CN1017124B - 工具驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种工具驱动装置，用以驱动工具沿其轴线运动和绕其轴线转动，它包括一个支承在壳体中的主轴，一个装在主轴一端的工具卡头，一个转动主轴的第一马达，它具有第一空心转子，一个驱动主轴轴向运动的第二马达，它具有第二空心转子，以及将第一空心转子的旋转传至主轴的传动装置，和将第二空心转子的旋转运动转换为主轴的轴向运动的转换装置，第一转子通过传动装置转动与之可共轴转动地啮合的主轴，第二转子通过转换装置使主轴平稳地前后运动。

Description

本发明涉及一种工具驱动装置，特别是一种单轴工具驱动装置，用以使丝锥或钻头之类的工具作轴向和旋转运动。

迄今，攻丝机之类的工具驱动装置都至少有两个轴，即一个与一个马达轴相联用以使工具作往复运动的轴，和一个与另一个马达轴相联用以转动工具的轴。通过齿轮系将往复运动和旋转运动从这两根轴传给支承工具的主轴。

人们提出过一种工具驱动装置，其中只用一个与主轴同轴安装的马达，主轴具有一个滚珠丝杠部分和一个滚珠花键轴部分;和另一种通过一个离合机构驱动装置有选择地使主轴产生旋转运动和往复运动（见公布号为61-38892的日本专利公开文献）。

前一种工具驱动装置，产生往复运动和旋转运动的装置是由两个或更多的不在同一轴线上的轴组成的，因此，这样的工具驱动装置具有大的外径，并要求大的安装空间。当工具驱动装置安装就位时，必须提高两个轴的定位精度。另一个问题是，这样的工具驱动装置是由大量零件组成的，结构很复杂。

后一种工具驱动装置的缺点在于，由于主轴是通过离合机构有选择地作旋转运动和往复运动，工具不能在转动的同时又作往复运动。

回顾了以往的工具驱动装置以后，提出本发明的一个目的是提供一种工具驱动装置，它只有一个既可产生旋转运动又可产生往复运动的轴，其尺寸紧凑易于操作，只要求很小的安装空间。

本发明的另一个目的是提供一种零件数量少的工具驱动装置，零件的定位精度高，并能产生平稳的运动。

本发明提供的工具驱动装置，能使工具沿其轴线运动又能使工具沿其轴线转动，该装置包括：

一个壳体;

一个主轴，它支承在壳体中并在其中延伸，该主轴有一个端部伸出壳体;

一个工具卡头，它装在主轴的上述端部，用以夹持工具;

第一驱动装置，它设置在壳体中，用以转动主轴，它有一个第一空心转子，设置在主轴外面，它还有一个第一定子，固定在壳体上;

第二驱动装置，它也设置在壳体中，但与上述第一驱动装置隔开，用于沿轴向移动该主轴，该第二驱动装置有一个第二空心转子，设置在主轴外面，它还有一个第二定子，固定在壳体上;

将上述第一空心转子的旋转运动传至主轴的装置，该传动装置设置在上述第一空心转子和主轴之间;

将上述第二空心转子的旋转运动转化为主轴的轴向运动的装置，该转换装置设置在上述第二空心转子和主轴之间;

其改进之处，

主轴支承装置，用于可转动地安装该主轴于其中，该主轴支承装置可以同该主轴一起沿轴向移动但不能转动;

主轴移动装置，可转动地与该主轴支承装置接合，用于按照该移动装置的转动使该主轴支承装置和该主轴二者沿轴向移动;

上述第二驱动装置转动上述主轴移动装置以使该主轴支承装置和该主轴一起沿轴向移动，该第二驱动装置的供能与上述第一驱动装置的供能无关，从而该主轴支承装置和主轴沿轴向移动而与该主轴的转动无关。

当第一驱动装置按选定的某个相反方向旋转时，第一转子作旋转运动，主轴通过上述传动装置与第一转子可共同转动地啮合，随之作旋转运动。当第二驱动装置按选定的某个相反方向旋转时，第二转子作旋转运动，主轴通过上述转换装置，将第二转子的旋转运动转换为主轴的轴向运动，主轴可平稳地向前或向后作轴向的运动。

