一种智能划线设备的制作方法

本实用新型属于加工技术领域，具体涉及一种可以对产品的毛坯进行智能划线的设备。

背景技术：

划线是机械加工中的一道重要工序，广泛用于批量生产中。其主要根据图样和技术要求，在毛坯或半成品上用划线工具画出加工界线，作为粗加工工序的加工基准，以达到提高加工效率和减少产品报废的目的；同时，划线过程也是一个检验过程，可以检测毛坯或半成品是否存在尺寸缺陷，对是否可以最终加工为成品进行预估，以减少后续工序的成本支出和时间占用，对提高加工效率、减少加工损失起到重要作用。

然而现有的划线工序基本采取手工操作，其过程耗时、费力，效率低，特别是大型零件，对人的体力要求更大、耗时更长；同时人工划线时又极易出现计算错误，稍不注意可能导致产品报废，影响了产出率和合格率，甚至影响正常的生产计划。

针对上述问题，有必要研发出一种划线设备，能实现智能自动划线，且计算准确，出错率低，可大大提高划线效率和质量，将操作工人从繁重的划线中解放出来。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种智能划线设备，以解决现有技术采取人工划线存在的劳动强度大、划线效率低、报废率高的问题。

为达到上述目的，本实用新型的目的之一提供如下技术方案：

一种智能划线设备，包括划线台、移动架和驱动移动架在划线台上按一定路径运行的驱动装置，所述移动架上通过多自由度机构设置有具有多自由度的划线头、喷墨头和提供墨介质的喷墨系统，

所述多自由度机构包括竖直设置在移动架上的竖直驱动缸、垂直设置在竖直驱动缸活塞端部的水平驱动缸、设置在竖直驱动缸与水平驱动缸之间的俯仰驱动缸和设置在竖直驱动缸与移动架之间的旋转电机I，所述竖直驱动缸、水平驱动缸、俯仰驱动缸三者之间均为铰接，所述划线头和喷墨头固定在水平驱动缸的活塞上，

所述喷墨系统包括用喷墨管路连通的喷墨容器和设置在喷墨管路上的喷墨控制阀和喷墨驱动泵，

所述智能划线设备还包括液压循环系统和智能控制系统，

所述液压循环系统包括分别与竖直驱动缸、水平驱动缸、俯仰驱动缸通过液压管路连通的介质容器、驱动泵和设置在液压管路上的移动控制阀，

所述智能控制系统包括固定在划线头上可360度旋转的摄像头、分别与喷墨控制阀、移动控制阀、旋转电机I连通的PLC控制器和显示器，所述PLC控制器与显示器及摄像头连通。

进一步，还包括工件调平装置和工件压紧装置，所述工件调平装置包括固定在划线台上三个可调支撑，所述工件压紧装置包括两个压板、支撑在压板一端的垫柱和用于压紧压板并将其固定在工件上的压紧器，所述压紧器、可调支撑均为与介质容器连通的液压缸，在与介质容器连通的管路上设置有与PLC控制器连通的电磁控制阀。

进一步，所述移动架设置有一容纳腔，所述喷墨容器、介质容器均设置在容纳腔内。

进一步，所述驱动装置包括固定于移动架底部的驱动轴、套装于驱动轴上的驱动轮和与驱动轴采用皮带连接的驱动电机，所述一定路径为环形滑道，所述驱动轮上设置有主齿，所述环形滑道上设置有与主齿啮合的从齿。

进一步，还包括平衡支撑装置，所述平衡支撑装置包括设置在移动架位于运行路径两侧的支撑板、活塞与支撑板固定的支撑驱动缸。

进一步，所述支撑驱动缸与介质容器连通，在与介质容器连通的管路上也设置有与PLC控制器连通的电磁控制阀。

进一步，所述支撑板的底面设置有多个用于支撑在划线台上的平衡齿。

进一步，还包括划圆机构，所述划圆机构包括旋转电机II和旋转臂，所述旋转电机II固定在水平驱动缸的活塞上，并与PLC控制器连通，所述旋转臂的两端分别与划线头和旋转电机II的主轴连接固定。

进一步，所述划线头上还设置有与PLC控制器连通的应力传感器。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过设置多自由度机构使划线头和喷墨头具有水平、竖直、旋转等多个自由度，可在三维空间内任意移动，实现无死角划线；通过智能控制系统对多自由度机构进行智能控制，使划线操作智能化、自动化，且计算精确、出错率低，可大大提高划线效率和质量，将操作工人从繁重的划线工作中解放出来，解决了人工划线劳动强度大、划线效率低、报废率高的问题。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为移动架的结构示意图；

