CN113976946A - 一种可实现远程控制的开孔穿管装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械加工过程中使用的开孔和穿管加工设备，具体涉及一种可实现远程控制的开孔穿管装置；解决在加工设备上对产品进行开孔和穿管过程中，由于产品本身尺寸和重量通常较大，导致加工难度大、生产效率低，难以满足大批量生产加工该类产品需求的技术问题；该可实现远程控制的开孔穿管装置，包括底座框架、垂直移动座、水平移动导轨、第一滑块、第二滑块、移动底板、进给机构、开孔机构、穿管机构以及水平移动机构；水平移动机构使开孔机构和穿管机构沿水平移动导轨作水平直线移动，进给机构带动开孔机构上下移动，实现钻头进给与退刀，开孔机构钻孔后穿管机构进行穿插金属管，进给机构、开孔机构、水平移动机构分别与远程控制台电连接。

Description

一种可实现远程控制的开孔穿管装置

技术领域

本发明涉及一种机械加工过程中所使用的开孔和穿管加工设备，具体涉及一种可实现远程控制的开孔穿管装置。

背景技术

随着数字化、自动化、计算机及机械设计的发展，机电一体化已经发展成为一种先进的制造技术；在成批和大量生产中，各类机械产品上经常需要开孔和穿管，因此开孔和穿管的应用较为广泛，但是在现有技术中，很难保证开孔和穿管的加工精度，并提高生产效率和降低人力成本。

在涉及开孔和穿管产品的加工过程中，有一道工序是需要在产品特定部位打孔，然后将一金属管***孔中；现有需要进行机械开孔和穿管加工的产品，由于产品本身尺寸和重量通常较大，因此在加工时，需整体吊装产品并在加工设备上不断的调整开孔位置，然后固定产品位置再进行开孔，开孔后进行穿管，导致加工难度大、生产效率低，难以满足大批量生产加工该类产品的需求；其次此类产品通常尺寸和重量通常较大，近距离操作时存在一定的安全风险。

综上所述，如何实现远程控制开孔穿管一体化成为当前迫切需要解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中，在加工设备上对产品进行开孔和穿管过程中，由于产品本身尺寸和重量通常较大，因此在加工时，需要整体吊装产品并在加工设备上不断的调整开孔位置，然后固定产品位置再进行开孔，开孔后进行穿管，导致加工难度大、生产效率低，难以满足大批量生产加工该类产品需求的技术问题，而提供一种可实现远程控制的开孔穿管装置，进而实现远程控制开孔和穿管一体化。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种可实现远程控制的开孔穿管装置，其特殊之处在于：包括底座框架、平行设置在底座框架相对两个内侧壁上的一组水平移动导轨、两侧分别设置有第一滑块和第二滑块的移动底板、设置于移动底板上的垂直移动座、进给机构、开孔机构、穿管机构以及水平移动机构；

第一滑块和第二滑块均为两个，分别对应设置于移动底板的两侧，并与水平移动导轨配合，使移动底板可以在底座框架内作水平移动；

进给机构包括进给减速电机、进给丝杠和垂直移动滑块；进给减速电机设置在垂直移动座上，进给丝杠与进给减速电机的输出相连，垂直移动滑块设置在进给丝杠上，且与进给丝杠螺纹连接，进给丝杠可通过旋转带动垂直移动滑块上下滑动；

开孔机构包括开孔箱、开孔减速电机、钻头和第一垂直导轨；开孔箱与垂直移动滑块固连，开孔减速电机设置在开孔箱上，钻头与开孔减速电机的输出相连，开孔减速电机驱动钻头旋转；

第一垂直导轨设置在移动底板或/和垂直移动座上，进给丝杠旋转带动垂直移动滑块使开孔箱沿第一垂直导轨上下移动，实现钻头的进给与退刀；

穿管机构包括穿管框架、第二垂直导轨、穿管电机、穿管丝杠和穿管夹具；穿管框架设置在移动底板上，第二垂直导轨设置于移动底板或/和穿管框架上；穿管电机设置在穿管框架顶部，穿管电机的输出连接有穿管丝杠；穿管夹具穿管夹具通过与第二垂直导轨配合的丝杠滑块设置在穿管丝杠上，用于夹持穿插的金属管；穿管电机驱动穿管丝杠带动穿管夹具沿第二垂直导轨垂直上下移动；

