末端制孔执行器及制孔系统论文和设计-练宇

全文摘要

本实用新型公开了一种末端制孔执行器及制孔系统，涉及机械加工技术领域。包括支撑板、制孔机构、控制器以及设置在所述支撑板上的进给装置，所述进给装置与制孔机构传动连接，用于使所述制孔机构沿制孔方向运动，所述进给装置包括连接架，所述连接架与所述制孔机构同步运动，在所述连接架上设置有压紧机构和激光测距传感器，所述激光测距传感器与控制器电连接，所述压紧机构用于压紧工件，所述激光测距传感器用于法向值纠正，能够提升制孔的精度和质量。

主设计要求

1.一种末端制孔执行器，其特征在于，包括支撑板、制孔机构、控制器以及设置在所述支撑板上的进给装置，所述进给装置与制孔机构传动连接，用于使所述制孔机构沿制孔方向运动，所述进给装置包括连接架，所述连接架与所述制孔机构同步运动，在所述连接架上设置有压紧机构和激光测距传感器，所述激光测距传感器与控制器电连接，所述压紧机构用于压紧工件，所述激光测距传感器用于法向值纠正。

设计方案

2.根据权利要求1所述的末端制孔执行器，其特征在于，所述制孔机构包括主轴，以及设置在主轴末端的波发生器和超声波刀柄，所述超声波刀柄用于安装刀具。

3.根据权利要求2所述的末端制孔执行器，其特征在于，所述进给装置包括第一进给机构和第二进给机构，所述支撑板与所述第一进给机构固定连接，所述第一进给机构与所述第二进给机构传动连接，所述第二进给机构与所述制孔机构传动连接。

4.根据权利要求3所述的末端制孔执行器，其特征在于，所述第一进给机构包括第一驱动电机以及与所述第一驱动电机传动连接的第一进给轴，在所述第一进给轴上设置有第一滑块，所述第二进给机构通过所述连接架与所述第一滑块连接，所述第二进给机构包括第二驱动电机以及与所述第二驱动电机传动连接的第二进给轴，在所述第二进给轴上设置有第二滑块，所述第二滑块与所述主轴固定连接。

5.根据权利要求4所述的末端制孔执行器，其特征在于，所述末端制孔执行器还包括设置在所述支撑板上的壳体，在所述壳体上设置有线扫描质量检测传感器。

6.根据权利要求5所述的末端制孔执行器，其特征在于，所述压紧机构包括驱动件、传动组件和压脚，所述驱动件通过所述传动组件与所述压脚传动连接。

7.根据权利要求6所述的末端制孔执行器，其特征在于，所述末端制孔执行器还包括吸尘器组件，所述吸尘器组件包括设置在所述连接架上的吸入腔体和吸尘管道，所述吸入腔体与所述吸尘管道连通。

8.根据权利要求1－7任意一项所述的末端制孔执行器，其特征在于，所述末端制孔执行器还包括定位相机，所述定位相机设置在所述连接架上。

9.根据权利要求2所述的末端制孔执行器，其特征在于，在所述主轴上设置有线束固定架。

10.一种制孔系统，其特征在于，包括权利要求1－9任意一项所述的末端制孔执行器，以及与所述末端制孔执行器连接的多轴机器人。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及机械加工技术领域，具体而言，涉及一种末端制孔执行器及制孔系统。

背景技术

随着科技的迅速发展，技术的革新，对高精密、高效率和高稳定性设备的需求也越来越多，而这种设备的正常持续运行对加工精度的要求也越来越高。其中，机械加工中，孔位加工的质量影响着最终装配的设备的精度、质量和使用寿命。

现有技术中，大多采用人工制孔，制孔的效率低，孔的质量和精度难以保证一致性。加工过程中定位难度高，工作强度大，加工零部件的成品率低，不利于高精度设备的组装使用。随着机器人自动化的发展，利用工业机器人制孔逐渐取代人工制孔，工业机器人带动末端执行器在较大范围内移动的方式进行钻孔工作，与传统人工制孔相比，具有加工效率高、作业范围广、姿态调整灵活、工件适应性强等优点。

然而，末端执行器作为直接参与制孔加工的机构，对制孔精度和质量具有至关重要的作用，如何提高末端执行器的加工精度和质量是亟待解决的问题之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种末端制孔执行器及制孔系统，能够提升制孔的精度和质量。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例的一方面，提供一种末端制孔执行器，包括支撑板、制孔机构、控制器以及设置在所述支撑板上的进给装置，所述进给装置与制孔机构传动连接，用于使所述制孔机构沿制孔方向运动，所述进给装置包括连接架，所述连接架与所述制孔机构同步运动，在所述连接架上设置有压紧机构和激光测距传感器，所述激光测距传感器与控制器电连接，所述压紧机构用于压紧工件，激光测距传感器用于法向值纠正。

