采用机械手上下料的多功能打孔机的制作方法

本发明涉及机械设备领域，尤其是一种多功能钻床。

背景技术：

支承板被广泛的用于机械连接机构中，支承板上大多需要打孔，通过孔位实现安装和连接，某些设计精度高的产品使用的支承板需要很高的连接精度，即要求支承板的打孔加工精度高。例如某类支承板，其顶部需要打两个顶部连接孔，两个侧部分别需要打位置高度相同的攻丝孔，同时两个侧向的顶部需要做倒角处理，两个顶部连接孔是倾斜的，顶部连接孔与攻丝孔的位置尺寸和角度都有较高的精度要求，即对于加工精度要求高。目前该支承板的孔位加工过程是：先将支承板工件固定，通过打孔机打一个顶部连接孔，然后取下支承板工件更换位置，再打另一边的顶部连接孔，然后取下支承板工件更换设备，通过攻丝钻头分别对支承板工件的两侧进行攻丝孔加工，再取下支承板工件更换设备，通过倒角装置对支承板工件进行倒角处理，现有孔位加工设备加工上述支承板需要重复装卸支承板工件，不仅操作麻烦，而且加工精度低。另外，在孔位加工过程中，不仅噪音大，而且金属屑乱飞的情况很普遍，金属屑飞出设备之外回收也麻烦，设备操作环境差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种操作方便，自动完成高精度孔位加工，便于金属屑收集和降低噪音的采用机械手上下料的多功能打孔机。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：采用机械手上下料的多功能打孔机，包括机架、护罩装置、液压装置、控制器、冷却装置、加工装置和机械手装置，加工装置和护罩装置安装在机架上，护罩装置将加工装置罩在其内，控制器控制液压装置、机械手装置和加工装置动作，加工装置包括夹具机构、钻孔机构、攻丝机构和倒角机构；

护罩装置包括护罩、护罩门和滑轨，护罩安装机架上，加工装置处于护罩内，滑轨安装在护罩顶部，护罩门顶部设有与滑轨相连的开门连接件，通过开门连接件和滑轨控制护罩门在护罩上的开关；护罩门底部设有开门感应器；

所述夹具机构包括滑台组件和夹具组件；滑台组件包括滑台伺服电机、伺服电机座、滑台座、线轨副、滚珠丝杠副、轴承座和水平工作台，滑台伺服电机安装在伺服电机座上，线轨副、伺服电机座和轴承座安装在滑台座上，滑台座上固定安装在机架上，滚珠丝杠副安装在电机座和轴承座之间，水平工作台安装在线轨副和滚珠丝杠副上并沿线轨副前后直线移动；

夹具组件包括夹紧油缸、油缸支架、夹具开关、夹紧块、定位块、底板、立板、工件防撞支架、卸料顶块和卸料油缸，工件防撞支架包括防撞立板和防撞垫；底板安装在水平工作台上；夹紧油缸固定安装在油缸支架上，夹紧块安装在夹紧油缸上，夹具开关安装在油缸支架上且位置与夹紧油缸对应，油缸支架固定安装在底板上，底板通过螺钉与立板固定安装，定位块安装在立板的侧面上，卸料顶块固定在卸料油缸上，卸料顶块穿过立板；防撞立板和防撞垫相连，防撞垫处于底板上，夹具开关的位置处于油缸支架和防撞立板之间；

机械手装置包括可移动的底座、动力部件、转动关节组和工件抓取手，动力部件安装在底座上，转动关节组底端连接动力部件，工件抓取手安装在转动关节组顶部，动力部件控制转动关节组上的工件抓取手朝向工件防撞支架动作；

钻孔机构包括进给组件、立柱、立柱罩和和两个钻孔动力头；立柱罩安装在立柱上，立柱底部固定在机架上；进给组件包括固定座、限位块、两个进给线轨副、角度控制装置和两组进给深度控制装置，固定座安装在立柱上；角度控制装置包括角度控制电机、双头输出减速箱和两个转盘，角度控制电机通过双头输出减速箱连接两个转盘，即双头输出减速箱的两个输出端分别连接一个转盘，每个转盘分别连接一个进给线轨副；每组进给深度控制装置包括进给气缸和进给气缸支架，进给气缸安装在进给气缸支架上，进给气缸支架呈开口端朝下的U形，进给线轨副位置处于进给气缸支架内，进给气缸连接进给气缸支架内的进给线轨副，并控制进给线轨副在进给气缸支架内上下滑动；每个进给线轨副上安装一个钻孔动力头，角度控制电机通过双头输出减速箱控制进给线轨副及其上的钻孔动力头同向或反向转动角度，每个进给气缸分别控制线轨副及其上的钻孔动力头的钻孔深度；固定座上设有多个上下排列高度不同的定位键孔，限位块上设有与定位键孔形状匹配的连接键，限位块通过连接键上下高度可调的连接在固定座上；限位块上设有两个外低内高的斜面，两个斜面以限位块的中心径向对称设置；

