CN101259547A - 分度工作台 - Google Patents

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CN101259547A CNA200810081537XA CN200810081537A CN101259547A CN 101259547 A CN101259547 A CN 101259547A CN A200810081537X A CNA200810081537X A CN A200810081537XA CN 200810081537 A CN200810081537 A CN 200810081537A CN 101259547 A CN101259547 A CN 101259547A
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胜间俊文
桥谷道明
增尾光一
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Abstract

一种嵌装式分度工作台，其中动力传输装置几乎没有齿隙，同时，节省空间和成本。分度工作台包括：旋转工作台，所述旋转工作台用于固定机械工具用工件；旋转工作台轴，所述旋转工作台轴固定地设置在旋转工作台上；驱动电机机构，所述驱动电机机构是驱动源；和行星轮减速机构，所述行星轮减速机构包括中心轮、环、多个行星轮和行星轮轭，所述中心轮是驱动电机机构的电机输出轴，所述环固定到减速机构壳体，所述多个行星轮在受压状态下以等角度间隔布置在中心轮和环之间，所述行星轮轭固定地支撑多个行星轮轴并与旋转工作台轴同轴固定地设置，所述多个行星轮轴以可转动的方式枢转地支撑所述多个行星轮。

Description

分度工作台
技术领域
本发明涉及一种用于机械工具的分度工作台(index table)，更具体地，涉及一种用于分度工件的角位置的分度工作台，该分度工作台适用于齿轮切割和磨削。
背景技术
在传统的齿轮磨削装置中，作为工件的待加工的齿轮设置在旋转分度工作台上，该旋转分度工作台通过筒夹(collet chuck)能够竖直地移动，该旋转分度工作台经齿轮减速装置被辅助电机旋转地驱动，并且通过居中地附接到分度工作台的编码器来检测分度工作台的旋转速度和旋转角位置，所检测的数值被送到控制单元并进行反馈控制以便与齿轮摩削的旋转速度和旋转角位置的预设值相匹配。
具有这种齿轮减速装置的旋转分度工作台的问题在于，因为动力经几个齿轮传输，由于齿轮间的齿隙，因此工作台旋转具有角位置误差，这降低了待加工齿轮的精度。
为了解决该问题，日本未审查专利申请公开公报No.2003-159634(图1)公开一种传统的分度工作台用的驱动装置，该驱动装置使用行星轮减速机构，该行星轮减速机构包括代替齿轮减速装置的多个小齿隙行星轮台，以便获得预定的减速比。
同样，日本未审查专利申请公开公报No.2003-25147(图3)公开一种传统的分度工作台实例，该分度工作台具有小齿隙构造，在该构造中驱动电机容纳在支撑分度工作台的壳体内，并且电机的输出轴直接连接到上面设置工件的工作台。
日本未审查专利申请公开公报No.2003-159634公开的传统实例具有动力传输装置几乎没有齿隙的优点。然而，在该传统实例中，因为在电机和行星轮减速机构之间设置连接，因此需要电机的输出轴等许多连接部件、连接件和行星轮减速机构，从而使得动力传输部分变长。因此，作为整体的刚度降低，并且因此会对旋转精度造成不利影响。
同样，在日本未审查专利申请公开公报No.2003-25147公开的传统实例中，动力传输装置具有无齿隙，并且不具有上述例子中的刚度问题。然而，因为直接连接到工作台的电机在低速下需要高旋转转矩，从而使得装置的尺寸不可避免地增加，并且因此壳体和外围功能部件的尺寸也增加，这导致高成本的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供嵌装式分度工作台，其中动力传输装置几乎没有齿隙，同时，节省空间和成本。
本发明通过下述方案来解决上述技术问题。
(1)第一方案提供一种分度工作台，包括：
旋转工作台，所述旋转工作台用于固定机械工具用工件；
