CN118002823A - 一种多工位智能夹持式直线导轨生产专用钻孔设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及导轨加工技术领域，具体为一种多工位智能夹持式直线导轨生产专用钻孔设备，钻孔设备包括底座、钻头组、夹持组件、定位组件，底座上表面沿长度方向设置移动槽，移动槽内放置待钻孔的导轨，钻头组设置在底座上方，钻头组包括若干沿移动槽方向布置的钻头，夹持组件、定位组件均设置在底座上表面且位于移动槽两侧。通过拆分夹持过程和定位过程，将钻孔过程的振动与需要保持精度的定位结构隔离，防止钻孔孔位定位精度下降，夹持组件通过液压结构，每次夹持过程是重新在新位置上施加定量夹紧力，上一周期钻孔过程导致的微量变形不累积在夹持件上。

Description

一种多工位智能夹持式直线导轨生产专用钻孔设备

技术领域

本发明涉及导轨加工技术领域，具体为一种多工位智能夹持式直线导轨生产专用钻孔设备。

背景技术

随着工业自动化的不断完善和覆盖，自动化所常用的一些零配件需求量越来越大。例如直线导轨、微电机、滑块、丝杆、机械手、托盘等等，都是自动化领域中需要大量使用的用来移载工件的器件。直线导轨作为滑块的安装位置，导轨自身首先需要具有很高的直线度和表面光滑度，不能有变形影响滑块运动，导轨上还需要加工一些固定用的孔位，一般为沉头孔，直线导轨较长，其上沿直线需要若干个固定孔，使用时螺栓或螺钉压住该孔并旋入安装基台上。

直线导轨上孔的加工目前仍大量采用分工序的钻孔步骤，在每个孔位上单独进行开孔扩孔精修等步骤，一个导轨的孔位加工需要费时许久，另外，导轨被装夹在钻孔台上，加工不同孔位时，需要工人重新装夹，或者采用进给式结构时，钻孔运动导致导轨受力振动，不断导致夹持进给结构的微变形，变形不断累积导致定位精度不断下降，需要定期维护或者校准，十分繁琐，这些方面均导致导轨就在钻孔步骤效率有限，影响导轨生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多工位智能夹持式直线导轨生产专用钻孔设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种多工位智能夹持式直线导轨生产专用钻孔设备，钻孔设备包括底座、钻头组、夹持组件、定位组件，底座上表面沿长度方向设置移动槽，移动槽内放置待钻孔的导轨，钻头组设置在底座上方，钻头组包括若干沿移动槽方向布置的钻头，夹持组件、定位组件均设置在底座上表面且位于移动槽两侧，

在导轨进给时，定位组件抵住导轨两侧约束水平位置；

在导轨定位完毕后，定位组件与导轨脱离接触，夹持组件运动并抵住导轨两侧面；

在导轨钻孔过程中，夹持组件保持与导轨的接触。

将导轨在钻孔前后的定位、夹持分为两个组件进行，定位组件将导轨实现高精度定位后，夹持组件从两侧固定住导轨，松开的定位组件不受到钻孔过程振动的影响，所以，不会损坏定位组件的精度，夹持组件有一个设计要求就是，能够在夹持件有微量变形后，能够重新在新位置建立夹持动作，且夹持一旦建立，导轨两侧的夹紧力是一致稳定的，不能有夹持力上的差异导致位置重新发生移动，钻头组则是钻孔作业的执行件，钻头组有多种钻头分别进行开孔、扩孔、精修孔的作业，而导轨上需要加工是台阶孔，如果直接一次钻完整则钻削余量过大，发热以及变形严重，加工精度有限，本申请通过多种钻孔的设置，让钻孔分步骤进行，沿导轨长度方向布置多个钻孔也是在多个工位上进行不同工序的钻孔作业，一次钻孔完毕后，夹持组件松开，定位组件重新运动并抵住导轨两侧，以较高的移动精度来进行进给运动，导轨前移，已经开孔的孔位到达扩孔钻下方，等待夹持以及钻孔。

钻头组包括安装板、钻孔电机、升降驱动，升降驱动竖直安装在底座一旁，升降驱动顶部固定水平姿态的安装板，安装板上沿直线安装钻孔电机，每个钻孔电机朝向设置钻头。

钻头由钻孔电机带动进行旋转，升降驱动进行竖直方向进给，在钻孔时所有钻头同步钻削，钻头分开孔、扩孔、精修多种，每种可以设置多个，例如两个，这样导轨在一次工序完毕后向前进给时可以进给两个孔位，快速将导轨上的孔钻完，当然，这会存在导轨刚进入设备时，只有前方孔位在开孔，后面位置还处于待加工状态，会有导轨进出阶段的动作浪费。

