CN113427578B - 木材加工协同工作装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种木材加工协同工作装置，包括旋转主轴、多个主动轮、多个离合器、多个传动结构和多个加工工具；多个主动轮沿旋转主轴的轴向顺次套设于旋转主轴的外周，主动轮与旋转主轴转动配合，主动轮上形成有对接空间；多个离合器均设于旋转主轴，离合器具有与对接空间卡接的第一状态，以及与对接空间分离的第二状态，在第一状态下，主动轮随旋转主轴同步转动；传动结构的主动端与主动轮连接；多个加工工具分别连接于多个传动结构的从动端。本发明提供的木材加工协同工作装置，实现了对不同加工工具的选择性控制，根据不同工序切换不同的加工工具，作业效率得到大幅提升，节省了加工时间和人力物力，进而降低生产成本。

Description

木材加工协同工作装置

技术领域

本发明属于木材加工装备技术领域，具体涉及一种木材加工协同工作装置。

背景技术

目前，对木材加工的方式较为常见的是本自动的加工方式和基于机械臂的单一工具加工方式，加工过程设计铣削、切割、开孔、抛光等多个工序，涉及到铣削、圆锯及方形凿等多种工具。但是，传统的加工设备中，其加工头只能安装一种工具，当需要进行下一步工序的时候，还需要拆卸并更换加工工具，更换工序费时费力，导致加工周期长，不利于提高工作效率及降低生产成本。

发明内容

本发明实施例提供一种木材加工协同工作装置，旨在实现多种工具的集成，并能根据不同的加工需求实现对不同加工工具的选择性控制。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种木材加工协同工作装置，包括：

旋转主轴；

多个主动轮，多个所述主动轮沿所述旋转主轴的轴向顺次套设于所述旋转主轴的外周，所述主动轮与所述旋转主轴转动配合，所述主动轮上形成有对接空间；

多个离合器，设于所述旋转主轴，所述离合器具有与所述对接空间卡接的第一状态，以及与所述对接空间分离的第二状态，在所述第一状态下，所述主动轮随所述旋转主轴同步转动；

多个传动结构，所述传动结构的主动端与所述主动轮连接；以及

多个加工工具，分别连接于多个所述传动结构的从动端。

在一种可能的实现方式中，所述对接空间的开口延伸至所述主动轮的内环面，所述离合器包括：

对接件，一端设于所述旋转主轴，在所述第一状态下，所述对接件沿所述旋转主轴的径向伸出并卡入所述对接空间，在所述第二状态下，所述对接件回缩并脱离所述对接空间；以及

驱动组件，用于驱动所述对接件在所述第一状态和所述第二状态之间切换。

在一种可能的实现方式中，所述对接件包括：

外套管，所述外套管的一端连接于所述旋转主轴；以及

内衬杆，插设于所述外套管，并与所述外套管滑动配合；

所述驱动组件包括：

复位拉簧，设于所述外套管之内，所述复位拉簧的一端连接于所述内衬杆，另一端连接于所述外套管，所述复位拉簧被配置有使所述内衬杆靠近所述旋转主轴的预紧力；以及

电磁单元，位于所述内衬杆远离所述旋转主轴的一侧；

所述内衬杆和/或所述复位拉簧为铁磁性构件。

在一种可能的实现方式中，所述主动轮上设有多个限位块，多个所述限位块绕所述旋转主轴的轴向间隔分布，相邻的所述限位块之间形成所述对接空间。

在一种可能的实现方式中，所述对接件包括摆动片，所述摆动片的一端转动连接于所述旋转主轴，所述驱动组件包括：

复位扭簧，设于所述摆动片和所述旋转主轴之间的转轴处，所述复位扭簧被配置有使所述摆动片的另一端远离所述旋转主轴的预紧力；

移动环，套设于所述旋转主轴之外，并能沿所述旋转主轴的轴向移动，所述移动环的内环面与所述旋转主轴外壁之间的间距小于所述摆动片的另一端与所述旋转主轴外壁的最大间距；以及

驱动器，连接于所述移动环，并用于驱动所述移动环沿所述旋转主轴的轴向移动。

在一种可能的实现方式中，所述移动环包括：

外环体，所述驱动器的驱动端连接于所述外环体；以及

内环体，所述内环体同轴设于所述外环体的内侧，并与所述外环体转动配合。

在一种可能的实现方式中，所述主动轮上设有多个限位块，多个所述限位块绕所述旋转主轴的轴向间隔分布，相邻的所述限位块之间形成所述对接空间，所述限位块朝向所述旋转主轴的侧面为弧面，所述弧面的弧心线位于所述弧面背离所述旋转主轴的一侧。