水平移动机构包括水平移动电机、水平移动丝杠和水平移动滑块；

水平移动电机设置在底座框架一侧，水平移动电机的输出连接水平移动丝杠；水平移动滑块一端固定设置在垂直移动座上，另一端与水平移动丝杠连接，形成一个丝杠机构；水平移动电机驱动水平移动丝杠使得水平移动滑块通过垂直移动座、移动底板，带动第一滑块和第二滑块沿底座框架内侧壁上的水平移动导轨作水平直线移动，实现开孔机构和穿管机构同时平移相同位置，开孔机构钻孔后，穿管机构进行插管；

底座框架的移动底板上设置有与进给机构钻削、穿管机构穿插金属管匹配的通孔；实现开孔和穿管功能，降低了人为干扰因素和人为事故风险，有效拓宽了在大型产品上进行机械加工的能力，提高了生产效率；

进一步地，还包括第一光栅尺、第二光栅尺和第三光栅尺，可及时反馈开孔和穿管的移动位置信息，快速找到定位；

第一光栅尺的主尺设置在底座框架另一侧上，第一光栅尺的读数头安装在移动底板或者穿管框架上，用于反馈开孔机构和穿管机构的平移位置信息；第二光栅尺的主尺设置在垂直移动座上，第二光栅尺的读数头安装在开孔箱上，用于反馈进给数值；第三光栅尺主尺设置在穿管框架侧壁上，第三光栅尺的读数头安装在穿管夹具上，用于反馈金属管的穿插深度。

进一步地，还包括一个远程控制台，远程控制台分别与所述进给减速电机、开孔减速电机、穿管电机、水平移动电机以及所述第一光栅尺、第二光栅尺和第三光栅尺的读数头电连接。

进一步地，所述进给丝杠与进给减速电机的输出通过第一齿轮组相连；进给减速电机的输出端与第一齿轮组的主动齿轮连接，第一齿轮组的被动齿轮与进给丝杠连接。

进一步地，还包括设置在开孔箱内的第二齿轮组；

开孔减速电机的输出端与第二齿轮组的主动齿轮连接，第二齿轮组的被动齿轮与钻头连接；远程控制台控制开孔减速电机，并通过第二齿轮组带动钻头旋转。

进一步地，所述进给减速电机和开孔减速电机为伺服电机，可以自反馈扭矩和过载量信息，具有过载保护的优点。

进一步地，所述穿管电机和水平移动电机为步进电机。

进一步地，所述第一齿轮组和第二齿轮组均为直齿圆柱齿轮组。

进一步地，所述第一垂直导轨和第二垂直导轨的两端均分别设置有限位组件，防止超行程移动。

进一步地，所述水平移动导轨和第一垂直导轨为滚珠直线导轨，定位精度高、磨耗少且能长时间维持精度，进给丝杠采用滚珠丝杠，精度高可以微量进给且无侧隙。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

1、本发明提供的一种可实现远程控制的开孔穿管装置，能够进行远程控制，实现全自动开孔和穿管功能，降低了人为干扰因素和人为事故风险；有效拓宽了在大型产品上进行机械加工的能力，提高了生产效率。

2、本发明提供的一种可实现远程控制的开孔穿管装置，设置的光栅尺可及时反馈开孔和穿管的移动位置信息，快速找到定位，可实现产品的大批量生产。

3、本发明提供的一种可实现远程控制的开孔穿管装置，开孔减速电机和进给减速电机为伺服电机，可以自反馈扭矩和过载量信息，具有过载保护的优点；进给减速电机、开孔减速电机输出端分别与第一齿轮组和第二齿轮组可以实现无级变速。

4、本发明提供的一种可实现远程控制的开孔穿管装置，其第一垂直导轨和水平移动导轨采用定制滚珠直线导轨，定位精度高、组装容易并具有互换性，且其润滑构造简单、磨耗少，能长时间维持精度，适用于高速运动且大幅降低电机的驱动力，并能同时承受上下左右方向的负荷。

5、本发明提供的一种可实现远程控制的开孔穿管装置，其进给丝杠采用滚珠丝杠，精度高可以微量进给且无侧隙。

附图说明

图1为本发明一种可实现远程控制的开孔穿管装置的立体结构示意图；

图2为本发明一种可实现远程控制的开孔穿管装置的剖视结构示意图；

图3为本发明一种可实现远程控制的开孔穿管装置的俯视图；

图4为本发明一种可实现远程控制的开孔穿管装置的底部结构示意图；

图5为本发明一种可实现远程控制的开孔穿管装置的穿管机构结构示意图；

图中附图标记为：

1-底座框架，2-垂直移动座，3-水平移动导轨，4-第一滑块，5-第二滑块，6-进给减速电机，7-进给丝杠，8-垂直移动滑块，9-开孔箱，10-开孔减速电机，11-钻头，12-第一垂直导轨，13-穿管框架，14-第二垂直导轨，15-穿管电机，16-穿管丝杠，17-穿管夹具，18-金属管，19-水平移动电机，20-水平移动丝杠，21-水平移动滑块，22-第一光栅，23-第二光栅，24-第三光栅，25-第一齿轮组，26-第二齿轮组，27-限位组件，28-通孔，29-移动底板。

