CN100509276C - 车床主轴定位装置 - Google Patents

Abstract

一种车床主轴定位装置，包括机架、车床主轴，所述车床主轴安装在机架上，所述车床主轴一端与待加工的工件模型连接，所述车床主轴的另一端通过传动带与驱动电机的输出轴传动连接，在所述车床主轴带有刹车装置，在所述车床主轴上固定套装定位件，所述的定位件的一圈分割成至少两个的定位斜口，所述定位斜口包括定位折角、用于供定位机构插入的斜导入口，所述斜导入口位于定位折角的两个折角边；所述机架上安装定位伸缩驱动装置，所述定位伸缩驱动装置连接定位机构，所述定位机构与所述定位斜口配合，所述定位伸缩驱动装置的伸缩方向与斜导入口的倾斜方向匹配。本发明提供一种定位精度高、同时成本低、使用寿命长的车床主轴定位装置。

Description

车床主轴定位装置

技术领域

本发明涉及车床辅助设备，尤其是一种车床主轴定位装置。

背景技术

目前，各类机床在高速运转的情况下如果要求机床主轴立即制动、停止运转，而且精确定位的停止装置一般都采用各类电动机的制动来使主轴停止运转。

各类机床常用停车制动多采用电机反接制动、能耗制动和机械制动等，反接制动一般采用直接制动，其不足是冲击力大，容易造成电器机械部件损坏，并且浪费电能；其它几种制动方式除能耗大外还存在制动效果差，制动缓慢，结构复杂，容易出现故障，寿命短，操作不方便等不足，降低了高精度机床的安全工作性能。

对于高精度机床主轴的制动大都采用伺服电机来控制，其优点在于定位准确，制动位置精度高，但伺服电机的价格比较昂贵，而且浪费电能，如果长时间频繁使用的话其使用寿命较短。

发明内容

为了克服已有的机床主轴定位装置的不能同时兼顾成本和精度、使用寿命较短的不足，本发明提供一种定位精度高、同时成本低、使用寿命长的车床主轴定位装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种车床主轴定位装置，包括机架、车床主轴，所述车床主轴安装在机架上，所述车床主轴一端与工件夹具连接，所述车床主轴的另一端通过传动带与驱动电机的输出轴传动连接，在所述车床主轴带有刹车装置，在所述车床主轴上固定套装定位件，所述的定位件的一圈分割成至少两个的定位斜口，所述定位斜口包括定位折角、用于供定位机构插入的斜导入口，所述斜导入口位于定位折角的两个折角边；所述机架上安装定位伸缩驱动装置，所述定位伸缩驱动装置连接定位机构，所述定位机构与所述定位斜口配合，所述定位伸缩驱动装置的伸缩方向与斜导入口的倾斜方向匹配。

作为优选的一种方案：所述的定位件套装在车床主轴的端部，所述定位斜口的开口方向与车床主轴平行，所述的定位伸缩驱动装置位于车床主轴的轴向。

作为优选的再一种方案：所述定位斜口的开口方向与车床主轴垂直，所述的定位伸缩驱动装置位于车床主轴的径向。

进一步，所述的定位斜口有两个、三个、四个、五个或六个，当然的，如果有需要，定位斜口也可以为七个、八个甚至更多。

再进一步，所述的定位折角为15°～75°。定位折角优选为30°～60°，从原理上都能实现定位杆的插入动作，但是如角度过大或过小，则有可能会被卡住，导致动作不连贯，影响定位的精度。

更进一步，定位机构可采用定位杆；优选的方案为：所述的定位杆端部设有定位销和滚轮，所述滚轮套装在定位销上。滚轮与定位折角、斜导入口滚动配合，能够减少摩擦，延长使用寿命。