图3为多自由度机构的结构示意图；

图4为驱动装置的结构示意图；

图5为划线流程图；

图6为调平固定流程图；

图7为划线程序的条件筛选示意图。

附图标记说明：

1-划线台；2-移动架；3-划线头；4-喷墨头；5-竖直驱动缸；6-水平驱动缸；7-俯仰驱动缸；8-旋转电机I；9-铰链；10-喷墨管路；11-喷墨容器；12-喷墨控制阀；13-喷墨驱动泵；14-介质容器；15-驱动泵；16-移动控制阀；17-液压管路；18-摄像头；19-PLC控制器；20-显示器；21-可调支撑；22-压板；23-垫柱；24-压紧器；25-电磁控制阀；26-容纳腔；27-驱动轴；28-驱动轮；29-皮带；30-驱动电机；31-环形滑道；32-支撑板；33-支撑驱动缸；34-平衡齿；35-旋转臂；36-旋转电机II；37-应力传感器。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。

如图1所示，本实施例中的一种智能划线设备，包括划线台1、移动架2和驱动移动架2在划线台1上按一定路径运行的驱动装置，移动架2上通过多自由度机构设置有具有多自由度的划线头3、喷墨头4和提供墨介质的喷墨系统，具体的，如图3所示，本实施例的多自由度机构包括竖直设置在移动架上的竖直驱动缸5、垂直设置在竖直驱动缸5活塞端部的水平驱动缸6、设置在竖直驱动缸5与水平驱动缸6之间的俯仰驱动缸7和设置在竖直驱动缸5与移动架2之间的旋转电机I 8，竖直驱动缸5、水平驱动缸6、俯仰驱动缸7三者之间均通过铰链9连接，使三者之间可以相对旋转，划线头3和喷墨头4固定在水平驱动缸6的活塞上，在水平驱动缸6的作用下实现水平移动；同时，在竖直驱动缸5的作用下实现竖直方向的移动；在俯仰驱动缸7的作用下，调整划线头、喷墨头与划线台之间的夹角，使可以在任意空间平面或斜面上划线和喷墨，进一步，在旋转电机I 8的综合作用下，可以实现任意空间位置的划线操作；本实施例的喷墨系统包括用喷墨管路10连通的喷墨容器11和设置在喷墨管路10上的喷墨控制阀12和喷墨驱动泵13；本实施例的智能划线设备还包括液压循环系统和智能控制系统，液压循环系统包括分别与竖直驱动缸、水平驱动缸、俯仰驱动缸通过液压管路连通的介质容器14、驱动泵15和设置在液压管路17上的移动控制阀16；本实施例的智能控制系统包括固定在划线头上可360度旋转的摄像头18、分别与喷墨驱动泵13、驱动泵15、喷墨控制阀12、移动控制阀16、旋转电机I 8连通的PLC控制器19和显示器20，PLC控制器19与显示器20及摄像头18连通；本划线设备还包括工件调平装置和工件压紧装置，工件调平装置包括固定在划线台上三个可调支撑21，工件压紧装置包括两个压板22、支撑在压板22一端的垫柱23和用于压紧压板并将其固定在工件上的压紧器24，压紧器24、可调支撑21均为与介质容器连通的液压缸，在与介质容器连通的管路上设置有与PLC控制器连通的电磁控制阀25。调平时，通过位于划线头上设置的摄像头，采集工件上不同基准位置的高度值，然后传入PLC控制系统进行比对，再向各控制可调支撑高度的电磁控制阀25发出调整信息，使工件基准位置的高度值一致，然后，打开压紧器的电磁控制阀，通过压板将工件固定，完成调平和压紧，等待划线，如图6所示。

作为本实施例的改进，如图2所示，移动架设置有一容纳腔26，喷墨容器、介质容器均设置在容纳腔26内。使设备更规范，更简洁，同时，也使移动架重量加重，助于划线平稳和保证质量。

作为本实施例的改进，如图4所示，驱动装置包括固定于移动架底部的驱动轴27、套装于驱动轴27上的驱动轮28和与驱动轴采用皮带29连接的驱动电机30，一定路径为环形滑道31，驱动轮28上设置有主齿(未示出)，环形滑道31上设置有与主齿啮合的从齿(未示出)。在驱动电机的作用下，由皮带带动驱动轴旋转，进而带动驱动轮在环形滑道上移动，由于采用主齿与从齿的啮合传动，可以使移动精确，误差小，可在移动中划线，且质量可靠。该环形滑道可以是规矩的圆，也可以是规矩的椭圆，当然也可以是任意可用参数表达形状的环形，这使得划线头可以相对于工件360度旋转，使划线操作更容易和直接。

