双头五轴钻孔植毛机技术领域
本发明涉及一种双头五轴钻孔植毛机，属于毛刷制造设备技术领域，用于对刷板
进行钻孔、植毛。
背景技术
公开号为203435881U的中国发明专利公开了一种五轴植毛机，包括由同一根主轴
驱动的两组钻植单元和一组独立的钻孔单元，机架顶部设有相互平行的主轴、传动轴和定
轴，主轴上安装有毛嘴共轭凸轮和主轴齿轮，传动轴上安装有传动轴齿轮，主轴齿轮通过过
桥齿轮与传动轴齿轮相啮合；机架下端连接在底座上，底座上安装有钻植工作台，机架中部
安装有扁丝植毛头及向扁丝植毛头提供刷毛的毛箱；扁丝植毛头包括固定座及毛嘴，毛嘴
固定在毛嘴导杆下端，毛嘴导杆可在固定座的毛嘴导槽中上下移动，毛嘴的中心孔道中设
有可上下运动的冲针，毛嘴上方设有切丝定刀座和切丝动刀座，切丝定刀座中固定有切丝
定刀，切丝动刀座中设有可往复滑动的切丝动刀，切丝动刀的刀杆端头设有凸圈，凸圈与切
丝动刀座之间支撑有弹簧，凸圈上压有摆杆，摆杆的中部通过摆杆销轴铰接在固定座上，摆
杆的上部压在动刀驱动凸轮上，动刀驱动凸轮固定在动刀凸轮轴上；毛嘴共轭摇臂的上端
与毛嘴共轭凸轮啮合，毛嘴共轭摇臂的下端与毛嘴连杆的上端铰接，毛嘴连杆的下端与毛
嘴导杆的上端相铰接；动刀凸轮轴通过万向节与切丝驱动电机的输出轴相连接，切丝驱动
电机固定在机架上；冲针的上端被冲针夹持气缸夹持，冲针夹持气缸固定在冲针滑块上，冲
针滑块支撑在冲针滑块导轨上并可沿冲针滑块导轨上下移动，沿冲针滑块导轨固定在机架
上，冲针滑块的上部铰接有冲针驱动连杆，冲针驱动连杆的上部铰接在冲针驱动摇臂的摆
动端，冲针驱动摇臂的固定端安装在传动轴上。
毛刷植毛时，先在刷体底板上钻孔，然后通过植毛嘴将刷毛植入孔内，由于刷毛容
易松散脱落，所植毛的毛根处需要用铁丝箍住一并植入孔内。植毛头包括固定座及毛嘴，毛
嘴固定在毛嘴导杆上，毛嘴导杆可在固定座的相应导槽中前后移动，每动作一次完成一次
植毛，与每束刷毛相对应必须有被剪切一定长度的铁丝，毛嘴后方设有冲针及将铁丝送出
的送丝座，冲针的前端头正对毛嘴的中心孔道，送丝座的送丝孔中心线与毛嘴中心孔道的
中心线相垂直，送丝座将铁丝送出后，首先被切丝刀剪切出需要的长度，然后被成型机构弯
曲成U形，接着U形铁丝被冲针推出并且包裹在一束刷毛的毛根处，最好铁丝被挤压将刷毛
抱紧。
公告号为CN 102657429B的中国发明专利，公开了一种带切丝成型的植毛头，包括
固定座及毛嘴，毛嘴固定在毛嘴导杆上，毛嘴导杆可在固定座的相应导槽中前后移动，毛嘴
后方设有冲针及将铁丝送出的送丝座，冲针位于冲针导槽中且冲针前端头正对毛嘴的中心
孔道，送丝座的送丝孔中心线与毛嘴中心孔道的中心线相垂直，固定座后部安装有切丝驱
动滚轮，切丝驱动滚轮的轴线平行于送丝座的送丝孔中心线且切丝驱动轴两端支撑在与固
定座连为一体的侧板上，切丝驱动滚轮的圆周上铰接有切丝成型连杆，切丝成型连杆的中
部铰接在侧板上，切丝成型连杆的前端靠近送丝座的送丝孔出口的一侧设有将铁丝切断的
切丝刀，切丝成型连杆的前端另一侧设有使铁丝弯曲成型的成型块，切丝刀的刀锋低于成
型块，固定座上设有与切丝刀及成型块的运行轨迹相适配的切丝刀槽及成型块槽；成型块
槽的两侧壁上设有与铁丝直径相适配的铁丝水平导槽，铁丝水平导槽与送丝座的送丝孔位
于同一高度上且位于毛嘴中心孔道后方及冲针前端头的正前方，铁丝水平导槽、冲针导槽
与毛嘴中心孔道共轴线。
