球拍数控钻孔方法及其钻孔机技术

本发明专利技术属于运动器材的生产制造范畴，是球拍面为穿线式的各种球拍边框钻孔的生产制造领域，是一种制造方法和专用制造设备；由可编程逻辑运动控制器（PLC）通过步进或者伺服电机驱动器控制步进或者伺服电机的运动，速度和方向；电机的X、Y、Z、K轴分别驱动工作台球拍孔位位移，刀具进退刀，大小刀具换刀及球拍装夹与卸夹；本发明专利技术的有益效果是：摆脱人工靠模逐孔钻孔的低效率生产模式，提高产品制造质量，用数字化编程解决原本需要用各种模具定位的方式，实现高效高质量的生产模式。

【技术实现步骤摘要】

本专利属于体育运动器材的生产制造范畴，特别是球拍面为穿线式的各种球拍边框钻孔的生产制造领域，是一种制造方法和专用的制造设备。
技术介绍
穿线式的球拍有如网球拍，羽球拍，壁球拍等等，其共同的特点是在一个边框上钻有若干小孔，以供该球拍专用的线穿过，在拍面形成方格网状；现有该球拍的边框钻孔工艺大约有手工靠模逐孔钻取，棘轮驱动定位自动逐孔钻取，群钻两次钻取以及从拍框内往外钻取等几种方式。中国专利200620120511.8球拍钻孔机和201020566556.4球拍钻孔装置即涉及群钻两次钻取和从拍框内往外钻取的方法，以上的几种钻孔方法存在这样的不足:手工靠模逐孔钻取工作效率太低，取孔精度不高质量不好且容易漏钻；棘轮驱动定位逐孔钻取属于初级自动化，用棘轮驱动定位只能是每个孔位的距离是同等的，或者一套工装模具只能生产一种型号产品，这种工艺只能生产铝合金边框分体式低档球拍；群钻两次钻取工艺的不足在于:比如羽球拍的孔位间距大多不足10毫米，容纳不了所有的钻头工位，因此设计成错位间隔钻孔，然后翻转再钻；尽管每工次是三十几个工位同时工作，但是需要两次的工件装夹耗时又非常容易翻转造成孔位的高低错落，最不利的是其一个机器一般只用于制造一个型号的产品，要更换不同型号产品要更换模具以及调整三十几个工位的位置角度是要耗费大量的工时；专利号201020566556.4的《球拍钻孔装置》结构过于复杂，用于网球拍还可以，用于羽球拍恐怕从框内往外钻位置有点不够，并且从工件装夹和钻孔的方法来看，生产效率不可能很高。
技术实现思路
本专利技术球拍数控钻孔方法及其钻孔机针对上述
技术介绍
所述的不足，专利技术一种只要修改部分编程指令即可以适合各种球拍型号，不要任何模具的全自动球拍数控钻孔方法以及用该方法设计的钻孔机。本专利技术提供的技术解决方案是:由编程人员根据球拍钻孔要求编制程序并由可编程逻辑运动控制器(PLC)通过步进或者伺服电机驱动器控制步进或者伺服电机的运动(线性或者角度)移动量、速度和方向；电机的X、Y、Z、K轴分别驱动工作台球拍孔位角度位移，刀具进退刀，大小刀具换刀及球拍装夹与卸夹。以羽球拍为例，球拍面的网线要求大概为10X10毫米均匀的间距，而球拍框是类椭圆形(头部稍窄，后部稍宽，不是标准的椭圆形，也可以用鸡蛋形来表述)，这样就造成经纬网线和边框的相贯处是不等距的，每个孔位和相邻的孔位的弧长或者角度是不一样的，其中还有大概20孔的孔径比其他的孔径大，因为在那个位置要穿过双线，如果是低档的碳钢或者铝合金球拍，为了制造的简单可以牺牲网线的标准要求，而高档的碳纤维球拍就必须严格按照标准要求。