旋转工作台轴，所述旋转工作台轴固定地设置在旋转工作台上；
驱动电机机构，所述驱动电机机构是驱动源；和
行星轮减速机构，所述行星轮减速机构包括中心轮、环、多个行星轮和行星轮轭，所述中心轮是驱动电机机构的电机输出轴，所述环固定到减速机构壳体，所述多个行星轮在受压状态下以等角度间隔布置在中心轮和环之间，所述行星轮轭固定地支撑多个行星轮轴并与旋转工作台轴同轴固定地设置，所述多个行星轮轴以可转动的方式枢转地支撑所述多个行星轮。
(2)第二方案提供一种分度工作台，其中在第一方案的分度工作台中，
驱动电机机构的电机是伺服电机；
能够检测旋转工作台的旋转角度的编码器设置成把旋转工作台的旋转速度和角位置的检测值反馈到控制电路；并且
能够执行控制，从而使得旋转工作台的旋转速度和角位置达到预设值。
(3)第三方案提供一种分度工作台，其中在第一或第二方案的分度工作台中，
设置在行星轮和行星轮轴之间的轴承是轴向受压的角接触轴承。
(4)第四方案提供一种分度工作台，其中在第一至第三方案中任一的分度工作台中，
所述分度工作台设置有：
旋转轴心孔，所述旋转轴心孔形成在旋转工作台轴、驱动电机机构和行星轮轭的轴心中；和
流体压力管，所述流体压力管设置在旋转轴心孔中并连接到旋转工作台中结合的流体操作致动器。
(5)第五方案提供一种分度工作台，其中在第四方案的分度工作台中，
用于工作流体的旋转连接器连接到流体压力管的驱动电机机构侧的外侧。
本发明的权利要求1和2是第一和第二方案的分度工作台，驱动电机机构的电机输出轴用作中心轮，行星轮轭直接连接到上面固定工件的旋转工作台的旋转工作台轴。因此，整个装置尺寸小，并且成本低。同样，它的功能部件和连接部件没有齿隙，能够精确地检测分度工作台的旋转角度和进行反馈控制以便与预设值匹配。因此，实现提高工作台的旋转角位置的精度效果。
本发明的权利要求3是第三方案的分度工作台，行星轮、行星轮轴和轴承之间的接合是牢固的。因此，实现进一步提高旋转驱动精度的效果。
同样，本发明的权利要求4和5是第四和第五方案的分度工作台，允许通向流体操作致动器(流体操作致动能够操作用于固定和移除工件的夹具)的管通过分度工作台的轴心中的旋转轴心孔，并拉出到远离旋转工作台的位置。因此，旋转连接器的尺寸小，管容易组装，从而实现降低成本的效果。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的分度工作台的侧剖视图；和
图2是显示图1中的分度工作台的行星轮的详细结构的剖视图。
具体实施方式
下面将参考附图来说明根据本发明的实施例的分度工作台的构造。
图1是根据本发明的实施例的分度工作台的侧剖视图，图2是显示图1中的分度工作台的行星轮的详细结构的剖视图。
如图1所示，分度工作台1包括：具有工件固定表面41a的旋转工作台41，机械工具的工件2设定在该工件固定表面41a上；包括旋转工作台轴42的旋转工作台机构40，旋转工作台轴42固定地设置在旋转工作台41等上面；设置在旋转工作台机构40下面的行星轮减速机构20；设置在行星轮减速机构20下面的驱动电机机构10，其是驱动源；编码器；和夹具机构工作流体系统(clamp mechanism working fluid system)。
旋转工作台机构40、行星轮减速机构20和驱动电机机构10同轴地形成整体。
[旋转工作台机构]
旋转工作台机构40包括旋转工作台41、旋转工作台轴42和工作台轴壳体43。
旋转工作台41附接到旋转工作台轴42，从而使得工作台的后表面41b与旋转工作台轴42的上表面形成接触。
工作台轴壳体43和减速机构壳体34(稍后说明)彼此以同心方式整体地组合。工作台轴壳体43和减速机构壳体34分别接合有轴承44和45，从而使得旋转工作台轴42被轴承44和45以旋转工作台轴的轴向运动被限制的方式旋转地支撑。
分度工作台1经工作台轴壳体43附接到外部构件3。
在旋转工作台轴42的轴心中，在轴向上形成允许液压管53(稍后说明)通过的旋转轴心孔42a。
[行星轮减速机构]
行星轮减速机构20包括：减速机构壳体34；中心轮(sun roller)21(稍后说明)，其是驱动电机机构10的伺服电机11的输出轴14；固定到减速机构壳体34的环22；在环22和中心轮21之间以等角度间隔设置的多个行星轮25；和通过多个行星轮轴23枢转地支撑行星轮25的行星轮轭(planetary roller harness)24(载体)。