本发明的上述的和其它的目的，以及特性和优点，通过下述结合附图对实施例的说明将可更清楚地得到理解，其中给出了举例说明用的最佳实施例。

图1是本发明的工具驱动装置的第一个实施例的横剖视图;

图2是本发明的工具驱动装置的第二个实施例的横剖视图;

图3是图2所示的工具驱动装置的空心转子的消隙机构的局部放大横剖视图;

图4是图2所示的工具驱动装置的套筒轴上的阳螺纹的展开示意图;

图5是本发明的工具驱动装置的第三个实施例的横剖视图;

图6是图5所示的工具驱动装置的空心转子一端的局部放大正视图;

图7是图6所示的空心转子端部的横剖视图;

图8是沿图6Ⅷ-Ⅷ线的端视图;

图9是沿图6Ⅸ-Ⅸ线的横剖视图;

图10是本发明的工具驱动装置的第四个实施例的横剖视图;

图11是图10所示的工具驱动装置的局部横剖视图，表示出了空心转子内圆表面上的螺纹和空心套筒轴外圆表面上的螺纹;

图12是图10所示的工具驱动装置的局部视图，表示出了滚子及其包容零件;

图13是滚珠运动方式的示意图。

图1所示为本发明的工具驱动装置的第一个实施例的横剖视图。

该工具驱动装置包括一个壳体1，该壳体1有一个前部（图1的右侧），一个由第一转子2和滚珠花键轴承3组成的第一转子部件用滚动轴承5、6可转动地支承在其中。空心转子2基本为圆筒形，它和滚珠花键轴承3都有各自的法兰，彼此牢固地紧固在一起，形成了第一转子部件。

壳体1还有一个后部（图1的左侧），一个由第二空心转子7、滚珠进给螺母8和托架9组成的第二转子部件用两个滚动轴承11、12可转动地支承在其中。第二空心转子7基本呈圆筒形，它和滚珠进给螺母8以及包容滚珠进给螺母并向后延伸成圆筒体的托架9都有各自的法兰，彼此用螺栓（图上未示）牢固地紧固在一起，从而形成第二转子部件。

主轴13沿轴向延伸，穿过第一和第二转子部件，可转动地支承在壳体1中。主轴13的前部有滚珠花键14，其后部有滚珠丝杠15。前滚珠花键14可轴向滑动地配合在滚珠花键轴承3的花键槽中。后滚珠丝杠15与滚珠进给螺母8为丝杠联接。这样，主轴13就支承在第一和第二转子部件的中心轴线上。

主轴13的顶端向前伸出壳体1，攻丝工具17用卡爪16装在该伸出的主轴顶端。

环形永磁铁组21固定在第一空心转子2周围。具有衔铁线圈23的第一定子22设置在壳体1中，并固定其上，与永磁铁21径向相对，两者间有一小间隙。固定有永磁铁21的第一空心转子2和第一定子22共同组成了第一马达24。类似地，环形永磁铁组25固定在第二空心转子7周围。具有衔铁线圈27的第二定子26固定在壳体1上，带永磁铁25的第二空心转子7和第二定子26共同组成了第二马达28。

编码盘32用环31固定在滚珠花键轴承3的外圆。编码盘32的角位移用固定在壳体1内表面的光电传感器33检测。类似地，编码盘35用环34固定在托架9的后圆筒端，其角位移用固定在壳体1内表面的光电传感器36检测。

壳体1是全封闭结构，其后端有空气进口42，由压缩空气源（图上未示）延伸来管41可接在其上。壳体1壁上还有一个联通通道45，将空气进口与壳体1中的腔室43、44联通，上述第一和第二马达24、28分别设置在这两个腔室中。联通通道45具有空气进口46、47，它们分别通向腔室43、44，并分别位于马达定子22、26轴向靠后的位置。壳体1壁上还有空气出口48、49， 它们分别位于马达定子22，26靠前的位置，分别与腔室43，44相通。

定子线圈或称为衔铁线圈23，27和光电传感器33、36与控制装置（图上未示）有电连接。该控制装置有一个响应来自检测马达24、28角位移的光电传感器33、36的信号的控制电路，它以同步方式控制这两个马达24，28的转动。马达24、28的同步转速比可在一个外部控制盘（图上未示）上选择。