当前制造厂的全碳纤维球拍基本上都是将拍框套在靠模上，靠模下面有按照孔位角度位置开取的槽，相对钻头的台面有一与靠模槽配合的导槽，操作者顺着导槽推动靠模钻取孔位；大小不同的孔径要换取不同的靠模在不同的钻台上钻取。球拍数控钻孔方法是:利用步进或者伺服电机的数字化控制原理，将每个孔位，进退刀速度、距离，换刀时值以及球拍装夹的尺寸数字化，输入可编程逻辑运动控制器(PLC)将数字转换成脉冲，通过驱动器驱动步进或者伺服电机按数字要求转动角度。4轴数控钻孔方法分为4个部分，I球拍分度旋转装置，2刀具进退刀滑轨装置，3换刀旋转装置，4球拍定位装夹装置。步进电机I的X轴直接驱动分度旋转装置按每个转动角度的数值转动；钻孔用电钻或者风钻，电钻或者风钻安装在滑轨上，由步进电机2的Y轴偏心轮驱动电钻或者风钻在滑轨上滑动，电钻或者风钻上的刀具对拍框进刀钻取后退刀，可以设置步进电机2运动速度，稍慢速度进刀，快速退刀；步进电机3的Z轴驱动换刀旋转装置旋转刀架转换不同规格的刀具；步进电机4的Z轴旋转推动安装于分度旋转工作台上的自定位装夹装置将球拍自动装夹于工作台工位上。球拍数控钻孔方法的工作是这样实现的:由机械手或者人工将球拍放置于自定位装夹装置上，红外感应装置感应到工件已放置到位或者人工按下启动按键，步进电机4的K轴驱动自定位装夹装置将球拍自动定位装夹好，可编程逻辑运动控制器(PLC)内置信号输出口启动继电器I接通I号电钻电源或者启动电磁气阀接通I号气钻气源，步进电机I的X轴驱动分度旋转装置从原点到小孔第一孔位，步进电机2的Y轴驱动刀具进退刀滑轨带动电钻或者气钻进刀钻孔然后退刀，步进电机I驱动分度旋转装置到小孔第二孔位，步进电机2驱动刀具进刀钻孔然后退刀如此循环直至所有I号电钻或者气钻应钻取的小孔钻完，可编程逻辑运动控制器(PLC)内置信号输出口关闭继电器I切断I号电钻电源启动继电器2接通2号电钻电源或者关闭电磁气阀I切断I号气钻气源启动电磁气阀2接通2号气钻气源，换刀旋转装置的步进电机3的Z轴旋转180度驱动刀架旋转转换2号钻的刀具工作，步进电机I驱动分度旋转装置反转到大孔第一孔位，步进电机2驱动刀具进退刀滑轨装置进刀钻孔然后退刀，步进电机I驱动分度旋转装置到大孔第二孔位，步进电机2驱动刀具进退刀滑轨装置进刀钻孔然后退刀如此循环直至所有2号电钻或者2号气钻应钻取的大孔钻完，步进电机I驱动分度旋转装置回`归原点，换刀装置回归I号刀具，步进电机4的K轴反转驱动自定位装夹装置卸夹，由机械手或者人工取下已钻好孔的球拍，完成一个球拍钻孔工序。本专利技术的有益效果是:摆脱人工靠模逐孔钻孔的低效率加工模式，提高产品制造质量，用数字化编程解决原本需要用各种模具定位的方式，抛弃任何钻孔模具，实现高效高质量的生产模式，只要愿意，加入工件装卸机械手即成为无人值守的机器人。附图说明图1为本专利技术钻孔机主视图。图2为本专利技术钻孔机图1的左视图。图3为本专利技术钻孔机电机IX轴分度旋转装置主视图。图4为本专利技术钻孔机电机IX轴分度旋转装置图3的左视图及电机3Z轴旋转刀架>J-U ρ α装直。图5为本专利技术钻孔机电机2Υ轴刀具进退刀装置图4的俯视图。图6为本专利技术钻孔机刀架升降装置导轨固定块与导轨滑块视图。