五轴阶梯工作台的制作方法

本实用新型涉及一种毛刷的制造设备，特别涉及一种五轴阶梯工作台，属于毛刷制造设备技术领域。

背景技术：

目前，植毛机广泛应用于在日用刷具、工业刷具等刷体上的植毛，传统的五轴钻植一体机多设有多工位的刷体夹具总成，刷体夹具总成上设有多个刷体夹具，刷板被刷体夹具夹持后，将各刷毛面转换至钻头或植毛嘴正下方进行钻孔、植毛作业。刷体夹具总成除能自身摆动外，整体还能够进行摇摆、左右、前后、升降动作。

传统的五轴植毛机工作台存在如下不足之处：两根x轴导轨位于同一个竖直平面内，x轴滑板悬挂在两根x轴导轨的前侧，z轴导轨处于x轴导轨的后侧，y轴工作台安装于x轴滑板的顶部，使得整个工作台的重心偏置靠前，形成悬臂支撑结构，在作x向或z向平移时，均容易出现抖动；尤其植毛嘴在刷板的端头进行植毛时，由于作力点偏置于支撑点的外侧，设备的抖动更加明显。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种五轴阶梯工作台，x向及z向的支撑均比较合理，重心落在支撑点之间，处于稳定平衡状态，平移时及植毛时设备不会发生抖动。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种五轴阶梯工作台，包括底座，所述底座的后侧连接有机架，所述机架的左右两侧分别通过z轴导轨支撑有z轴滑板，两z轴滑板的内侧分别垂直焊接有z轴t形墙板，两z轴t形墙板的中部端头向后延伸且通过z轴横管一相互连接，两z轴t形墙板的下端头通过z轴横管二相互连接；所述z轴横管一的前端面通过x轴导轨支撑有x轴后滑板，所述z轴横管二的前端面通过x轴导轨支撑有x轴前滑板；所述x轴后滑板及x轴前滑板的左右两端分别固定有y轴t形墙板，所述y轴t形墙板的上部后端与所述x轴后滑板固定连接，所述y轴t形墙板的下部后侧与所述x轴前滑板固定连接，两y轴t形墙板内端面的上部分别通过y轴导轨支撑有y轴滑板，两y轴滑板之间安装有a轴摇摆机构，所述a轴摇摆机构上安装有夹具总成。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：两z轴t形墙板通过z轴横管一和z轴横管二相互连接，构成阶梯状的z轴升降座，且z轴升降座的重心落在z轴导轨上，避免重心偏置。x轴后滑板位于z轴导轨的后侧，x轴前滑板位于z轴导轨的前侧，且x轴后滑板与x轴前滑板的两端通过y轴t形墙板连接为刚性整体，y轴滑板上承载的a轴摇摆机构及夹具总成的整体重心落在前后两根x轴导轨之间，形成稳定支撑结构，平移时比较平稳；生产时，钻孔、植毛头的着力点始终处于前后两根x轴导轨之间，设备不会发生抖动。除了工作时更加平稳之外，稳定支撑与悬臂支撑相比，滑块的受力状态好，磨损小，需要的驱动功率小，有利于节约能耗和降低维护成本，且整体刚性好，可以减轻支撑结构的整体重量，减小占据空间，降低制造成本。

作为本实用新型的改进，所述机架上固定有z轴伺服电机，所述z轴伺服电机的输出轴上安装有z轴电机同步轮，所述z轴电机同步轮通过z轴同步带与z轴大同步轮传动连接，所述z轴大同步轮固定在z轴螺母的外周，所述z轴螺母旋接在z轴丝杆上，所述z轴丝杆通过轴承支撑在所述z轴横管一的中部；所述z轴横管一的两端分别支撑在配重气缸的活塞杆顶部，两配重气缸的底部分别支撑在所述底座上。z轴伺服电机通过z轴电机同步轮及z轴同步带驱动z轴大同步轮转动，z轴大同步轮带动z轴螺母同步转动，使z轴丝杆升降，z轴丝杆带动z轴升降座沿z轴导轨升降；z轴升降座带着其上的x轴驱动机构、y轴驱动机构、a轴摇摆机构及夹具总成整体升降。升降过程中，z轴升降座及其承载的重量由配重气缸承受。