钻孔动力头包括主轴箱、主电机、阻尼器支架、阻尼器和钻孔刀具，主轴箱固定安装在进给线轨副上，钻孔刀具、阻尼器支架和主电机安装在主轴箱上，阻尼器安装在阻尼器支架上，阻尼器位置处于进给装置的内侧，阻尼器底部位置与限位块的斜面位置对应；钻孔刀具朝向夹具组件；钻孔刀具包括钻头、筒夹、夹头、轴承盖、主轴、轴承和锁紧螺母，钻头安装在筒夹上，筒夹安装在夹头上，夹头穿过轴承盖连接主轴底部，轴承和锁紧螺母安装在主轴上部且位置处于主轴箱内，主电机通过主轴带动钻头转动，钻头朝向夹具组件；

攻丝机构包括攻丝头立柱、攻丝头支座、攻丝头、攻丝伺服电机、丝锥夹头和丝锥，攻丝头立柱安装在机架上，攻丝头支座安装在攻丝头立柱上，攻丝头安装在攻丝头支座上，攻丝伺服电机安装在攻丝头上，丝锥夹头安装在攻丝头上，丝锥安装在丝锥夹头的前端上，攻丝伺服电机通过攻丝头带动丝锥转动，丝锥朝向夹具组件；

倒角机构包括倒角头立柱、倒角头支座、倒角刀、铣刀夹头、倒角电机和倒角头，倒角头立柱安装在机架上，倒角头支座安装在倒角头立柱上，倒角头安装在倒角头支座上，倒角电机安装在倒角头上，铣刀夹头安装在倒角头上，倒角刀安装在铣刀夹头上，倒角电机带动倒角刀转动，倒角刀朝向夹具组件；

冷却装置上设有一根通冷却液的冷却管，水平工作台上设有用于固定冷却管的卡座，冷却管出口端随水平工作台移动，冷却管出口端朝向钻头或丝锥或倒角刀；

线轨副内端处于钻孔动力头的下方，线轨副外端靠近护罩门，水平工作台靠近护罩门的位置是上料和下料工位，水平工作台处于钻孔动力头下方的位置是双孔钻孔工位。

作为优选，机架顶部设置安装板，夹具机构、钻孔机构、攻丝机构和倒角机构均安装在安装板上，护罩的底部与安装板的边缘固定连接。

作为优选，冷却装置的顶部放置工件箱，工件箱分为放置待加工工件的第一工件箱和放置加工完成工件的第二工件箱。

作为优选，护罩门上设有拉手，护罩门安装在护罩的前部，护罩的左右侧壁和后部侧壁上均设有可视窗，护罩门上设有第一可视窗。

作为优选，夹紧油缸和卸料油缸连接液压装置。

作为优选，控制器分别控制夹紧油缸、卸料油缸、进给气缸、滑台伺服电机、夹具开关、角度控制电机、主电机、攻丝伺服电机、倒角电机、动力部件和开门感应器动作。

作为优选，攻丝机构是两组，两组攻丝机构分别设置在线轨副的两侧，且以线轨副为中心对称设置；水平工作台处于两组攻丝机构之间的位置是攻丝工位。

作为优选，倒角机构是两组，两组倒角机构分别设置在线轨副的两侧，且以线轨副为中心对称设置；水平工作台处于两组倒角机构之间的位置是倒角工位。

采用了上述技术方案的采用机械手上下料的多功能打孔机，优点是可以自动完成工件的上下料、钻双孔、攻丝和倒角，自动化程度高，操作方便，加工精度高，护罩装置可以有效的防止加工过程中金属屑飞出设备之外便于金属屑的回收利用，也降低了加工过程中的噪音，即改善了操作环境。