在一种可能的实现方式中，所述木材加工协同工作装置还包括外壳，所述旋转主轴、所述主动轮、所述离合器和所述传动结构均设于所述外壳之内，所述加工工具设于所述外壳之外。

在一种可能的实现方式中，所述外壳上设有环型的固定架，所述旋转主轴的主动端伸出所述外壳，所述固定架环设于所述旋转主轴的主动端。

在一种可能的实现方式中，所述加工工具分为轴向工具和径向工具，所述轴向工具的旋转轴平行于所述旋转主轴，所述径向工具的旋转轴垂直于所述旋转主轴。

本申请的木材加工协同工作装置，同时集成了多个加工工具，通过旋转主轴统一提供驱动力，当需要某个加工工具工作的时候，控制离合器与主动轮上的对接空间卡接，进而实现对该加工工具所对应的传动结构的传动，最终使对应的加工工具动作；当不需要使用该工具的时候，控制离合器脱离对接空间，旋转主轴不能带动对应的主动轮转动，最终对对应的加工工具停止动作。本申请的木材加工协同工作装置将多种加工工具集于一身，并实现了对不同加工工具的选择性控制，在对木材进行加工的时候，无需拆卸更换其他加工工具，作业效率得到大幅提升，节省了人力物力，进而降低生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的木材加工协同工作装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一采用的离合器与主动轮的示意图；

图3为本发明实施例一采用的对接件的结构示意图；

图4为本发明实施例一采用的主动轮和轴承的装配结构示意图；

图5为本发明实施例二提供的木材加工协同工作装置的结构示意图；

图6为本发明实施例二采用的离合器、主动轮和旋转主轴的结构示意图。

附图标记说明：

1、旋转主轴；

2、主动轮；201、限位块；202、轴承；

3、离合器；301、对接件；3011、内衬杆；3012、外套管；3013、摆动片；302、驱动组件；3021、复位拉簧；3022、电磁单元；3023、移动环；3023-1、外环体；3023-2、内环体；3023-3、轴承滚珠；3024、驱动器；3025、连接环；3028、连接环；

4、传动结构；401、传动轴；402、第一传动齿轮；403、第二传动齿轮；404、第三传动齿轮；

5、加工工具；501、铣削工具；502、方形凿工具；503、圆锯工具；

6、对接空间；

7、外壳；

8、固定架。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1、图2、图5及图6，现对本发明提供的木材加工协同工作装置进行说明。所述木材加工协同工作装置，包括旋转主轴1、多个主动轮2、多个离合器3、多个传动结构4和多个加工工具5；多个主动轮2沿旋转主轴1的轴向顺次套设于旋转主轴1的外周，主动轮2与旋转主轴1转动配合，主动轮2上形成有对接空间6；多个离合器3均设于旋转主轴1，离合器3具有与对接空间6卡接的第一状态，以及与对接空间6分离的第二状态，在第一状态下，主动轮2随旋转主轴1同步转动；传动结构4的主动端与主动轮2连接；多个加工工具5分别连接于多个传动结构4的从动端。

本实施例提供的木材加工协同工作装置，与现有技术相比，同时集成了多个加工工具5，通过旋转主轴1统一提供驱动力，当需要某个加工工具5工作的时候，控制离合器3与主动轮上的对接空间6卡接，进而实现对该加工工具5所对应的传动结构4的传动，最终使对应的加工工具5动作；当不需要使用该工具的时候，控制离合器3脱离对接空间，旋转主轴1不能带动对应的主动轮2转动，最终对对应的加工工具5停止动作。本申请的木材加工协同工作装置将多种加工工具5集于一身，并实现了对不同加工工具5的选择性控制，在对木材进行加工的时候，无需拆卸更换其他加工工具，根据不同工序切换不同的加工工具，作业效率得到大幅提升，节省了加工时间和人力物力，进而降低生产成本，实现高精度、高质量、高效率的木构技术应用。