图7为本专利技术钻孔机电机4K轴球拍装夹装置装夹主视图。图8为本专利技术钻孔机电机4K轴球拍装夹装置图7的装夹俯视图。图9为本专利技术钻孔机电机4K轴球拍装夹装置图7的卸夹俯视图。图10为本专利技术钻孔机球拍中管定位机构示意图。图11为本专利技术钻孔机电机2Y轴刀具进退刀装置4刀具刀架示意图。具体实施例方式为了对本专利技术球拍数控钻孔方法及其钻孔机的特征、效果做进一步的理解与认识，以下列举优选实施例配合附图加以进一步详细说明，但本专利技术球拍数控钻孔方法及其钻孔机不局限于本实施例。球拍数控钻孔机包含有电源，可编程逻辑运动控制器(PLC)6，机壳7，球拍5，步进或者伺服电机驱动器，步进或者伺服电机X轴驱动的分度旋转工作台1，步进或者伺服电机Y轴驱动的刀具进退刀机构2,步进或者伺服电机Z轴驱动的旋转刀架3和步进或者伺服电机K轴驱动的球拍装夹机构4 ;分度旋转工作台I由步进或者伺服电机1.1，底座1.2，轴承座1.2.1，旋转平台1.3，旋转轴1.3.1，刀架升降导槽1.4，工作台1.5构成；刀具进退刀机构由步进或者伺服电机2.1，偏心轴2.1.1，电机固定板2.2，导轨固定板2.9，导轨2.7，导轨滑台2.8，风钻或者电钻装夹下座2.5，风钻或者电钻装夹上座2.6，滑台连接件2.4，滑板2.3，偏心轴铜套2.1.1.1，刀架旋转轴板3.3和顶板2.10组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
球拍数控钻孔方法，其特征是：由编程人员根据球拍钻孔要求编制程序并由可编程逻辑运动控制器（PLC）通过步进或者伺服电机驱动器控制步进或者伺服电机的运动（线性或者角度）移动量、速度和方向；电机的X、Y、Z、K轴分别驱动工作台球拍孔位角度位移，刀具进退刀，大小刀具换刀及球拍装夹与卸夹。

【技术特征摘要】
1.球拍数控钻孔方法，其特征是:由编程人员根据球拍钻孔要求编制程序并由可编程逻辑运动控制器(PLC)通过步进或者伺服电机驱动器控制步进或者伺服电机的运动(线性或者角度)移动量、速度和方向；电机的X、Y、Z、K轴分别驱动工作台球拍孔位角度位移，刀具进退刀，大小刀具换刀及球拍装夹与卸夹。2.根据权利要求1所述的球拍数控钻孔方法,其特征是:电机的X轴将装夹有球拍的旋转工作台按顺时针或者逆时针从第I孔位(小孔或者大孔)配合Y轴的刀具进退刀顺序旋转在球拍上钻孔，跳过大孔(或者小孔)孔位，钻完所有小孔(或者大孔)孔位再从反旋转方向的第一个大孔(或者小孔)孔位钻取直至钻完所有孔位；Y轴驱动刀具做Y向运动的进退刀；ζ轴驱动刀架做Z向的旋转以实现换刀(大小刀具互换)；Κ轴旋转推动4个球拍定位夹紧块卡位于球拍框内椭圆形的长轴和短轴方向，确保球拍紧贴工作台并与工作台的中心点重合。3.