機械加工設備及方法與流程

2023-05-18 11:16:01

本發明涉及一種用於機械加工的設備及方法，更具體地，其涉及用於工業機器人的加工頭。

優選但非排它性地，本發明應用於工業機器人的鑽頭，且以下說明主要描述此類應用。

背景技術：

在工業機器人的加工頭技術機領域中，已知的是，使用鑽頭鑽由不同材料，例如，鋁、鈦合金和碳纖維製成的層疊板及結構，然後其通過例如鉚接連接。

在被鑽孔時，所述層疊板及結構將被牢固地保持彼此壓合成一疊，以防止板和結構間隔開，而在其中形成可被鑽屑滲入或在鑽孔邊緣形成毛刺的中空空間。

以申請人的名義提交的專利申請ep1884313中公開了此類設備的一種示例，該申請公開了一種用於鑽由施加到板上的加強筋構成的結構的加工裝置。

該裝置包括一內部加工頭和一外部加工頭，後者裝配有一負載檢測器，其用於測量施加到待鑽的結構上的推力。拉動所述外部加工頭靠近所述結構的壁的外表面，直到其施加到所述外表面上的推力等於預設近似推力閾值。然後拉動所述內部加工頭靠近所述結構的壁的內表面，直到所述負載檢測器檢測到由所述外部加工頭施加到所述外部結構壁上的推力的預設變化。最終，通過外部加工頭向所述結構的外表面施加與鑽孔所需的壓力相等的推力。所述外部和內部加工頭將所述板和加強筋壓合在一起，從而在單個鑽頭上提供負載檢測器的同時還允許在其上鑽孔。

然而，上述類型的設備具有一些缺陷。

缺陷之一在於，兩個加工頭的設置不適用於具有由於障礙物或被加工或待加工的層疊板和結構的形狀而難以接近的面的工件。

另一缺陷在於，此類設備需要提供兩個加工頭，從而造成成本問題。

技術實現要素：

本發明的目的之一在於提供一種用於工業機器人的加工頭，其具有減小的尺寸，並且優選適用於鑽孔層疊板及結構的難以接近的區域。

本發明的另一目的在於提供一種用於工業機器人的加工頭，其適用於鑽孔層疊板及結構，且其是簡單並便宜的。

本發明的上述以及其它目的通過提供一種如所附的權利要求中所限定的用於工業機器人的加工頭來實現。

應當理解的是，所附權利要求是本發明中所提供的技術教導的組成部分。

附圖說明

結合附圖，通過下文中僅以非限制性示例方式給出的詳細描述，本發明的其它特徵和優勢將變得顯而易見，其中：

圖1示出了本發明的加工頭的一種實施方式的透視圖；以及

圖2示出了本發明的加工頭的一種實施方式的剖視圖。

具體實施方式

參考附圖，其根據本發明的一種實施方式，示出了工業機器人的加工頭，如下文中將作為參考的鑽頭10的示例性實施方式。

鑽頭10，本說明書中也稱為加工頭10，其包括：主軸11，例如，電動主軸，其可滑動地安裝在頭部支撐件14上；蝸杆26，其與主軸11相連並被設置成使得主軸(11)在進給方向x-x上移動；以及反向臂15，其連接至蝸杆26並可滑動地安裝在所述頭部支撐件14上。

優選地，所述鑽頭10包括連接至加工滑動件12上的主軸11，連接至反向滑動件16上的反向滑動臂15以及例如可連接至機器人臂上的頭部支撐件14。

所述加工滑動件12和反向滑動件16可滑動地安裝在所述頭部支撐件14上，例如，分別安裝在鑽孔導向件18和反嚮導向件19上。優選地，所述加工滑動件12以及反向滑動件16可在平行於主軸軸線的進給方向上滑動，並且，在所述鑽頭的示例性情況下，該進給方向平行於鑽孔軸線x-x。

優選地，所述主軸11通過例如螺絲固定到所述加工滑動件12上，並且將所述反向臂15通過例如螺絲固定到所述反向滑動件16上。

以已知的方式，所述主軸11又包括工具20，例如，具有鑽頭21、工具架22以及主軸電機23的鑽具。

優選地，主軸11連接至主軸支撐件24上，所述主軸支撐件24又連接到加工滑動件12上。

更優選地，主軸11通過例如螺絲固定到主軸支撐件24上，並且，所述主軸支撐件24通過例如螺絲固定到加工滑動件12上。

在優選的方式中，反向臂15包括位於鑽孔軸線x-x上的鑽孔反向套管25，從而使得所述工具20，例如鑽頭21可以穿過所述套管。

優選地，所述反向套管25連接到所述反向臂15的一端。

主軸11和反向臂15，以及優選加工滑動件12和反向滑動件16通過蝸杆26，例如，滾珠絲杆移動，所述蝸杆26通過螺母38連接到反向滑動件16，並通過螺釘支撐件39連接到加工滑動件12。蝸杆26連接至滑動電機27，並由所述滑動電機27轉動，所述滑動電機27又連接到加工滑動件12，以便於和主軸11整體移動。