可选地，所述制孔机构包括主轴，以及设置在主轴末端的波发生器和超声波刀柄，所述超声波刀柄用于安装刀具。

可选地，所述进给装置包括第一进给机构和第二进给机构，所述支撑板与所述第一进给机构固定连接，所述第一进给机构与所述第二进给机构传动连接，所述第二进给机构与所述制孔机构传动连接。

可选地，所述第一进给机构包括第一驱动电机以及与所述第一驱动电机传动连接的第一进给轴，在所述第一进给轴上设置有第一滑块，所述第二进给机构通过所述连接架与所述第一滑块连接。所述第二进给机构包括第二驱动电机以及与所述第二驱动电机传动连接的第二进给轴，在所述第二进给轴上设置有第二滑块，所述第二滑块与所述主轴固定连接。

可选地，所述末端制孔执行器还包括设置在所述支撑板上的壳体，在所述壳体上设置有线扫描质量检测传感器。

可选地，所述压紧机构包括驱动件、传动组件和压脚，所述驱动件通过所述传动组件与所述压脚传动连接。

可选地，所述末端制孔执行器还包括吸尘器组件，所述吸尘器组件包括设置在所述连接架上的吸入腔体和吸尘管道，所述吸入腔体与所述吸尘管道连通。

可选地，所述末端制孔执行器还包括定位相机，所述定位相机设置在所述连接架上。

可选地，在所述主轴上设置有线束固定架。

本实用新型实施例的另一方面，提供一种制孔系统，包括如上所述任意一项所述的末端制孔执行器，以及与所述末端制孔执行器连接的多轴机器人。

本实用新型实施例的有益效果包括：

本实用新型实施例提供的末端制孔执行器及制孔系统，通过设置在支撑板上的进给装置，使进给装置的传动过程更加稳定。通过与进给装置传动连接的制孔机构，使制孔机构沿制孔方向运动，并且制孔更加灵活。通过设置在连接架上的压紧机构，能够更好的压紧工件，有利于提升制孔的质量。通过设置在连接架上的激光测距传感器，能够用于法向值纠正，提升进给精度，进而提升制孔的质量和精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的末端制孔执行器的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的末端制孔执行器的结构示意图之二；

图3为本实用新型实施例提供的末端制孔执行器的结构示意图之三；

图4为本实用新型实施例提供的末端制孔执行器的局部结构示意图。

图标：100－末端制孔执行器；110－支撑板；120－制孔机构；122－主轴；124－波发生器；126－超声波刀柄；130－进给装置；131－连接架；133－第一进给机构；1332－第一驱动电机；1334－第一进给轴；1336－第一滑块；135－第二进给机构；1352－第二驱动电机；1354－第二进给轴；1356－第二滑块；140－压紧机构；142－驱动件；144－传动组件；146－压脚；150－激光测距传感器；160－壳体；165－线扫描质量检测传感器；170－吸尘器组件；172－吸入腔体；174－吸尘管道；180－定位相机；190－线束固定架。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参照图1和图2，本实用新型实施例提供一种末端制孔执行器100，包括支撑板110、制孔机构120、控制器以及设置在支撑板110上的进给装置130，进给装置130与制孔机构120传动连接，用于使制孔机构120沿制孔方向运动，进给装置130包括连接架131，连接架131与制孔机构120同步运动，在连接架131上设置有压紧机构140和激光测距传感器150，激光测距传感器150与控制器电连接，压紧机构140用于压紧工件，激光测距传感器150用于法向值纠正。

需要说明的是，第一，本实用新型实施例提供的末端制孔执行器100对制孔的形式不做具体限制。示例的，所制得的孔可以是直孔、光孔、螺纹孔、盲孔或通孔等，根据制孔机构120安装刀具和加工工艺的不同来制得不同的孔。

第二，激光测距传感器150用于法向值纠正，其中，法向值指的是孔的轴向延伸方向上的值的多少。激光测距传感器150将测得的工件切面与末端制孔执行器100的法向数据及时传输至控制器，控制器根据数据的不同进行法向值纠偏，使进给量趋于设定值，可以提升孔加工深度的精度。

本实用新型实施例提供的末端制孔执行器100，通过设置在支撑板110上的进给装置130，使进给装置130的传动过程更加稳定。通过与进给装置130传动连接的制孔机构120，使制孔机构120沿制孔方向运动，并且制孔更加灵活。通过设置在连接架131上的压紧机构140，能够更好的压紧工件，有利于提升制孔的质量。通过设置在连接架131上的激光测距传感器150，能够用于法向值纠正，提升进给精度，进而提升制孔的质量和精度。

如图2所示，制孔机构120包括主轴122，以及设置在主轴122末端的波发生器124和超声波刀柄126，超声波刀柄126用于安装刀具。

具体的，波发生器124用于产生超声波，并通过超声波刀柄126将超声波传递至刀具。在加工硬质工件，例如，合金材料或者复合材料等难以加工的工件时，可以提高钻入定位精度、孔壁表面质量，并且可以延长刀具使用寿命。