根据权利要求2所述的球拍数控钻孔方法，其特征是:电机的X轴驱动的旋转平台做步进旋转带动螺接于其背面的与球拍长短轴成比例关系的椭圆形刀架升降导槽，刀架升降导轮轴固接于刀架的导轨滑块并与刀架升降导槽配合，不管球拍旋转到长轴或者短轴方向，刀具始终与球拍框边保持固定的距离；工作台建立在旋转平台之上，工作台与旋转平台之间有调节螺丝能够调节二者之间的距离以适应不同框厚的球拍；Υ轴的偏心轮旋转180°为刀具的进刀，再旋转180°为刀具的退刀，Y轴为匀速旋转或者分为二段转速，进刀的速度设置慢于退刀速度以确保钻孔质量并提高效率；Ζ轴驱动的旋转刀架最多有4种规格刀具可以转换；K轴旋转推动4个球拍定位夹紧块配合长轴方向的调节螺丝，调整Z轴的旋转角度可以装夹长短轴各不同的各种型号球拍。4.根据权利要求3所述的球拍数控钻孔方法，其特征是:取消椭圆形刀架升降导槽，刀架升降导轮，刀架导轨滑块与刀架导轨固定块，刀架固定于底板不上下移动，轴顺时针(或者逆时针)旋转为进刀，逆时针(或者顺时针)旋转为退刀并由程序控制不断修正Y轴的旋转角度以实现不管球拍旋转到长轴或者短轴方向，刀具始终与球拍框边保持固定的距离。5.钻孔机，其特征是:应用权利要求1所述的球拍数控钻孔方法而设计的钻孔机，钻孔机包含有电源，可编程逻辑运动控制器(PLC) 6，机壳7，球拍5，步进或者伺服电机驱动器，由步进或者伺服电机X轴驱动的旋转工作台1，由步进或者伺服电机Y轴驱动的刀具进退刀机构2，由步进或者伺服电机Z轴驱动的旋转刀架3和由步进或者伺服电机K轴驱动的球拍装夹机构4 ;旋转工作台I由步进或者伺服电机1.1，底座1.2，轴承座1.2.1，旋转平台.1.3，旋转轴1.3.1，刀架升降导槽1.4，工作台1.5构成；刀具进退刀机构2由步进或者伺服电机2.1，偏心轴2.1.1，电机固定板2.2，导轨固定板2.9，导轨2.7，导轨滑台2.8，风钻或者电钻装夹下座2.5，风钻或者电钻装夹，上座2.6，滑台连接件2.4，滑板2.3，偏心轴铜套.2.1.1.1，刀架旋转轴板3.3和顶板2.10组成；旋转刀架3由步进或者伺服电机3.1，轴承座3.2，转轴板3.3，导轨固定块3.4，导轨滑块3.5和刀架升降导轮轴3.6组成；球拍装夹机构4由步进或者伺服电机4.1，转盘4.1.1，连接件4.2，长轴向前滑块4.4，长轴向后滑块.4.3，长轴向滑块导槽4.5，双头正反牙螺杆4.6，短轴向滑块4.7，短轴向滑块导槽4.8，球拍定位夹紧块4.9，中管定位柱移动架4.10，定位柱4.11，移动架调节螺母4.12，正反牙调节螺杆4.13和调节螺杆定位板4.14组成。6.根据权利要求5所述的钻孔机，其特征是:旋转工作台I的步进或者伺服电机1.1螺接于轴承座1.2.1 ;轴承座1.2.1螺接于底座1.2，旋转轴1.3.1和轴承座1.2.1的轴承配合，中心轴孔和电机1.1的X轴紧定螺固，端面和旋转平台1.3螺接；刀架升降导槽1.4螺接于旋转平台1.3的背面；电机X轴驱动的旋转平台做步进旋转带动螺接于其背面的与球拍长短轴成比例关系的椭圆形刀架升降导槽1.4，刀架升降导轮3.4轴固接于刀架的导轨滑块3.5并与刀架升降导槽1.4配合，不管球拍旋转到长轴或者短轴方向，刀具与球拍框边始终保持固定的距离；工作台1.5由8个螺丝和旋转平台1.3连接，其中4个螺丝1.5.2正旋从正面锁向旋转平台1.3，另外相邻的4...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱炳顺，
申请(专利权)人：邱炳顺，
类型：发明
国别省市：