本发明公开了一种全自动打孔专机及其打孔方法，属于零件精密加工设备领域。该全自动打孔专机包括：物料输送单元，物料输送单元将待加工的零件从外部输送至加工区域；物料压紧单元，物料压紧单元设置在加工区域内并将零件从上至下压紧；和通过设置在加工区域内的龙门移动单元连接的主轴单元，主轴单元对零件进行钻孔、攻牙、点胶和锁螺丝加工，通过设置此打孔专机和打孔方法，能实现大型工件的全自动钻孔加工，同时保证了大型工件的加工质量。
(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 116690204 A (43)申请公布日 2023.09.05 (21)申请号 8.5 (22)申请日 2023.07.17 (71)申请人 苏州银田自动化工程有限公司 地址 215300 江苏省苏州市昆山市陆家镇 金阳东路335号2号房9 (72)发明人 廖定坤欧阳雄 (74)专利代理机构 江苏久宣知识产权代理事务 所(普通合伙) 32739 专利代理师 王群 (51)Int.Cl. B23P 23/02 (2006.01) B23B 41/00 (2006.01) B23Q 3/06 (2006.01) B23Q 7/00 (2006.01) B23Q 17/22 (2006.01) 权利要求书3页 说明书10页 附图15页 (54)发明名称 全自动打孔专机及其打孔方法 (57)摘要 本发明公开了一种全自动打孔专机及其打 孔方法，属于零件精密加工设备领域。该全自动 打孔专机包括：物料输送单元，物料输送单元将 待加工的零件从外部输送至加工区域；物料压紧 单元，物料压紧单元设置在加工区域内并将零件 从上至下压紧；和通过设置在加工区域内的龙门 移动单元连接的主轴单元，主轴单元对零件进行 钻孔、攻牙、点胶和锁螺丝加工，通过设置此打孔 专机和打孔方法，能实现大型工件的全自动钻孔 加工，同时保证了大型工件的加工质量。 A 4 0 2 0 9 6 6 1 1 N C CN 116690204 A 权利要求书 1/3页 1.一种全自动打孔专机，其特征在于，包括： 物料输送单元(1)，所述物料输送单元(1)将待加工的零件从外部输送至加工区域； 物料压紧单元(2)，所述物料压紧单元(2)设置在加工区域内并将零件从上至下压紧； 和 通过设置在加工区域内的龙门移动单元(3)连接的主轴单元(4)，所述主轴单元(4)对 零件进行钻孔、攻牙、点胶和锁螺丝加工，所述主轴单元(4)包括： 攻牙机头(41)，所述攻牙机头(41)竖直朝下设置在升降活动架(342)上； 钻孔机头(42)，所述钻孔机头(42)竖直朝下设置在升降活动架(342)上； 自动寻位组件(43)，能自动识别打孔位置的所述自动寻位组件(43)竖直朝下设置在升 降活动架(342)上；和 竖直朝下设置在升降活动架(342)上的点胶组件(44)和锁螺丝组件(45)。 2.根据权利要求1所述的全自动打孔专机，其特征在于：所述物料输送单元(1)包括： 输送轨道(11)，所述输送轨道(11)从外向内贯穿设置在加工区； 输送小车(12)，所述输送小车(12)通过设置在输送小车(12)内的输送驱动机构(13)滑 动设置在输送轨道(11)上，且所述输送小车(12)上通过支撑机构(14)设置工件；和 输送驱动机构(13)包括：固设在输送小车(12)内的输送电机(131)，所述输送电机 (131)通过减速机连接输送驱动轴(132)，在所述输送驱动轴(132)上设置输送轮(133)，且 所述输送轮(133)配合设置在输送轨道(11)上。 3.根据权利要求2所述的全自动打孔专机，其特征在于：在所述输送小车(12)上设置支 撑零件的支撑机构(14)，所述支撑机构(14)包括： 主支撑组件(141)，所述主支撑组件(141)包括：主支撑架(1411)，在所述主支撑架 (1411)上旋转设置两个主支撑轮(1412)，每个主支撑轮(1412)均连接支撑旋转电机 (1413)，两个主支撑轮(1412)等高且平行，且待加工零件的直径大于两个主支撑轮(1412) 之间的间隙；和 辅助支撑组件(142)，所述辅助支撑组件(142)包括：辅助支撑架(1421)，在所述辅助支 撑架(1421)上旋转设置两个辅助支撑轮(1422)，等高且平行的两个辅助支撑轮(1422)与主 支撑轮(1412)等高，且两个辅助支撑轮(1422)的间隙与两个主支撑轮(1412)的间隙相同。 4.根据权利要求1所述的全自动打孔专机，其特征在于：所述物料压紧单元(2)包括： 竖直且固定设置的压紧立柱(21)，所述压紧立柱(21)设置两个，且分别对称设置在物 料输送单元(1)的两侧；和 竖直朝上设置在压紧立柱(21)的压紧气缸(22)，所述压紧气缸(22)的伸缩杆端部设置 压紧板(23)，且两侧的压紧气缸(22)共同驱动压紧板(23)同步升降。 5.根据权利要求4所述的全自动打孔专机，其特征在于：所述压紧板(23)的下板面转动 设置两个互相平行的压紧滚轮(24)，且两个压紧滚轮(24)分别与零件的外表面接触。 6.