需要理解的是，主动轮2、离合器3、传动结构4和加工工具5之间为一一对应的关系，进而满足选择性控制的需求。

具体的，主动轮2为齿轮，传动结构4为齿轮传动结构，如图1及图5所示；或者，主动轮2为带轮，传动结构4为带传动结构，图中未示出；或者，主动轮2为链轮，传动结构4为链传动结构，图中未示出；再或者，主动轮2为普通的转轮，传动结构4包括传动轴401，传动轴401的一端固接于主动轮2，另一端直接连接于加工工具5，如图1及图5所示。当然，主动轮2和传动结构4的设置方式并不限于前述几种实施例，能满足传动需求即可，在此不再一一列举。

具体的，参阅图4，主动轮2和旋转主轴1之间通过轴承202转动连接，其中，轴承202的内圈固定于旋转主轴1，外圈固定于主动轮2。轴承202不仅能实现主动轮2与旋转主轴1的转动配合，还在旋转主轴1的轴向上限制了主动轮2的位置，保证了主动轮2位置的稳定性，使得离合器3能有效的在第一状态和第二状态之间切换。

在一些实施例中，参阅图2及图6，对接空间6的开口延伸至主动轮2的内环面，离合器3包括对接件301和驱动组件302；对接件301的一端设于旋转主轴1，在第一状态下，对接件301沿旋转主轴1的径向伸出并卡入对接空间6，在第二状态下，对接件301回缩并脱离对接空间6；驱动组件302用于驱动对接件301在第一状态和第二状态之间切换。本实施例通过控制对接件301沿旋转主轴1径向移动的动作来控制是否与对接空间6卡接，结构简单，便于操控，有利于实现状态切换的快速响应。

在一些实施例中，参阅图2及图3，对接件301包括内衬杆3011和外套管3012；外套管3012的一端连接于旋转主轴1；内衬杆3011插设于外套管3012，并与外套管3012滑动配合。驱动组件302包括复位拉簧3021和电磁单元3022；复位拉簧3021设于外套管3012之内，复位拉簧3021的一端连接于内衬杆3011，另一端连接于外套管3012，复位拉簧3021被配置有使内衬杆3011靠近旋转主轴1的预紧力；电磁单元3022位于内衬杆3011远离旋转主轴1的一侧。内衬杆3011和/或复位拉簧3021为铁磁性构件。

在电磁单元3022未通电的状态下，复位拉簧3021依靠自身弹性作用使内衬杆3011保持回缩的状态，该位置的对接件301不能与对接空间6实现卡接，进而该主动轮2相对于旋转主轴1维持空转状态；在电磁单元3022通电的状态下，复位拉簧3021收到牵引，或者内衬杆3011收到牵引，使得对接件301伸长，进而能伸入到对接空间6内实现与对接空间6的卡接，随后主动轮2能跟对旋转主轴1同步转动；需要停用某个主动轮2时，直接对相应的电磁单元3022断电，使内衬杆3011保持回缩的状态即可。整个切换过程不需要旋转主轴1停止转动，通过控制模块向与电磁单元3022电连接的供电单元发送通断命令即可实现，操作更加方便。

可选的，内衬杆3011的滑动方向垂直于旋转主轴1的周向。另外，电磁单元3022是否通电可通过控制按键进行控制。

其中，参阅图2，为了方便内衬杆3011伸入对接空间6，对接空间6的宽度大于内衬杆3011的外径。

具体的，参阅图2及图3，对接件301绕旋转主轴1设有多个，为了方便对多个对接件301实现同步控制，电磁单元3022为电磁环。

在一些实施例中，参阅图2，主动轮2上设有多个限位块201，多个限位块201绕旋转主轴1的轴向间隔分布，相邻的限位块201之间形成对接空间6，内衬杆3011通过与限位块201接触，进而将旋转主轴1的扭矩传递给主动轮2。本实施例采用较为简单的方式形成了对接空间6，还能保证单向转动的同步性。需要理解的是，为了方便内衬杆3011伸入对接空间6，相邻的限位块201之间的间距大于内衬杆3011的外径。

在一些实施例中，参阅图6，对接件301包括摆动片3013，摆动片3013的一端转动连接于旋转主轴1，驱动组件302包括复位扭簧、移动环3023和驱动器3024；复位扭簧设于摆动片3013和旋转主轴1之间的转轴处，复位扭簧被配置有使摆动片3013的另一端远离旋转主轴1的预紧力；移动环3023套设于旋转主轴1之外，并能沿旋转主轴1的轴向移动，移动环3023的内环面与旋转主轴1外壁之间的间距小于摆动片3013的另一端与旋转主轴1外壁的最大间距；驱动器3024连接于移动环3023，并用于驱动移动环3023沿旋转主轴1的轴向移动。

