机械加工设备及方法与流程

本发明涉及一种用于机械加工的设备及方法，更具体地，其涉及用于工业机器人的加工头。

优选但非排它性地，本发明应用于工业机器人的钻头，且以下说明主要描述此类应用。

背景技术：

在工业机器人的加工头技术机领域中，已知的是，使用钻头钻由不同材料，例如，铝、钛合金和碳纤维制成的层叠板及结构，然后其通过例如铆接连接。

在被钻孔时，所述层叠板及结构将被牢固地保持彼此压合成一叠，以防止板和结构间隔开，而在其中形成可被钻屑渗入或在钻孔边缘形成毛刺的中空空间。

以申请人的名义提交的专利申请ep1884313中公开了此类设备的一种示例，该申请公开了一种用于钻由施加到板上的加强筋构成的结构的加工装置。

该装置包括一内部加工头和一外部加工头，后者装配有一负载检测器，其用于测量施加到待钻的结构上的推力。拉动所述外部加工头靠近所述结构的壁的外表面，直到其施加到所述外表面上的推力等于预设近似推力阈值。然后拉动所述内部加工头靠近所述结构的壁的内表面，直到所述负载检测器检测到由所述外部加工头施加到所述外部结构壁上的推力的预设变化。最终，通过外部加工头向所述结构的外表面施加与钻孔所需的压力相等的推力。所述外部和内部加工头将所述板和加强筋压合在一起，从而在单个钻头上提供负载检测器的同时还允许在其上钻孔。

然而，上述类型的设备具有一些缺陷。

缺陷之一在于，两个加工头的设置不适用于具有由于障碍物或被加工或待加工的层叠板和结构的形状而难以接近的面的工件。

另一缺陷在于，此类设备需要提供两个加工头，从而造成成本问题。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种用于工业机器人的加工头，其具有减小的尺寸，并且优选适用于钻孔层叠板及结构的难以接近的区域。

本发明的另一目的在于提供一种用于工业机器人的加工头，其适用于钻孔层叠板及结构，且其是简单并便宜的。

本发明的上述以及其它目的通过提供一种如所附的权利要求中所限定的用于工业机器人的加工头来实现。

应当理解的是，所附权利要求是本发明中所提供的技术教导的组成部分。

附图说明

结合附图，通过下文中仅以非限制性示例方式给出的详细描述，本发明的其它特征和优势将变得显而易见，其中：

图1示出了本发明的加工头的一种实施方式的透视图；以及

图2示出了本发明的加工头的一种实施方式的剖视图。

具体实施方式

参考附图，其根据本发明的一种实施方式，示出了工业机器人的加工头，如下文中将作为参考的钻头10的示例性实施方式。

钻头10，本说明书中也称为加工头10，其包括：主轴11，例如，电动主轴，其可滑动地安装在头部支撑件14上；蜗杆26，其与主轴11相连并被设置成使得主轴(11)在进给方向x-x上移动；以及反向臂15，其连接至蜗杆26并可滑动地安装在所述头部支撑件14上。

优选地，所述钻头10包括连接至加工滑动件12上的主轴11，连接至反向滑动件16上的反向滑动臂15以及例如可连接至机器人臂上的头部支撑件14。

所述加工滑动件12和反向滑动件16可滑动地安装在所述头部支撑件14上，例如，分别安装在钻孔导向件18和反向导向件19上。优选地，所述加工滑动件12以及反向滑动件16可在平行于主轴轴线的进给方向上滑动，并且，在所述钻头的示例性情况下，该进给方向平行于钻孔轴线x-x。

优选地，所述主轴11通过例如螺丝固定到所述加工滑动件12上，并且将所述反向臂15通过例如螺丝固定到所述反向滑动件16上。

以已知的方式，所述主轴11又包括工具20，例如，具有钻头21、工具架22以及主轴电机23的钻具。

优选地，主轴11连接至主轴支撑件24上，所述主轴支撑件24又连接到加工滑动件12上。

更优选地，主轴11通过例如螺丝固定到主轴支撑件24上，并且，所述主轴支撑件24通过例如螺丝固定到加工滑动件12上。

在优选的方式中，反向臂15包括位于钻孔轴线x-x上的钻孔反向套管25，从而使得所述工具20，例如钻头21可以穿过所述套管。

优选地，所述反向套管25连接到所述反向臂15的一端。

主轴11和反向臂15，以及优选加工滑动件12和反向滑动件16通过蜗杆26，例如，滚珠丝杆移动，所述蜗杆26通过螺母38连接到反向滑动件16，并通过螺钉支撑件39连接到加工滑动件12。蜗杆26连接至滑动电机27，并由所述滑动电机27转动，所述滑动电机27又连接到加工滑动件12，以便于和主轴11整体移动。