作为本实用新型的进一步改进，所述z轴横管一的下方固定有x轴伺服电机，所述x轴伺服电机的输出轴上安装有x轴主动轮，所述x轴主动轮通过x轴同步带与x轴从动轮传动连接，x轴从动轮安装在x轴丝杆的驱动端，所述x轴丝杆的两端分别通过轴承支撑在x轴丝杆支座上，两x轴丝杆支座分别焊接在所述z轴横管二的顶面后侧，所述x轴丝杆的中段旋接有x轴丝杆螺母，所述x轴丝杆螺母的顶部固定在x轴横板的下方，所述x轴横板垂直连接在所述x轴后滑板的前端面下缘。x轴伺服电机通过x轴主动轮及x轴同步带驱动x轴从动轮转动，x轴从动轮带动x轴丝杆转动，x轴丝杆螺母沿x轴丝杆移动带动x轴后滑板与x轴前滑板平移，其上的y轴驱动机构、a轴摇摆机构及夹具总成整体同步实现左右平移。

作为本实用新型的进一步改进，其中一侧y轴t形墙板的下部固定有y轴伺服电机，所述y轴伺服电机的输出轴上安装有y轴主动齿轮，所述y轴主动齿轮与y轴大齿轮相啮合，所述y轴大齿轮安装在y轴传动轴上，所述y轴传动轴的两端分别通过轴承支撑在y轴t形墙板上，且y轴传动轴的两端分别安装有y轴小齿轮，两y轴小齿轮分别与y轴齿条相啮合，两y轴齿条分别固定在相应y轴滑板的底部。y轴伺服电机通过y轴主动齿轮驱动y轴大齿轮转动，y轴大齿轮带动y轴传动轴转动，y轴传动轴两端的y轴小齿轮驱动y轴齿条前进或后退，y轴齿条带动y轴滑板作前后方向的平移，y轴滑板上的a轴摇摆机构及夹具总成整体同步实现前后平移。

作为本实用新型的进一步改进，所述a轴摇摆机构包括固定于所述y轴滑板内侧的大扇形齿轮，两大扇形齿轮的内侧分别铰接有a轴墙板，两a轴墙板的上端分别铰接在相应大扇形齿轮的轴心处，两a轴墙板的下端通过a轴摇板连为一体；所述a轴摇板的下方固定有a轴伺服电机，所述a轴伺服电机的输出轴上安装有a轴主动齿轮，所述a轴主动齿轮与a轴大齿轮相啮合，所述a轴大齿轮安装在a轴传动轴上，所述a轴传动轴的两端通过轴承支撑在所述a轴摇板的下部，且a轴传动轴的两端分别安装有a轴小齿轮，两a轴小齿轮分别与a轴大扇形齿轮相啮合。a轴伺服电机通过a轴主动齿轮驱动a轴大齿轮转动，a轴大齿轮带动a轴传动轴转动，a轴传动轴两端的a轴小齿轮绕a轴大扇形齿轮行走，使a轴摇板绕a轴墙板上端的铰接轴摆动，a轴摇板带着夹具总成同步作前后摇摆动作。