这样构成的工具驱动装置的操作将在下面进行说明。

当第一和第二马达24，28同步转动，使第一和第二空心转子2，7总是产生同一角位移时，主轴13被滚珠花键轴承3转动，由于滚珠进给螺母8与主轴13以同一速度同步旋转，对滚珠丝杠15不产生任何作用，结果主轴13只作旋转运动。

当第一马达24被切断，只有第二马达28在转动时，主轴13被滚珠花键轴承3阻挡，不能作旋转运动，但却可轴向运动。滚珠进给螺母8的旋转引起主轴13产生轴向运动，这取决于滚珠丝杠15的导程。

当第一和第二马达24，28以不同速度旋转时，主轴13被滚珠花键轴承3转动，其转速等于第一马达24的转速。滚珠进给螺母8作相对旋转运动，其相对转速等于两个马达24、28转速之差。主轴13的轴向运动取决于该转速差及滚珠丝杠15的导程。因此，主轴13作合成运动，即绕其轴线转动，同时又作轴向运动。因此，适当控制第一和第二马达24、28的转速和转动方向，主轴13就能使攻丝工具17在工件（图上未示）上形成螺纹。主轴13还可被控制成作复杂的合成运动，这只要适当地控制两个马达24、28的 转速即可实现。

例如，第一马达24以转速N₁旋转，同时第二马达28以转速（N₁+N₂）与第一马达24同步旋转，以使主轴13作单向螺旋运动，其转速为N₁，螺距为N₂·L/N₁（其中L代表丝杠15的导程）。当第一马达24以转速-N₁（这里负号（-）代表反向旋转），且第二马达28以转速（-N₁-N₂）与第一马达同步旋转，主轴13将作退刀运动，其转速为N₁，螺距为N₂·L/N₁。螺旋运动或退刀运动的螺距N₂·L/N₁可以通过改变转速N₂和马达24，28的转速比得到变换。

当马达24、28通电时，定子22、26的线圈23、27的电阻会产生热量，这可用由空气进口42输入的压缩空气冷却并散发出去。

经过过滤（图上未示）除尘的压缩空气从空气进口42输入，然后从空气进口46、47喷入腔室43、44，并穿过定子22、26中的间隙，然后通过出口48、49排出壳体1。当空气穿过定子22、26中的间隙时，带走了线圈的热量，使它们得到冷却。由于压缩空气是强制输入的，马达24、28可得到充分冷却，而不必考虑它们的转速。这样就可防止马达24、28产生的热量传至主轴13的滚珠丝杠15，避免由于热膨胀而降低滚珠丝杠15的精度。

按照第一个实施例，主轴13是用同轴安装在壳体1中的滚珠花键轴承3和滚珠进给螺母8支承在壳1中，而作旋转和轴向运动的，这种支承主轴的结构，使产生主轴复杂运动的结构简化，且构成这种支承结构的零件数也得到减小。

由于旋转组件2、7、13等都布置在同一转轴线上，滚动轴承 5、6、11、12的数量减少，安装这些滚动轴承的组件的加工精度也容易得以提高。此外，包括壳体1在内的整个工具驱动装置的总体尺寸也可变得紧凑。

马达24、28与各自的转子部件的空心转子2、7是组成一体的，因此安装这些转动驱动件的空间也小，这些驱动件的零件数量也减少。

上述实施例中，马达24、28是装在各自的空心转子2、7上的，但也可取消空心转子2、7，而将永磁铁21、25直接固定在滚珠花键轴承3和滚珠进给螺母8的外圆上，成为马达单元。

