一种法兰加工用智能钻孔设备

1.本发明涉及智能加工设备技术领域，具体来讲涉及的是一种法兰加工用智能钻孔设备。


背景技术：

2.法兰是轴与轴之间或管道之间的相互连接的零件；也有用于设备进出口上的法兰或用于两个设备之间的连接，一般法兰上需要加工多个连接孔，法兰的连接孔的加工一般采用单轴钻床或多轴钻床，由于一个法兰要加工多个连接孔，在利用单轴钻床加工法兰连接孔的过程中需要多次定位和多次钻孔，一方面生产效率低，另一方面加工出来的连接孔中心距可能超差。
3.多轴钻床或称多孔钻床，是一种应用于机械领域钻孔、攻牙的机床设备，分为可调式和固定式。可调式多轴钻床的多轴器包括齿轮箱、万向节和传动轴，由于万向节是可活动轴件，故在限定范围内可左右移动。在调整加工孔距时不受齿轮所限制，适合加工多样不定性孔件，使用范围较广；缺点是精度方面控制有所欠缺，长期使用跑位率高。固定式多轴钻床的机头是固定不变的，一台固定式多轴钻床只能加工一种零件；另外固定式多轴钻床仍使用多轴器，多轴器内由于使用万向节传动装置，当主动轴以等角速度回转时，从动轴角速度将在一定范围内作周期性变化，引起附加动载荷，使传动不平稳，加工精度也不够高；同时钻孔与推进采用不同的动力源，需要操作不同的按钮，不能实现自动推进或钻孔；现有设备多数采用人工装卸法兰，工人劳动强度大、加工效率低。
4.为了解决上述问题，针对批量生产的零件，设计一种具有自动钻孔、自动输送法兰和自动装夹功能的法兰加工用智能钻孔设备，能减轻工人的劳动强度、提高加工效率好加工精度。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明在此提供一种法兰加工用智能钻孔设备，通过在驱动箱中设置第一传动结构，便于通过一个驱动电机同时带动两个驱动螺杆和复合轴转动，同时实现钻箱的推进和带动钻箱的多个钻轴钻动，便于实现法兰的多孔一次成型，保证了加工精度；通过设置输送装置用于自动输送法兰，并在输送装置上设置装夹机构，将输送装置输送来的法兰进行自动装夹；提高加工效率，减轻工人劳动强度。
6.本发明是这样实现的，构造一种法兰加工用智能钻孔设备，包括工作台、动力装置、装夹机构、定位机构和输送装置；
7.所述动力装置设置在所述工作台的上端，所述输送装置设置在所述工作台的下端，且横穿所述工作台；
8.所述装夹机构设置在所述输送装置上，用于将法兰固定在所述工作台的台面的下端；
9.所述定位机构设置在所述工作台上，便于将法兰定位在所述装夹机构上；
10.所述动力装置包括与所述工作台相连的支架、设置在所述支架的顶部的驱动机构和滑动设置在所述支架中的钻孔机构；
11.所述驱动机构包括驱动箱、设置在所述驱动箱的顶部的驱动电机、转动设置在所述驱动箱的底壁中部的复合轴、转动设置在所述驱动箱的底壁两侧的两个驱动螺杆和设置在所述驱动箱中的便于把动力从驱动电机传递到复合轴及两个驱动螺杆的第一传动结构；所述驱动螺杆用于移动所述钻孔机构；所述复合轴用于驱动钻孔机构中的多个钻轴转动；
12.所述复合轴包括外轴、内轴和复位弹簧；所述内轴滑动设置在所述外轴的内腔中，所述复位弹簧通过挡板套装在所述内轴的上端；
13.所述钻孔机构包括滑动设置在所述支架中的钻箱、转动设置在所述钻箱的顶壁的动力轴、设置在所述动力轴的下端的中心齿轮、转动设置在所述钻箱的底壁的多个钻轴、设置在所述钻轴上的与所述中心齿轮相啮合的边齿轮和设置在所述钻轴下端的钻头；
14.所述动力轴与所述内轴通过第二传动结构传动相连；