作为本实用新型的进一步改进，所述夹具总成上设有多组可绕b轴摆动的刷体夹具。各刷体夹具上分别夹持有刷板，且共同作左右方向的b轴摆动。

附图说明

图1为本实用新型五轴阶梯工作台去掉夹具总成的立体图。

图2为本实用新型五轴阶梯工作台的立体爆炸图。

图3为本实用新型中z轴升降座的立体图。

图4为z轴驱动机构的立体图。

图5为z轴驱动机构的爆炸图。

图6为本实用新型中z轴、x轴、y轴及a轴驱动机构的爆炸图。

图7为本实用新型中y轴驱动机构的爆炸图。

图8为本实用新型中a轴驱动机构的立体图。

图9为本实用新型中a轴驱动机构及夹具总成的立体图。

图中：1.z轴伺服电机；1a.z轴电机同步轮；1b.z轴同步带；1c.z轴大同步轮；1d.z轴螺母；1e.z轴丝杆；1f.z轴滑板；1g.z轴t形墙板；1h.z轴横管一；1j.z轴横管二；1k.z轴导轨；1m.配重气缸；2.x轴伺服电机；2a.x轴同步带；2b.x轴从动轮；2c.x轴丝杆；2d.x轴丝杆支座；2e.x轴丝杆螺母；2f.x轴后滑板；2f1.x轴横板；2g.x轴前滑板；2h.x轴导轨；3.y轴伺服电机；3a.y轴主动齿轮；3b.y轴大齿轮；3c.y轴传动轴；3d.y轴小齿轮；3e.y轴齿条；3f.y轴滑板；3g.y轴导轨；3h.y轴t形墙板；4.a轴伺服电机；4a.a轴主动齿轮；4b.a轴大齿轮；4c.a轴传动轴；4d.a轴小齿轮；4e.大扇形齿轮；4f.a轴墙板；4g.a轴摇板；5.夹具总成；5a.刷体夹具；6.底座；7.机架。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型的五轴阶梯工作台包括底座6，底座6的后侧连接有机架7，机架7的左右两侧分别通过z轴导轨1k支撑有z轴滑板1f，两z轴滑板1f的内侧分别垂直焊接有z轴t形墙板1g，两z轴t形墙板1g的中部端头向后延伸且通过z轴横管一1h相互连接，两z轴t形墙板1g的下端头通过z轴横管二1j相互连接；z轴横管一1h的前端面通过x轴导轨2h支撑有x轴后滑板2f，z轴横管二1j的前端面通过x轴导轨2h支撑有x轴前滑板2g；x轴后滑板2f及x轴前滑板2g的左右两端分别固定有y轴t形墙板3h，y轴t形墙板3h的上部后端与x轴后滑板2f固定连接，y轴t形墙板3h的下部后侧与x轴前滑板2g固定连接，两y轴t形墙板3h内端面的上部分别通过y轴导轨3g支撑有y轴滑板3f，两y轴滑板3f之间安装有a轴摇摆机构，a轴摇摆机构上安装有夹具总成5。

两z轴t形墙板1g通过z轴横管一1h和z轴横管二1j相互连接，构成阶梯状的z轴升降座，且z轴升降座的重心落在z轴导轨1k上，避免重心偏置。x轴后滑板2f位于z轴导轨1k的后侧，x轴前滑板2g位于z轴导轨1k的前侧，且x轴后滑板2f与x轴前滑板2g的两端通过y轴t形墙板3h连接为刚性整体，y轴滑板3f上承载的a轴摇摆机构及夹具总成5的整体重心落在前后两根x轴导轨2h之间，形成稳定支撑结构，平移时比较平稳；生产时，钻孔、植毛头的着力点始终处于前后两根x轴导轨2h之间，设备不会发生抖动。

如图4、图5所示，机架7上固定有z轴伺服电机1，z轴伺服电机1的输出轴上安装有z轴电机同步轮1a，z轴电机同步轮1a通过z轴同步带1b与z轴大同步轮1c传动连接，z轴大同步轮1c固定在z轴螺母1d的外周，z轴螺母1d旋接在z轴丝杆1e上，z轴丝杆1e通过轴承支撑在z轴横管一1h的中部；z轴横管一1h的两端分别支撑在配重气缸1m的活塞杆顶部，两配重气缸1m的底部分别支撑在底座6上。

z轴伺服电机1通过z轴电机同步轮1a及z轴同步带1b驱动z轴大同步轮1c转动，z轴大同步轮1c带动z轴螺母1d同步转动，使z轴丝杆1e升降，z轴丝杆1e带动z轴升降座沿z轴导轨1k升降；z轴升降座带着其上的x轴驱动机构、y轴驱动机构、a轴摇摆机构及夹具总成5整体升降。升降过程中，z轴升降座及其承载的重量由配重气缸1m承受。