切丝驱动轴带动切丝驱动滚轮转动时，带动切丝成型连杆的后端作圆周运动，由
于切丝成型连杆的中部铰接在侧板上，此时切丝成型连杆的前端作类似于划船的动作；铁
丝从送丝座中被送出后，随着切丝驱动滚轮的转动，切丝成型连杆的前端到达铁丝时作向
下向后的运动，首先切丝刀接触到铁丝并将其切断，随后成型块勾住铁丝的中部向后运动，
铁丝被拉入铁丝水平导槽中；由于铁丝水平导槽的宽度小于铁丝的长度，随着成型块将铁
丝中部向后拉，铁丝的两端被折弯后也进入铁丝水平导槽，此时铁丝已成为U形；随后冲针
沿冲针导槽向前运动，顶着U形铁丝进入毛嘴中心孔道。现有的植毛机，切丝驱动轴由独立
的切丝伺服电机通过万向连接轴或其它机构驱动，增加了同步联动的控制点，提高了控制
要求。
公告号为CN 201595369U的中国发明专利，公开了一种切丝机构，包括切丝共轭凸
轮、切丝共轭摇臂、切丝连杆、L形连杆、切丝推杆、切丝导向座、切丝杆及毛嘴，切丝共轭凸
轮安装于机头主轴上，切丝共轭摇臂的上端通过滚轮与切丝共轭凸轮啮合，其下端与切丝
连杆铰接，切丝连杆的下端与L形连杆的一端铰接，L形连杆的另一端与切丝推杆的一端相
铰接，切丝推杆的另一端与切丝杆相连，切丝杆与切丝导向座相适配并可在切丝导向座中
作水平往复运动，切丝杆上安装有横向钨钢切刀，所述毛嘴上安装有纵向钨钢切刀，横向钨
钢切刀及纵向钨钢切刀的刀锋相对且相互配合。该机构在机头主轴上占用的空间比较大，
且结构比较复杂。
公开号为CN 201602319U的中国发明专利公布了一种植毛机工作台，包括植毛机
底座及连接在植毛机底座两侧的植毛机墙板，左右植毛机墙板内侧分别设有升降运动支
架、前后运动支架及摇摆支架，两侧升降运动支架分别可沿左右植毛机墙板上的垂直导轨
上下移动，前后运动支架分别位于升降运动支架内侧并可沿升降运动支架内侧的水平纵向
导轨前后移动，摇摆支架分别位于前后运动支架的内侧，其上端分别铰接在前后运动支架
上，两侧摇摆支架通过横梁相互连接，横梁上安装有刷体夹具总成；刷体夹具总成包括底座
及刷体夹具总成，刷体夹具总成包括横梁，沿横梁长度方向设有多个可绕夹具轴摆动的夹
具，各夹具下方均与夹具连杆相铰接，夹具连杆的中部与驱动连杆的一端相铰接，驱动连杆
的另一端铰接在摇臂的一端，摇臂的另一端固定在A轴电机的输出轴上。植毛时各刷体被夹
持在相应的夹具上，A轴电机带动摇臂旋转，摇臂通过驱动连杆带动夹具连杆作往复运动，
夹具连杆带动各夹具左右摆动，使刷体的植毛孔对着植毛嘴进行植毛。但是植毛机的外形
尺寸大、重量重，功耗高，刷体夹具总成摇摆幅度受限。
传统刷体夹具的夹具底板左右两侧分别设有夹爪，夹爪的中部设有夹爪铰接轴，
夹爪的下端由气缸驱动，当气缸的活塞杆伸出或缩回时，夹爪整体绕夹爪铰接轴转动，使得
夹爪上端相向端面之间的间距发生变化，从而实现夹持或释放动作。其不足之处在于：一对
夹爪的两夹持面之间存在一个角度，很难实现在两夹持面相互平行的状态下夹紧刷体。当
板状刷体被放置在夹具底板上后，一对夹爪通过相向转动夹紧在刷板的两侧，容易与刷板
之间形成线接触，使夹持不够稳固，可靠性低。钻头及植毛嘴的回程动作对刷板有一定的拉
力，两夹爪上端的开口角度稍大时，容易将刷板拉脱。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种双头五轴钻孔植毛机，
结构简单，安装便捷，动作可靠。
为解决以上技术问题，本发明的一种双头五轴钻孔植毛机，包括机架、底座、钻植