尽管滚珠花键14是设置在主轴13的前部，而滚珠丝杠15设置在其后部，但它们也可以复合方式设置在主轴13的全长上，这就减少了工具驱动装置的总长度。

本发明的工具驱动装置的第二个实施例将在下面结合图2至图4进行说明。

如图2所示，一个空心套筒轴51用滑动轴承装置64a、64b可轴向滑动地设置在壳体1的中心。空心套筒轴51有一个与固定在壳体1上的阻挡件65啮合的啮合部份，以防止该套筒轴51绕其轴线转动。该套筒轴51外圆上51a处加工有外螺纹。主轴52用滚动轴承装置63a、63b可转动地支承在该空心套筒轴中。主轴52有一个顶端，从该空心套筒轴51和壳体1中伸出，其上装有安装工具（在第二实施例中为一个攻丝工具71）的卡头70。主轴52另一端从与之邻近的空心套筒轴51端部伸出，其外圆上有一系列轴向花键槽52a，起到驱动元件的作用。第一空心转子54用滚动轴承61a、61b可转动地支承在壳体1内主轴52上的与之邻近的 花键槽52a外面。一个轴套具有与花键槽52a啮合的滚珠花键53，通过第一空心转子54靠近空心套筒轴51的末端的键54a可共同转动并可使主轴52轴向滑动地装在第一空心转子54内。第一马达55设置在主轴52上与之邻近的端部外面，并安装在壳体1的内圆面上。该第一马达的转向是可选择反向的。编码器56设置在第一空心转子54邻近端部外面，用以检测第一空心转子54的角位移和转速。第二空心转子57用滚动轴承62a、62b可转动地支承在壳体1内空心套筒轴51外面，其上57a处加工有与空心套筒轴51上的外螺纹51a保持啮合的内螺纹。第二马达58设置在空心套筒轴51外面，安装在壳体1内圆表面上，马达58的转动方向可选择地反向。编码器59设置在第二空心转子57顶端，用以检测第二空心转子57的角位移及转速。

环形螺母67有与空心套筒轴51外螺纹51a啮合的内螺纹，它设置在第二空心转子57的端部，用调节螺钉68及二者之间的压簧可轴向移动，这可从图3看出。用调节螺钉68可以调整螺母67的轴向位置，以使第二空心转子57的内螺纹57a与空心套筒轴51的外螺纹51a的一侧螺纹面保持接触。环形螺母67的内螺纹67a在弹簧69的偏弹力作用下压靠在外螺纹51a的另一侧螺纹面上。因此，空心套筒轴51的外螺纹51a与第二空心转子57的内螺纹57a间的任何间隙都可消除，以消除空心套筒轴51的轴向游隙。压簧69也可设置在调节螺钉68头部和螺母67之间。另一种方案是将拉簧设置在螺母67和与之邻近的第二空心转子57的端部之间。

第二实施例的工具驱动装置的工作情况如下：

如图2所示，第一马达55通电后，空心转子54朝某一方向旋 转，通过滚珠花键53驱动主轴52也朝同一方向旋转。同时，第一空心转子54的转速被编码器56测出。按照测得的转速，第二马达58通电，以与第一空心转子54同步或不同步的方式转动第二空心转子57，其转动方向与第一空心转子54相同或相反。第二空心转子57的转动力通过其内螺纹57a和与之啮合的空心套筒轴51的外螺纹51a传给空心套筒轴51。由于空心套筒轴51被阻挡件65阻挡不能转动，传至空心套筒轴51上的转动力转化为驱动它朝其相对壳体1的末端运动的轴向运动力。因此，主轴52在朝一个方向转动的同时，它又朝其末端轴向运动。当第一马达55和第二马达58被控制作同步转动时，攻丝工具71就在工件（末示）上加工出螺纹。

下面将结合附图4说明将传至空心套筒轴51的转动力转化为轴向运动力的原理。图4表示空心套筒轴51的一个外螺纹展开图。设螺纹导角为θ，螺距为P，螺纹有效半径为r，传至空心套筒轴上的转动力为T，朝向运动力为F，这些参数的相互关系如下：

F×P＝2πr×T/r＝2πT

因此，F＝2πT/P    ……（1）

P＝2πr×tcnθ    ……（2）

由等式（1）和（2），F＝2πT/（2πr·tanθ）＝（T/r）·（1/tanθ），因此轴向运动力F与转动力T成正比例，而与r和tanθ成反比例。

在第二个实施例中，是用花键槽52a和滚珠花键53将第一空心转子54的转动力传给主轴52的。然而，也可在主轴52上设置轴向键槽，使它与装在第一空心转子54内圆表面上的键啮合，以将 转动力由第一空心转子54传给主轴52。