本实施例中，在摆动片3013未受到移动环3023束缚的状态下，摆动片3013的另一端(即图6视角中的下端)在复位扭簧的作用下远离旋转主轴1，并能伸入到对接空间6中，实现与对接空间6的卡接，进而使该主动轮2对旋转主轴1同步转动；若改主动轮2切换至空转状态，则通过驱动器3024控制移动环3023从摆动片3013的转动端靠近摆动片3013，最终挤压束缚摆动片3013，使摆动片3013的另一端(即图6视角中的下端)逐渐靠近旋转主轴1，最终脱离对接空间6。整个切换过程不需要旋转主轴1停止转动，通过控制模块向驱动器3024发送动作命令即可实现，操作更加方便。

其中，驱动器3024不会随着旋转主轴1的旋转而转动。

具体的，驱动器3024为伸缩气缸、伸缩液压缸、电推杆中的一种，能实现移动环3023的轴向移动即可，在此不再一一列举。

在一些实施例中，参阅图6，移动环3023包括外环体3023-1和内环体3023-2；驱动器3024的驱动端连接于外环体3023-1；内环体3023-2同轴设于外环体3023-1的内侧，并与外环体3023-1转动配合。由于在状态切换过程中旋转主轴1始终保持旋转状态，本实施例的移动环3023与摆动片3013接触后，其内环体3023-2能随摆动片3013转动，而外环体3023-1则不会转动，这种结构即满足了与驱动器3024的装配需求，也能减小移动环3023与摆动片3013之间的摩擦力，使得切换过程更加平稳。

具体的，参阅图6，外环体3023-1和内环体3023-2之间设有轴承滚珠3023-3，使得移动环3023整体形成轴承结构。

具体的，参阅图6，外环体3023-1的外周面设有连接环3025，驱动器3024的输出端连接于连接环3025。

在一些实施例中，参阅图6，主动轮2上设有多个限位块201，多个限位块201绕旋转主轴1的轴向间隔分布，相邻的限位块201之间形成对接空间6，限位块201朝向旋转主轴1的侧面为弧面，弧面的弧心线位于弧面背离旋转主轴1的一侧，摆动片3013通过与限位块201接触，进而将旋转主轴1的扭矩传递给主动轮2。由于限位块201具有弧面，对接空间6朝向旋转主轴1的一侧形成导向弧面，其对摆动片3013具有导向作用，能使摆动片3013更加方便的进入对接空间6，进而实现与对接空间6的卡接，避免主动轮2与旋转主轴1差速旋转。

在一些实施例中，参阅图1及图5，木材加工协同工作装置还包括外壳7，旋转主轴1、主动轮2、离合器3和传动结构4均设于外壳7之内，加工工具5设于外壳7之外。外壳7对内部的主要传动构件起到防护作用，还对各个构件的安装提供安装基础。

其中，驱动器3024的主体固定于外壳7。

在一些实施例中，参阅图1及图5，外壳7上设有环型的固定架8，旋转主轴1的主动端伸出外壳7，固定架8环设于旋转主轴1的主动端。

本实施例中，旋转主轴1的主动端连接于主驱动电机的输出轴，主驱动电机可外置于机械臂上，固定架8则用于实现与机械臂的连接，防止外壳7随旋转主轴1旋转。可选的，固定架8远离外壳7的一端开设有安装孔，机械臂上也对应开设安装孔，固定架8和机械臂之间可通过螺栓实现固定，环型的固定架8有效增加了与机械臂的连接点位，还能对连接位置起到保护作用。

在一些实施例中，旋转主轴1的主动端设有辅助安装结构，便于与主驱动电机的输出轴连接。

具体的，辅助安装结构包括设于主驱动电机输出轴端部的套筒，套筒能套接于旋转主轴1的主动端，同时，套筒和旋转主轴1的主动端上均设有相互对应的销接孔，通过插入销接孔的固定销实现套筒和旋转主轴1的固定。

当然，辅助安装结构并不限于上述结构，能满足旋转主轴1与主驱动电机输出轴的固定装配即可，在此不再一一列举。

在一些实施例中，参阅图1及图5，为了布置方便，同时适应不同的加工工艺，加工工具5分为轴向工具和径向工具，轴向工具的旋转轴平行于旋转主轴1，径向工具的旋转轴垂直于旋转主轴1。