当然，驱动轮可以是两个，环形滑道31也对应设置两条，可以增加其行驶过程的平稳性；同时，也可以在移动架的底部再设置从动轴和从动轮，使移动架的平衡得到进一步增强。因此，一个或多个驱动轮、一个或多个从动轮等方案均应在本实用新型的限定范围内。

作为本实施例的改进，如图4所示，还包括平衡支撑装置，其包括设置在移动架位于环形滑道31两侧的支撑板32、活塞与支撑板32固定的支撑驱动缸33，支撑板的底面设置有多个用于支撑在划线台上的平衡齿34，支撑驱动缸33与介质容器连通，在与介质容器连通的管路上也设置有与PLC控制器连通的电磁控制阀25。移动架移动时，电磁控制阀处于关闭状态，支撑驱动缸停止工作，此时支撑板位于划线台表面的上方，两者为隔离状态；划线时，移动架停止移动，打开电磁控制阀，支撑驱动缸工作，驱动支撑板向下伸出，与划线台表面贴紧，使划线操作更平稳，同时，由于平衡齿更易抓牢划线台表面，使其固定效果更佳；

作为本实施例的改进，由于旋转电机I旋转划圆时，需要带动整个多自由度机构旋转，并且还需要其他竖直驱动缸、水平驱动缸、俯仰驱动缸的复合作用，操作过程复杂，能耗高。为解决该问题，本申请还设计了划圆机构，如图3所示，其具体包括旋转电机II 36和旋转臂35，旋转电机II 36固定在水平驱动缸的活塞上，并与PLC控制器连通，旋转臂35的两端分别与划线头和旋转电机II的主轴连接固定。这样，在旋转电机II的旋转驱动下，通过旋转臂带动划线头作圆周运动，从而实现划圆操作，结构简单、操作简洁。

当然，上述旋转臂35可以是可伸缩的，使圆半径为可调的，其适用范围更大。

作为本实施例的改进，划线头上还设置有与PLC控制器连通的应力传感器37。通过应力传感器37可以确定划线的力度，避免过大对划线头的磨损，过小划线不清楚的问题。

使用上述划线设备的划线方法，如图5所示：

1)编写划线程序：通过显示器或各种存储介质输入成品形状的数据信息，或扫描成品轮廓得到数据信息，建立轮廓数据点信息库，在信息库中进行条件筛选，符合条件所有点的集合即为边界线，并根据边界线生成划线操作指令，类似于数控加工程序。具体的筛选条件为：在迪卡尔坐标系下，产品上任意具有多个不同竖坐标的点的集合，如图7所示，轮廓1上的点有(A，B，C，D)，而沿竖坐标向下对应的点，分别为(A1，A2，A3)；(B1，B2，B3)；(C1，C2，C3)；(D1，D2，D3)…，因此，A1、A2、A3与A的竖坐标不同，同理，B1、B2、B3与B；C1、C2、C3与C；D1、D2、D3与D不同，所以，具有多个不同竖坐标的点A，B，C，D的集合构成了1边界，即为划线加工的边界。

2)调平并固定：先将工件置于三个可调支撑上，通过位于划线头上设置的摄像头，采集工件上不同基准位置的高度值，然后传入PLC控制系统进行比对，再向各控制可调支撑高度的电磁控制阀发出调整信息，最终使工件基准位置的高度值一致，之后，打开压紧器的电磁控制阀，通过压板将工件固定，完成调平和压紧，其流程如图6所示；

3)工件外形检测：启动多自由度机构、驱动装置，通过摄像头对工件360度扫描并成像，确定工件外形轮廓，再与成品形进行比较，判定是否存在加工余量，若没有加工余量，则发出报废信息；

4)喷墨：启动喷墨系统、多自由度机构、驱动装置，对通过检测的工件表面进行喷墨操作；

5)划线：启动多自由度机构、驱动装置、划圆机构、平衡支撑装置，对工件任意部位的加工基准进行划线操作；

6)结果验证：启动多自由度机构、驱动装置，通过摄像头对工件的划线作360度扫描并成像，确定划线是否正确，若正确则划线结束，反之，则需重复4)-6)。

本实用新型通过设置多自由度机构使划线头和喷墨头具有水平、竖直、旋转等多个自由度，可在三维空间内任意移动，实现无死角划线；通过智能控制系统对多自由度机构进行智能控制，使划线操作智能化、自动化，且计算精确、出错率低，可大大提高划线效率和质量，将操作工人从繁重的划线工作中解放出来，解决了人工划线劳动强度大、划线效率低、报废率高的问题。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。