15.所述输送装置包括输送架、设置在所述输送架的一端的电动滚筒、设置在所述输送架的另一端的改向滚筒、设置在所述输送架上的多个第一托辊及第二托辊和设置在所述电动滚筒与所述改向滚筒间的皮带；
16.所述装夹机构包括与所述输送架相连的固定座、设置在所述固定座两侧的装夹动力机构和一一对应设置在两个所述装夹动力机构上的装夹座；
17.所述控制系统包括控制箱、设置在所述控制箱中的plc控制器和设置在所述控制箱上的触摸式显示屏，用于控制动力装置的自动钻进、输送装置的自动送料、定位装置的自动定位和装夹机构的自动装卸；
18.所述plc控制器与所述驱动电机、电动滚筒电连通。
19.进一步的，所述第一传动结构包括设置在所述驱动电机的输出轴上的第一主齿轮、转动设置在所述驱动箱的内腔的一侧的第一过渡轴、设置在所述第一过渡轴的上部的第一从齿轮、设置在所述第一过渡轴的中部的第二主齿轮、设置在所述外轴的中部的第二从齿轮、设置在所述外轴的上部的第三主齿轮、转动设置在所述驱动箱的内腔的另一侧的第二过渡轴、设置在所述第二过渡轴的上部的复合齿轮、转动设置在所述复合齿轮上部的驱动箱的内壁的中间轴、设置在所述中间轴上的从锥齿轮、传动连接在所述中间轴的左端的左蜗杆轴、传动连接在所述中间轴的右端的右蜗杆轴、设置在左侧的所述驱动螺杆上的与所述左蜗杆轴相啮合的左蜗轮和设置在右侧的所述驱动螺杆上的与所述右蜗杆轴相啮合的右蜗轮；
20.所述第一过渡轴转动设置在所述驱动箱的底壁和顶壁间；所述第二过渡轴通过第一轴承座与对应的所述驱动箱的后侧壁相连；所述中间轴的两侧均通过第二轴承座与对应的所述驱动箱的后侧壁相连；所述左蜗杆轴的一端与对应的所述驱动箱的左侧壁转动相连、另一端通过第三轴承座与所述驱动箱的后侧壁相连；所述右蜗杆轴的一端与对应的所述驱动箱的右侧壁转动相连、另一端通过第四轴承座与所述驱动箱的后侧壁相连。
21.进一步的，所述复合齿轮包括与所述第三主齿轮相啮合的第三从齿轮和与所述从锥齿轮相啮合的主锥齿轮；所述第三从齿轮与所述主锥齿轮一体设置。
22.进一步的，所述第二传动结构包括设置在所述内轴的下端的传动锥齿、设置在所述动力轴的腔体的上端的内锥套和便于将所述内锥套限制在所述动力轴的上端的环套；所
述内锥套的外壁设置有第二外花键槽，所述动力轴的腔体的顶端设置有第二内花键孔。
23.进一步的，所述钻箱的两侧两端通过滑移机构与支架相连、中部设置有与对应的驱动螺杆相啮合的螺纹驱动块；所述滑移结构包括设置在所述支架上的导轨和滑动设置在所述导轨上的用于连接所述钻箱的滑套；
24.所述第三传动结构包括设置在所述动力轴的下端的中心齿轮和设置在所述钻轴上的与所述中心齿轮相啮合的边齿轮；
25.所述钻箱包括钻箱体、钻箱盖、动力轴压盖和多个钻轴压盖；
26.所述钻箱的底壁圆周阵列设置有多个钻轴座，所述钻轴座的上端设置有所述钻轴压盖；所述钻箱盖的中部设置有动力轴座，所述动力轴座的上端设置有所述动力轴压盖。
27.进一步的，所述定位机构包括滑动设置在所述工作台的台面的下端的限位块和设置在所述工作台的台面上的用于移动所述限位块的限位动力机构；所述限位动力机构为限位气缸、限位油缸或限位电缸；
28.所述工作台包括台面和设置在所述台面的下端的多个支撑腿；所述台面上设有便于钻头通过的引导孔，所述台面的下端设置有便于法兰定位的定位凹槽；所述台面下端对应所述限位块处设置有便于容纳所述限位块的容纳槽。