下面将结合附图5至9说明本发明的工具驱动装置的第三个实施例。

图5至图9所示的与图2至图4所示的那些零件在结构和功能上相同的各零件，以同一序号表示，将不作详细说明。

在空心套筒轴51外圆表面上设有一个螺旋凸轮槽51c。若干圆柱形凸轮随动件76用各自的固定件77装在第二空心转子57与之邻近端57b的内圆表面上，这些凸轮随动件可绕各自的轴线转动，松动地装在凸轮槽中。

如图6至图9所示，上述凸轮随动件76共4个，用76a至76a表示，它们可转动地装在各自独立的凸轮随动件固定件77a至77d上，与空心套筒轴51的螺旋槽51c的引导面保持轴向间隙。凸轮随动件76a至76d设置在第二空心转子57的与之相邻端57b的内圆表面上，圆周方向等距离隔开。凸轮随动件固定件77a用螺钉78固定在第二空心转子57上。径向与之相对的凸轮随动件固定件77c用螺钉83a防止径向移动，并固定在一个固定件调整板79上，固定件调整板安装在第二空心转子57上，借助一个固定件调整螺钉80可调整轴向位置。凸轮随动件固定件77b，77d与凸轮随动件固定件77a，77c圆周方向间隔90°，用各自的螺钉83b，83c防止径向移动，并用一个弹簧夹持板81和弹簧82施以使它们远离凸轮随动件固定件77a，77c的力，弹簧夹持板81和弹簧82是用螺钉84装在第二空心转子57的相邻端面上的。凸轮随动件76a至76d松动地装在空心套筒轴51的凸轮槽51c中。凸轮随动件76a，76c借助固定件调整板79和固 定件调整螺钉80压靠在凸轮槽51c的一侧壁面上，而凸轮随动件76b，76d借助弹簧夹持板81和弹簧82压靠在凸轮槽51c的另一侧壁面上。用这种结构，凸轮随动件76a至76d和凸轮槽51c间的任何间隙都可消除，从而空心套筒轴51的轴向游隙任何时候都可得到消除。

本发明的工具驱动装置的第三个实施例的工作情况如下：

如图5所示，当第一马达55通电使第一空心转子54朝某一方向转动时，主轴52通过滚珠花键53也朝同一方向转动。这时，第一空心转子54的转速由编码器56测出。按照测得的转速，第二马达58通电，以与第一空心转子54同步或不同步的方式使第二空心转子57转动，其转动方向与第一空心转子54相同或相反。第二空心转子57的转动力通过其上的多个凸轮随动件76和空心套筒轴51上的与这些凸轮随动件配合的螺旋凸轮槽51c传至空心套筒轴51。由于空心套筒轴51被阻挡件65阻挡而不能转动，传至空心套筒轴51上的转动力转化为驱动它朝其相对于壳体1的末端运动的轴向运动力。因此，主轴52在朝一个方向转动的同时，它又朝其末端轴向运动，使攻丝工具71在工件（未示）上加工出螺纹。

尽管在上述第三个实施例中，作为套筒轴驱动机构的一个构件的凸轮槽51c是形成在该空心套筒轴的外圆表面上的，而作为套筒轴驱动机构的另一个构件的凸轮随动件76是装在第二空心转子57上的，但也可反过来，将凸轮随动件76装在空心套筒轴51上。而使凸轮槽51c形成在第二空心转子57的内圆表面上。

这种工具驱动装置的第四个实施例将在下面结合附图10至图13说明。

图10至图13中的那些结构和功能与图2至图4相同的零件以同一序号表示，将不作详细说明。

空心套筒轴51有外螺纹51d，第二空心转子57有内螺纹57c，这可从图10和图11看出。滚珠86以环绕或不环绕的方式装在上述外螺纹51d和内螺纹57c之间的槽内。