附图说明

图1：本发明实施例的结构示意图。

图2：本发明实施例加工的工件示意图。

图3：本发明实施例中加工装置的示意图。

图4：本发明实施例中滑台组件的示意图。

图5：本发明实施例中夹具组件的示意图。

图6：本发明实施例中攻丝机构的示意图。

图7：本发明实施例中倒角机构的示意图。

图8：本发明实施例中进给组件的示意图。

图9：本发明实施例中钻孔动力头的示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-9对本发明做进一步描述。

如图1-9所示的一种采用机械手上下料的多功能打孔机，包括机架1、护罩装置9、液压装置2、控制器、润滑装置10、冷却装置11、加工装置3和机械手装置8，加工装置3和护罩装置9安装在机架1上，护罩装置9将加工装置罩在其内，通过控制器控制液压装置2、冷却装置11、加工装置3和机械手装置8动作。

本发明的采用机械手上下料的多功能打孔机加工的连接板即工件如图2所示，其顶部需要打两个顶部连接孔a，两个侧部分别需要打位置高度相同的攻丝孔b，同时两个侧向的顶部需要做倒角c处理。

加工装置3包括夹具机构4、钻孔机构5、攻丝机构6和倒角机构7。机架1顶部设置安装板110上，夹具机构4、钻孔机构5、攻丝机构6和倒角机构7均安装在安装板110上，机架内设有抽屉101。

夹具机构4包括滑台组件102和夹具组件103。滑台组件包括滑台伺服电机10201、伺服电机座10202、滑台座10207、线轨副10204、滚珠丝杠副10205、轴承座10206和水平工作台10203，滑台伺服电机10201安装在伺服电机座10202上，线轨副10204、伺服电机座10202和轴承座10206安装在滑台座10207上，滑台座10207上固定安装在机架上，滚珠丝杠副10205安装在电机座10202和轴承座10206之间，水平工作台10203安装在线轨副10204和滚珠丝杠副10205上并沿线轨副10204前后直线移动。水平工作台10203上设有卡座10208。

夹具组件103包括夹紧油缸10301、油缸支架10302、夹具开关10304、夹紧块10305、定位块10307、底板10308、立板10309、工件防撞支架、卸料顶块10313和卸料油缸10314，工件防撞支架包括防撞立板10310和防撞垫10311；底板10308安装在水平工作台10203上。夹紧油缸10301固定安装在油缸支架10302上，夹紧块10305安装在夹紧油缸10301上，夹具开关10304安装在油缸支架10302上且位置与夹紧油缸10301对应，油缸支架10302固定安装在底板10308上，底板10308通过螺钉与立板10309固定安装，定位块10307安装在立板10309的侧面上，卸料顶块10313固定在10314卸料油缸上，卸料顶块10313穿过立板10309；防撞立板10310和防撞垫10311相连，防撞垫10311处于底板10308上，夹具开关10304的位置处于油缸支架10302和防撞立板10310之间。通过夹紧油缸10301推动夹紧块10305将工件固定在10309立板侧面；钻孔加工完成后，夹紧油缸10301退回原位接触夹具开关10304，夹具开关10304向控制器发信号，卸料油缸10314推动卸料顶块10313将工件顶出下落到防撞垫10311上，工件上部靠在防撞立板10310上，防撞立板10310的不仅为了保护工件，同时也保护了夹具开关10304，防止其被工件碰到。夹具开关10304起到了互锁的作用，未接收到夹紧油缸10301退回原位信号时，卸料油缸10314不顶出。

钻孔机构5包括进给组件、立柱108、立柱罩109和和两个钻孔动力头。立柱罩109安装在立柱108上，立柱108底部固定在机架上。进给组件包括固定座10705、限位块10703、两个进给线轨副10701、角度控制装置和两组进给深度控制装置，固定座10705固定安装在立柱108上。角度控制装置包括角度控制电机10709、双头输出减速箱10708和两个转盘10702，角度控制电机通过双头输出减速箱连接两个转盘，即双头输出减速箱的两个输出端分别连接一个转盘，每个转盘10702分别连接一个进给线轨副10701。每组进给深度控制装置包括进给气缸10707和进给气缸支架10706，进给气缸10707安装在进给气缸支架10706上，进给气缸支架10706呈开口端朝下的U形，进给线轨副10701位置处于进给气缸支架10706内，进给气缸10707连接进给气缸支架10706内的进给线轨副10701，并控制进给线轨副10701在进给气缸支架10706内上下滑动。每个进给线轨副10701上安装一个钻孔动力头，角度控制电机通过双头输出减速箱控制进给线轨副及其上的钻孔动力头同向或反向转动角度，每个进给气缸分别控制线轨副及其上的钻孔动力头的钻孔深度。