優選地，滑動電機27通過例如螺絲固定到工作滑動件12上。

如下文中將詳細說明的，與螺母38以及支撐件39相連的滾珠絲杆26被設置成使得主軸11和反向臂15，並且優選加工滑動件12和反向滑動件16在進給方向上並以彼此相反的方向移動。如下文中將詳細公開的，當蝸杆26轉動時，螺母38和支撐件39使得加工滑動件12以及反向滑動件16在相反的方向上移動，以便將反向臂15和工具20之間的待加工的一疊層疊板和結構壓合在一起。

優選地，加工頭10包括連接到主軸11和頭部支撐件14上的平衡缸28，且其被設置成在控制器的控制下，平衡施加到主軸上的、隨著主軸的空間位置變化而變化的力。

平衡缸28被設置成向主軸11或優選與主軸11連接的加工滑動件12施加預設的力或臨界力，從而使得當施加到主軸上的力超過預設力時，主軸移動。

例如，平衡缸28為如圖1所示的氣動平衡缸，並且，其包括連接到頭部支撐件14上的主體31以及可在主體31內移動並具有與加工滑動件12相連的端部33的杆32。

優選地，所述預設力可通過電子控制器控制，且其可通過作用於所述氣動平衡缸上使其以已知的方式變化。

優選地，主體31通過例如螺絲固定到頭部支撐件14，且所述杆32的端部33被固定到加工滑動件12上，例如，螺紋杆端部33被固定到工作滑動件12上。

優選地，工具20包括被設置成內部容納鑽頭21並且設置有一可供所述鑽頭從中出來的開口的套管29。優選地，工具20包括套筒42，其被設置成在內部接收主軸電機23的前端並設置有蓋43。所述加工設備還包括，以已知的方式設置成在鑽頭21內產生流體流動的流體迴路，以及形成於套筒42內部的抽吸迴路，且其在加工期間在鑽頭周圍進行抽吸，以便於去除所述工具工作的區域內產生的碎片、切屑或材料。

以已知的方式，套管29包括例如，連接在一起的第一管狀部分36和第二管狀部分37，以便於形成能夠可逆地伸展和摺疊的伸縮套管。所述第二管狀部分37例如，被焊接到蓋43上。彈簧34，例如，螺旋彈簧，其一端被推壓抵靠在蓋43上，且其另一端抵靠在與所述第一管狀部分36相連的板35上，趨向於完全伸展所述伸縮套管。

優選地，板35和蓋43包括用於容納彈簧34的座。當套管29被完全伸展時，其被設置成完全包圍所述鑽頭，而當其被壓縮時，其允許所述鑽頭伸出，從而能進行加工。

優選地，所述第一管狀部分36由具有不同直徑的三個管狀部分形成。

本發明的加工頭10的操作如下。

在第一步，確定所述加工頭10的位置，使得待加工的層疊板和/或結構位於反向臂15和工具20之間，優選位於反向套管25和工具20之間。

在第二步，滑動電機27使得蝸杆26，優選滾珠絲杆轉動，從而使得與其相連的反向臂15，以及優選使得與反向臂15以及蝸杆26連接的反向滑動件16移動。優選地，平衡缸28以與其連接的加工滑動件12的移動相反的力校準，從而當滾珠絲杆26轉動時，反向滑動件16移動，而工具20和加工滑動件12保持靜止。

在第三步，反向臂15與堆疊的板和/或結構抵接，從而在其上施加壓力。

在第四步，在第二步中保持靜止的工具，優選連接到其上的加工滑動件12開始移動，所述移動繼續進行直到工具20，以及優選其套管29抵達與所述板和/或結構接觸。當在第三步中施加到堆疊的板和/或結構上的壓縮力超過使主軸11，優選與其連接的加工滑動件12移動所需的力時，開始第四步。

在第五步中，施加到堆疊上的推力持續直到工具20開始加工，例如，直到所述推力超過所述第一管狀部分36克服彈簧34施加的推力返回所需的閾值，開始所述加工。

有利的是，本發明的加工頭10能得到具有較小的尺寸並且適用於鑽孔層疊板和結構的難以靠近區域的工業機器人的加工頭。實際上，相對於現有技術中需要提供兩個相對頭部的加工頭，反向臂的設置可減小尺寸。此外，本發明的加工頭10具有用於在加工期間保持所述板和結構壓合堆疊的簡單且便宜的結構的優點。

當然，在不脫離如所附權利要求所限定的本發明的範圍的前提下，可對這些僅以非限制性示例的方式描述的實施方式和結構細節進行大量變化。