机头和钻植工作台，所述钻植工作台安装于所述底座上，所述钻植工作台上安装有刷体夹
具总成，所述钻植机头安装于所述机架上部，所述钻植机头包括由同一根主轴驱动的两组
钻植单元和一组独立的钻孔单元，两所述钻植单元分别设有植毛头和钻头，各所述植毛头
的上部分别设有切丝驱动轴，各所述植毛头分别配套有凸轮分割器，所述凸轮分割器的输
入轴上分别安装有输入端同步轮，所述输入端同步轮分别通过输入端同步齿形带与切丝驱
动同步轮相连接，所述切丝驱动同步轮分别安装在所述主轴上；所述凸轮分割器的输出轴
上分别安装有输出端同步轮，所述输出端同步轮分别通过输出端同步齿形带与小同步轮传
动连接，所述小同步轮分别安装在过桥轴的一端，所述过桥轴的另一端分别通过万向连接
轴与相应植毛头的所述切丝驱动轴传动连接；所述过桥轴的两端分别通过轴承支撑在过桥
轴座上，所述过桥轴座固定连接在所述凸轮分割器的底板上。
相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：主轴转动一周，切丝驱动同步轮通
过输入端同步齿形带驱动输入端同步轮及凸轮分割器的输入轴旋转一周，凸轮分割器的输
出轴通过输出端同步轮及输出端同步齿形带驱动小同步轮及过桥轴旋转一周，过桥轴通过
万向连接轴驱动切丝驱动轴旋转一周，完成一次切丝动作；其中凸轮分割器输出轴转动一
周的周期t占输入轴转动一周周期T的比例由凸轮分割器自身的驱动角即凸轮分度角决定，
例如t可以等于1/5T或1/6T等。本发明在主轴上仅仅安装一个切丝驱动同步轮，大大简化了
结构，无需独立设置切丝伺服电机，减少了同步联动的控制点，降低了控制难度。
作为本发明的进一步改进，所述刷体夹具总成包括B轴摆动机构和多个可夹持刷
体的刷体夹具，各所述刷体夹具可在B轴摆动机构的驱动下绕B轴摆动，所述刷体夹具总成
固定安装于沿X向延伸的A轴摇板上，所述A轴摇板的两端分别连接有向上延伸的A轴墙板，
所述A旋转轴对称铰接在所述A轴墙板的上端，所述A旋转轴的外端头分别固定在A轴扇齿轮
的轴线上，所述A轴扇齿轮的下方分别啮合有A轴摆轴齿轮，所述A轴摆轴齿轮分别固定在A
轴传动轴的两端，所述A轴传动轴通过轴承座连接在所述A轴摇板的下方且A轴传动轴的轴
线平行于所述A旋转轴的轴线，所述A轴传动轴的中部安装有A轴从动齿轮，所述A轴从动齿
轮与A轴驱动齿轮相啮合，所述A轴驱动齿轮安装在A轴减速机的输出轴上，所述A轴减速机
由A轴伺服电机驱动，所述A轴伺服电机及A轴减速机固定在所述A轴摇板的下方。将各刷体
夹持在刷体夹具总成的各刷体夹具上，各刷体随刷体夹具可在B轴摆动机构的驱动下绕B轴
摆动，便于刷体在左右方向弧形面或圆柱面的钻孔或植毛；刷体夹具总成仅与A轴摇板相连
接，可以根据需要选择滚刷、球刷或平面刷刷体夹具总成，A轴摇板和A轴墙板绕A旋转轴转
动，即实现了各种刷体绕A旋转轴转动，便于刷体在前后方向弧形面或圆柱面的钻孔或植
毛；各刷体同时绕B轴和A轴转动，即可实现在球状表面钻孔或植毛。刷体夹具总成与A轴摇
板以外的其它部件无关，更换十分方便，实现了一种机型可以进行多种刷体的钻孔与植毛。
作为本发明的进一步改进，所述A轴扇齿轮的外侧分别固定连接有Z轴墙板，所述Z
轴墙板的下端分别向后倾斜且连接在Z轴滑板上，所述Z轴滑板的后端面通过Z轴滑块支撑
在Z轴导轨上，所述Z轴导轨固定在Z轴支架上，所述Z轴支架的底部固定在Z轴底板上，所述Z
