一种皮带打孔设备的制作方法

本发明涉及一种钻孔设备，尤其涉及一种皮带打孔设备。

背景技术：

钻孔是指用钻头在实体材料上加工出孔的操作。这里讲述了勘探工作里的钻孔工作，以及钻孔需要的辅助工具以及部分应急措施方法。

现有的钻孔设备存在钻孔效率低的缺点，因此亟需研发一种钻孔效率高的皮带打孔设备。

技术实现要素：

(1)要解决的技术问题

本发明为了克服现有的钻孔设备钻孔效率低的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种钻孔效率高的皮带打孔设备。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种皮带打孔设备，包括有伺服电机、第一锥齿轮、平皮带、第一轴承座、第一转轴、大皮带轮、第二钻孔具、固定装置、第二操作台、第二齿轮、第二齿条、第二滑轨、第二滑块、第一齿轮、第一齿条、第一滑块、第一滑轨、钻孔架、第二轴承座、第二转轴、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第一操作台、第一钻孔具、第三转轴、小皮带轮、第四锥齿轮、第四转轴、第五锥齿轮、第三轴承座、第六锥齿轮、第五转轴，支杆和第四轴承座，钻孔架内顶部通过螺栓连接的方式连接有伺服电机和第一轴承座，并且伺服电机设于第一轴承座的左方，伺服电机下方设有第三转轴，伺服电机的输出轴通过联轴器与第三转轴相连接，第三转轴上通过平键连接的方式连接有第一锥齿轮和小皮带轮，并且第一锥齿轮设于小皮带轮的上方，第三转轴底端焊接连接有第一钻孔具，第一轴承座上安装有第一转轴，第一转轴上通过平键连接的方式连接有大皮带轮，大皮带轮与小皮带轮之间绕有平皮带，第一转轴底端焊接连接有第二钻孔具，钻孔架左内壁上方通过螺栓连接的方式连接有第三轴承座，第三轴承座上安装有第四转轴，第四转轴上通过平键连接的方式连接有第四锥齿轮和第五锥齿轮，并且第四锥齿轮设于第五锥齿轮的右方，第四锥齿轮与第一锥齿轮啮合，钻孔架内底部通过螺栓连接的方式连接有第二轴承座、支杆、第一滑轨和第二滑轨，第二轴承座上安装有第五转轴，第五转轴上通过平键连接的方式连接有第三锥齿轮和第六锥齿轮，并且第三锥齿轮设于第六锥齿轮的下方，第六锥齿轮和第五锥齿轮啮合，支杆顶端通过螺栓连接的方式连接有第四轴承座，第四轴承座上安装有第二转轴，第二转轴上通过平键连接的方式从左至右依次连接有第二锥齿轮、第一齿轮和第二齿轮，第一滑轨前侧滑动式设置有第一滑块，第一滑块前侧焊接连接有第一齿条，第一齿条设于第一齿轮的后方，第一齿条与第一齿轮啮合，第二滑轨前侧滑动式设置有第二滑块，第二滑块前侧焊接连接有第二齿条，第二齿条设于第二齿轮的后方，第二齿条与第二齿轮啮合，第一齿条顶端焊接连接有第一操作台，第二齿条顶端焊接连接有第二操作台，第一操作台和第二操作台顶部左右两侧对称式设有固定装置，固定装置包括有上磁铁、上卡板、下磁铁、弹性件和下卡板，第一操作台和第二操作台顶部左右两侧对称式焊接连接有下卡板，下卡板顶部前后两侧对称式焊接连接有弹性件，弹性件顶部焊接连接有上卡板，上卡板内底部前后两侧对称式嵌有上磁铁，下卡板内顶部前后两侧对称式嵌有下磁铁，并且下磁铁位于上磁铁的正下方。

皮带打孔设备还包括控制系统，控制系统包括工控机、运动控制板卡、伺服驱动器、编码器、光栅尺和数据采集卡，运动控制板卡插在工控机的PCI插槽上，运动控制板卡与伺服驱动器电连接，伺服驱动器与伺服电机电连接，编码器将伺服电机的信息反馈给伺服驱动器，伺服电机驱动第三转轴运动，光栅尺设置在第一操作台和第二操作台上，光栅尺通过数据采集卡连接至工控机。控制系统还包括逻辑位置计数器、实位计数器和两个32位寄存器，逻辑位置计数器和实位计数器分别均连接至两个32位寄存器，逻辑计数器用来计算运动控制板卡中的正/负方向的输出脉冲数，而实位计数器则用来计算来自外部编码器的输入脉冲数。