如果第二空心转子57的内螺纹57c过短，滚珠86运动到内螺纹57c的端部后将会掉出。因此，内螺纹57c应足够长以允许滚珠86在外螺纹51d和内螺纹57c之间的槽内运动，而不会掉出。如果内螺纹57c的长度不允许增加，则可设置一个让滚珠86作循环运动的机构，例如普通滚珠丝杠机构，使滚珠86在外螺纹51d和内螺纹57c之间运动，而不致掉出。

如图12所示，滚珠86的直径略大于上述螺纹槽空间，这样滚珠86与螺纹槽就在四个点上接触。因此，第二空心转子57和空心套筒轴51是被滚珠86预加载，以消除空心套筒轴51的任何轴向间隙，从而消除了空心套筒轴51的游隙，并增加了它的刚性。

这种工具驱动装置的第四个实施例的工作情况如下：

参见图10，当第一马达55通电使第一空心转子54朝某一方向转动时，主轴52通过滚珠花键53也朝向一方向转动。这时，第一空心转子54的转速被编码器56测出。按照测得的转速，第二马达58通电，以与第一空心转子54同步或不同步的方式使第二空心转子57朝同一方向转动。第二空心转子57的转动力通过其上的内螺纹57c和空心套筒轴51上的外螺纹51d传至空心套筒轴51。由于空心套筒轴51被阻挡件65阻挡不能转动，传至空心套筒轴51上的转动力被转化为使它朝其相对于壳体1的末端运动的轴向运 动力。因此，主轴52朝一个方向转动的同时，又朝其末端作轴向运动。当第一马达55和第二马达58被控制同步转动时，攻丝工具71就在工件（未示）上加工出螺纹。

图13说明第二空心转子57转动时，滚珠86的运动方式。假定该空心转子转过一个角度θ₁，滚珠86转过角度θ₂，这时，为使滚珠86在空心套筒轴51的螺纹槽内运动，滚珠86运动的距离l₁可由下式确定：

$l_1=\frac{{\theta }_2}{\mathrm{360}}\times \sqrt{P{}^2\mathrm{+(2\pi r)}{}^2}$

为使滚珠86在第二空心转子57的螺纹槽内运动，而不会掉出，滚珠86相对它在第二空心转子57的螺纹槽中运动的相对距离l₂，可按下式通定：

$l_2=\frac{{\theta }_1{\mathrm{-\theta }}_2}{\mathrm{360}}\times \sqrt{P{}^2\mathrm{+(2\pi r)}{}^2}$

对于滚珠86的圆周表面来说，由于距离l₁和l₂是彼此相等的，转角θ₁和θ₂之间有如下关系式：

θ₂＝ (R′)/(R′+r′) ·θ₁

其中：R′＝ $\sqrt{P{}^2\mathrm{+(2\pi R)}{}^2}$

r′＝ $\sqrt{P{}^2\mathrm{+(2\pi \; r\; )}{}^2}$

假定空心套筒轴51移动的最大距离为Lmax，空心转子57转过的最大角度θ₁max可用下式表示：

θ₁max＝ (Lmax)/(P) ×360°

因此，滚珠86转过的最大角度θ₂max由下式确定：

θ₂max＝ (R′)/(R′+r′) ·θ₁max

滚珠86轴向运动的最大距离L′max用下式表示：

L′max＝P·θ₂max

只要第二空心转子57的内螺纹57c的长度大于滚珠86轴向运动的最大长度，滚珠86就可在螺纹51d，57c上运动，而不会掉出。

在第四个实施例中，通过在第二空心转子57上设置具有适当长度的内螺纹57c的办法，提供了一种简单的将旋转运动转化为直线运动的机构，而不需设置任何别的使滚珠86循环运动的机构。

按照上面详细叙述的本发明，只用一个单轴就可驱动工具作旋转运动和轴向运动，且旋转运动和轴向运动的驱动马达又是同轴地装在该单轴外面的，因而工具驱动装置的尺寸（尤其是其外径）得到减小，工具驱动装置对工件钻孔或攻丝变得容易，减少了安装空间，减少了零件数量，装配后，各构件的定位精度得到提高。由于动力传动装置中没有齿轮，产生的噪声也小，能平稳地进行工作。其旋转运动和轴向往复运动可以选择。由于工具驱动装置的主轴的转速和进给运动速 度可由电控同步，主轴运动的螺距也可方便地进行改变。