轴导轨与水平面的夹角小于90°，所述Z轴底板位于水平面内。Z轴滑板通过Z轴滑块在Z轴导
轨上滑动，即通过A轴扇齿轮带动A轴摇摆机构和刷体夹具总成的整体升降；Z轴支架为上窄
下宽结构，一方面使得上部的刷体夹具总成具有更大的回转空间，另一方面Z轴支架的下部
支撑面较宽，重心更稳，受力状态更好。
作为本发明的进一步改进，所述Z轴滑板的后端面左右两侧分别安装有Z轴齿条，
所述Z轴齿条分别与Z轴小齿轮相啮合，两所述Z轴小齿轮分别安装于Z轴驱动轴的两端，所
述Z轴驱动轴的中部安装有Z轴大齿轮，所述Z轴大齿轮与Z轴驱动齿轮相啮合，所述Z轴驱动
齿轮安装于Z轴减速机的输出轴上，所述Z轴减速机由Z轴伺服电机驱动，所述Z轴减速机和Z
轴伺服电机固定在所述Z轴支架上。Z轴伺服电机启动，Z轴减速机通过Z轴驱动齿轮，Z轴驱
动齿轮驱动Z轴大齿轮转动，Z轴大齿轮带动Z轴驱动轴转动，Z轴驱动轴带动两Z轴小齿轮同
步转动，两Z轴小齿轮同时沿Z轴齿条作同步升降运动，Z轴滑板即通过A轴扇齿轮带动A轴摇
摆机构和刷体夹具总成的整体升降；Z轴配重气缸可以缓冲重力带来的负荷。
作为本发明的进一步改进，所述Z轴底板的下方安装有Y轴滑块，所述Y轴滑块支撑
在Y轴导轨上，所述Y轴导轨固定在Y轴底板上，所述Y轴底板左右方向的中部安装有Y轴伺服
电机，所述Y轴伺服电机的输出端连接有Y轴丝杠，所述Y轴丝杠上旋接有Y轴丝杠螺母，所述
Y轴丝杠螺母固定连接在所述Z轴底板的下方。Y轴伺服电机启动，驱动Y轴丝杠转动，Y轴丝
杠螺母带动Y轴滑板及Y轴滑块在Y轴滑轨上前后移动，即可通过Z轴底板带动Z轴升降机构、
A轴摇摆机构和刷体夹具总成的整体前后平移。
作为本发明的进一步改进，所述Y轴底板的下方安装有X轴滑块，所述X轴滑块支撑
在X轴导轨上，所述X轴导轨固定在X轴底板上，所述X轴底板前后方向的中部安装有X轴伺服
电机，所述X轴伺服电机的输出端连接有X轴丝杠，所述X轴丝杠上旋接有X轴丝杠螺母，所述
X轴丝杠螺母固定连接在所述Y轴底板的下方。X轴伺服电机启动，驱动X轴丝杠旋转，X轴丝
杠螺母沿X轴丝杠左右移动，Y轴底板及X轴滑块随X轴丝杠螺母沿X轴导轨左右移动，即实现
了通过Y轴底板带动整个Y轴平移机构、Z轴升降机构、A轴摇摆机构和刷体夹具总成沿X向整
体左右平移，刷体夹具总成夹持的各刷体得以在钻孔工位和植毛工位之间平移。
作为本发明的进一步改进，所述刷体夹具总成包括由夹具四墙板合围而成的矩形
夹具框架，所述矩形夹具框架中沿X向均匀设置有多个刷体夹具，各所述刷体夹具分别包括
沿Y向延伸的夹具底板，各所述夹具底板的左右两侧分别设有沿Z向延伸且相互平行的夹
爪，其特征在于：左、右夹爪下端的相向端面连接在夹具气缸的两端，所述夹具气缸的顶部
中心安装有夹爪同步齿轮，所述夹爪同步齿轮嵌于所述夹具底板下方的底板沉槽中，所述
夹爪同步齿轮的前后两侧分别啮合有圆柱齿条，所述圆柱齿条的两端分别从所述夹具底板
的底板齿条导向孔中穿出，所述圆柱齿条的一端与一侧夹爪固定连接，所述圆柱齿条的另
一端从另一侧夹爪的夹爪齿条导向孔中穿出且端头连接有限位抱箍。夹具气缸的活塞杆缩
回时，两侧的夹爪相互靠近，实现夹持动作；夹具气缸的活塞杆伸出时，两侧的夹爪相互远
离，实现释放动作。两根圆柱齿条的中部均位于底板齿条导向孔中，控制两夹爪只能沿X轴
平移，前一根圆柱齿条的右端固定在右夹爪上，左端从左夹爪的夹爪齿条导向孔中伸出且