固定座10705上设有多个上下排列高度不同的定位键孔10711，限位块10703背面设有与定位键孔10711形状匹配的连接键10704，限位块10703通过连接键10704上下高度可调的连接在固定座10705上；限位块10703上设有两个外低内高的斜面，两个斜面以限位块的中心径向对称设置，以保证在两侧对称孔的精度，限位块10703的斜面一个作用是限制钻孔动力头的转动角度，防止两个钻孔动力头的转动发生碰触的情况，另一个作用是位置匹配钻孔动力头上阻尼器10608的位置，通过阻尼器10608抵住限位块10703斜面控制钻孔动力头的钻孔深度。限位块10703通过连接件10704连接在固定座10705上，当不需要对钻孔动力头的转动角度和钻孔深度进行限制时，可以取消限位块10703，尤其是需要调整钻孔动力头的转动角度和钻孔深度限制时，通过调整限位块10703在固定座10705上的上下高度即可。

进给气缸支架10706呈开口端朝下的U形，环绕于进给线轨副10701，进给线轨副10701在10706号进给支架内滑动，不仅增加了连接强度而且保障其它相关机构不干涉。

两个钻孔动力头分别安装在一个进给线轨副10701上，钻孔动力头包括主轴箱0610、主电机10609、阻尼器支架10607、阻尼器10608和钻孔刀具，主轴箱0610固定安装在进给线轨副10701上，钻孔刀具、阻尼器支架10607和主电机10609安装在主轴箱10610上，阻尼器10608安装在阻尼器支架10607上，阻尼器10608位置处于进给装置的内侧，阻尼器10608底部位置与限位块10703上设的斜面位置对应。钻孔刀具朝向夹具组件103，钻孔刀具包括钻头10601、筒夹10602、夹头10603、轴承盖10604、主轴10605、轴承10606和锁紧螺母10611，钻头10601安装在筒夹10602上，筒夹10602安装在夹头10603上，夹头10603穿过轴承盖10604连接主轴10605底部，轴承10606和锁紧螺母10611安装在主轴10605上部且位置处于主轴箱0610内，主电机10609通过主轴10605带动钻头10601转动，钻头10601朝向夹具组件103。

角度控制电机通过双头输出减速箱控制进给线轨副及其上的钻孔动力头同向或反向转动角度，保证了两个孔倾斜角度的一致性，提高了加工的精度。两个进给气缸分别互相独立，通过进给气缸分别控制钻孔动力头的钻孔深度，可以满足两种不同深度的孔加工作业。

护罩装置9包括护罩91、护罩门92和滑轨93，护罩91安装机架1的安装板110上，加工装置3处于护罩91内，滑轨93安装在护罩91顶部，护罩门92顶部设有与滑轨93相连的开门连接件94，通过开门连接件94和滑轨93控制护罩门92在护罩91上的开关。护罩门92底部设有开门感应器，护罩门92上设有拉手922，护罩门92安装在护罩91的前部，护罩91的左右侧壁和后部侧壁上均设有可视窗912，护罩门92上设有第一可视窗921。可视窗912和第一可视窗921便于观察加工过程。开门感应器作为一个安全开关使用，当开门感应器检测到护罩门92打开，控制器控制钻孔机构5、攻丝机构6和倒角机构7不动作。

机械手装置8包括可移动的底座81、动力部件82、转动关节组83和工件抓取手84，动力部件82安装在底座81上，转动关节组83底端连接动力部件82，工件抓取手84安装在转动关节组83顶部，动力部件82控制转动关节组83上的工件抓取手84朝向工件防撞支架动作。

攻丝机构6是沿线轨副10204为中心相向设置的两组。每组攻丝机构6包括攻丝头立柱10401、攻丝头支座10402、攻丝头10403、攻丝伺服电机10404、丝锥夹头10405和丝锥10406，攻丝头立柱10401安装在机架上，攻丝头支座10402安装在攻丝头立柱10401上，攻丝头10403安装在攻丝头支座10402上，攻丝伺服电机10404安装在攻丝头10403上，丝锥夹头10405安装在攻丝头10403上，丝锥10406安装在丝锥夹头10405的前端上，攻丝伺服电机10404通过攻丝头10403带动丝锥10406转动，丝锥10406朝向夹具组件103。