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的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“第一”、“第二”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，还需要说明的是，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，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供一种可实现远程控制的开孔穿管装置，如图1所示，包括底座框架4、平行设置在底座框架1相对两个内侧壁上的一组水平移动导轨3、两侧分别设置有第一滑块4和第二滑块5的移动底板29、设置于移动底板29上的垂直移动座2、第一光栅尺22、远程控制台、进给机构、开孔机构、穿管机构以及水平移动机构；

第一滑块4和第二滑块5均为两个，分别对应设置于移动底板29的两侧，并与水平移动导轨3配合，使移动底板29可以在底座框架1内作水平移动；有效拓宽了在大型加工设备上对产品进行开孔和穿管的加工能力，提高了生产效率；

第一光栅尺22的主尺设置在底座框架1另一侧上，第一光栅尺22的读数头安装在移动底板29上，用于反馈开孔机构和穿管机构的水平移动位置信息；

钻头11的进给由进给机构来实现，进给机构设置有进给减速电机6、进给丝杠7、垂直移动滑块8、第二光栅尺23和第一齿轮组25；进给丝杠7与进给减速电机6的输出通过第一齿轮组25相连，进给减速电机6设置在垂直移动座2上，第一齿轮组25设置在垂直移动座2的顶部；进给减速电机6的输出连接第一齿轮组25的主动齿轮，第一齿轮组25的被动齿轮与进给丝杠7连接；垂直移动滑块8安装在进给丝杠7上，且与进给丝杠7螺纹连接，构成丝杠滑块机构，进给丝杠7可通过旋转带动垂直移动滑块8上下滑动；

开孔机构设置有开孔箱9、开孔减速电机10、钻头11、第一垂直导轨12、第二光栅尺23和第二齿轮组26；开孔箱9与垂直移动滑块8固连，且开孔箱9通过垂直移动滑块8与进给机构连接；开孔减速电机10设置在开孔箱9上，第二齿轮组26设置在开孔箱9内；开孔减速电机10的输出连接第二齿轮组26的主动齿轮，第二齿轮组26的被动齿轮与钻头11连接；开孔减速电机10通过第二齿轮组26带动钻头11旋转；第二光栅尺23的主尺设置在开孔箱9上，第二光栅尺23的读数头安装在垂直移动滑块8上，用于反馈进给数值；

第一垂直导轨12设置在移动底板29上，进给丝杠7旋转带动垂直移动滑块8使开孔箱9沿第一垂直导轨12上下移动，实现钻头11的进给与退刀；

穿管机构设置有穿管框架13、第二垂直导轨14、穿管电机15、穿管丝杠16、穿管夹具17和第三光栅尺24；

穿插金属管的动作由穿管机构实现完成，穿管框架13设置在移动底板29上，第二垂直导轨14设置于穿管框架13上；穿管电机15设置在穿管框架13顶部，穿管电机15的输出连接穿管丝杠16；穿管夹具17通过与第二垂直导轨14配合的丝杠滑块设置在穿管丝杠16上，用于夹持穿插的金属管18；穿管电机15转动穿管丝杠16带动穿管夹具17沿第二垂直导轨14垂直上下移动；第三光栅尺24主尺设置在穿管框架13侧壁上，第三光栅尺24的读数头安装在穿管夹具17上，用于反馈金属管18的穿插深度；

专用设备沿产品的水平移动由水平移动机构完成实现，水平移动机构设置有水平移动电机19、水平移动丝杠20和水平移动滑块21；水平移动电机19设置在底座框架1一侧，水平移动电机19的输出连接水平移动丝杠20；水平移动滑块21一端固定设置在垂直移动座2上，另一端与水平移动丝杠20螺纹连接，形成一个丝杠滑块机构；水平移动电机19驱动水平移动丝杠20使得水平移动滑块21通过垂直移动座2、移动底板29，带动一对第一滑块4和一对第二滑块5沿底座框架1内侧壁上的一组水平移动导轨3作水平直线移动，实现开孔机构和穿管机构同时平移相同位置，开孔机构钻孔后，穿管机构进行插管；