所述的定位杆连接定位杆支架，所述定位杆支架连接伸缩驱动装置。定位杆支架起到导向作用。所述的定位伸缩驱动装置为气缸或液压缸。

当所述的定位件套装在车床主轴的端部，所述定位斜口的开口方向与车床主轴平行时，所述的定位机构也可以为定位座，所述的定位座的一圈分割成至少两个的定位凸脚，所述的定位座的定位凸脚与所述定位件的定位斜口配合。所述的定位凸脚与定位斜口的数量相等，定位座与定位件“咬合”；定位凸脚的数量与定位斜口的数量为相互公约数，如当定位件有四个定位斜口时，定位凸脚也可以为两个；当定位件有六个定位斜口时，定位凸脚也可以为两个或三个；当定位件有两个定位斜口时，定位凸脚也可以为四个；采用定位座结构的定位精度比定位杆高。

所述的刹车装置包括刹车片、刹车气缸和气缸支架，所述气缸支架安装在机架上，所述刹车气缸安装在气缸支架上，所述刹车气缸连接刹车片，所述刹车片位于车床主轴的上方。

所述的车床主轴上设有传动带槽，所述传动带套装在传动带槽上。

本发明的技术构思为：通过3组制动方式来实现车头主轴的精确定位；所述驱动电机、刹车气缸、伸缩驱动装置分别受控连接于车床的主控制器，车床的主控制器发出控制指令，能够分别控制驱动电机、刹车气缸、伸缩驱动装置。

首先通过驱动电机、传动带实现第一组制动，传动带与车床主轴上的制动带槽连接，驱动电机通过传动带带动车床主轴转动；当控制驱动电机制动停止，传动带停止转动，能够限制车床主轴继续高速旋转，实现了第一组制动；

然后再通过刹车气缸、刹车气缸支架、刹车片来实现第二组制动，在驱动电机停止的同时，控制刹车气缸动作，刹车片压紧车床主轴，进一步限制车床主轴旋转；

经过上述两组制动以后，主轴基本停止，但是不能停在所需的位置，对于精度要求较高的场合，上述两组制动的定位往往达不到要求。

第三组制动由定位伸缩驱动装置、定位杆支架、定位机构和定位件组成；其目的是用来调整夹持在车头主轴工件夹具上的工件位置所需尺寸。当上述两组制动方式将高速旋转的主轴停止后不能确保正好是停在所需的角度，此时可通过调整定位件的角度来将工件调整到所需角度；

定位件固定安装在车床主轴上，该定位件的一周分割成至少两个定位斜口，该多个定位斜口的位置与待加工的工件模型匹配，即每个定位斜口对应一个加工工位。

定位气缸固定安装在机架上，定位气缸连接定位杆支架，所述定位杆支架上连接定位机构，所述定位机构可伸入定位件的定位斜口，起到定位的作用；每个定位点即对应相应的加工工位，可以在用户所需角度将工件停止。

如采用定位杆，在定位杆的端部设有滚动轮，滚动轮安装在定位销上，通过滚动轮与定位斜口配合，可有效减少摩擦，延长使用寿命。当定位件套装在车床主轴的端部，所述定位斜口的开口方向与车床主轴平行，也可采用定位座，该定位座具有与定位件相互咬合的定位凸脚，定位座能够将定位件进行很好的定位。