29.进一步的，所述驱动箱包括驱动箱体、驱动箱盖和复合轴端盖；所述驱动箱盖的中部设置有复合轴座、两侧对称设置有驱动螺杆座；所述驱动螺杆转动设置在所述驱动螺杆座中，所述复合轴转动设置在所述复合轴座中。
30.进一步的，所述第一托辊转动设置在所述输送架上；所述输送架的中部两侧设置有便于容纳装夹机构的缺口槽，所述输送架上设置有第二托辊架，所述第二托辊架包括设置输送架上的两个支杆、托辊板和设置在所述托辊板的下部两端的与支杆相连的支板；所述托辊板的顶部设置有多个容纳所述第二托辊转动的圆弧槽。
31.进一步的，所述装夹动力机构为装夹气缸、装夹油缸或装夹电缸。
32.本发明具有如下优点：通过在驱动箱中设置第一传动结构，便于通过一个驱动电机同时带动两个驱动螺杆和复合轴转动，同时实现钻箱的推进和带动钻箱的多个钻轴钻动，便于实现法兰的多孔一次成型，保证了加工精度；在复合轴与动力轴间设置第二传动结构，便于钻箱移动到一定位置后，第二传动结构啮合，从而带动多个钻轴转动钻孔；通过设置输送装置用于自动输送法兰，并在输送装置上设置装夹机构，将输送装置输送来的法兰进行自动装夹；提高加工效率，减轻工人劳动强度。。
附图说明
33.图1是本发明的立体示意图；
34.图2是本发明的动力装置的立体图；
35.图3是本发明的动力装置的主视图；
36.图4是图3中a-a剖视图；
37.图5是本发明的驱动箱的后侧壁上的布置结构示意图；
38.图6是本发明的钻箱的俯视图；
39.图7是本发明的钻箱的内部布置示意图；
40.图8是本发明的定位机构在工作台上的组装示意图；
41.图9是本发明的定位机构的立体结构示意图；
42.图10是本发明的输送装置的立体图；
43.图11是本发明的输送装置去除皮带的立体图；
44.图12是图11的主视图；
45.图13是本发明采用气动装夹和限位的控制原理图。
具体实施方式
46.下面将结合附图1-图13对本发明进行详细说明，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。
47.如图1-图13所示，本发明通过改进在此提供一种法兰加工用智能钻孔设备，包括工作台、动力装置、装夹机构、定位机构和输送装置；
48.动力装置设置在工作台的上端，输送装置设置在工作台的下端，且横穿工作台；
49.装夹机构设置在输送装置上，用于将法兰固定在工作台的台面的下端；
50.定位机构设置在工作台上，便于将法兰定位在装夹机构上；
51.动力装置包括与工作台相连的支架1、设置在支架1的顶部的驱动机构和滑动设置在支架1中的钻孔机构；
52.驱动机构包括驱动箱2、设置在驱动箱2的顶部的驱动电机3、转动设置在驱动箱2的底壁中部的复合轴、转动设置在驱动箱2的底壁两侧的两个驱动螺杆4和设置在驱动箱2中的便于把动力从驱动电机3传递到复合轴及两个驱动螺杆4的第一传动结构；驱动螺杆4用于移动钻孔机构；复合轴用于驱动钻孔机构中的多个钻轴14转动；通过在驱动箱中设置第一传动结构，便于通过一个驱动电机同时带动两个驱动螺杆和复合轴转动，同时实现钻箱的推进和带动钻箱的多个钻轴钻动，便于实现法兰的多孔一次成型，保证了加工精度；
53.复合轴包括外轴6、内轴7和复位弹簧8；内轴7滑动设置在外轴6的内腔中，复位弹簧8通过挡板10套装在内轴7的上端；通过设置复位弹簧，使得钻箱的动力轴上内锥套与内轴上的传动锥齿传动啮合时，给内轴一个拉力，避免传动锥齿与内锥套脱离；同时，驱动机构驱动钻箱下移钻孔，才能进一步拉伸内轴，实现钻孔，钻孔结束时，钻箱回移到一定位置后，传动锥齿与内锥套脱离；实施时，电机为步进电机，通过电机控制钻箱移动的位置，达到钻孔深度后，电机自动切换反转，向上移动钻箱；