夹持组件包括壳体、夹紧活塞、注压管、通断阀，壳体固定在底座上表面，壳体内滑动安装夹紧活塞，夹紧活塞朝向导轨的一端伸出壳体外，壳体上背向导轨的一侧对外连接注压管，注压管上设置通断阀。

在需要进行夹持导轨时，所有通断阀全部打开，壳体内从外部引入相等且较低的伸出压力，夹紧活塞朝向导轨伸出，直至抵住导轨外表面，已经确定抵住导轨外表面后，撤除定位组件与导轨的接触，之后，壳体内再通过注压管引入相等且更高的夹紧压力，夹紧活塞在定点施加最终夹持力，然后通断阀关闭，壳体内压力保持，之后钻孔过程中的振动导致导轨有朝一侧的微量位移时，该侧作用力由于夹紧活塞受到快速升高的液压而快速提升，另一侧的夹紧活塞则液压快速降低减少水平作用力，两者结合让导轨重新回正，在不断使用过程中，夹持组件结构内器件由于钻孔作用力的变形，在每次夹持时，可以由夹紧活塞重新的伸出动作而不断被补偿掉，不会导致夹持点偏移，可以适应定位组件确定下来的精确位置。

定位组件包括伺服电机、转臂、导轮，钻孔设备还包括牵引轮，

伺服电机轴线竖直设置在底座上，伺服电机输出端固定转臂，转臂远离伺服电机的一端转动连接导轮，导轮轴线竖直，导轮与转臂端部的转动连接位置处设置角度传感器，

牵引轮轴线竖直且滑动安装在底座上，牵引轮轴两端被一滑动接触的弹簧抵紧，弹簧为牵引轮施加的弹力朝向导轨，牵引轮端部连接驱动电机，牵引轮外缘为橡胶材质。

在定位组件与导轨接触后，牵引轮开始转动，引导导轨向前运动，导轮与导轨保持接触，导轨前进，导轮转动，导轨的前进距离由导轮转动处的角度传感器检测并给出信号，牵引轮由其轴端的弹簧推动保持其与导轨侧面的抵紧，牵引轮在定位组件前后各一个，在导轨进出工位时均可受到牵引作用，也可以使用例如绳索代替牵引轮，绳索直接在导轨端部施加沿路径的牵引力，导轨的位置全部由定位组件确定。

导轨在钻孔过程中两端通电。导轨在钻孔时孔位附近发热严重，尽管有切屑液的喷淋，也只能通过接触换热带走部分热量，孔位附近仍会具有一定的高温，而本申请钻孔不断进行，在上一工步开孔完毕后孔位的温度尚未下降充分又开始扩孔工步时，就容易引起孔位变形以及相应导轨直线度，所以，本申请通过通电的方式加速热量在导轨内部的转移，不让热量紧靠自身热传导从孔位往周围扩散，金属的热传导高于非金属材料的原因大部分在于金属内部具有自由电子，物质内部温度的微观表现为分子、原子的热运动，分子、原子相互间热运动传递越快，则物质热传导系数也就越高，金属内的电子也能够传递热运动，而且，电子在较长尺度上穿梭，所以，金属的热传导一般都高于非金属材料，在导轨两端通电后，电子被进一步促进了迁移，孔位处高温位置的激烈运动电子被批量定向沿导轨长度方向进行迁移，将热量转移到导轨全长上分担，整体温度上升有限，本特性尤其适用在长窄的金属部件上用作增强传热，当然，通电后会有电阻热产生，整体热值会比通电前要多，但因为分布更加均匀，所以，最高温度会低于不通电的情况，局部变形量减小。

钻孔设备还包括吸附通电组件，吸附通电组件吸附固定在导轨两端，吸附通电组件包括磁体、压钮、预紧弹簧，磁体为筒形，磁体中央带有底板，底板朝下通过预紧弹簧连接压钮，预紧弹簧松弛状态下，预紧弹簧下端伸出磁体底端，压钮背面连接电缆。