优选地，还包括有拉手，上卡板顶部通过榫接连接的方式连接有拉手，拉手的形状为弧形，拉手的材质为塑料。

优选地，还包括有橡胶垫，上卡板内底部和下卡板内顶部均嵌有橡胶垫，并且橡胶垫设于上卡板和下卡板的中部，橡胶垫的材质为天然橡胶。

优选地，弹性件为弹簧。

优选地，钻孔架的材质为不锈钢。

工作原理：当需要对皮带进行钻孔操作时，首先将皮带放置在第一操作台和第二操作台上，并使皮带待钻孔处置于第一钻孔具和第二钻孔具的正下方，然后工作人员手动向下按压上卡板，当上卡板与下卡板接近时，上磁铁和下磁铁相吸，从而将皮带非钻孔处固定住，便于后续的钻孔处理。然后启动伺服电机交替正反转动，带动第一钻孔具和第二钻孔具转动，带动第一齿条和第二齿条上下运动，从而带动皮带上下移动，使第一钻孔具和第二钻孔具充分地对皮带钻孔操作。当皮带钻孔完毕时，关闭伺服电机，工作人员手动向上拉开上卡板，便可以将钻孔完毕的皮带取下。

因为还包括有拉手，上卡板顶部通过榫接连接的方式连接有拉手，拉手的形状为弧形，拉手的材质为塑料，所以可以便于工作人员手动向上拉开上卡板，省时省力。

因为还包括有橡胶垫，上卡板内底部和下卡板内顶部均嵌有橡胶垫，并且橡胶垫设于上卡板和下卡板的中部，橡胶垫的材质为天然橡胶，所以可以避免皮带被压坏。

(3)有益效果

本发明达到了结构简单、操作简便和钻孔效率高的效果，并且考虑诸多因素，很好地保护了皮带，提高了装置的可靠性。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图。

图2为本发明固定装置的第一种左视结构示意图。

图3为本发明固定装置的第二种左视结构示意图。

图4为本发明固定装置的第三种左视结构示意图。

图5为本发明控制系统的结构框图。

图6为本发明系统软件的总体框架图。

图7为本发明检测信号的误差比较实现。

附图中的标记为：1-伺服电机，2-第一锥齿轮，3-平皮带，4-第一轴承座，5-第一转轴，6-大皮带轮，7-第二钻孔具，8-固定装置，801-上磁铁，802-上卡板，803-下磁铁，804-弹性件，805-下卡板，806-拉手，807-橡胶垫，9-第二操作台，10-第二齿轮，11-第二齿条，12-第二滑轨，13-第二滑块，14-第一齿轮，15-第一齿条，16-第一滑块，17-第一滑轨，18-钻孔架，19-第二轴承座，20-第二转轴，21-第二锥齿轮，22-第三锥齿轮，23-第一操作台，24-第一钻孔具，25-第三转轴，26-小皮带轮，27-第四锥齿轮，28-第四转轴，29-第五锥齿轮，30-第三轴承座，31-第六锥齿轮，32-第五转轴，33-支杆，34-第四轴承座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

一种皮带打孔设备，如图1-4所示，包括有伺服电机1、第一锥齿轮2、平皮带3、第一轴承座4、第一转轴5、大皮带轮6、第二钻孔具7、固定装置8、第二操作台9、第二齿轮10、第二齿条11、第二滑轨12、第二滑块13、第一齿轮14、第一齿条15、第一滑块16、第一滑轨17、钻孔架18、第二轴承座19、第二转轴20、第二锥齿轮21、第三锥齿轮22、第一操作台23、第一钻孔具24、第三转轴25、小皮带轮26、第四锥齿轮27、第四转轴28、第五锥齿轮29、第三轴承座30、第六锥齿轮31、第五转轴32，支杆33和第四轴承座34，钻孔架18内顶部通过螺栓连接的方式连接有伺服电机1和第一轴承座4，并且伺服电机1设于第一轴承座4的左方，伺服电机1下方设有第三转轴25，伺服电机1的输出轴通过联轴器与第三转轴25相连接，第三转轴25上通过平键连接的方式连接有第一锥齿轮2和小皮带轮26，并且第一锥齿轮2设于小皮带轮26的上方，第三转轴25底端焊接连接有第一钻孔具24，第一轴承座4上安装有第一转轴5，第一转轴5上通过平键连接的方式连接有大皮带轮6，大皮带轮6与小皮带轮26之间绕有平皮带3，第一转轴5底端焊接连接有第二钻孔具7，钻孔架18左内壁上方通过螺栓连接的方式连接有第三轴承座30，第三轴承座30上安装有第四转轴28，第四转轴28上通过平键连接的方式连接有第四锥齿轮27和第五锥齿轮29，并且第四锥齿轮27设于第五锥齿轮29的右方，第四锥齿轮27与第一锥齿轮2啮合，钻孔架18内底部通过螺栓连接的方式连接有第二轴承座19、支杆33、第一滑轨17和第二滑轨12，第二轴承座19上安装有第五转轴32，第五转轴32上通过平键连接的方式连接有第三锥齿轮22和第六锥齿轮31，并且第三锥齿轮22设于第六锥齿轮31的下方，第六锥齿轮31和第五锥齿轮29啮合，支杆33顶端通过螺栓连接的方式连接有第四轴承座34，第四轴承座34上安装有第二转轴20，第二转轴20上通过平键连接的方式从左至右依次连接有第二锥齿轮21、第一齿轮14和第二齿轮10，第一滑轨17前侧滑动式设置有第一滑块16，第一滑块16前侧焊接连接有第一齿条15，第一齿条15设于第一齿轮14的后方，第一齿条15与第一齿轮14啮合，第二滑轨12前侧滑动式设置有第二滑块13，第二滑块13前侧焊接连接有第二齿条11，第二齿条11设于第二齿轮10的后方，第二齿条11与第二齿轮10啮合，第一齿条15顶端焊接连接有第一操作台23，第二齿条11顶端焊接连接有第二操作台9，第一操作台23和第二操作台9顶部左右两侧对称式设有固定装置8，固定装置8包括有上磁铁801、上卡板802、下磁铁803、弹性件804和下卡板805，第一操作台23和第二操作台9顶部左右两侧对称式焊接连接有下卡板805，下卡板805顶部前后两侧对称式焊接连接有弹性件804，弹性件804顶部焊接连接有上卡板802，上卡板802内底部前后两侧对称式嵌有上磁铁801，下卡板805内顶部前后两侧对称式嵌有下磁铁803，并且下磁铁803位于上磁铁801的正下方。