54.钻孔机构包括滑动设置在支架1中的钻箱9、转动设置在钻箱9的顶壁的动力轴11、转动设置在钻箱9的底壁的多个钻轴14、设置在动力轴与多个钻轴间的第三传动结构和设置在钻轴14下端的钻头16；第三传动结构包括设置在动力轴11的下端的中心齿轮12和设置在钻轴14上的与中心齿轮12相啮合的边齿轮13；
55.动力轴11与内轴7通过第二传动结构传动相连；在复合轴与动力轴间设置第二传动结构，便于钻箱移动到一定位置后，第二传动结构啮合，从而带动多个钻轴转动钻孔；
56.输送装置包括输送架41、设置在输送架41的一端的电动滚筒42、设置在输送架41的另一端的改向滚筒43、设置在输送架41上的多个第一托辊44及第二托辊45和设置在电动滚筒42与改向滚筒43间的皮带46；
57.装夹机构包括与输送架41相连的固定座47、设置在固定座47两侧的装夹动力机构48和一一对应设置在两个装夹动力机构48上的装夹座49；实施时，工作台的下端面对应实施装夹座处设置有用于检测物体的红外线传感器；
58.控制系统包括控制箱54、设置在控制箱中的plc控制器55和设置在控制箱上的触摸式显示屏56，用于控制动力装置的自动钻进、输送装置的自动送料、定位装置的自动定位和装夹机构的自动装卸；
59.plc控制器与驱动电机、电动滚筒电连通；控制原理：1)控制输送装置将法兰输送到装夹机构处，同时，控制定位机构处于限位状态，当红外线传感器检测到物体时，将信号传递给plc控制器，2)plc控制器收到信号后：控制输送装置停止运行，同时控制装夹机构进行装夹；3)装夹完成后：plc控制器控制动力装置带动其钻孔机构向下移动并钻孔，同时定位机构回到初始状态；4)通过控制电机控制钻孔深度，达到钻孔深度后，停止钻孔，通过控制动力装置带动其钻孔机构向上移动并回到初始位置；同时控制装夹机构，将法兰放置到输送装置上，5)红外线传感器检测到物体，并将信号plc控制器；6)plc控制器收到信号后：启动输送装置将加工好的法兰送走，并将待加工的法兰输送到装夹机构处，进行下一个法兰的加工(重复上述步骤)。
60.本实施例中，第一传动结构包括设置在驱动电机3的输出轴上的第一主齿轮18、转动设置在驱动箱2的内腔的一侧的第一过渡轴20、设置在第一过渡轴20的上部的第一从齿轮19、设置在第一过渡轴20的中部的第二主齿轮21、设置在外轴6的中部的第二从齿轮22、设置在外轴6的上部的第三主齿轮25、转动设置在驱动箱2的内腔的另一侧的第二过渡轴24、设置在第二过渡轴24的上部的复合齿轮23、转动设置在复合齿轮23上部的驱动箱2的内壁的中间轴26、设置在中间轴26上的从锥齿轮31、传动连接在中间轴26的左端的左蜗杆轴27、传动连接在中间轴26的右端的右蜗杆轴28、设置在左侧的驱动螺杆4上的与左蜗杆轴27相啮合的左蜗轮29和设置在右侧的驱动螺杆4上的与右蜗杆轴28相啮合的右蜗轮30；实施时，左右蜗杆轴的尺寸相同，左右蜗轮的尺寸相同；通过第一传动结构实现驱动螺杆的减速和复合轴的增速；
61.第一过渡轴20转动设置在驱动箱2的底壁和顶壁间；第二过渡轴24通过第一轴承座与对应的驱动箱2的后侧壁相连；中间轴26的两侧均通过第二轴承座与对应的驱动箱2的后侧壁相连；左蜗杆轴27的一端与对应的驱动箱2的左侧壁转动相连、另一端通过第三轴承座34与驱动箱2的后侧壁相连；右蜗杆轴28的一端与对应的驱动箱2的右侧壁转动相连、另一端通过第四轴承座35与驱动箱2的后侧壁相连。