行星轮减速机构壳体34的内部圆柱部分容纳环22。
同样，在行星轮减速机构壳体34下面，整体地设置中间壳体盖19。
进一步地，在中间壳体盖19的下部，驱动电机机构10侧上的轴承18被支撑。
环22具有弹性环形形状，从而使得当从外周处的环侧表面22b推动环22时，环内直径部分22a的内部表面的直径减小。
行星轮轭24附接到旋转工作台轴42，从而使得行星轮轭24的上表面24a与旋转工作台轴42的下表面42b形成接触。
在行星轮轭24的轴心中，在轴向上形成允许液压管53(稍后说明)通过的旋转轴心孔24c。
行星轮轴23固定地设置在行星轮轭24中以等角度间隔设置的多个轭中空通孔(harness hollow holes)24b中。
如图2所示，行星轮25经角接触轴承26A、26B、26C和26D(下面简称为轴承)设置在行星轮轴23的末端部分23a上。
设置在行星轮25和末端部分23a之间的轴承是球受压的轴承26A、26B、26C和26D。
在行星轮轴23的轴向上设置的四个轴承26A、26B、26C和26D被构造成以便受多个垫圈27-31的台阶部分产生的轴向力挤压，星形螺母(star nut)33与行星轮轴23的末端部分23a的轴端和星形垫圈32螺纹连接。
施加到最上面的垫圈27的力推动轴承26A的内座圈的侧面。该力经球传输到轴承26a的外座圈，然后从轴承26A的外座圈通过垫圈28传输到轴承26B的外座圈。
施加到轴承26B的外座圈的力经球传输到轴承26B的内座圈，然后通过垫圈29传输到轴承26C的内座圈。
传输到轴承26C的内座圈的力经球传输到轴承26C的外座圈，然后通过垫圈28传输到轴承26D的外座圈。
传输到轴承26D的外座圈的力经球传输到轴承26D的内座圈和行星轮轴23的末端部分23a上的最下面的垫圈31。
在轴承26D的外座圈下面，设置防止轴承脱落的垫圈30。
星形螺母33与行星轮轴23的末端部分23a的末端处的螺纹螺接，从而使得通过角接触轴承26A、26B、26C和26D传输的力经垫圈31和星形垫圈32被星形螺母33支撑。
在组装时，调节星形螺母33的旋转角度以便调整压力。
在星形螺母33的旋转角度已经确定后，星形垫圈32的多个星形凸出部中的、相对于行星轮轴23的末端部分23a的旋转方向受到限制的一个星形凸出部弯曲，从而限制星形螺母33的旋转方向。
[驱动电机机构]
如图1所示，驱动电机机构10包括电机壳体15、电机壳体盖16、中间壳体盖19和伺服电机11(或者可以是旋转受到换流器控制的感应电动机或同步电动机)。伺服电机11包括转子12和定子13。
伺服电机11的定子13固定在电机壳体15的内侧上。
同样，轴承17和18分别结合在电机壳体盖16和中间壳体盖19上，从而使得与转子12成一体的电机输出轴14以轴向运动受到限制的方式被轴承17和18旋转地支撑。
在电机输出轴14的轴心中，在轴向上形成允许液压管53(稍后说明)通过的旋转轴心孔14a。
[编码器]
在旋转工作台轴42的外周边处，编码盘57固定地设置以便检测旋转角度。
另一方面，在工作台轴壳体43的内壁上，编码头58固定地设置在面对编码盘57的位置处，以便精确地检测旋转工作台41的旋转角度，即，旋转工作台轴42的旋转角度。
编码头58检测的旋转工作台41的旋转速度和角位置的检测值反馈到控制电路(未显示)执行控制，从而使得旋转工作台41的旋转速度和角位置达到预设值。
[夹具机构工作流体系统]
接下来，说明夹具机构工作流体系统。
在旋转工作台轴42的中心的上部中，设置孔以便形成缸50。缸50和旋转工作台41的下部限定缸腔。
在缸50中，设置有能够在轴向上移动的活塞51。
活塞51具有上活塞杆52a和下活塞杆52b。上活塞杆52a连接到用于保持工件2的夹具机构(未显示)。在活塞51和下活塞杆52b中，形成与活塞51上方和下方的油腔连通的两个流体通路。
在旋转工作台轴42、行星轮轭24和电机输出轴14的轴心中分别形成如上所述的旋转轴心孔42a、24c和14a。