左端头固定有限位抱箍；后一根圆柱齿条的左端固定在左夹爪上，右端从右夹爪的夹爪齿
条导向孔中伸出且右端头固定有限位抱箍。当前一根圆柱齿条的限位抱箍抵靠到左夹爪的
左端面时，后一根圆柱齿条的限位抱箍抵靠到右夹爪的右端面，此时夹爪打开达最大行程。
两根圆柱齿条同时与夹爪同步齿轮啮合，可以保证左、右夹爪同步相向或相背移动，沿夹具
底板下端面纵向轴线延伸的底板沉槽为夹爪同步齿轮及圆柱齿条提供了啮合空间。本发明
的夹爪驱动机构十分简洁紧凑，夹爪始终沿X轴平移，夹爪的夹持面始终处于平行状态，两
夹爪夹持在刷板两侧时，与刷板之间形成面接触，夹持十分可靠。
作为本发明的进一步改进，各所述夹具底板的前后两端分别固定连接有向下延伸
的夹具摆块，各所述夹具摆块的上端分别铰接有夹具摆块轴，前、后侧夹具摆块轴的内端头
铰接在夹具前、后墙板的凸耳上；前侧各所述夹具摆块的下端分别铰接在长连杆上，所述长
连杆的中部铰接有摆臂连杆，所述摆臂连杆的另一端铰接在夹具摆臂的自由端，所述夹具
摆臂的根部固定在夹具减速机的输出轴上，所述夹具减速机由夹具伺服电机驱动，所述夹
具减速机固定在夹具前墙板的下部延长板上。夹具伺服电机通过夹具减速机驱动夹具摆臂
在一定角度范围内往复摆动，夹具摆臂通过摆臂连杆带动长连杆左右摆动，长连杆驱动各
夹具摆块的下端左右摆动，使得各夹具底板带动各刷体绕夹具摆块轴摆动。
作为本发明的进一步改进，所述夹具摆臂的左右两侧分别设有摆臂行程限位杆，
两所述摆臂行程限位杆的前端通过限位连接块相互连接；所述夹具减速机的输出轴上安装
有角度信号装置，所述角度信号装置的下方设有角度感应器，所述角度感应器固定在夹具
前墙板的下部。摆臂行程限位杆控制夹具摆臂左右摆动的极限位置；角度信号装置将夹具
减速机输出轴的转动角度反馈给角度感应器，角度感应器通过控制系统控制夹具伺服电机
的动作。
作为本发明的进一步改进，各所述圆柱齿条的固定端分别嵌于所述夹爪的沉孔
中，所述圆柱齿条固定端的端面通过螺钉与所述夹爪固定连接，所述圆柱齿条固定端的一
侧设有止转平面，所述夹爪的侧壁旋接有紧定螺钉，所述紧定螺钉的内端头压在所述止转
平面上。通过夹爪沉孔与螺钉实现圆柱齿条固定端的轴向定位，通过紧定螺钉锁紧在止转
平面上，可以防止圆柱齿条转动，保证与夹爪同步齿轮的啮合良好。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与
说明用，非用以限制本发明。
图1为本发明双头五轴钻孔植毛机的主视图。
图2为图1的左视图。
图3为图1的俯视图。
图4为图1的立体图。
图5为本发明中植毛头的切丝驱动机构的主视图。
图6为图5的俯视图。
图7为图5的右视图。
图8为图5的立体图一。
图9为图5的立体图二。
图10为本发明中钻植工作台的立体图一。
图11为本发明钻植工作台的立体图二。
图12为钻植工作台中Z轴升降机构的立体图。
图13为钻植工作台中A轴摇摆机构的立体图。
图14为钻植工作台中Y轴移动机构、X轴移动机构的立体图。
图15为本发明中刷体夹具总成的主视图。
图16为图15的俯视图。
图17为图15的仰视图。
图18为图15的立体图。
图19为图15的立体爆炸图。
图中：1.主轴；1a.切丝驱动同步轮；2.植毛头；2a.切丝驱动轴；3.凸轮分割器；3a.
输入端同步轮；3b.输出端同步轮；4.输入端同步齿形带；4a.输入端同步齿形带张紧轮；5.
