆间，由一个操作人员扶稳，另一操作人员操作小型钻床钻指定孔。这种加工方法原始落后，精度和效率都很低，同时操作工与产品零距离接触，存在很大的安全隐患，不符合安全生产，以人为本的方针政策。
发明内容
为解决上述问题，本发明特提出一种圆柱面无人智能钻孔机，该钻孔机采用智能设备，利用机器人视觉识别系统和伺服驱动机构自动找孔定位，并由一系列伺服机构自动实现钻孔，同时用多个摄像头对加工过程进行监控。
该钻孔机包括基座1、纵向行走机构2、旋转机构3、电钻升降机构4、视觉识别系统5、工件夹紧机构6、控制系统8及监控系统，
所述基座1由方钢管及钢板焊接成形，基座上面安装直线导轨9和滚珠丝杆10，纵向行走机构2装在基座的导轨9上，可在基座上沿导轨9移动，
所述纵向行走机构2包括支撑座11、减速箱12、丝母13、伺服电机Ⅰ14、滑块15，减速箱12装在支撑座11上,丝母13装在减速箱12输出齿轮上，滑块15安装在支撑座11上；伺服电机Ⅰ14装在减速箱上，伺服电机Ⅰ14驱动丝母13旋转，通过滚珠丝杆10及装在支撑座11上的滑块15使纵向行走机构按设定的参数沿基座上的导轨移动；
所述旋转机构3包括旋转座16、蜗轮17、蜗杆18、轴承19、伺服电机Ⅱ20、空心轴21、转盘22，蜗轮17装在空心轴21上，转盘22固定在空心轴21的一端，空心轴21通过轴承19安装在旋转座16上,蜗杆18装在旋转座16上，并与伺服电机Ⅱ20连接，当伺服电机Ⅱ20工作时，伺服电机Ⅱ20带动蜗杆18旋转，蜗杆18驱动蜗轮17旋转，蜗轮17带动空心轴21及转盘22旋转；
所述电钻升降机构4包括滑台Ⅰ23、升降伺服电机24、电钻25，
升降伺服电机24装在滑台固定座上，升降伺服电机24通过丝杆驱动滑台台板上下移动，
电钻25安装在滑台Ⅰ23的台板上，电钻钻头由伺服电机Ⅲ26驱动。升降伺服电机24工作时带动滑台Ⅰ台板移动从而实现电钻25升降，
所述视觉识别系统5包括专用相机27，光源28，滑台Ⅱ29，专用相机27安装在滑台Ⅱ29上，高精度工业机器人视觉系统对工件上螺纹孔的坐标进行测绘分析，采用精密视觉摄像及软件包，开发设计，识别系统将采集到的数据反馈回控制系统8，从而达到精确定位的作用；
所述工件夹紧机构6包括上半圆卡环30和下半圆卡环31，圆弧形的铜块32分别安装在上半圆卡环和下半圆卡环的内圆弧上，上半圆卡环和下半圆卡环通过铰链和快速锁扣33连接，并牢牢紧箍住工件，以固定工件7；
所述控制系统8包括伺服驱动器、PLC控制系统、PC上位机运算系统、HMI及控制按钮，其中伺服驱动器用于对钻孔旋转平移等进行高精度走位控制，PLC控制系统，用于对设备进行集成控制，PC上位机运算系统，用于对视觉系统采集、识别、分析，并与设备通讯控制。HMI及控制按钮等，用于对产品进行设置及控制运行；
在整个钻孔过程中，操作人员只需进行简单的工件7安装后，在专门的操作间远程操作设备，圆柱面无人智能钻孔机及待加工工件7在专门的防爆间，自动识别系统5自动对工件7上螺纹孔的坐标进行测绘分析，从而精确定位，并将采集到的数据反馈回控制系统，同时控制系统驱动电钻对工件7钻孔，实现人机分离，操作人员只需简单操控琴台柜上的按钮及手柄。大大减少安全隐患。同时加工精度大大提高；
圆柱面无人智能钻孔机有两套完全相同纵向行走机构2、旋转机构3、电钻升降机构4、视觉识别系统5，两套纵向行走机构2、旋转机构3、电钻升降机构4、视觉识别系统5都能同时独立操作，互不干涉，实现从工件两端同时钻孔，大大提高钻孔效率；
圆柱面无人智能钻孔机工作时工件7固定不动，旋转机构3、电钻25、视觉识别系统5、在旋转伺服电机Ⅱ20的驱动下绕工件7旋转，旋转机构3和圆形工件7的轴心相同；
视觉识别系统5、电钻25都安装在转盘22上，视觉识别系统5、电钻25的轴心在同一截面上且相互垂直，其交点在工件7的轴心上；
圆柱面无人智能钻孔机钻孔时视觉识别系统5在纵向行走机构2和旋转机构3的驱动下，使视觉识别系统5的坐标原点与螺纹孔圆心重合，然后旋转机构3旋转90度使电钻轴心与螺纹孔轴心重合。保证钻孔的精度和准度。