这些旋转轴心孔42a、24c和14a的内直径相等，旋转轴心孔42a、24c和14a形成一个轴向轴心通孔，以便允许两个液压管53通过。
两个液压管53的上端通过螺纹接合、压配、焊接或粘接固定到活塞51下面的下活塞杆52b的下表面。
液压管53的下部通过驱动电机机构10的电机壳体盖16突出到外部。
旋转连接器54连接到突出的液压管53的下端。
旋转连接器54与液压管53一起随活塞51的竖直操作而运动。因此，设置在旋转连接器54的侧面上的凸出部54a与止动销55接合，止动销55固定地设置在电机壳体盖16上以便防止旋转连接器54转动。
连接到旋转连接器54的管56A和56B通过柔性管(未显示)连接到选择阀(未显示)，从而在选择阀中实现从工作流体侧到排放箱侧的转换，反之亦然。
通过工作流体执行的活塞51的操作(竖直运动)，用于固定和移除工件2的夹具机构能够被操作。
上述是本发明的一个实施例的说明。本发明不限于上述实施例，无需多言，在本发明的保护范围内，可对特定结构进行各种变化。
例如，包括缸50、活塞51、上活塞杆52a和下活塞杆52b的液压致动器能够用气动致动器等流体操作致动器替换。
同样，液压管53(或流体压力管)不限于具有两个通孔的上述管，也可以是双管(double pipe)。
在该情况中，与上部油腔(或流体压力腔)和下部油腔(或流体压力腔)连通的两个流体通路从中间部分变成双液压通路(或双流体通路)。

Claims (11)

1.一种分度工作台，包括：
旋转工作台，所述旋转工作台用于固定机械工具用工件；
旋转工作台轴，所述旋转工作台轴固定地设置在旋转工作台上；
驱动电机机构，所述驱动电机机构是驱动源；和
行星轮减速机构，所述行星轮减速机构包括中心轮、环、多个行星轮和多个行星轮轭，所述中心轮是驱动电机机构的电机输出轴，所述环固定到减速机构壳体，所述多个行星轮在受压状态下以等角度间隔布置在中心轮和环之间，所述多个行星轮轭固定地支撑多个行星轮轴并与旋转工作台轴同轴固定地设置，所述多个行星轮轴以可转动的方式枢转地支撑所述多个行星轮。
2.根据权利要求1的分度工作台，其中
驱动电机机构的电机是伺服电机；
能够检测旋转工作台的旋转角度的编码器设置成把旋转工作台的旋转速度和角位置的检测值反馈到控制电路；并且
能够执行控制，从而使得旋转工作台的旋转速度和角位置达到预设值。
3.根据权利要求1的分度工作台，其中
设置在行星轮和行星轮轴之间的轴承是轴向受压的角接触轴承。
4.根据权利要求2的分度工作台，其中
设置在行星轮和行星轮轴之间的轴承是轴向受压的角接触轴承。
5.根据权利要求1的分度工作台，其中
所述分度工作台设置有：
旋转轴心孔，所述旋转轴心孔形成在旋转工作台轴、驱动电机机构和行星轮轭的轴心中；和
流体压力管，所述流体压力管设置在旋转轴心孔中并连接到旋转工作台中结合的流体操作致动器。
6.根据权利要求2的分度工作台，其中
所述分度工作台设置有：
旋转轴心孔，所述旋转轴心孔形成在旋转工作台轴、驱动电机机构和行星轮轭的轴心中；和
流体压力管，所述流体压力管设置在旋转轴心孔中并连接到旋转工作台中结合的流体操作致动器。
7.根据权利要求3的分度工作台，其中
所述分度工作台设置有：
旋转轴心孔，所述旋转轴心孔形成在旋转工作台轴、驱动电机机构和行星轮轭的轴心中；和
流体压力管，所述流体压力管设置在旋转轴心孔中并连接到旋转工作台中结合的流体操作致动器。
8.根据权利要求4的分度工作台，其中
所述分度工作台设置有：
旋转轴心孔，所述旋转轴心孔形成在旋转工作台轴、驱动电机机构和行星轮轭的轴心中；和
流体压力管，所述流体压力管设置在旋转轴心孔中并连接到旋转工作台中结合的流体操作致动器。
9.根据权利要求5的分度工作台，其中
用于工作流体的旋转连接器连接到流体压力管的驱动电机机构侧的外侧。
10.根据权利要求6的分度工作台，其中
用于工作流体的旋转连接器连接到流体压力管的驱动电机机构侧的外侧。
11.根据权利要求7的分度工作台，其中
用于工作流体的旋转连接器连接到流体压力管的驱动电机机构侧的外侧。
12.根据权利要求8的分度工作台，其中
用于工作流体的旋转连接器连接到流体压力管的驱动电机机构侧的外侧。
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