还包括有拉手806，上卡板802顶部通过榫接连接的方式连接有拉手806，拉手806的形状为弧形，拉手806的材质为塑料。

还包括有橡胶垫807，上卡板802内底部和下卡板805内顶部均嵌有橡胶垫807，并且橡胶垫807设于上卡板802和下卡板805的中部，橡胶垫807的材质为天然橡胶。

弹性件804为弹簧。

钻孔架18的材质为不锈钢。

本发明的第一钻孔具24和第二钻孔具7的控制系统硬件包括PC机、ADT850运动控制板卡、伺服电机1及与之相对应的伺服驱动器、光栅尺和数据采集卡，运动控制板卡插在工控机的PCI插槽上，工控机向运动控制板卡发出各种运动命令，通过伺服驱动器驱动x、y、z、W四轴电机的定量运动，其中，x、y轴负责控制放置电路板的平面运动，z轴负责控制装有钻孔机钻头的进给速度，W轴则负责控制钻孔机钻头的转速，如图5所示。

运动控制板卡插在工控机的PCI插槽上，运动控制板卡与伺服驱动器电连接，伺服驱动器与伺服电机电连接，编码器将伺服电机的信息反馈给伺服驱动器，伺服电机驱动第三转轴25运动，光栅尺设置在第一操作台23和第二操作台9上，光栅尺通过数据采集卡连接至PC机。PC机结合运动控制板卡完成插补计算、速度控制、位置控制等实时控制任务。在四轴伺服运动控制系统中，伺服电机驱动器接受板卡发送的脉冲驱动电机转动，电机带动第三转轴25运动，完成相应的插补、加工等动作，同时伺服驱动器接受光栅尺的反馈信号，构成一个全闭环控制系统，系统精度较高，稳定性能好。

本发明的钻孔机的控制系统软件包括程序的初始化模块、CAD设计模块、钻孔模块、以及检测信号的误差比较模块，在钻孔过程中，钻孔的过程控制如图6和7所示。为了防止电机堵转甚至烧坏，设置有软件限位功能，限位功能的实现包括逻辑位置计数器和实位计数器，逻辑计数器用来计算运动控制板卡中的正/负方向的输出脉冲数，而实位计数器则用来计算来自外部编码器的输入脉冲数。两个32位寄存器能与逻辑位置计数器和实位计数器比较大小，用来检测其在某个范围内的上下限，当超出其设定的上限或下限，执行减速停止，从而实现了软件限位功能。

工作原理：当需要对皮带进行钻孔操作时，首先将皮带放置在第一操作台23和第二操作台9上，并使皮带待钻孔处置于第一钻孔具24和第二钻孔具7的正下方，然后工作人员手动向下按压上卡板802，当上卡板802与下卡板805接近时，上磁铁801和下磁铁803相吸，从而将皮带非钻孔处固定住，便于后续的钻孔处理。然后启动伺服电机1交替正反转动，带动第一钻孔具24和第二钻孔具7转动，带动第一齿条15和第二齿条11上下运动，从而带动皮带上下移动，使第一钻孔具24和第二钻孔具7充分地对皮带钻孔操作。当皮带钻孔完毕时，关闭伺服电机1，工作人员手动向上拉开上卡板802，便可以将钻孔完毕的皮带取下。

因为还包括有拉手806，上卡板802顶部通过榫接连接的方式连接有拉手806，拉手806的形状为弧形，拉手806的材质为塑料，所以可以便于工作人员手动向上拉开上卡板802，省时省力。

因为还包括有橡胶垫807，上卡板802内底部和下卡板805内顶部均嵌有橡胶垫807，并且橡胶垫807设于上卡板802和下卡板805的中部，橡胶垫807的材质为天然橡胶，所以可以避免皮带被压坏。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。