具体的，参阅图1及图5，加工工具5分为铣削工具501、方形凿工具502和圆锯工具503。其中，铣削工具501的旋转轴同轴连接于传动轴401的一端，传动轴401的另一端固接于位于旋转主轴1端部的主动轮2，且传动轴401与旋转主轴1同轴设置；方形凿工具502的旋转轴同轴连接有第一传动齿轮402，第一传动齿轮402直接垂直啮合于其中一个主动轮2；圆锯工具503的旋转轴同轴连接有第二传动齿轮403，第二传动齿轮403垂直啮合于第三传动齿轮404，第三传动齿轮404和其中一个主动轮2之间平行啮合。

在上述实施例的基础上，参阅图1及图5，为了避免加工工具5之间发生干涉，铣削工具501设置于外壳7的下侧，方形凿工具502设于外壳7的右侧，而方形凿工具502则设于外壳7的左侧。

本发明的木材加工协同工作装置，可以实现控制单个加工工具工作，每个加工工具互不影响；在改变工作工序时，不需要停止主驱动电机的转动，在旋转主轴1保持旋转的状态下，通过控制电磁单元3022是否通电，或控制驱动器3024的伸缩状态，即可控制加工工具5是否运行，进而实现对木材的自动切断、铣、削、钻等加工，大大节省更换工具头的时间，使加工更加流畅，节省人力物力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种木材加工协同工作装置，其特征在于，包括：

旋转主轴；

多个主动轮，多个所述主动轮沿所述旋转主轴的轴向顺次套设于所述旋转主轴的外周，所述主动轮与所述旋转主轴转动配合，所述主动轮上形成有对接空间；

多个离合器，设于所述旋转主轴，所述离合器具有与所述对接空间卡接的第一状态，以及与所述对接空间分离的第二状态，在所述第一状态下，所述主动轮随所述旋转主轴同步转动；

多个传动结构，所述传动结构的主动端与所述主动轮连接；以及

多个加工工具，分别连接于多个所述传动结构的从动端；

所述对接空间的开口延伸至所述主动轮的内环面，所述离合器包括：

对接件，一端设于所述旋转主轴，在所述第一状态下，所述对接件沿所述旋转主轴的径向伸出并卡入所述对接空间，在所述第二状态下，所述对接件回缩并脱离所述对接空间；以及

驱动组件，用于驱动所述对接件在所述第一状态和所述第二状态之间切换；

所述对接件包括摆动片，所述摆动片的一端转动连接于所述旋转主轴，所述驱动组件包括：

复位扭簧，设于所述摆动片和所述旋转主轴之间的转轴处，所述复位扭簧被配置有使所述摆动片的另一端远离所述旋转主轴的预紧力；

移动环，套设于所述旋转主轴之外，并能沿所述旋转主轴的轴向移动，所述移动环的内环面与所述旋转主轴外壁之间的间距小于所述摆动片的另一端与所述旋转主轴外壁的最大间距；以及

驱动器，连接于所述移动环，并用于驱动所述移动环沿所述旋转主轴的轴向移动。

2.如权利要求1所述的木材加工协同工作装置，其特征在于，所述移动环包括：

外环体，所述驱动器的驱动端连接于所述外环体；以及

内环体，所述内环体同轴设于所述外环体的内侧，并与所述外环体转动配合。

3.如权利要求1所述的木材加工协同工作装置，其特征在于，所述主动轮上设有多个限位块，多个所述限位块绕所述旋转主轴的轴向间隔分布，相邻的所述限位块之间形成所述对接空间，所述限位块朝向所述旋转主轴的侧面为弧面，所述弧面的弧心线位于所述弧面背离所述旋转主轴的一侧。

4.如权利要求1所述的木材加工协同工作装置，其特征在于，所述木材加工协同工作装置还包括外壳，所述旋转主轴、所述主动轮、所述离合器和所述传动结构均设于所述外壳之内，所述加工工具设于所述外壳之外。

5.如权利要求4所述的木材加工协同工作装置，其特征在于，所述外壳上设有环型的固定架，所述旋转主轴的主动端伸出所述外壳，所述固定架环设于所述旋转主轴的主动端。

6.如权利要求1所述的木材加工协同工作装置，其特征在于，所述加工工具分为轴向工具和径向工具，所述轴向工具的旋转轴平行于所述旋转主轴，所述径向工具的旋转轴垂直于所述旋转主轴。

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