移动底板29上设置有与进给机构钻削、穿管机构穿插金属管18匹配的通孔28；远程控制台分别与进给减速电机6、开孔减速电机10、穿管电机15、水平移动电机19以及第一光栅尺22、第二光栅尺23和第三光栅尺24的读数头电连接。

本实施例中进给减速电机6和开孔减速电机10为伺服电机，可以自反馈扭矩和过载量的信息，具有过载保护的优点；穿管减速电机15和水平移动电机19采用步进电机；第一齿轮组25和第二齿轮组26均为直齿圆柱齿轮；一组水平移动导轨3、第一垂直导轨12和第二垂直导轨14的两端均分别设置有限位组件27，防止超行程移动；一组水平移动导轨3和第一垂直导轨12为滚珠直线导轨，进给丝杠7采用滚珠丝杠，定位精度高且能长时间维持精度，适用于高速运动，大幅降低电机的驱动力，并能同时承受上下左右方向的负荷。

本发明的具体工作过程为：

在开孔前，将该装置固定在大型产品需钻孔穿管的位置上；

通过远程控制台操作控制水平移动电机19驱动水平移动丝杠20，使得水平移动滑块21通过垂直移动座2、移动底板29，带动两个第一滑块4和两个第二滑块5沿底座框架1相对两个内侧壁上的一组水平移动导轨3作水平直线移动，第一光栅尺22同时将水平滑动位置实时反馈给远程控制台，水平移动机构根据远程控制台设定的平移距离移动到指定位置后，进给减速电机6根据远程控制台设定的垂直移动距离移动到指定位置后，使进给机构归零复位，穿管电机15根据远程控制台设定的插管移动距离移动到指定位置后，使穿管机构归零复位，远程控制台将该可实现远程控制的开孔穿管装置的水平移动机构、开孔机构和穿管机构归零复位；

开孔时，远程控制台同时启动进给减速电机6和开孔减速电机10，第二光栅尺23实时将进给机构的垂直滑动位置反馈给远程控制台，进给减速电机6转动进给丝杠7使得垂直移动滑块8带动开孔箱9沿第一垂直导轨12向下移动，同时开孔减速电机10使钻头11旋转钻削，实现进给钻孔；开孔完成后，进给减速电机6转动进给丝杠7上的垂直移动滑块8带动开孔箱9沿第一垂直导轨12向上移动，使钻头11退刀后，进给机构和开孔机构归零复位，停止进给机构和开孔机构；

远程控制台再次操作启动水平移动机构的水平移动电机19，根据设定的平移距离移动到达指定位置后，开始穿插金属管18，远程控制台操作驱动穿管电机15启动穿管机构，第三光栅尺24实时将穿管机构的穿管夹具17夹持的金属管18，沿第二垂直导轨14垂直向下移动的位置反馈给远程控制台，到达设定位置后自动对接，将金属管18***设定的孔中，然后远程控制台操作水平移动机构和穿管机构归零复位；

最后将该装置停机断电后拆除移走。

Claims (10)

1.一种可实现远程控制的开孔穿管装置，其特征在于：包括底座框架(1)、平行设置在底座框架(1)相对两个内侧壁上的一组水平移动导轨(3)、两侧分别设置有第一滑块(4)和第二滑块(5)的移动底板(29)、设置于移动底板(29)上的垂直移动座(2)、进给机构、开孔机构、穿管机构以及水平移动机构；

所述第一滑块(4)和第二滑块(5)均为两个，分别对应设置于移动底板(29)的两侧，并与水平移动导轨(3)配合，使移动底板(29)可以在底座框架(1)内作水平移动；

所述进给机构包括进给减速电机(6)、进给丝杠(7)和垂直移动滑块(8)；所述进给减速电机(6)设置在垂直移动座(2)上，进给丝杠(7)与进给减速电机(6)的输出相连，垂直移动滑块(8)安装在进给丝杠(7)上，且与进给丝杠(7)螺纹连接，进给丝杠(7)可通过旋转带动垂直移动滑块(8)上下滑动；

所述开孔机构包括开孔箱(9)、开孔减速电机(10)、钻头(11)和第一垂直导轨(12)；开孔箱(9)与垂直移动滑块(8)固连，开孔减速电机(10)设置在开孔箱(9)上，钻头(11)与开孔减速电机(10)的输出相连，开孔减速电机(10)驱动钻头(11)旋转；