本设备在整个钻孔过程中，操作人员只需进行简单的吊装工件，利用视频监控在专用操作间通过操作手柄进行远程操作，实现操作人员与加工场地隔离，大大减少安全隐患。同时加工精度和加工效率大大提高。
附图说明
图1圆柱面无人智能钻孔机总成，
图2基座，
图3纵向行走机构，
图4旋转机构，
图5电钻升降机构，
图6视觉识别系统，
图7 夹紧机构。
具体实施方式
该钻孔机包括基座1、纵向行走机构2、旋转机构3、电钻升降机构4、视觉识别系统5、工件夹紧机构6、控制系统8及监控系统，
所述基座1由方钢管及钢板焊接成形，基座上面安装直线导轨9和滚珠丝杆10，纵向行走机构2装在基座的导轨9上，可在基座上沿导轨9移动，
所述纵向行走机构2包括支撑座11、减速箱12、丝母13、伺服电机Ⅰ14、滑块15，减速箱12装在支撑座11上,丝母13装在减速箱12输出齿轮上，滑块15安装在支撑座11上；伺服电机Ⅰ14装在减速箱上，伺服电机Ⅰ14驱动丝母13旋转，通过滚珠丝杆10及装在支撑座11上的滑块15使纵向行走机构按设定的参数沿基座上的导轨移动；
所述旋转机构3包括旋转座16、蜗轮17、蜗杆18、轴承19、伺服电机Ⅱ20、空心轴21、转盘22，蜗轮17装在空心轴21上，转盘22固定在空心轴21的一端，空心轴21通过轴承19安装在旋转座16上,蜗杆18装在旋转座16上，并与伺服电机Ⅱ20连接，当伺服电机Ⅱ20工作时，伺服电机Ⅱ20带动蜗杆18旋转，蜗杆18驱动蜗轮17旋转，蜗轮17带动空心轴21及转盘22旋转；
所述电钻升降机构4包括滑台Ⅰ23、升降伺服电机24、电钻25，
升降伺服电机24装在滑台固定座上，升降伺服电机24通过丝杆驱动滑台台板上下移动，
电钻25安装在滑台Ⅰ23的台板上，电钻钻头由伺服电机Ⅲ26驱动。升降伺服电机24工作时带动滑台Ⅰ台板移动从而实现电钻25升降，
所述视觉识别系统5包括专用相机27，光源28，滑台Ⅱ29，专用相机27安装在滑台Ⅱ29上，高精度工业机器人视觉系统对工件上螺纹孔的坐标进行测绘分析，采用精密视觉摄像及软件包，开发设计，识别系统将采集到的数据反馈回控制系统8，从而达到精确定位的作用；
所述工件夹紧机构6包括上半圆卡环30和下半圆卡环31，圆弧形的铜块32分别安装在上半圆卡环和下半圆卡环的内圆弧上，上半圆卡环和下半圆卡环通过铰链和快速锁扣33连接，并牢牢紧箍住工件，以固定工件7；
所述控制系统8包括伺服驱动器、PLC控制系统、PC上位机运算系统、HMI及控制按钮，其中伺服驱动器用于对钻孔旋转平移等进行高精度走位控制，PLC控制系统，用于对设备进行集成控制，PC上位机运算系统，用于对视觉系统采集、识别、分析，并与设备通讯控制。HMI及控制按钮等，用于对产品进行设置及控制运行；
在整个钻孔过程中，操作人员只需进行简单的工件7安装后，在专门的操作间远程操作设备，圆柱面无人智能钻孔机及待加工工件7在专门的防爆间，自动识别系统5自动对工件7上螺纹孔的坐标进行测绘分析，从而精确定位，并将采集到的数据反馈回控制系统，同时控制系统驱动电钻对工件7钻孔，实现人机分离，操作人员只需简单操控琴台柜上的按钮及手柄。大大减少安全隐患。同时加工精度大大提高；
圆柱面无人智能钻孔机有两套完全相同纵向行走机构2、旋转机构3、电钻升降机构4、视觉识别系统5，两套纵向行走机构2、旋转机构3、电钻升降机构4、视觉识别系统5都能同时独立操作，互不干涉，实现从工件两端同时钻孔，大大提高钻孔效率；
圆柱面无人智能钻孔机工作时工件7固定不动，旋转机构3、电钻25、视觉识别系统5、在旋转伺服电机Ⅱ20的驱动下绕工件7旋转，旋转机构3和圆形工件7的轴心相同；
视觉识别系统5、电钻25都安装在转盘22上，视觉识别系统5、电钻25的轴心在同一截面上且相互垂直，其交点在工件7的轴心上；
圆柱面无人智能钻孔机钻孔时视觉识别系统5在纵向行走机构2和旋转机构3的驱动下，使视觉识别系统5的坐标原点与螺纹孔圆心重合，然后旋转机构3旋转90度使电钻轴心与螺纹孔轴心重合。保证钻孔的精度和准度。