根据权利要求1所述的全自动打孔专机，其特征在于：所述龙门移动单元(3)包括： 立柱(31)，所述立柱(31)固定设置在地面； 输送梁(32)，所述输送梁(32)固定设置在立柱(31)上方，且所述输送梁(32)与零件的 轴向平行，同时在所述输送梁(32)上设置两组互相垂直的直线)，且其中一组 直线)方向设置且沿X轴输送，另一组直线/3页 输送梁(32)方向且沿Y轴输送； 沿Y轴输送的直线)上还沿竖直方向设置Z轴升降机构(34)，在Z轴升降机 构(34)上设置主轴单元(4)；和 所述直线)包括： 直线)，在所述直线)上设置直线)，所述直线)的输出轴连接直线)，与直线)啮合和直线)上，且所述直线所述的全自动打孔专机，其特征在于：沿Y轴输送的直线)上，且所述Y轴横梁(35)与沿X轴输送的直线)连接并 随其在X轴方向移动；沿Y轴输送的直线)的直线)上设置Z轴升降机 构(34)，所述Z轴升降机构(34)包括： 升降固定架(341)，所述升降固定架(341)与沿Y轴输送的直线)的直线)连接；和 升降活动架(342)，所述升降活动架(342)通过竖直升降组件(343)竖直设置在升降固 定架(341)上，在所述升降活动架(342)的下方设置主轴单元(4)。 8.根据权利要求1‑7任一所述全自动打孔专机的打孔方法，其特征在于，包括以下步 骤： 第一：物料输送单元(1)将待加工的零件从外部输送至加工区域的防爆房内； 第二：压料压紧单元对待加工零件压紧； 第三：龙门架移动单元驱动主轴单元(4)进行移动，并在移动过程中自动寻位组件(43) 识别，在识别过程中主支撑组件(141)对零件进行旋转调整角度确定最终加工位置； 第四：主轴单元(4)工作，进行钻孔和攻牙，并进行点胶和锁螺丝； 第五：完成一个位置的加工后，再次重复第三、第四步骤； 第六：确认该零件的所有孔的加工是否完成； 第七：物料输送单元(1)经加工完毕的零件退出防爆房。 9.根据权利要求8所述的全自动打孔专机的打孔方法，其特征在于，在加工过程中，操 作工人通过视频监控系统观察主轴单元(4)的加工情况。 10.根据权利要求8所述全自动打孔专机的打孔方法，其特征在于，自动寻位包括以下 动作： 动作一：主轴单元(4)在龙门移动单元(3)的X方向移动，通过激光传测距传感器寻找工 件接缝处的距离突变，确定工件接缝位置； 动作二：主轴单元(4)在龙门移动单元(3)的X方向移动一小段距离后停止，等待下一步 指令，该位置处理工件可支撑点区域，表面光滑，确保后续寻位动作的精度； 动作三：主轴单元(4)沿Y轴方向左右移动，激光测距传感器测量得到的最短距离点，即 为工件的中心位置，主轴单元(4)停止在当前中心位置，等待下一步指令； 动作四：主轴单元(4)保持Y轴不动，沿X轴方向移动以动作一寻到的接缝为当前零点基 准点的固定距离(工件孔位至接缝的设计距离)，即为工件螺纹孔沿Y轴的正上方位置，等待 下一步指令； 动作五：主轴单元(4)沿X轴方向来回移动，激光测距传感器测量孔的沿长度方向两侧 3 3 CN 116690204 A 权利要求书 3/3页 距离的两个突变点，通过控制器算得到孔沿X轴方向的中心点，至此，激光寻孔中心的动作 完成，等待下一步钻孔指令。 4 4 CN 116690204 A 说明书 1/10页 全自动打孔专机及其打孔方法 技术领域 [0001] 本发明涉及轴加工设备领域，尤其涉及一种全自动打孔专机及其打孔方法。 背景技术 [0002] 在轴加工的设备领域，常见的是小型轴的加工。在大型的轴工件，例如直径在 290mm‑380mm，其长度一般会在7800mm，重量一般在1600kg左右的工件时，这种情况下，常见 的轴加工设备无法满足加工需要。 发明内容 [0003] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种全自动打孔专机及其打孔方法。 [0004] 本发明的技术方案是：一种全自动打孔专机，包括： [0005] 物料输送单元，所述物料输送单元将待加工的零件从外部输送至加工区域； [0006] 物料压紧单元，所述物料压紧单元设置在加工区域内并将零件从上至下压紧；和 [0007] 通过设置在加工区域内的龙门移动单元连接的主轴单元，所述主轴单元对零件进 行钻孔、攻牙、点胶和锁螺丝加工。 [0008] 进一步的，所述物料输送单元包括： [0009] 输送轨道，所述输送轨道从外向内贯穿设置在加工区； [0010] 输送小车，所述输送小车通过设置在输送小车内的输送驱动机构滑动设置在输送 轨道上，且所述输送小车上通过支撑机构设置工件；和 [0011] 输送驱动机构包括：固设在输送小车内的输送电机，所述输送电机通过减速机连 接输送驱动轴，在所述输送驱动轴上设置输送轮，且所述输送轮配合设置在输送轨道上。 [0012] 进一步的，所述输送轨道平行设置两个，且输送驱动轴上的输送轮也设置两个，且 两个输送轮设置在输送轨道上。即保证了输送过程中的稳定。 [0013] 进一步的，所述输送轮设置在输送小车的输送方向的两端，且每端设置至少两个 输送轮。