倒角机构7是沿线轨副10204为中心相向设置的两组，每组倒角机构7包括倒角头立柱10501、倒角头支座10502、倒角刀10503、铣刀夹头10504、倒角电机10505和倒角头10506，倒角头立柱10501安装在机架上，倒角头支座10502安装在倒角头立柱10501上，倒角头10506安装在倒角头支座10502上，倒角电机10505安装在倒角头10506上，铣刀夹头10504安装在倒角头10506上，倒角刀10503安装在铣刀夹头10504上，倒角电机10505带动倒角刀10503转动，倒角刀10503朝向夹具组件103。

夹紧油缸10301和卸料油缸10314连接液压装置2，控制器分别控制夹紧油缸10301、卸料油缸10314、进给气缸10707、滑台伺服电机10201、夹具开关10304、角度控制电机10709、主电机10609、攻丝伺服电机10404、倒角电机10505、开门感应器和动力部件82的动作。润滑装置10通过多个自动润滑泵分别连接线轨副10204、滚珠丝杠副10205和线轨副10701。

冷却装置11上设有一根通冷却液的冷却管，冷却管卡在水平工作台的卡座上，冷却管出口端随水平工作台移动，冷却管出口端朝向钻头或丝锥或倒角刀，钻头或丝锥或倒角刀动作时冷却管通过对其喷冷却液进行降温处理。冷却装置11上放置工件箱，工件箱分为放置待加工工件的第一工件箱12和放置加工完成工件的第二工件箱13。

攻丝机构6是沿线轨副10204为中心相向设置的两组，两组攻丝机构6分别设置在沿线轨副10204的两侧，且以线轨副10204的中心对称设置；倒角机构7是沿线轨副10204为中心相向设置的两组，两组倒角机构7分别设置在沿线轨副10204的两侧，且以线轨副10204的中心对称设置。

线轨副10204内端处于钻孔动力头的下方，线轨副10204外端靠近护罩门92，水平工作台10203靠近护罩门的位置是上料和下料工位，水平工作台10203处于钻孔动力头下方的位置是双孔钻孔工位，水平工作台10203处于两组攻丝机构之间的位置是攻丝工位，水平工作台10203处于两组倒角机构之间的位置是倒角工位。

采用机械手上下料的多功能打孔机的工作过程如下：

（1）控制器控制转动关节组83动作，转动关节组83上的工件抓取手84通过拉起拉手922，护罩门92沿滑轨93向后移动，护罩门92打开；滑台伺服电机10201控制水平工作台10203在线轨副10204上移动至靠近护罩门的位置即上料工位；工件抓取手84从放置待加工工件的第一工件箱12内取出工件放入夹紧块10305和立板10309之间，夹紧油缸10301推动夹紧块10305将工件固定在10309立板侧面，并通过定位块10307对工件进行定位；

（2）滑台伺服电机10201控制水平工作台10203在线轨副10204上移动至双孔钻孔工位，工件处于钻头10601的下方；两个钻孔动力头同时工作，角度控制电机10709通过转盘10702控制进给线轨副10701转动至合适角度，进给气缸10707控制进给线轨副10701在进给气缸支架10706内向下滑动，主电机10609通过主轴10605带动钻头10601转动，完成工件两个相向斜孔的钻孔加工；进给气缸10707控制进给线轨副10701在进给气缸支架10706内向上滑动复位；

（3）滑台伺服电机10201控制水平工作台10203在线轨副10204上移动至攻丝工位，工件处于两个丝锥之间；两组攻丝机构6同时动作，即攻丝伺服电机10404通过攻丝头10403带动丝锥10406转动，完成攻丝加工；

（4）滑台台伺服电机10201控制水平工作台10203在线轨副10204上移动至倒角工位，工件处于两个倒角刀之间；两组倒角机构7同时动作，即倒角电机10505带动倒角刀10503转动，完成倒角加工；

（5）控制器控制转动关节组83动作，转动关节组83上的工件抓取手84通过拉起拉手922，护罩门92沿滑轨93向后移动，护罩门92打开；滑台伺服电机10201控制水平工作台10203在线轨副10204上移动至靠近护罩门的位置即下料工位，控制器控制夹紧油缸10301退回原位接触夹具开关10304，夹具开关10304向控制器发信号，控制器控制卸料油缸10314推动卸料顶块10313将工件顶出落到工件防撞支架上；工件抓取手84将工件防撞支架上完成孔位加工的工件取出，放在第二工件箱13内。

依次重复上述操作。