尽管只给出和说明了有限的几个实施例，但可以理解，还可作出许多变化和变型，而不超出所附权利要求的范围。

Claims (20)

1、一种工具驱动装置，用以驱动工具沿其轴线运动和绕其轴线转动，该工具驱动装置包括：

一个壳体；

一个主轴，它支承在壳体中并在其中延伸，该主轴有一个端部伸出壳体；

一个工具卡头，它装在主轴的上述端部，用以夹持工具；

第一驱动装置，它设置在壳体中，用以转动主轴，它有一个第一空心转子，设置在主轴外面，它还有一个第一定子，固定在壳体上；

第二驱动装置，它也设置在壳体中，但与上述第一驱动装置隔开，用于沿轴向移动该主轴，该第二驱动装置有一个第二空心转子，设置在主轴外面，它还有一个第二定子，固定在壳体上；

将上述第一空心转子的旋转运动传至主轴的装置，该传动装置设置在上述第一空心转子和主轴之间；

将上述第二空心转子的旋转运动转化为主轴的轴向运动的装置，该转换装置设置在上述第二空心转子和主轴之间；

其特征在于，

主轴支承装置，用于可转动地安装该主轴于其中，该主轴支承装置可以同该主轴一起沿轴向移动但不能转动；

主轴移动装置，可转动地与该主轴支承装置接合，用于按照该移动装置的转动使该主轴支承装置和该主轴二者沿轴向移动；

上述第二驱动装置转动上述主轴移动装置以使该主轴支承装置和该主轴一起沿轴向移动，该第二驱动装置的供能与上述第一驱动装置的供能无关，从而该主轴支承装置和主轴沿轴向移动而与该主轴的转动无关。

2、按照权利要求1所述的工具驱动装置，其特征在于，其中所述的壳体是一个封闭结构，它具有一个与该壳体的内部空间连通并可连在压缩空气源上的进口，和一个将从该空气进口输入到上述内部空间并流过上述第一驱动装置或上述第二驱动装置的空气排出该壳体的空气出口。

3、按照权利要求1所述的工具驱动装置，其特征在于，其中所述的转换装置由一个丝杠机构组成，它包括形成在所述主轴外圆表面上的外螺纹，和形成在所述第二空心转子内圆表面上的可与上述外螺纹啮合的内螺纹。

4、按照权利要求1所述的工具驱动装置，其特征在于，它还具有一个空心套筒轴，同轴地装在所述主轴外面，并轴向可滑动地装在所述壳体中，所述主轴是可转动地设置在所述空心套筒轴中的，其中所述转换装置由一个丝杠机构组成，它包括形成在所述空心套筒轴外圆面上的外螺纹，和形成在所述第二空心转子内圆面上的可与上述外螺纹啮合的内螺纹。

5、按照权利要求1所述的工具驱动装置，其特征在于，它还具有一个空心套筒轴，同轴地装在所述主轴外面，并轴向可滑动地装在所述壳体中，所述主轴是可转动地设置在所述空心套筒轴中的，其中所述转换装置由一个滚珠丝杠装置组成，它包括形成在所述空心套筒轴外圆面上的外螺纹，和形成在所述第二空心转子内圆面上的可与上述外螺纹啮合的内螺纹，且在上述内外螺纹间装有滚珠。

6、按照权利要求1所述的工具驱动装置，其特征在于，上述主轴支承装置具有一个空心套筒轴，同轴地装在所述主轴外面，并轴向可滑动地装在所述壳体中，所述主轴是可转动地设置在所述空心套筒轴中的，所述空心套筒轴不能转动，所述主轴移动装置包括一个设置在所述主轴移动装置表面和所述空心套筒轴外表面之一上的螺旋凸轮槽以及一个设置在所述主轴移动装置表面和所述空心套筒轴外圆面的另一个上的凸轮随动件。

7、按照权利要求1所述的工具驱动装置，其特征在于，上述传动装置包括整体形成在所述主轴上的花键，上述第一空心转子上形成有与上述花键啮合的花键槽，用以使所述主轴绕其轴线随上述第一空心转子一起转动。