保证了输送小车在输送过程中的稳定。输送小车的最大负载在2吨，而且速度在0‑ 20米/分内调节。 [0014] 进一步的，所述输送驱动机构通过同步组件平行设置两个输送驱动轴，且每个输 送驱动轴上设置两个输送轮。即保证了输送小车的承受力。 [0015] 进一步的，所述同步组件包括：通过同步带连接的两个同步轮，且两个同步轮分别 设置在两个输送驱动轴上。即保证了两个输送驱动轴的同步驱动。 [0016] 进一步的，在所述输送小车上设置支撑零件的支撑机构，所述支撑机构包括： [0017] 主支撑组件，所述主支撑组件包括：主支撑架，在所述主支撑架上旋转设置两个主 支撑轮，每个主支撑轮均连接支撑旋转电机，两个主支撑轮等高且平行，且待加工零件的直 径大于两个主支撑轮之间的间隙；和 [0018] 辅助支撑组件，所述辅助支撑组件包括：辅助支撑架，在所述辅助支撑架上旋转设 置两个辅助支撑轮，等高且平行的两个辅助支撑轮与主支撑轮等高，且两个辅助支撑轮的 5 5 CN 116690204 A 说明书 2/10页 间隙与两个主支撑轮的间隙相同。即保证了两端对零件的同步支撑。 [0019] 进一步的，所述辅助支撑组件通过微调滑动组件设置在输送小车上，所述微调滑 动组件包括： [0020] 微调滑轨，所述微调滑轨固定设置在输送小车上表面，且所述微调滑轨与工件的 轴向平行；和 [0021] 微调滑块，固定设置在辅助支撑架上的所述微调滑块滑动设置在微调滑轨上。实 现了辅助支撑组件位置的调节，可以适配不同长度的零件加工，提高了此设备的通用性。 [0022] 进一步的，所述微调滑动组件还包括： [0023] 限位板，所述限位板固定设置在输送小车上表面，所述限位板上设置有至少两个 限位孔，且所述限位孔沿微调滑轨的长度方向设置；和 [0024] 限位针，所述限位针竖直且活动设置在辅助支撑架上，且所述限位针与限位孔配 合插入。即保证了对调节位置的限位。 [0025] 进一步的，所述限位针为T型针。方便沿竖直方向的自由移动。 [0026] 进一步的，在所述辅助支撑架上沿竖直方向设置轴套，轴套内设置限位针。保证了 限位针移动的灵活。 [0027] 进一步的，在所述微调滑轨的两端还分别设置有缓冲器。避免了微调滑块滑出微 调滑轨。 [0028] 进一步的，所述输送轨道为工字轨，所述输送轮为工字轮。即保证了二者的配合稳 定。 [0029] 进一步的，在所述输送小车上还设置有基准组件，所述基准组件包括： [0030] 与输送小车固定连接的基准架，在所述基准架上竖直向上设置基准板。当零件与 基准板接触时，保证零件安装到位，并实现了对零件的精准加工。 [0031] 进一步的，在所述基准板上旋转设置多个沿径向分布的基准辊。保证了零件在加 工过程中发生旋转时能顺利的进行，避免对零件造成干扰。 [0032] 进一步的，所述物料压紧单元包括： [0033] 竖直且固定设置的压紧立柱，所述压紧立柱设置两个，且分别对称设置在物料输 送单元的两侧；和 [0034] 竖直朝上设置在压紧立柱的压紧气缸，所述压紧气缸的伸缩杆端部设置压紧板， 且两侧的压紧气缸共同驱动压紧板同步升降。保证了零件的压紧。 [0035] 进一步的，所述压紧板的下板面转动设置两个互相平行的压紧滚轮，且两个压紧 滚轮分别与零件的外表面接触。即保证了压紧过程中对零件的压紧效果。 [0036] 进一步的，在所述压紧立柱和压紧板之间还设置有导向组件，所述导向组件包括： 固定设置在压紧立柱上的导向套，所述导向套内设置导向杆，且所述导向杆与压紧板连接。 即保证了压紧板在压紧过程中的稳定，配合支撑机构实现了稳定的支撑和压紧，方便后续 的加工。 [0037] 进一步的，所述龙门移动单元包括： [0038] 立柱，所述立柱固定设置在地面； [0039] 输送梁，所述输送梁固定设置在立柱上方，且所述输送梁与零件的轴向平行，同时 在所述输送梁上设置两组互相垂直的直线输送机构，且其中一组直线页 向设置且沿X轴输送，另一组直线输送机构垂直于输送梁方向且沿Y轴输送； [0040] 沿Y轴输送的直线输送机构上还沿竖直方向设置Z轴升降机构，在Z轴升降机构上 设置主轴单元；和 [0041] 所述直线] 直线驱动座，在所述直线驱动座上设置直线驱动电机，所述直线驱动电机的输出 轴连接直线驱动齿轮，与直线驱动齿轮啮合和直线驱动齿条设置在输送梁上，且所述直线 驱动齿条与输送梁平行设置。 [0043] 进一步的，所述直线驱动齿轮和直线驱动齿条均采用斜齿。即保证了输送过程的 稳定和精准控制，定位精度：±0.05mm。 [0044] 进一步的，所述直线输送机构还包括：直线稳定滑轨，所述直线稳定滑轨固定设置 在输送梁上，且所述直线稳定滑轨与直线驱动齿条平行。保证了直线] 进一步的，所述直线稳定滑轨平行设置两个，且分别位于直线驱动齿条的两侧。保 证了直线] 进一步的，所述输送梁平行设置两个，且分别位于零件的两侧，垂直于输送梁方向 的直线输送机构的两端分别与两个输送梁连接。保证了直线输送机构的稳定输送。 [0047] 进一步的，沿Y轴输送的直线输送机构设置在Y轴横梁上，且所述Y轴横梁与沿X轴 输送的直线输送机构连接并随其在X轴方向移动；沿Y轴输送的直线输送机构的直线驱动座 上设置Z轴升降机构，所述Z轴升降机构包括： [0048] 升降固定架，所述升降固定架与沿Y轴输送的直线输送机构的直线] 升降活动架，所述升降活动架通过竖直升降组件竖直设置在升降固定架上，在所 述升降活动架的下方设置主轴单元。 [0050] 进一步的，所述竖直升降组件包括： [0051] 沿竖直方向且固定设置在升降固定架上的竖直升降电机，所述竖直升降电机的输 送轴连接竖直方向设置的丝杆，在所述丝杆上套设滑座，所述滑座与升降活动架连接。保证 了主轴单元在工作过程中移动的稳定和精密控制。 [0052] 进一步的，在所述升降活动架和升降固定架之间还设置有竖直方向的升降滑轨和 升降滑块。保证了二者发生竖直方向移动时的稳定。 [0053] 进一步的，主轴单元包括： [0054] 攻牙机头，所述攻牙机头竖直朝下设置在升降活动架上； [0055] 钻孔机头，所述钻孔机头竖直朝下设置在升降活动架上； [0056] 自动寻位组件，能自动识别打孔位置的所述自动寻位组件竖直朝下设置在升降活 动架上；和 [0057] 竖直朝下设置在升降活动架上的点胶组件和锁螺丝组件。 [0058] 进一步的，所述攻牙机头平行设置至少两个。每个攻牙机头只能适应一种螺纹的 加工，能够自动进给和扭矩限制，防止丝锥断裂。自动攻牙机头为攻牙专用设备，主要包含 伸缩主轴、刀夹、牙杆、传动部件等组成。攻牙时旋转速度与进给量通过牙杆传递，保证转速 与进给量的比例与精度。在本申请中建议使用3个，分别是M5、M6、M8。 [0059] 进一步的，所述钻孔机头采用机床主轴，且内置刀头更换系统。采用FKS1206机床 主轴，其主要特点：可立、卧两用；四段强化防水结构；换刀装卸部件整体内置，刀柄使用MAS 7 7 CN 116690204 A 说明书 4/10页 BT，拉钉使用MAS 1型；整体安装，拆装方便；内部4‑6列轴承，保证高刚性。钻头建议使用4 个，直径分别为4.2、4.8、5.2、6.8。 [0060] 进一步的，主轴单元还包括刀具库，所述刀具库设置在立柱上，且所述刀具库包括 固定架，在所述固定架上平行设置至少两个夹持位(采用刀夹进行夹持)，且所述夹持位内 竖直放置刀具。刀具的数量可以根据实际需要进行选择，在本申请中使用的是八组刀具，而 且这八组刀具呈线性排列，与零件的长度方向互相平行，方便后续取放刀具的顺利。 [0061] 进一步的，所述点胶组件包括气动精密型点胶阀、胶罐(1L)、控制器、针头等部件。 系统以空压气为动力，通过控制气阀的进气时间调节单次滴胶量，滴胶精度可达：0.01克/ 次。 [0062] 进一步的，所述锁螺丝组件包括真空吸嘴、风批、螺丝刀(“一”字型)、风批升降气 缸和吸嘴升降气缸等部件。通过真空吸嘴，将螺钉从固定位置吸附，当主轴移动到螺钉孔位 置时，主轴自动升降，将螺钉按压至螺纹孔处，风批启动将螺丝拧紧。自动锁螺丝机头特点： 锁紧扭力检测；锁固深度检测；通过锁紧扭力和锁固深度检测判断螺钉锁紧是否达到预期 要求；吸嘴可根据不同螺钉进行更换。 [0063] 进一步的，自动寻位组件采用激光测距传感器，通过激光测距传感器的多种输出 模式，与主控制器通讯，结合实际动作方式，达到预期的目的。可通过该激光传感器进行工 件直径位置、接缝位置、螺纹孔位置、刀具长度、打孔深度等特征识别及参数化测量。通过同 一个传感器满足系统需要的多种功能。 [0064] 进一步的，还包括视频监控系统，所述视频监控系统包括通过摄像支架固定在升 降活动架上的网络摄像仪，所述网络摄像仪朝向攻牙机头、钻孔机头、点胶组件和锁螺丝组 件，同时所述网络摄像仪连接监视器。 [0065] 进一步的，主轴单元还包括控制器，采用日本三菱可编程PLC控制器。 [0066] 本发明的有益技术效果是：通过设置此打孔专机能实现物料的自动输送，并在输 送至加工区后通过主轴单元对物料进行加工处理，实现了大型工件的轴加工，而且保证了 加工的精准度。 [0067] 一种全自动打孔专机的打孔方法，包括以下步骤： [0068] 第一：物料输送单元将待加工的零件从外部输送至加工区域的防爆房内； [0069] 第二：压料压紧单元对待加工零件压紧； [0070] 第三：龙门架移动单元驱动主轴单元进行移动，并在移动过程中自动寻位组件识 别，在识别过程中主支撑组件对零件进行旋转调整角度确定最终加工位置； [0071] 第四：主轴单元工作，进行钻孔和攻牙，并进行点胶和锁螺丝； [0072] 第五：完成一个位置的加工后，再次重复第三、第四步骤； [0073] 第六：确认该零件的所有孔的加工是否完成； [0074] 第七：物料输送单元经加工完毕的零件退出防爆房。 [0075] 进一步的，在加工过程中，操作工人通过视频监控系统观察主轴单元的加工情况。 如果遇到设备故障时，操作人员可手动操作设备，进行故障排除。 [0076] 进一步的，自动寻位包括以下动作： [0077] 动作一：主轴单元在龙门移动单元的X方向移动，通过激光传测距传感器寻找工件 接缝处的距离突变，确定工件接缝位置； 8 8 CN 116690204 A 说明书 5/10页 [0078] 动作二：主轴单元在龙门移动单元的X方向移动一小段距离后停止，等待下一步指 令，该位置处理工件可支撑点区域，表面光滑，确保后续寻位动作的精度； [0079] 动作三：主轴单元沿Y轴方向左右移动，激光测距传感器测量得到的最短距离点， 即为工件的中心位置，主轴单元停止在当前中心位置，等待下一步指令； [0080] 动作四：主轴单元保持Y轴不动，沿X轴方向移动以动作一寻到的接缝为当前零点 基准点的固定距离(工件孔位至接缝的设计距离)，即为工件螺纹孔沿Y轴的正上方位置，等 待下一步指令； [0081] 动作五：主轴单元沿X轴方向来回移动，激光测距传感器测量孔的沿长度方向两侧 距离的两个突变点，通过PLC计算得到孔沿X轴方向的中心点，至此，激光寻孔中心的动作完 成，等待下一步钻孔指令。 [0082] 本发明的有益技术效果是：通过设置此打孔方法，能实现大型工件的全自动钻孔 加工，同时保证了大型工件的加工质量。 附图说明 [0083] 图1是全自动打孔专机的立体结构示意图。 [0084] 图2是物料输送单元的结构示意图。 [0085] 图3是输送驱动机构的结构示意图。 [0086] 图4是输送轮的示意图。 [0087] 图5是主支撑组件和基准组件的示意图。 [0088] 图6是辅助支撑组件的示意图。 [0089] 图7是辅助支撑组件的工作示意图。 [0090] 图8是限位针的示意图。 [0091] 图9是物料压紧单元的示意图。 [0092] 图10是物料压紧单元的工作示意图。 [0093] 图11是压紧滚轮的示意图。 [0094] 图12是龙门移动单元的示意图。 [0095] 图13是直线输送机构的部分示意图。 [0096] 图14是直线输送机构的内部示意图。 [0097] 图15是竖直升降组件的示意图。 [0098] 图16是升降滑块和升降滑轨的示意图。 [0099] 图17是主轴单元的示意图。 [0100] 图18是钻孔机头的示意图。 [0101] 图19是另一视角的主轴单元的示意图。 [0102] 图20是刀具库的示意图。 [0103] 图中： [0104] 1、物料输送单元，11、输送轨道，12、输送小车，13、输送驱动机构，131、输送电机， 132、输送驱动轴，133、输送轮，14、支撑机构，141、主支撑组件，1411、主支撑架，1412、主支 撑轮，1413、支撑旋转电机，142、辅助支撑组件，1421、辅助支撑架，1422、辅助支撑轮，15、微 调滑动组件，151、微调滑轨，152、微调滑块，153、限位板，154、限位孔，155、限位针，16、基准 9 9 CN 116690204 A 说明书 6/10页 组件，161、基准架，162、基准辊， [0105] 2、物料压紧单元，21、压紧立柱，22、压紧气缸，23、压紧板，24、压紧滚轮，25、导向 组件，251、导向套，252、导向杆， [0106] 3、龙门移动单元，31、立柱，32、输送梁，33、直线、直线、 直线、直线、竖直升降组件，3431、竖直升降电机，3432、丝杆，3433、滑座，3434、升 降滑轨，3435、升降滑块，35、Y轴横梁， [0107] 4、主轴单元，41、攻牙机头，42、钻孔机头，43、自动寻位组件，44、点胶组件，45、锁 螺丝组件，46、刀具库，47、夹持位。 具体实施方式 [0108] 为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面 结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本 发明，但不用来限制本发明的范围。 [0109] 参见附图1‑20，本实施例中的一种全自动打孔专机及其打孔方法，包括： [0110] 将待加工的零件从外部输送至加工区域的物料输送单元1； [0111] 设置在加工区域内并将零件从上至下压紧的物料压紧单元2；和 [0112] 通过设置在加工区域内的龙门移动单元3连接的主轴单元4，主轴单元4对零件进 行钻孔、攻牙、点胶和锁螺丝加工。 [0113] 进一步的，参见附图2‑4，物料输送单元1包括： [0114] 输送轨道11，输送轨道11从外向内贯穿设置在加工区； [0115] 输送小车12，输送小车12通过设置在输送小车12内的输送驱动机构13滑动设置在 输送轨道11上，且输送小车12上通过支撑机构14设置工件；和 [0116] 输送驱动机构13包括：固设在输送小车12内的输送电机131，输送电机131通过减 速机连接输送驱动轴132，在输送驱动轴132上设置输送轮133，且输送轮133配合设置在输 送轨道11上。 [0117] 进一步的，输送轨道11平行设置两个，且输送驱动轴132上的输送轮133也设置两 个，且两个输送轮133设置在输送轨道11上。即保证了输送过程中的稳定。 [0118] 进一步的，输送轮133设置在输送小车12的输送方向的两端，且每端设置至少两个 输送轮133。保证了输送小车12在输送过程中的稳定。输送小车12的最大负载在2吨，而且速 度在0‑20米/分内调节。 [0119] 进一步的，输送驱动机构13通过同步组件平行设置两个输送驱动轴132，且每个输 送驱动轴132上设置两个输送轮133。即保证了输送小车12的承受力。 [0120] 进一步的，同步组件包括：通过同步带连接的两个同步轮，且两个同步轮分别设置 在两个输送驱动轴132上。即保证了两个输送驱动轴132的同步驱动。 [0121] 进一步的，参见附图5‑8，在输送小车12上设置支撑零件的支撑机构14，支撑机构 14包括：主支撑组件141，主支撑组件141包括：主支撑架1411，在主支撑架1411上旋转设置 两个主支撑轮1412，每个主支撑轮1412均连接支撑旋转电机1413，两个主支撑轮1412等高 且平行，且待加工零件的直径大于两个主支撑轮1412之间的间隙；和辅助支撑组件142，辅 10 10 CN 116690204 A 说明书 7/10页 助支撑组件142包括：辅助支撑架1421，在辅助支撑架1421上旋转设置两个辅助支撑轮 1422，等高且平行的两个辅助支撑轮1422与主支撑轮1412等高，且两个辅助支撑轮1422的 间隙与两个主支撑轮1412的间隙相同。即保证了两端对零件的同步支撑。 [0122] 进一步的，辅助支撑组件142通过微调滑动组件15设置在输送小车12上，微调滑动 组件15包括：微调滑轨151，微调滑轨151固定设置在输送小车12上表面，且微调滑轨151与 工件的轴向平行；和微调滑块152，固定设置在辅助支撑架1421上的微调滑块152滑动设置 在微调滑轨151上。实现了辅助支撑组件142位置的调节，可以适配不同长度的零件加工，提 高了此设备的通用性。 [0123] 进一步的，微调滑动组件15还包括：限位板153，限位板153固定设置在输送小车12 上表面，限位板153上设置有至少两个限位孔154，且限位孔154沿微调滑轨151的长度方向 设置；和限位针155，限位针155竖直且活动设置在辅助支撑架1421上，且限位针155与限位 孔154配合插入。即保证了对调节位置的限位。 [0124] 进一步的，限位针155为T型针。方便沿竖直方向的自由移动。 [0125] 进一步的，在辅助支撑架1421上沿竖直方向设置轴套，轴套内设置限位针155。保 证了限位针155移动的灵活。 [0126] 进一步的，在微调滑轨151的两端还分别设置有缓冲器。避免了微调滑块152滑出 微调滑轨151。 [0127] 进一步的，输送轨道11为工字轨，输送轮133为工字轮。即保证了二者的配合稳定。 [0128] 进一步的，在输送小车12上还设置有基准组件16，基准组件16包括：与输送小车12 固定连接的基准架161，在基准架161上竖直向上设置基准板。当零件与基准板接触时，保证 零件安装到位，并实现了对零件的精准加工。 [0129] 进一步的，在基准板上旋转设置多个沿径向分布的基准辊162。保证了零件在加工 过程中发生旋转时能顺利的进行，避免对零件造成干扰。 [0130] 进一步的，参见附图10‑12，物料压紧单元2包括：竖直且固定设置的压紧立柱21， 压紧立柱21设置两个，且分别对称设置在物料输送单元1的两侧；和竖直朝上设置在压紧立 柱21的压紧气缸22，压紧气缸22的伸缩杆端部设置压紧板23，且两侧的压紧气缸22共同驱 动压紧板23同步升降。保证了零件的压紧。 [0131] 进一步的，压紧板23的下板面转动设置两个互相平行的压紧滚轮24，且两个压紧 滚轮24分别与零件的外表面接触。即保证了压紧过程中对零件的压紧效果。 [0132] 进一步的，在压紧立柱21和压紧板23之间还设置有导向组件25，导向组件25包括： 固定设置在压紧立柱21上的导向套251，导向套251内设置导向杆252，且导向杆252与压紧 板23连接。即保证了压紧板23在压紧过程中的稳定，配合支撑机构14实现了稳定的支撑和 压紧，方便后续的加工。 [0133] 进一步的，参见附图12‑16，龙门移动单元3包括：立柱31，立柱31固定设置在地面； 输送梁32，输送梁32固定设置在立柱31上方，且输送梁32与零件的轴向平行，同时在输送梁 32上设置两组互相垂直的直线，且其中一组直线方向设 置且沿X轴输送，另一组直线方向且沿Y轴输送；沿Y轴输送的直 线上还沿竖直方向设置Z轴升降机构34，在Z轴升降机构34上设置主轴单元4；和 [0134] 直线包括：直线，直线的输出轴连接直线，与直线啮合和直线上，且直线] 进一步的，直线和直线均采用斜齿。即保证了输送过程 的稳定和精准控制，定位精度：±0.05mm。 [0136] 进一步的，直线还包括：直线稳定滑轨，直线稳定滑轨固定设置在输送 梁32上，且直线稳定滑轨与直线平行。保证了直线] 进一步的，直线稳定滑轨平行设置两个，且分别位于直线的两侧。保 证了直线平行设置两个，且分别位于零件的两侧，垂直于输送梁32方向 的直线的两端分别与两个输送梁32连接。