磁体吸附在导轨端部的表面，压钮抵住导轨表面，预紧弹簧保持压钮的接触力，之后，压钮背面从外部引入的电流为导轨通电。

磁体底面设置绝缘垫。绝缘垫防止磁体与导轨之间有电荷交换影响磁体磁性。

移动槽中线上设置落料槽。

钻孔过程中，钻头会在钻削的末期穿出导轨底面，落料槽容纳伸出的钻头端部以及收集少量碎屑，也方便将钻削过程中喷淋的乳化液集中，从落料槽端部重新循环，移动槽保持空置干净状态。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过拆分夹持过程和定位过程，将钻孔过程的振动与需要保持精度的定位结构隔离，防止钻孔孔位定位精度下降，夹持组件通过液压结构，每次夹持过程是重新在新位置上施加定量夹紧力，上一周期钻孔过程导致的微量变形不累积在夹持件上；钻孔过程导轨全程通电，促进电子转移到导轨全段，不是通过电子***而只在局部位置热传导，防止局部热集中导致导轨变形和钻孔尺寸误差。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的钻孔位置截面正视结构示意图；

图2是本发明导轨定位夹持牵引时的俯视结构示意图；

图3是图2中的视图A；

图4是本发明导轨在底座上定位与夹持的动作立体示意图；

图5是本发明导轨上安装吸附通电组件的结构示意图；

图中：1、底座；11、移动槽；12、落料槽；2、钻头组；21、安装板；22、钻孔电机；23、升降驱动；3、夹持组件；31、壳体；32、夹紧活塞；33、注压管；34、通断阀；4、定位组件；41、伺服电机；42、转臂；43、导轮；5、牵引轮；6、吸附通电组件；61、磁体；62、压钮；63、预紧弹簧；64、绝缘垫；65、电缆；9、导轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

一种多工位智能夹持式直线导轨生产专用钻孔设备，钻孔设备包括底座1、钻头组2、夹持组件3、定位组件4，底座1上表面沿长度方向设置移动槽11，移动槽11内放置待钻孔的导轨9，钻头组2设置在底座1上方，钻头组2包括若干沿移动槽11方向布置的钻头，夹持组件3、定位组件4均设置在底座1上表面且位于移动槽11两侧，

在导轨9进给时，定位组件4抵住导轨9两侧约束水平位置；

在导轨9定位完毕后，定位组件4与导轨9脱离接触，夹持组件3运动并抵住导轨9两侧面；

在导轨9钻孔过程中，夹持组件3保持与导轨9的接触。

将导轨9在钻孔前后的定位、夹持分为两个组件进行，定位组件4将导轨9实现高精度定位后，夹持组件3从两侧固定住导轨9，松开的定位组件4不受到钻孔过程振动的影响，所以，不会损坏定位组件4的精度，夹持组件3有一个设计要求就是，能够在夹持件有微量变形后，能够重新在新位置建立夹持动作，且夹持一旦建立，导轨9两侧的夹紧力是一致稳定的，不能有夹持力上的差异导致位置重新发生移动，钻头组2则是钻孔作业的执行件，钻头组2有多种钻头分别进行开孔、扩孔、精修孔的作业，而导轨9上需要加工是台阶孔，如果直接一次钻完整则钻削余量过大，发热以及变形严重，加工精度有限，本申请通过多种钻孔的设置，让钻孔分步骤进行，沿导轨9长度方向布置多个钻孔也是在多个工位上进行不同工序的钻孔作业，一次钻孔完毕后，夹持组件3松开，定位组件4重新运动并抵住导轨9两侧，以较高的移动精度来进行进给运动，导轨9前移，已经开孔的孔位到达扩孔钻下方，等待夹持以及钻孔。

钻头组2包括安装板21、钻孔电机22、升降驱动23，升降驱动23竖直安装在底座1一旁，升降驱动23顶部固定水平姿态的安装板21，安装板21上沿直线安装钻孔电机22，每个钻孔电机22朝向设置钻头。

如图1所示，钻头由钻孔电机22带动进行旋转，升降驱动23进行竖直方向进给，在钻孔时所有钻头同步钻削，钻头分开孔、扩孔、精修多种，每种可以设置多个，例如两个，这样导轨9在一次工序完毕后向前进给时可以进给两个孔位，快速将导轨9上的孔钻完，当然，这会存在导轨9刚进入设备时，只有前方孔位在开孔，后面位置还处于待加工状态，会有导轨9进出阶段的动作浪费。