62.本实施例中，复合齿轮23包括与第三主齿轮25相啮合的第三从齿轮和与从锥齿轮相啮合的主锥齿轮；第三从齿轮与主锥齿轮一体设置。
63.本实施例中，第二传动结构包括设置在内轴7的下端的传动锥齿36、设置在动力轴11的腔体的上端的内锥套37和便于将内锥套37限制在动力轴11的上端的环套38；在复合轴与动力轴间设置第二传动结构，便于钻箱移动到一定位置后，第二传动结构啮合，从而带动多个钻轴转动钻孔；内锥套37的外壁设置有第二外花键槽，动力轴11的腔体的顶端设置有第二内花键孔。
64.本实施例中，钻箱9的两侧两端通过滑移机构与支架1相连、中部设置有与对应的驱动螺杆4相啮合的螺纹驱动块17，便于两个驱动螺杆对称驱动钻箱移动，使得钻箱移动更
加平稳；滑移结构包括设置在支架1上的导轨39和滑动设置在导轨39上的用于连接钻箱9的滑套40；有利于钻箱的平稳移动；
65.钻箱9包括钻箱体9-1、钻箱盖9-2、动力轴压盖9-3和多个钻轴压盖9-4；钻箱的顶部设置有行程开关5，避免钻箱与支架发生碰撞；行程开关与plc控制器电连通；
66.钻箱9的底壁圆周阵列设置有多个钻轴座，钻轴的下端伸出钻轴座通过钻套16连钻头；钻轴座的上端设置有钻轴压盖；钻箱盖的中部设置有动力轴座，动力轴座的上端设置有动力轴压盖。
67.本实施例中，定位机构包括滑动设置在工作台的台面50的下端的限位块51和设置在工作台的台面50上的用于移动限位块51的限位动力机构52；限位动力机构为限位气缸、限位油缸或限位电缸；实施时，限位块上一体设置有两个导向杆和一个用于连接所述限位动力机构的连接孔座；优选限位气缸，限位气缸控制用的第一电动阀与plc控制器电连通；
68.工作台包括台面50和设置在台面50的下端的多个支撑腿53；台面50上设有便于钻头16通过的引导孔，台面50的下端设置有便于法兰定位的定位凹槽；台面50下端对应限位块51处设置有便于容纳限位块的容纳槽。
69.本实施例中，驱动箱2包括驱动箱体2-1、驱动箱盖2-2和复合轴端盖2-3；驱动箱2盖的中部设置有复合轴座、两侧对称设置有驱动螺杆座；驱动螺杆4转动设置在驱动螺杆座中，复合轴转动设置在复合轴座中；复合轴端盖上设置有电磁线圈41，挡板为磁性挡板；当在向下钻孔过程中，下降到一定高度后，弹簧力增大，不利于向下钻孔，通过电磁线圈给磁性挡板一个向下的力来平衡弹簧力，有利于减少向下钻进的能耗；在钻孔结束后，钻箱返程时，继续给磁性挡板一个向下的力，有利于第二传动结构尽早分离，减少驱动电机的负荷，有利于节能。
70.本实施例中，第一托辊44转动设置在输送架41上；输送架的中部两侧设置有便于容纳装夹机构的缺口槽；输送架41上设置有第二托辊架54，为了在缺口槽处均匀设置第二托辊支撑皮带，设计了一个专用的托辊架，避免在该地方的皮带悬空，不利于输送法兰；第二托辊架包括设置输送架41上的两个支杆、托辊板和设置在托辊板的下部两端的与支杆相连的支板，使得第二托辊架位于皮带中，不会与皮带发生干涉；托辊板的顶部设置有多个容纳第二托辊45转动的圆弧槽，便于容纳第二托辊，且便于第二托辊滚动。
71.本实施例中，装夹动力机构为装夹气缸、装夹油缸或装夹电缸；实施时，优选装夹油缸，装夹油缸运行平稳，装夹力稳定可靠；装夹油缸控制用的第二电动阀与plc控制器电连通。
72.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。