所述第一垂直导轨(12)设置在移动底板(29)或/和垂直移动座(2)上，所述进给丝杠(7)旋转带动垂直移动滑块(8)使开孔箱(9)沿第一垂直导轨(12)上下移动，实现钻头(11)的进给与退刀；

所述穿管机构包括穿管框架(13)、第二垂直导轨(14)、穿管电机(15)、穿管丝杠(16)和穿管夹具(17)；穿管框架(13)设置在移动底板(29)上，第二垂直导轨(14)设置于移动底板(29)或/和穿管框架(13)上；穿管电机(15)安装在穿管框架(13)顶部，穿管电机(15)的输出连接有穿管丝杠(16)；穿管夹具(17)通过与第二垂直导轨(14)配合的丝杠滑块设置在穿管丝杠(16)上，用于夹持穿插的金属管(18)；穿管电机(15)驱动穿管丝杠(16)带动穿管夹具(17)沿第二垂直导轨(14)上下移动；

所述水平移动机构包括水平移动电机(19)、水平移动丝杠(20)和水平移动滑块(21)；

水平移动电机(19)设置在底座框架(1)一侧，水平移动电机(19)的输出连接水平移动丝杠(20)；水平移动滑块(21)一端固定设置在垂直移动座(2)上，另一端与水平移动丝杠(20)连接，形成一个丝杠滑块机构；水平移动电机(19)驱动水平移动丝杠(20)，使得水平移动滑块(21)通过垂直移动座(2)、移动底板(29)，带动第一滑块(4)和第二滑块(5)沿底座框架(1)内侧壁上的水平移动导轨(3)作水平直线移动，实现开孔机构和穿管机构同时平移相同位置，开孔机构钻孔后，穿管机构进行插管；

所述移动底板(29)上设置有与进给机构钻削、穿管机构穿插金属管(18)匹配的通孔(28)。

2.根据权利要求1所述的一种可实现远程控制的开孔穿管装置，其特征在于：还包括第一光栅尺(22)、第二光栅尺(23)和第三光栅尺(24)；

所述第一光栅尺(22)的主尺设置在底座框架(1)另一侧上，第一光栅尺(22)的读数头安装在移动底板(29)或者穿管框架(13)上，用于反馈开孔机构和穿管机构的平移位置信息；第二光栅尺(23)的主尺设置在垂直移动座(2)上，第二光栅尺(23)的读数头安装在开孔箱(9)上，用于反馈进给数值；第三光栅尺(24)主尺设置在穿管框架(13)侧壁上，第三光栅尺(24)的读数头安装在穿管夹具(17)上，用于反馈金属管(18)的穿插深度。

3.根据权利要求2所述的一种可实现远程控制的开孔穿管装置，其特征在于：还包括一个远程控制台，远程控制台分别与所述进给减速电机(6)、开孔减速电机(10)、穿管电机(15)、水平移动电机(19)以及所述第一光栅尺(22)、第二光栅尺(23)和第三光栅尺(24)的读数头电连接。

4.根据权利要求3所述的一种可实现远程控制的开孔穿管装置，其特征在于：所述进给丝杠(7)与进给减速电机(6)的输出通过第一齿轮组(25)相连；所述进给减速电机(6)的输出连接第一齿轮组(25)的主动齿轮，第一齿轮组(25)的被动齿轮连接进给丝杠(7)。

5.根据权利要求4所述的一种可实现远程控制的开孔穿管装置，其特征在于：还包括设置在开孔箱(9)内的第二齿轮组(26)；

所述开孔减速电机(10)的输出连接第二齿轮组(26)的主动齿轮，第二齿轮组(26)的被动齿轮连接钻头(11)。

6.根据权利要求5所述的一种可实现远程控制的开孔穿管装置，其特征在于：所述进给减速电机(6)和开孔减速电机(10)为伺服电机。

7.根据权利要求6所述的一种可实现远程控制的开孔穿管装置，其特征在于：所述穿管电机(15)和水平移动电机(19)为步进电机。

8.根据权利要求7所述的一种可实现远程控制的开孔穿管装置，其特征在于：所述第一齿轮组(25)和第二齿轮组(26)均为直齿圆柱齿轮组。

9.根据权利要求8所述的一种可实现远程控制的开孔穿管装置，其特征在于：所述第一垂直导轨(12)和第二垂直导轨(14)的两端均分别设置有限位组件(27)，防止超行程移动。

10.根据权利要求9所述的一种可实现远程控制的开孔穿管装置，其特征在于：所述水平移动导轨(3)和第一垂直导轨(12)为滚珠直线导轨，进给丝杠(7)采用滚珠丝杠。

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