如图3所示，进给装置130包括第一进给机构133和第二进给机构135，支撑板110与第一进给机构133固定连接，第一进给机构133与第二进给机构135传动连接，第二进给机构135与制孔机构120传动连接。

采用上述结构，第二进给机构135可在第一进给机构133传动的基础上传动。这样一来，在需要快速进给时，第一进给机构133和第二进给机构135可同时进行传动，节约大量的进给时间。另外，可以延长进给距离，在不易到达的边角等区域，通过第一进给机构133的行程加上第二进给机构135的行程来加工不易达到的区域。

进一步地，如图3所示，第一进给机构133包括第一驱动电机1332以及与第一驱动电机1332传动连接的第一进给轴1334，在第一进给轴1334上设置有第一滑块1336，第二进给机构135通过连接架131与第一滑块1336连接。第二进给机构135包括第二驱动电机1352以及与第二驱动电机1352传动连接的第二进给轴1354，在第二进给轴1354上设置有第二滑块1356，第二滑块1356与主轴122固定连接。

具体的，第一进给轴1334和第二进给轴1354分别设置在固定架上，并且分别在第一驱动电机1332和第二驱动电机1352的作用下转动。第一滑块1336和第二滑块1356分别在第一进给轴1334和第二进给轴1354的作用下沿着固定架滑动。

如图2和图3所示，第一进给轴1334所在的固定架设置在支撑板110上，连接架131设置在第一滑块1336上，并随着第一滑块1336运动。第二进给轴1354所在的固定架设置在连接架131上，第二滑块1356与主轴122固定连接，示例的，主轴122可通过保持架与第二滑块1356固定连接。

这样一来，不管是第一驱动电机1332还是第二驱动电机1352均可驱动主轴122运动，进而驱动制孔机构120运动。另外，第一驱动电机1332和第二驱动电机1352可分别与控制器电连接，使末端制孔执行器100的自动化程度更高，有利于减小操作难度。

如图1所示，末端制孔执行器100还包括设置在支撑板110上的壳体160，在壳体160上设置有线扫描质量检测传感器165。

示例的，线扫描质量检测传感器165可采用三维快照式传感器，与传统接触式测量传感器相比，线扫描质量检测传感器165检测时不接触工件，不会对工件造成损伤。可直接通过在线检测，得知加工的质量，有利于提升良品率，减小检测难度，也提高了制孔精度的测量，减小了人工测量误差以及测量过程中对工件造成的损伤。

如图3和图4所示，压紧机构140包括驱动件142、传动组件144和压脚146，驱动件142通过传动组件144与压脚146传动连接。

需要说明的是，本实用新型实施例对驱动件142不做具体限制，示例的，驱动件142可采用气缸、液压缸或者直线马达等，只要能够满足伸缩运动以使压脚146压紧工件均可。并且，压力的大小可根据工件材料的不同进行设定，以免因压紧力过大而使工件变形，影响加工精度。

另外，传动组件144可采用滑轨与滑块连接，以使运动过程更加平稳可靠。压脚146采用中空的圆形结构，以使刀具可以通过压脚146进行制孔。

如图1和图4所示，末端制孔执行器100还包括吸尘器组件170，吸尘器组件170包括设置在连接架131上的吸入腔体172和吸尘管道174，吸入腔体172与吸尘管道174连通。

具体的，吸尘器组件170设置在压脚146处，在吸入腔体172设置有过孔，以使刀具可穿过吸入腔体172加工工件。在吸入腔体172过孔的内壁设置有开口，这样一来，加工工件时产生的废屑可直接通过开口吸入到吸入腔体172内。吸入腔体172与吸尘管道174连通，吸入的废屑可通过吸尘管道174排出，减小了吸入腔体172堵塞的可能。

如图1所示，末端制孔执行器100还包括定位相机180，定位相机180设置在连接架131上。

采用定位相机180，结合制孔用图纸，可以进行在线制孔轨迹仿真，进一步提高自动化程度，减少人工制定位置参数工作量。

如图1所示，主轴122上设置有线束固定架190。末端制孔执行器100上电线可通过线束固定架190引出，减小了末端制孔执行器100移动过程中电线相互缠绕拉扯的可能，也减小了电线散乱时遮挡末端制孔执行器100上的各种传感器等电子元器件，影响设备的正常运行。

本实用新型实施例还提供一种制孔系统，包括如上任意一项的末端制孔执行器100，以及与末端制孔执行器100连接的多轴机器人。多轴机器人可通过连接法兰与支撑板110固定连接。另外，制孔系统还可设置有刀库，末端制孔执行器100可采用刀库自动换刀技术，减少人工换刀的工作量，提高设备自动运行的时效性。该制孔系统包含与前述实施例中的末端制孔执行器100相同的结构和有益效果。末端制孔执行器100的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

末端制孔执行器及制孔系统论文和设计

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主设计要求

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