本发明的有益效果主要表现在：1、采用定位件与定位杆的配合定位，定位精度高，且成本低；2、由于采用机械结构进行定位，使用寿命长。

(四)附图说明

图1是车床主轴定位装置的结构图。

图2是车床主轴端部的剖视图。

图3是两个定位斜口的定位件的示意图。

图4是三个定位斜口的定位件的示意图。

图5是四个定位斜口的定位件的示意图。

图6是五个定位斜口的定位件的示意图。

图7是另一种定位件的结构示意图。

图8是图8所示定位件的安装示意图。

图9是图8的剖视图。

图10是再一种定位件的结构示意图。

图11是三个定位凸脚的定位座的结构示意图。

图12是五个定位凸脚的定位座的结构示意图。

图13是采用图11或图12所示定位座的定位装置的结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例1

参照图1～图6，一种车床主轴定位装置，包括机架1、车床主轴2，所述车床主轴2安装在机架1上，所述车床主轴2一端与待加工的工件模型连接，所述车床主轴的另一端通过传动带3与驱动电机4的输出轴传动连接，在所述车床主轴2带有刹车装置，在所述车床主轴2上固定套装定位件5，所述的定位件5的一圈分割成至少两个的定位斜口6，所述定位斜口6包括定位折角、用于供定位机构插入的斜导入口，所述斜导入口位于定位折角的两个折角边；所述机架1上安装定位伸缩驱动装置7，所述定位伸缩驱动装置7连接定位机构，所述定位机构与所述定位斜口6配合，所述定位伸缩驱动装置7的伸缩方向与斜导入口的倾斜方向匹配。

所述的定位件5套装在车床主轴2的端部，所述定位斜口的开口方向与车床主轴平行，所述的定位伸缩驱动装置7位于车床主轴2的轴向，即位于车床主轴的端部外侧。定位机构为定位杆8，定位杆8从侧边斜向插入所述的定位斜口进行精确定位。

所述的定位斜口6有两个、三个、四个、五个或六个，当然的，如果有需要，定位斜口也可以为七个、八个甚至更多。

所述的定位杆8端部设有定位销9和滚轮10，所述滚轮10套装在定位销9上。滚轮10与定位折角、斜导入口滚动配合，能够减少摩擦，延长使用寿命。所述的定位杆8连接定位杆支架11，所述定位杆支架11连接定位伸缩驱动装置7。定位杆支架11起到导向作用。所述的定位伸缩驱动装置7为气缸或液压缸。

所述的刹车装置包括刹车片12、刹车气缸13和气缸支架14，所述气缸支架14安装在机架1上，所述刹车气缸13安装在气缸支架14上，所述刹车气缸13连接刹车片12，所述刹车片12位于车床主轴2的上方。所述的车床主轴2上设有传动带槽15，所述传动带3套装在传动带槽15上。

本实施例的工作过程为：通过3组制动方式来实现车头主轴2的精确定位；所述驱动电机4、刹车气缸13、定位伸缩驱动装置7分别受控连接于车床的主控制器，车床的主控制器发出控制指令，能够分别控制驱动电机4、刹车气缸13、定位伸缩驱动装置7。

首先通过驱动电机4、传动带3实现第一组制动，传动带3与车床主轴上的制动带槽15连接，加工工件时，驱动电机4通过传动带带动车床主轴2转动；当控制驱动电机4制动停止，传动带3停止转动，能够限制车床主轴2继续高速旋转，实现了第一组制动；

然后再通过刹车气缸13、刹车气缸支架14、刹车片12来实现第二组制动，在驱动电机4停止的同时，控制刹车气缸13动作，刹车片12压紧车床主轴2，进一步限制车床主轴2旋转；

经过上述两组制动以后，车床主轴2基本停止，但是不能停在所需的位置，对于精度要求较高的场合，上述两组制动的定位往往达不到要求。

第三组制动由定位伸缩驱动装置7、定位杆支架11、定位杆8、滚动轮9、滚动轮定位销10和定位件5组成；其目的是用来调整夹持在车头主轴2的夹具上的工件位置所需尺寸。当上述两组制动方式将高速旋转的主轴停止后不能确保正好是停在所需的角度，此时可通过调整定位件的角度来将工件调整到所需角度；

定位件5固定安装在车床主轴2上，该定位件5的一周分割成至少两个定位斜口，该多个定位斜口的位置与待加工的工件模型匹配，即每个定位斜口对应一个加工工位。

车床的主控制器控制定位伸缩驱动装置7动作，定位杆8端部的滚轮9沿着定位件5的导向斜口插入定位折角内，将滚轮5卡紧在定位折角内，实现了精确定位；然后控制定位伸缩驱动装置7复位，定位杆8退出定位件5；等待下一次定位动作。