夹持组件3包括壳体31、夹紧活塞32、注压管33、通断阀34，壳体31固定在底座1上表面，壳体31内滑动安装夹紧活塞32，夹紧活塞32朝向导轨9的一端伸出壳体31外，壳体31上背向导轨9的一侧对外连接注压管33，注压管33上设置通断阀34。

如图2、3所示，在需要进行夹持导轨9时，所有通断阀34全部打开，壳体31内从外部引入相等且较低的伸出压力，夹紧活塞32朝向导轨9伸出，直至抵住导轨9外表面，已经确定抵住导轨9外表面后，撤除定位组件4与导轨9的接触，之后，壳体31内再通过注压管33引入相等且更高的夹紧压力，夹紧活塞32在定点施加最终夹持力，然后通断阀34关闭，壳体31内压力保持，之后钻孔过程中的振动导致导轨9有朝一侧的微量位移时，该侧作用力由于夹紧活塞32受到快速升高的液压而快速提升，另一侧的夹紧活塞32则液压快速降低减少水平作用力，两者结合让导轨9重新回正，在不断使用过程中，夹持组件3结构内器件由于钻孔作用力的变形，在每次夹持时，可以由夹紧活塞32重新的伸出动作而不断被补偿掉，不会导致夹持点偏移，可以适应定位组件4确定下来的精确位置。

定位组件4包括伺服电机41、转臂42、导轮43，钻孔设备还包括牵引轮5，

伺服电机41轴线竖直设置在底座1上，伺服电机41输出端固定转臂42，转臂42远离伺服电机41的一端转动连接导轮43，导轮43轴线竖直，导轮43与转臂42端部的转动连接位置处设置角度传感器，

牵引轮5轴线竖直且滑动安装在底座1上，牵引轮5轴两端被一滑动接触的弹簧抵紧，弹簧为牵引轮5施加的弹力朝向导轨9，牵引轮5端部连接驱动电机，牵引轮5外缘为橡胶材质。

如图2、4所示，在定位组件4与导轨9接触后，牵引轮5开始转动，引导导轨9向前运动，导轮43与导轨9保持接触，导轨9前进，导轮43转动，导轨9的前进距离由导轮43转动处的角度传感器检测并给出信号，牵引轮5由其轴端的弹簧推动保持其与导轨9侧面的抵紧，牵引轮5在定位组件4前后各一个，在导轨9进出工位时均可受到牵引作用，也可以使用例如绳索代替牵引轮5，绳索直接在导轨9端部施加沿路径的牵引力，导轨9的位置全部由定位组件4确定。

导轨9在钻孔过程中两端通电。

如图5所示，导轨9在钻孔时孔位附近发热严重，尽管有切屑液的喷淋，也只能通过接触换热带走部分热量，孔位附近仍会具有一定的高温，而本申请钻孔不断进行，在上一工步开孔完毕后孔位的温度尚未下降充分又开始扩孔工步时，就容易引起孔位变形以及相应导轨直线度，所以，本申请通过通电的方式加速热量在导轨9内部的转移，不让热量紧靠自身热传导从孔位往周围扩散，金属的热传导高于非金属材料的原因大部分在于金属内部具有自由电子，物质内部温度的微观表现为分子、原子的热运动，分子、原子相互间热运动传递越快，则物质热传导系数也就越高，金属内的电子也能够传递热运动，而且，电子在较长尺度上穿梭，所以，金属的热传导一般都高于非金属材料，在导轨9两端通电后，电子被进一步促进了迁移，孔位处高温位置的激烈运动电子被批量定向沿导轨9长度方向进行迁移，将热量转移到导轨全长上分担，整体温度上升有限，本特性尤其适用在长窄的金属部件上用作增强传热，当然，通电后会有电阻热产生，整体热值会比通电前要多，但因为分布更加均匀，所以，最高温度会低于不通电的情况，局部变形量减小。

钻孔设备还包括吸附通电组件6，吸附通电组件6吸附固定在导轨9两端，吸附通电组件6包括磁体61、压钮62、预紧弹簧63，磁体61为筒形，磁体61中央带有底板，底板朝下通过预紧弹簧63连接压钮62，预紧弹簧63松弛状态下，预紧弹簧63下端伸出磁体61底端，压钮62背面连接电缆65。