圆柱面无人智能钻孔机的工作过程如下：
1装工件
①将装有工件7的小车一起轻轻推入钻孔室，
②打开半圆卡环；
③用吊带拴牢工件7，并用吊车将工件7吊装到夹紧机构的半圆卡环上，
关上半圆卡环，并用快速锁紧机构锁紧；
2钻孔
①操作人员通过视频观察并通过手柄将视觉识别系统快速移到待钻孔位置。启动视觉识别系统，系统会快速找到要加工的孔。实现精确定位；
②启动回转伺服电机，带动蜗轮蜗杆机构，使钻头自动对准将要钻的孔，同时通过钻头位置的视频监控系统再次观察钻头（还没启动旋转）进出螺孔是否顺畅，确定后锁定，启动钻头，启动进给,完成打孔工序；
钻头进给设有机械定位和自动限位，双重控制钻孔深度；
③同样重复完成下一个孔的加工；
3卸载工件
所有孔按要求钻好后，利用吊车将工件7吊装到工装小车上。将工件7推出钻孔室。
Claims (4)
1.圆柱面无人智能钻孔机，采用智能设备，利用视觉识别系统和伺服驱动机构自动找孔定位，并由一系列伺服机构自动实现钻孔，同时采用监控系统对加工过程进行监控，其特征在于，钻孔机包括基座（1）、纵向行走机构（2）、旋转机构（3）、电钻升降机构（4）、视觉识别系统（5）、工件夹紧机构（6）、控制系统（8）及监控系统，
所述基座（1）由方钢管及钢板焊接成形，基座上面安装直线导轨（9），滚珠丝杆（10），纵向行走机构（2）装在基座的导轨（9）上，在基座上沿导轨（9）移动；
所述纵向行走机构（2）包括支撑座（11）、减速箱（12）、丝母（13）、伺服电机Ⅰ（14）、滑块（15），减速箱（12）装在支撑座（11）上,丝母（13）装在减速箱（12）输出齿轮上，滑块（15）安装在支撑座（11）上；伺服电机Ⅰ（14）装在减速箱上，伺服电机Ⅰ（14）驱动丝母（13）旋转，通过滚珠丝杆（10）及装在支撑座（11）上的滑块（15）使纵向行走机构沿基座上的导轨移动；
所述旋转机构（3）包括旋转座（16）、蜗轮（17）、蜗杆（18）、轴承（19）、伺服电机Ⅱ（20）、空心轴（21）、转盘（22），蜗轮（17）装在空心轴（21）上，转盘（22）固定在空心轴（21）的一端，
蜗杆（18）装在旋转座（16）上，并与伺服电机Ⅱ（20）连接，
当伺服电机Ⅱ（20）工作时，伺服电机Ⅱ（20）带动蜗杆（18）旋转，蜗杆（18）驱动蜗轮（17）旋转，蜗轮（17）带动空心轴（21）及转盘（22）旋转；
所述电钻升降机构（4）包括滑台Ⅰ（23）、升降伺服电机（24）、电钻（25），电钻（25）安装在滑台Ⅰ（23）上，电钻由伺服电机Ⅲ（26）驱动；升降伺服电机（24）带动滑台Ⅰ从而驱动电钻升降；
所述视觉识别系统（5）包括专用相机（27），光源（28），滑台Ⅱ（29），专用相机（27）安装在滑台Ⅱ（29）上，高精度工业机器人视觉系统对工件上螺纹孔的坐标进行测绘分析，识别系统将采集到的数据反馈回控制系统（8），从而达到定位的作用；
所述工件夹紧机构（6）包括上半圆卡环（30）和下半圆卡环（31），圆弧形的铜块（32）分别安装在上半圆卡环和下半圆卡环的内圆弧上，上半圆卡环和下半圆卡环通过铰链和快速锁扣（33）连接，并牢牢紧箍住工件，以固定工件（7）。
2.根据权利要求1所述的圆柱面无人智能钻孔机，其特征在于，所述空心轴（21）通过轴承（19）安装在旋转座（16）上。
3.根据权利要求1所述的圆柱面无人智能钻孔机，其特征在于，所述纵向行走机构（2）、旋转机构（3）、电钻升降机构（4）、视觉识别系统（5）具有完全相同的两套，两套纵向行走机构(2)、旋转机构(3)、电钻升降机构(4)、视觉识别系统（5）都能同时独立操作，互不干涉。
4.根据权利要求1所述的圆柱面无人智能钻孔机，其特征在于，所述视觉识别系统（5）、电钻（25）都安装在转盘（22）上，视觉识别系统（5）、电钻（25）的轴心在同一截面上且相互垂直，其交点在工件（7）的轴心上。
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