实施例2

参照图8、9和10，本实施例的定位斜口的开口方向与车床主轴2垂直，所述的定位伸缩驱动装置7位于车床主轴2的径向；即位于车床主轴2的上侧或下侧。定位杆8从车床主轴的上边或下边插入所述的定位斜口进行精确定位。

如图8所示为叶片式，图10所示为莲花座式，当然，也可以为其他形状。

其余的结构和工作过程与实施例1相同。

实施例3

参照图11、图12，本实施例的定位件5套装在车床主轴2的端部，所述定位斜口的开口方向与车床主轴平行，所述的定位机构为定位座16，所述的定位座16的一圈分割成至少两个的定位凸脚17，所述的定位座16的定位凸脚17与所述定位件5的定位斜口6配合。

所述的定位座16连接连杆18，连杆18套装在定位支架19上，连杆18连接定位伸缩驱动装置7，定位支架19安装在机架1上。定位支架19起到导向作用。

所述的定位凸脚17与定位斜口6的数量相等，定位座与定位件“咬合”；定位凸脚的数量与定位斜口的数量为相互公约数，如当定位件有四个定位斜口时，定位凸脚也可以为两个；当定位件有六个定位斜口时，定位凸脚也可以为两个或三个；当定位件有两个定位斜口时，定位凸脚也可以为四个；采用定位座结构的定位精度比定位杆高。

本实施例的其余工作过程与实施例1相同。

Claims (10)

1、一种车床主轴定位装置，包括机架、车床主轴，所述车床主轴安装在机架上，所述车床主轴一端与工件夹具连接，所述车床主轴的另一端通过传动带与驱动电机的输出轴传动连接，在所述车床主轴带有刹车装置，其特征在于：在所述车床主轴上固定套装定位件，所述的定位件的一圈分割成至少两个的定位斜口，所述定位斜口包括定位折角、用于供定位机构插入的斜导入口，所述斜导入口位于定位折角的两个折角边；所述机架上安装定位伸缩驱动装置，所述定位伸缩驱动装置连接定位机构，所述定位机构与所述定位斜口配合，所述定位伸缩驱动装置的伸缩方向与斜导入口的倾斜方向匹配。

2、如权利要求1所述的车床主轴定位装置，其特征在于：所述的定位件套装在车床主轴的端部，所述定位斜口的开口方向与车床主轴平行，所述的定位伸缩驱动装置位于车床主轴的的端部外侧。

3、如权利要求1所述的车床主轴定位装置，其特征在于：所述定位斜口的开口方向与车床主轴垂直，所述的定位伸缩驱动装置位于车床主轴的上侧或下侧。

4、如权利要求1—3之一所述的车床主轴定位装置，其特征在于：所述的定位斜口有两个、三个、四个、五个或六个。

5、如权利要求4所述的车床主轴定位装置，其特征在于：所述的定位折角为15°～75°。

6、如权利要求4所述的车床主轴定位装置，其特征在于：所述的定位机构为定位杆。

7、如权利要求6所述的车床主轴定位装置，其特征在于：所述的定位杆端部设有定位销和滚轮，所述滚轮套装在定位销上。

8、如权利要求7所述的车床主轴定位装置，其特征在于：所述的定位杆连接定位杆支架，所述定位杆支架连接定位伸缩驱动装置。

9、如权利要求2所述的车床主轴定位装置，其特征在于：所述的定位机构为定位座，所述的定位座的一圈分割成至少两个的定位凸脚，所述的定位座的定位凸脚与所述定位件的定位斜口配合。

10、如权利要求4所述的车床主轴定位装置，其特征在于：所述的刹车装置包括刹车片、刹车气缸和气缸支架，所述气缸支架安装在机架上，所述刹车气缸安装在气缸支架上，所述刹车气缸连接刹车片，所述刹车片位于车床主轴的上方；所述的车床主轴上设有传动带槽，所述传动带套装在传动带槽上。

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