输出端同步齿形带；5a.输出端同步齿形带张紧轮；6.过桥轴；6a.小同步轮；6b.过桥轴座；
7.万向连接轴；8.钻头；9.钻植工作台；91.刷体夹具总成；91a.夹具底板；91a1.底板沉槽；
91a2.底板齿条导向孔；91b.夹爪；91b1.夹爪齿条导向孔；91c.夹具气缸；91d.夹爪同步齿
轮；91e.圆柱齿条；91e1.限位抱箍；91f.夹具摆块；91g.夹具摆块轴；91h.凸耳；91j.长连
杆；91k.摆臂连杆；91m.夹具摆臂；91n.夹具减速机；91p.夹具伺服电机；91q.摆臂行程限位
杆；91r.限位连接块；91s.角度信号装置；91t.角度感应器；91u.夹具垫板；92a.A轴摇板；
92b.A轴墙板；92c.A旋转轴；92d.A轴扇齿轮；92e.A轴摆轴齿轮；92f.A轴传动轴；92g.A轴从
动齿轮；92h.A轴驱动齿轮；92j.A轴减速机；92k.A轴伺服电机；93a.Z轴墙板；93b.Z轴滑板；
93c.Z轴滑块；93d.Z轴导轨；93e.Z轴支架；93f.Z轴底板；93g.Z轴齿条；93h.Z轴小齿轮；
93j.Z轴驱动轴；93k.Z轴大齿轮； 93m.Z轴减速机；93n.Z轴伺服电机；94a.Y轴滑块；94b.Y
轴导轨；94c.Y轴底板；94d.Y轴伺服电机；94e.Y轴丝杠；94f.Y轴丝杠螺母；95a.X轴滑块；
95b.X轴导轨；95c.X轴底板；95d.X轴伺服电机；95e.X轴丝杠；95f.X轴丝杠螺母；10.机架；
11.底座；12.主电机。
具体实施方式
如图1至图9所示，本发明的双头五轴钻孔植毛机，包括机架10、底座11、钻植机头
和钻植工作台，钻植工作台安装于底座11上，钻植机头安装于机架10上部，钻植机头包括由
同一根主轴1驱动的两组钻植单元和一组独立的钻孔单元，主轴1由主电机12驱动。两钻植
单元分别设有植毛头2和钻头8，各植毛头2的上部分别设有切丝驱动轴2a，各植毛头2分别
配套有凸轮分割器3，凸轮分割器3的输入轴上分别安装有输入端同步轮3a，输入端同步轮
3a分别通过输入端同步齿形带4与切丝驱动同步轮1a相连接，切丝驱动同步轮1a分别安装
在主轴1上；凸轮分割器3的输出轴上分别安装有输出端同步轮3b，输出端同步轮3b分别通
过输出端同步齿形带5与小同步轮6a传动连接，小同步轮6a分别安装在过桥轴6的一端，过
桥轴6的另一端分别通过万向连接轴7与相应植毛头2的切丝驱动轴2a传动连接。
主轴1转动一周，切丝驱动同步轮1a通过输入端同步齿形带4驱动输入端同步轮3a
及凸轮分割器3的输入轴旋转一周，凸轮分割器3的输出轴通过输出端同步轮3b及输出端同
步齿形带5驱动小同步轮6a及过桥轴6旋转一周，过桥轴6通过万向连接轴7驱动切丝驱动轴
2a旋转一周，完成一次切丝动作；其中凸轮分割器输出轴转动一周的周期t占输入轴转动一
周周期T的比例由凸轮分割器3自身的驱动角即凸轮分度角决定，例如t可以等于1/5T或1/
6T等。本发明在主轴1上仅仅安装一个切丝驱动同步轮1a，大大简化了结构，无需独立设置
切丝伺服电机，减少了同步联动的控制点，降低了控制难度。
过桥轴6的两端分别通过轴承支撑在过桥轴座6b上，过桥轴座6b固定连接在凸轮
分割器3的底板上。
输入端同步齿形带4的中部压有输入端同步齿形带张紧轮4a，输出端同步齿形带5
上压有输出端同步齿形带张紧轮5a。
如图10至图14所示，钻植工作台包括刷体夹具总成91，刷体夹具总成91包括B轴摆
动机构和多个可夹持刷体的刷体夹具，各刷体夹具可在B轴摆动机构的驱动下绕B轴摆动，
刷体夹具总成91固定安装于沿X向延伸的A轴摇板92a上，A轴摇板92a的两端分别连接有向
上延伸的A轴墙板92b，A旋转轴92c对称铰接在A轴墙板92b的上端，A旋转轴92c的外端头分
别固定在A轴扇齿轮92d的轴线上，A轴扇齿轮92d的下方分别啮合有A轴摆轴齿轮92e，A轴摆
轴齿轮92e分别固定在A轴传动轴92f的两端，A轴传动轴92f通过轴承座连接在A轴摇板92a
的下方且A轴传动轴92f的轴线平行于A旋转轴92c的轴线，A轴传动轴92f的中部安装有A轴