保证了直线] 进一步的，沿Y轴输送的直线与沿X 轴输送的直线连接并随其在X轴方向移动；沿Y轴输送的直线，升降固定架341与 沿Y轴输送的直线竖直设置在升降固定架341上，在升降活动架342的下方设置主轴单元 4。 [0140] 进一步的，竖直升降组件343包括：沿竖直方向且固定设置在升降固定架341上的 竖直升降电机3431，竖直升降电机3431的输送轴连接竖直方向设置的丝杆3432，在丝杆 3432上套设滑座3433，滑座3433与升降活动架342连接。保证了主轴单元4在工作过程中移 动的稳定和精密控制。 [0141] 进一步的，在升降活动架342和升降固定架341之间还设置有竖直方向的升降滑轨 3434和升降滑块3435。保证了二者发生竖直方向移动时的稳定。 [0142] 进一步的，参见附图17‑20，主轴单元4包括：攻牙机头41，攻牙机头41竖直朝下设 置在升降活动架342上；钻孔机头42，钻孔机头42竖直朝下设置在升降活动架342上；自动寻 位组件43，能自动识别打孔位置的自动寻位组件43竖直朝下设置在升降活动架342上；和竖 直朝下设置在升降活动架342上的点胶组件44和锁螺丝组件45。 [0143] 进一步的，攻牙机头41平行设置至少两个。每个攻牙机头41只能适应一种螺纹的 加工，能够自动进给和扭矩限制，防止丝锥断裂。自动攻牙机头41为攻牙专用设备，主要包 含伸缩主轴、刀夹、牙杆、传动部件等组成。攻牙时旋转速度与进给量通过牙杆传递，保证转 速与进给量的比例与精度。在本申请中建议使用3个，分别是M5、M6、M8。 [0144] 进一步的，钻孔机头42采用机床主轴，且内置刀头更换系统。采用FKS1206机床主 轴，其主要特点：可立、卧两用；四段强化防水结构；换刀装卸部件整体内置，刀柄使用MAS BT，拉钉使用MAS 1型；整体安装，拆装方便；内部4‑6列轴承，保证高刚性。钻头建议使用4 个，直径分别为4.2、4.8、5.2、6.8。 [0145] 进一步的，主轴单元4还包括刀具库46，刀具库46设置在立柱31上，且刀具库46包 括固定架，在固定架上平行设置至少两个夹持位47(采用刀夹进行夹持)，且夹持位47内竖 直放置刀具。刀具的数量可以根据实际需要进行选择，在本申请中使用的是八组刀具，而且 这八组刀具呈线性排列，与零件的长度方向互相平行，方便后续取放刀具的顺利。 [0146] 进一步的，点胶组件44包括气动精密型点胶阀、胶罐(1L)、控制器、针头等部件。系 12 12 CN 116690204 A 说明书 9/10页 统以空压气为动力，通过控制气阀的进气时间调节单次滴胶量，滴胶精度可达：0.01克/次。 [0147] 进一步的，锁螺丝组件45包括真空吸嘴、风批、螺丝刀(“一”字型)、风批升降气缸 和吸嘴升降气缸等部件。通过真空吸嘴，将螺钉从固定位置吸附，当主轴移动到螺钉孔位置 时，主轴自动升降，将螺钉按压至螺纹孔处，风批启动将螺丝拧紧。自动锁螺丝机头特点：锁 紧扭力检测；锁固深度检测；通过锁紧扭力和锁固深度检测判断螺钉锁紧是否达到预期要 求；吸嘴可根据不同螺钉进行更换。 [0148] 进一步的，自动寻位组件43采用激光测距传感器，通过激光测距传感器的多种输 出模式，与主控制器通讯，结合实际动作方式，达到预期的目的。可通过该激光传感器进行 工件直径位置、接缝位置、螺纹孔位置、刀具长度、打孔深度等特征识别及参数化测量。通过 同一个传感器满足系统需要的多种功能。 [0149] 进一步的，还包括视频监控系统，视频监控系统包括通过摄像支架固定在升降活 动架342上的网络摄像仪，网络摄像仪朝向攻牙机头41、钻孔机头42、点胶组件44和锁螺丝 组件45，同时网络摄像仪连接监视器。 [0150] 摄像仪304不锈钢材质，海康机芯，200万像素，1/2.7CMOS，红外50米/100米可选， 200万高清自动光圈镜头，2.7‑13.5手动调焦，最低照度彩色0.05Lux，数字宽动态，移动侦 测,动态分析,遮挡报警,网线断、越界侦测,区域入侵侦测等，支持双码流，支持海康、大华 ONVIF协议接入，供电方式：POE，化工、酸碱、防爆等腐蚀性环境使用。 [0151] 防爆监视器304不锈钢材质，可在防爆区域现场实现监视，优质液晶显示面板，采 用了优质的17英寸液晶面板，分辨率达到了1280x1024，点距0.264mm。100VAC‑240VAC宽电 压工作范围。具备VGA接口和标准视频接口，支持NTSC和PAL制式。 [0152] 进一步的，主轴单元4还包括控制器，采用日本三菱可编程PLC控制器，具有如下特 点： [0153] a)可编程控制器，内置超大容量的存储器。 [0154] b)内置高速处理器及基本指令。 [0155] c)控制规模:16‑384(包括CC‑LINK I/O)点。 [0156] d)内置独立3轴100kHz定位功能(晶体管输出型)。 [0157] e)基本单元左侧均可以连接功能强大简便易用的适配器。 [0158] f)内置的编程口可以达到115.2kbps的高速通信，而且最多可以同时使用3个通信 口。 [0159] g)通过CC‑Link网络的扩展可以实现最高84点(包括远程I/O在内)的控制。 [0160] h)模块上可以进行软元件的监控、测试，时钟的设定。 [0161] 主控台人机界面采用三菱12.1英寸大尺寸触摸屏，以太网等多姿多采的通讯/功 能登峰造极，一切尽在其中。存储器容量：128MB。内置USB(host)和USB(device)接口。主控 台设置按/旋钮有：电源开关旋钮、电源指示灯、急停按钮、启动按钮、暂停按钮、自动/手动 切换旋钮。另外配一个便携式手持触摸屏，方便设备的调试及故障处理。单手使用、操作极 其简便。用户存储器容量：15MB。内置USB(host)和USB(device)接口。 [0162] 通过设置此打孔专机能实现物料的自动输送，并在输送至加工区后通过主轴单元 4对物料进行加工处理，实现了大型工件的轴加工，而且保证了加工的精准度。 [0163] 一种全自动打孔专机的打孔方法，包括以下步骤： 13 13 CN 116690204 A 说明书 10/10页 [0164] 第一：物料输送单元1将待加工的零件从外部输送至加工区域的防爆房内； [0165] 第二：压料压紧单元对待加工零件压紧； [0166] 第三：龙门架移动单元驱动主轴单元4进行移动，并在移动过程中自动寻位组件43 识别，在识别过程中主支撑组件141对零件进行旋转调整角度确定最终加工位置； [0167] 第四：主轴单元4工作，进行钻孔和攻牙，并进行点胶和锁螺丝； [0168] 第五：完成一个位置的加工后，再次重复第三、第四步骤； [0169] 第六：确认该零件的所有孔的加工是否完成； [0170] 第七：物料输送单元1经加工完毕的零件退出防爆房。 [0171] 进一步的，在加工过程中，操作工人通过视频监控系统观察主轴单元4的加工情 况。如果遇到设备故障时，操作人员可手动操作设备，进行故障排除。 [0172] 进一步的，自动寻位包括以下动作： [0173] 动作一：主轴单元4在龙门移动单元3的X方向移动，通过激光传测距传感器寻找工 件接缝处的距离突变，确定工件接缝位置； [0174] 动作二：主轴单元4在龙门移动单元3的X方向移动一小段距离后停止，等待下一步 指令，该位置处理工件可支撑点区域，表面光滑，确保后续寻位动作的精度； [0175] 动作三：主轴单元4沿Y轴方向左右移动，激光测距传感器测量得到的最短距离点， 即为工件的中心位置，主轴单元4停止在当前中心位置，等待下一步指令； [0176] 动作四：主轴单元4保持Y轴不动，沿X轴方向移动以动作一寻到的接缝为当前零点 基准点的固定距离(工件孔位至接缝的设计距离)，即为工件螺纹孔沿Y轴的正上方位置，等 待下一步指令； [0177] 动作五：主轴单元4沿X轴方向来回移动，激光测距传感器测量孔的沿长度方向两 侧距离的两个突变点，通过PLC计算得到孔沿X轴方向的中心点，至此，激光寻孔中心的动作 完成，等待下一步钻孔指令。 [0178] 通过设置此打孔方法，能实现大型工件的全自动钻孔加工，同时保证了大型工件 的加工质量。 [0179] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技 术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和 变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。 14 14 CN 116690204 A 说明书附图 1/15页 图1 15 15 CN 116690204 A 说明书附图 2/15页 图2 16 16 CN 116690204 A 说明书附图 3/15页 图3 图4 17 17 CN 116690204 A 说明书附图 4/15页 图5 图6 18 18 CN 116690204 A 说明书附图 5/15页 图7 图8 19 19 CN 116690204 A 说明书附图 6/15页 图9 20 20 CN 116690204 A 说明书附图 7/15页 图10 图11 21 21 CN 116690204 A 说明书附图 8/15页 图12 22 22 CN 116690204 A 说明书附图 9/15页 图13 图14 23 23 CN 116690204 A 说明书附图 10/15页 图15 24 24 CN 116690204 A 说明书附图 11/15页 图16 25 25 CN 116690204 A 说明书附图 12/15页 图17 26 26 CN 116690204 A 说明书附图 13/15页 图18 27 27 CN 116690204 A 说明书附图 14/15页 图19 28 28 CN 116690204 A 说明书附图 15/15页 图20 29 29
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