如图6所示，z轴横管一1h的下方固定有x轴伺服电机2，x轴伺服电机2的输出轴上安装有x轴主动轮，x轴主动轮通过x轴同步带2a与x轴从动轮2b传动连接，x轴从动轮2b安装在x轴丝杆2c的驱动端，x轴丝杆2c的两端分别通过轴承支撑在x轴丝杆支座2d上，两x轴丝杆支座2d分别焊接在z轴横管二1j的顶面后侧，x轴丝杆2c的中段旋接有x轴丝杆支座螺母2e，x轴丝杆支座螺母2e的顶部固定在x轴横板2f1的下方，x轴横板2f1垂直连接在x轴后滑板2f的前端面下缘。

x轴伺服电机2通过x轴主动轮及x轴同步带2a驱动x轴从动轮2b转动，x轴从动轮2b带动x轴丝杆2c转动，x轴丝杆支座螺母2e沿x轴丝杆2c移动带动x轴后滑板2f与x轴前滑板2g平移，其上的y轴驱动机构、a轴摇摆机构及夹具总成5整体同步实现左右平移。

如图6、图7所示，其中一侧y轴t形墙板3h的下部固定有y轴伺服电机3，y轴伺服电机3的输出轴上安装有y轴主动齿轮3a，y轴主动齿轮3a与y轴大齿轮3b相啮合，y轴大齿轮3b安装在y轴传动轴3c上，y轴传动轴3c的两端分别通过轴承支撑在y轴t形墙板3h上，且y轴传动轴3c的两端分别安装有y轴小齿轮3d，两y轴小齿轮3d分别与y轴齿条3e相啮合，两y轴齿条3e分别固定在相应y轴滑板3f的底部。

y轴伺服电机3通过y轴主动齿轮3a驱动y轴大齿轮3b转动，y轴大齿轮3b带动y轴传动轴3c转动，y轴传动轴3c两端的y轴小齿轮3d驱动y轴齿条3e前进或后退，y轴齿条3e带动y轴滑板3f作前后方向的平移，y轴滑板3f上的a轴摇摆机构及夹具总成5整体同步实现前后平移。

如图6、图8所示，a轴摇摆机构包括固定于y轴滑板3f内侧的大扇形齿轮4e，两大扇形齿轮4e的内侧分别铰接有a轴墙板4f，两a轴墙板4f的上端分别铰接在相应大扇形齿轮4e的轴心处，两a轴墙板4f的下端通过a轴摇板4g连为一体；a轴摇板4g的下方固定有a轴伺服电机4，a轴伺服电机4的输出轴上安装有a轴主动齿轮4a，a轴主动齿轮4a与a轴大齿轮4b相啮合，a轴大齿轮4b安装在a轴传动轴4c上，a轴传动轴4c的两端通过轴承支撑在a轴摇板4g的下部，且a轴传动轴4c的两端分别安装有a轴小齿轮4d，两a轴小齿轮4d分别与a轴大扇形齿轮4e相啮合。

a轴伺服电机4通过a轴主动齿轮4a驱动a轴大齿轮4b转动，a轴大齿轮4b带动a轴传动轴4c转动，a轴传动轴4c两端的a轴小齿轮4d绕a轴大扇形齿轮4e行走，使a轴摇板4g绕a轴墙板4f上端的铰接轴摆动，a轴摇板4g带着夹具总成5同步作前后摇摆动作。

如图9所示，夹具总成5上设有多组可绕b轴摆动的刷体夹具5a，各刷体夹具5a上分别夹持有刷板，且共同作左右方向的b轴摆动。

以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。