从动齿轮92g，A轴从动齿轮92g与A轴驱动齿轮92h相啮合，A轴驱动齿轮92h安装在A轴减速
机92j的输出轴上，A轴减速机92j由A轴伺服电机92k驱动，A轴伺服电机92k及A轴减速机92j
固定在A轴摇板92a的下方。
将各刷体夹持在刷体夹具总成91的各刷体夹具上，各刷体随刷体夹具可在B轴摆
动机构的驱动下绕B轴摆动，便于刷体在左右方向弧形面或圆柱面的钻孔或植毛；刷体夹具
总成91仅与A轴摇板92a相连接，可以根据需要选择滚刷、球刷或平面刷刷体夹具总成，A轴
摇板92a和A轴墙板92b绕A旋转轴92c转动，即实现了各种刷体绕A旋转轴92c转动，便于刷体
在前后方向弧形面或圆柱面的钻孔或植毛；各刷体同时绕B轴和A轴转动，即可实现在球状
表面钻孔或植毛。刷体夹具总成91与A轴摇板92a以外的其它部件无关，更换十分方便，实现
了一种机型可以进行多种刷体的钻孔与植毛。
A轴扇齿轮92d的外侧分别固定连接有Z轴墙板93a，Z轴墙板93a的下端分别向后倾
斜且连接在Z轴滑板93b上，Z轴滑板93b的后端面通过Z轴滑块93c支撑在Z轴导轨93d上，Z轴
导轨93d固定在Z轴支架93e上，Z轴支架93e的底部固定在Z轴底板93f上，Z轴导轨93d与水平
面的夹角小于90°，Z轴底板93f位于水平面内。Z轴滑板93b通过Z轴滑块93c在Z轴导轨93d上
滑动，即通过A轴扇齿轮92d带动A轴摇摆机构和刷体夹具总成91的整体升降；Z轴支架93e为
上窄下宽结构，一方面使得上部的刷体夹具总成91具有更大的回转空间，另一方面Z轴支架
93e的下部支撑面较宽，重心更稳，受力状态更好。
Z轴滑板93b的后端面左右两侧分别安装有Z轴齿条93g，Z轴齿条93g分别与Z轴小
齿轮93h相啮合，两Z轴小齿轮93h分别安装于Z轴驱动轴93j的两端，Z轴驱动轴93j的中部安
装有Z轴大齿轮93k，Z轴大齿轮93k与Z轴驱动齿轮相啮合，Z轴驱动齿轮安装于Z轴减速机
93m的输出轴上，Z轴减速机93m由Z轴伺服电机93n驱动，Z轴减速机93m和Z轴伺服电机93n固
定在Z轴支架93e上。Z轴伺服电机93n启动，Z轴减速机93m通过Z轴驱动齿轮，Z轴驱动齿轮驱
动Z轴大齿轮93k转动，Z轴大齿轮93k带动Z轴驱动轴93j转动，Z轴驱动轴93j带动两Z轴小齿
轮93h同步转动，两Z轴小齿轮93h同时沿Z轴齿条93g作同步升降运动，Z轴滑板93b即通过A
轴扇齿轮92d带动A轴摇摆机构和刷体夹具总成91的整体升降；Z轴配重气缸可以缓冲重力
带来的负荷。
Z轴底板93f的下方安装有Y轴滑块94a，Y轴滑块94a支撑在Y轴导轨94b上，Y轴导轨
94b固定在Y轴底板94c上，Y轴底板94c左右方向的中部安装有Y轴伺服电机94d，Y轴伺服电
机94d的输出端连接有Y轴丝杠94e，Y轴丝杠94e上旋接有Y轴丝杠螺母94f，Y轴丝杠螺母94f
固定连接在Z轴底板93f的下方。Y轴伺服电机94d启动，驱动Y轴丝杠94e转动，Y轴丝杠螺母
94f带动Y轴滑板及Y轴滑块94a在Y轴滑轨上前后移动，即可通过Z轴底板93f带动Z轴升降机
构、A轴摇摆机构和刷体夹具总成91的整体前后平移。
Y轴底板94c的下方安装有X轴滑块95a，X轴滑块95a支撑在X轴导轨95b上，X轴导轨
95b固定在X轴底板95c上，X轴底板95c前后方向的中部安装有X轴伺服电机95d，X轴伺服电
机95d的输出端连接有X轴丝杠95e，X轴丝杠95e上旋接有X轴丝杠螺母95f，X轴丝杠螺母95f
固定连接在Y轴底板94c的下方。X轴伺服电机95d启动，驱动X轴丝杠95e旋转，X轴丝杠螺母
95f沿X轴丝杠95e左右移动，Y轴底板94c及X轴滑块95a随X轴丝杠螺母95f沿X轴导轨95b左
右移动，即实现了通过Y轴底板94c带动整个Y轴平移机构、Z轴升降机构、A轴摇摆机构和刷
体夹具总成91沿X向整体左右平移，刷体夹具总成91夹持的各刷体得以在钻孔工位和植毛
工位之间平移。
如图15至图19所示，刷体夹具总成91包括由夹具四墙板合围而成的矩形夹具框
架，矩形夹具框架中沿X向均匀设置有多个刷体夹具，各刷体夹具分别包括沿Y向延伸的夹