优选地，滑动电机27通过例如螺丝固定到工作滑动件12上。

如下文中将详细说明的，与螺母38以及支撑件39相连的滚珠丝杆26被设置成使得主轴11和反向臂15，并且优选加工滑动件12和反向滑动件16在进给方向上并以彼此相反的方向移动。如下文中将详细公开的，当蜗杆26转动时，螺母38和支撑件39使得加工滑动件12以及反向滑动件16在相反的方向上移动，以便将反向臂15和工具20之间的待加工的一叠层叠板和结构压合在一起。

优选地，加工头10包括连接到主轴11和头部支撑件14上的平衡缸28，且其被设置成在控制器的控制下，平衡施加到主轴上的、随着主轴的空间位置变化而变化的力。

平衡缸28被设置成向主轴11或优选与主轴11连接的加工滑动件12施加预设的力或临界力，从而使得当施加到主轴上的力超过预设力时，主轴移动。

例如，平衡缸28为如图1所示的气动平衡缸，并且，其包括连接到头部支撑件14上的主体31以及可在主体31内移动并具有与加工滑动件12相连的端部33的杆32。

优选地，所述预设力可通过电子控制器控制，且其可通过作用于所述气动平衡缸上使其以已知的方式变化。

优选地，主体31通过例如螺丝固定到头部支撑件14，且所述杆32的端部33被固定到加工滑动件12上，例如，螺纹杆端部33被固定到工作滑动件12上。

优选地，工具20包括被设置成内部容纳钻头21并且设置有一可供所述钻头从中出来的开口的套管29。优选地，工具20包括套筒42，其被设置成在内部接收主轴电机23的前端并设置有盖43。所述加工设备还包括，以已知的方式设置成在钻头21内产生流体流动的流体回路，以及形成于套筒42内部的抽吸回路，且其在加工期间在钻头周围进行抽吸，以便于去除所述工具工作的区域内产生的碎片、切屑或材料。

以已知的方式，套管29包括例如，连接在一起的第一管状部分36和第二管状部分37，以便于形成能够可逆地伸展和折叠的伸缩套管。所述第二管状部分37例如，被焊接到盖43上。弹簧34，例如，螺旋弹簧，其一端被推压抵靠在盖43上，且其另一端抵靠在与所述第一管状部分36相连的板35上，趋向于完全伸展所述伸缩套管。

优选地，板35和盖43包括用于容纳弹簧34的座。当套管29被完全伸展时，其被设置成完全包围所述钻头，而当其被压缩时，其允许所述钻头伸出，从而能进行加工。

优选地，所述第一管状部分36由具有不同直径的三个管状部分形成。

本发明的加工头10的操作如下。

在第一步，确定所述加工头10的位置，使得待加工的层叠板和/或结构位于反向臂15和工具20之间，优选位于反向套管25和工具20之间。

在第二步，滑动电机27使得蜗杆26，优选滚珠丝杆转动，从而使得与其相连的反向臂15，以及优选使得与反向臂15以及蜗杆26连接的反向滑动件16移动。优选地，平衡缸28以与其连接的加工滑动件12的移动相反的力校准，从而当滚珠丝杆26转动时，反向滑动件16移动，而工具20和加工滑动件12保持静止。

在第三步，反向臂15与堆叠的板和/或结构抵接，从而在其上施加压力。

在第四步，在第二步中保持静止的工具，优选连接到其上的加工滑动件12开始移动，所述移动继续进行直到工具20，以及优选其套管29抵达与所述板和/或结构接触。当在第三步中施加到堆叠的板和/或结构上的压缩力超过使主轴11，优选与其连接的加工滑动件12移动所需的力时，开始第四步。

在第五步中，施加到堆叠上的推力持续直到工具20开始加工，例如，直到所述推力超过所述第一管状部分36克服弹簧34施加的推力返回所需的阈值，开始所述加工。

有利的是，本发明的加工头10能得到具有较小的尺寸并且适用于钻孔层叠板和结构的难以靠近区域的工业机器人的加工头。实际上，相对于现有技术中需要提供两个相对头部的加工头，反向臂的设置可减小尺寸。此外，本发明的加工头10具有用于在加工期间保持所述板和结构压合堆叠的简单且便宜的结构的优点。

当然，在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的范围的前提下，可对这些仅以非限制性示例的方式描述的实施方式和结构细节进行大量变化。