8、按照权利要求6所述的工具驱动装置，其特征在于，所述凸轮机构还包括一个凸轮随动件固定件，它设置在上述第二空心转子的一个端部，用以将上述凸轮随动件安装于其内，这样上述凸轮随动件同上述螺旋凸轮啮合，一个弹簧夹持板设置在上述第二空心转子邻近端表面上，一个弹簧设置在上述弹簧夹持板和上述凸轮随动件固定之间以便使上述凸轮随动件沿预定方向压紧上述螺旋凸轮的一个壁，从而防止上述空心套筒的轴向后移。

9、按照权利要求1所述的工具驱动装置，其特征在于，还包括一个空心套筒，它轴向可滑动地装在上述壳体中，用以将上述主轴安装于其内，上述主轴移动装置可转动地安装在上述空心套筒的外表面上，而上述空心套筒根据上述转换装置的转动可作轴向滑动。

10、按照权利要求1所述的工具驱动装置，其特征在于，还包括检测装置，用以检测上述第一和第二驱动装置的旋转速度。

11、按照权利要求10所述的工具驱动装置，其特征在于，上述第一和第二驱动装置根据检测所得的转速控制成转速互相同步。

12、按照权利要求1所述的工具驱动装置，其特征在于，还包括检测上述第一和第二驱动装置的角度位置的检测装置。

13、按照权利要求12所述的工具驱动装置，其特征在于，上述第一和第二驱动装置根据检测所得角度位置控制成相互角度位置同步。

14、按照权利要求1所述的工具驱动装置，其特征在于，还包括检测上述第一和第二驱动装置的转速和角度位置的检测装置。

15、按照权利要求14所述的工具驱动装置，其特征在于，上述第一和第二驱动装置根据检测所得转速和角度位置控制成相互转速和角度位置同步。

16、按照权利要求15所述的工具驱动装置，其特征在于，上述检测装置包括若干编码器，每个编码器用于检测上述第一和第二驱动装置各自的转速和角度位置。

17、按照权利要求1所述的工具驱动装置，其特征在于，上述工具包括一个攻丝工具。

18、按照权利要求17所述的工具驱动装置，其特征在于，装在上述主轴的上述攻丝工具在轴向和旋转方向的运动根据操作者输入的指令可以任意步距进行。

19、按照权利要求1所述的工具驱动装置，其特征在于，

上述主轴在其一个端部具有一个攻丝工具;

上述工具驱动装置还设有，

一个第一检测装置，用以同上述第一马达的转动联系检测上述主轴的转速和角度位置;

一个第二检测装置，用以同上述第二马达的转动联系来检测上述主轴的移动速度和移动位置;

一个控制装置，用以同上述主轴的测得移动速度和移动位置联系来控制上述第一和第二马达的转动。

20、按照权利要求1所述的工具驱动装置，其特征在于，

上述主轴具有一个攻丝工具在其一端伸出上述壳体，在上述主轴的另一端的外围做有多个轴向花键;

上述工具夹头夹持上述攻丝工具;

上述传动驱动装置包括有滚子轴承，设在上述花键和上述第一空心转子之间，用以将上述第一空心转子的转动传递给上述主轴使其转动;

上述工具驱动装置还设有，

一个第一检测装置，设在上述第一空心转子旁边，用以检测上述第一马达的转速和角度位置;

一个第二检测装置，设在上述第二空心转子旁边，用以检测上述第二马达的转速和角度位置;

一个马达控制装置，用来根据测得的转速和角度位置来控制上述第一和第二马达的转动;而

上述主轴支承装置包括有一个空心套筒，同心地套在上述主轴外面并轴向可滑动地设于上述壳体中，上述主轴可旋转地装在上述空心套筒内并使一个凸轮槽做在上述空心套筒的外表面上;

上述主轴移动装置包括有一个凸轮随动件，设在上述第二空心转子的内表面上，可以可滑动地同上述空心套筒的上述凸轮槽啮合，上述空心套筒可以根据上述凸轮随动件的转动沿其轴向移动;

上述工具驱动装置还设有一个控制装置，用来根据操作者输入的指令控制上述第一和第二马达。

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