如图5所示，磁体61吸附在导轨9端部的表面，压钮62抵住导轨9表面，预紧弹簧63保持压钮62的接触力，之后，压钮62背面从外部引入的电流为导轨9通电。

磁体61底面设置绝缘垫64。绝缘垫64防止磁体61与导轨9之间有电荷交换影响磁体61磁性。

移动槽11中线上设置落料槽12。

如图1、4所示，钻孔过程中，钻头会在钻削的末期穿出导轨9底面，落料槽12容纳伸出的钻头端部以及收集少量碎屑，也方便将钻削过程中喷淋的乳化液集中，从落料槽12端部重新循环，移动槽11保持空置干净状态。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多工位智能夹持式直线导轨生产专用钻孔设备，其特征在于：所述钻孔设备包括底座（1）、钻头组（2）、夹持组件（3）、定位组件（4），所述底座（1）上表面沿长度方向设置移动槽（11），所述移动槽（11）内放置待钻孔的导轨（9），所述钻头组（2）设置在底座（1）上方，钻头组（2）包括若干沿移动槽（11）方向布置的钻头，所述夹持组件（3）、定位组件（4）均设置在底座（1）上表面且位于移动槽（11）两侧，

在导轨（9）进给时，定位组件（4）抵住导轨（9）两侧约束水平位置；

在导轨（9）定位完毕后，定位组件（4）与导轨（9）脱离接触，夹持组件（3）运动并抵住导轨（9）两侧面；

在导轨（9）钻孔过程中，夹持组件（3）保持与导轨（9）的接触。

2.根据权利要求1所述的一种多工位智能夹持式直线导轨生产专用钻孔设备，其特征在于：所述钻头组（2）包括安装板（21）、钻孔电机（22）、升降驱动（23），所述升降驱动（23）竖直安装在底座（1）一旁，升降驱动（23）顶部固定水平姿态的安装板（21），所述安装板（21）上沿直线安装钻孔电机（22），每个钻孔电机（22）朝向设置钻头。

3.根据权利要求2所述的一种多工位智能夹持式直线导轨生产专用钻孔设备，其特征在于：所述夹持组件（3）包括壳体（31）、夹紧活塞（32）、注压管（33）、通断阀（34），所述壳体（31）固定在底座（1）上表面，壳体（31）内滑动安装夹紧活塞（32），所述夹紧活塞（32）朝向导轨（9）的一端伸出壳体（31）外，所述壳体（31）上背向导轨（9）的一侧对外连接注压管（33），所述注压管（33）上设置通断阀（34）。

4.根据权利要求3所述的一种多工位智能夹持式直线导轨生产专用钻孔设备，其特征在于：所述定位组件（4）包括伺服电机（41）、转臂（42）、导轮（43），所述钻孔设备还包括牵引轮（5），

所述伺服电机（41）轴线竖直设置在底座（1）上，伺服电机（41）输出端固定转臂（42），所述转臂（42）远离伺服电机（41）的一端转动连接导轮（43），所述导轮（43）轴线竖直，导轮（43）与转臂（42）端部的转动连接位置处设置角度传感器，

所述牵引轮（5）轴线竖直且滑动安装在底座（1）上，牵引轮（5）轴两端被一滑动接触的弹簧抵紧，所述弹簧为牵引轮（5）施加的弹力朝向导轨（9），所述牵引轮（5）端部连接驱动电机，牵引轮（5）外缘为橡胶材质。

5.根据权利要求1~4任一项所述的一种多工位智能夹持式直线导轨生产专用钻孔设备，其特征在于：所述导轨（9）在钻孔过程中两端通电。

6.根据权利要求5所述的一种多工位智能夹持式直线导轨生产专用钻孔设备，其特征在于：所述钻孔设备还包括吸附通电组件（6），所述吸附通电组件（6）吸附固定在导轨（9）两端，所述吸附通电组件（6）包括磁体（61）、压钮（62）、预紧弹簧（63），所述磁体（61）为筒形，磁体（61）中央带有底板，底板朝下通过预紧弹簧（63）连接压钮（62），所述预紧弹簧（63）松弛状态下，预紧弹簧（63）下端伸出磁体（61）底端，所述压钮（62）背面连接电缆（65）。

7.根据权利要求6所述的一种多工位智能夹持式直线导轨生产专用钻孔设备，其特征在于：所述磁体（61）底面设置绝缘垫（64）。

8.根据权利要求1所述的一种多工位智能夹持式直线导轨生产专用钻孔设备，其特征在于：所述移动槽（11）中线上设置落料槽（12）。