具底板91a，各夹具底板91a的左右两侧分别设有沿Z向延伸且相互平行的夹爪91b，左、右夹
爪下端的相向端面连接在夹具气缸91c的两端，夹具气缸91c的顶部中心安装有夹爪同步齿
轮91d，夹爪同步齿轮91d嵌于夹具底板91a下方的底板沉槽91a1中，夹爪同步齿轮91d的前
后两侧分别啮合有圆柱齿条91e，圆柱齿条91e的两端分别从夹具底板91a的底板齿条导向
孔91a2中穿出，圆柱齿条91e的一端与一侧夹爪固定连接，圆柱齿条91e的另一端从另一侧
夹爪的夹爪齿条导向孔91b1中穿出且端头连接有限位抱箍91e1。
夹具气缸91c的活塞杆缩回时，两侧的夹爪相互靠近，实现夹持动作；夹具气缸91c
的活塞杆伸出时，两侧的夹爪相互远离，实现释放动作。两根圆柱齿条的中部均位于底板齿
条导向孔91a2中，控制两夹爪只能沿X轴平移，前一根圆柱齿条的右端固定在右夹爪上，左
端从左夹爪的夹爪齿条导向孔91b1中伸出且左端头固定有限位抱箍；后一根圆柱齿条的左
端固定在左夹爪上，右端从右夹爪的夹爪齿条导向孔91b1中伸出且右端头固定有限位抱
箍。当前一根圆柱齿条的限位抱箍抵靠到左夹爪的左端面时，后一根圆柱齿条的限位抱箍
抵靠到右夹爪的右端面，此时夹爪打开达最大行程。两根圆柱齿条同时与夹爪同步齿轮91d
啮合，可以保证左、右夹爪同步相向或相背移动，沿夹具底板91a下端面纵向轴线延伸的底
板沉槽91a1为夹爪同步齿轮91d及圆柱齿条提供了啮合空间。本发明的夹爪驱动机构十分
简洁紧凑，夹爪始终沿X轴平移，夹爪的夹持面始终处于平行状态，两夹爪夹持在刷板两侧
时，与刷板之间形成面接触，夹持十分可靠。
各夹具底板91a的前后两端分别固定连接有向下延伸的夹具摆块91f，各夹具摆块
91f的上端分别铰接有夹具摆块轴91g，前、后侧夹具摆块轴91g的内端头铰接在夹具前、后
墙板的凸耳91h上；前侧各夹具摆块91f的下端分别铰接在长连杆91j上，长连杆91j的中部
铰接有摆臂连杆91k，摆臂连杆91k的另一端铰接在夹具摆臂91m的自由端，夹具摆臂91m的
根部固定在夹具减速机91n的输出轴上，夹具减速机91n由夹具伺服电机91p驱动，夹具减速
机91n固定在夹具前墙板的下部延长板上。夹具左、右墙板的下端中部低于夹具前、后墙板
的下缘。夹具伺服电机91p通过夹具减速机91n驱动夹具摆臂91m在一定角度范围内往复摆
动，夹具摆臂91m通过摆臂连杆91k带动长连杆91j左右摆动，长连杆91j驱动各夹具摆块91f
的下端左右摆动，使得各夹具底板91a带动各刷体绕夹具摆块轴91g摆动。
夹具摆臂91m的左右两侧分别设有摆臂行程限位杆91q，两摆臂行程限位杆91q的
前端通过限位连接块91r相互连接。摆臂行程限位杆91q控制夹具摆臂91m左右摆动的极限
位置。
夹具减速机91n的输出轴上安装有角度信号装置91s，角度信号装置91s的下方设
有角度感应器91t，角度感应器91t固定在夹具前墙板的下部。角度信号装置91s将夹具减速
机91n输出轴的转动角度反馈给角度感应器91t，角度感应器91t通过控制系统控制夹具伺
服电机91p的动作。
各圆柱齿条91e的固定端分别嵌于夹爪91b的沉孔中，圆柱齿条固定端的端面通过
螺钉与夹爪91b固定连接，圆柱齿条固定端的一侧设有止转平面，夹爪91b的侧壁旋接有紧
定螺钉，紧定螺钉的内端头压在止转平面上。通过夹爪沉孔与螺钉实现圆柱齿条固定端的
轴向定位，通过紧定螺钉锁紧在止转平面上，可以防止圆柱齿条91e转动，保证与夹爪同步
齿轮91d的啮合良好。
各夹具底板91a的上方覆盖有夹具垫板91u，以调节刷板的高度。
以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范
围。除上述实施例外，本发明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，均落在本发明要求的保护范围内。本发明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。