CN102152135A - 液压丝杠混合驱动大负载二自由度变位机 - Google Patents

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马春翔
王国涛
高峰
岳义
黄旭
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一种机械加工技术领域的液压丝杠混合驱动大负载二自由度变位机,包括:俯仰机构和转动机构,其中:俯仰机构的两端分别与机架活动连接,转动机构固定设置于俯仰机构的顶部。本装置通过液压驱动和丝杠驱动共同实现,液压驱动可以提供很大的驱动力,以满足变位机的重载要求。丝杠用来控制俯仰运动的精度,满足变位机的精度要求。

Description

液压丝杠混合驱动大负载二自由度变位机
技术领域
本发明涉及的是一种机械加工技术领域的装置,具体是一种液压丝杠混合驱动大负载二自由度变位机。
背景技术
变位机是一种用于零件加工的辅助数控装置,是大型、重型复杂零件的加工平台。大型零件的加工过程中,由于零件结构比较复杂,零件本身的质量比较大,往往需要专门的工作台,这种工作台的主要功能是提高支撑大型零件,提高机床自由度,以满足特定的加工需要。因此,变位机的性能提出了很高的要求,不仅需要其有很大的承载能力,还要求它有很高的运动精度。
经过对现有技术的检索发现,中国专利申请号200320104859.4记载了一种“大型构件翻转台”,该技术包括:R形轴、R形轴支架,连接板,T形轴,TE连接板,夹具、拉伸液压缸和摆动液压缸,该技术中的俯仰翻转通过R形轴实现的,垂直翻转通过T形轴实现。其具体的实施方式为,先把零件固定在夹具上,在零件需要翻转时,拉伸液压缸工作,驱动连接在R形轴上的连接板,使连接板和夹具有水平状态运动到垂直状态,然后摆动液压缸工作,驱动支撑板使其绕竖直方向的T形轴旋转180°,最后在由伸缩液压缸把工件放置在水平状态,通过以上动作实现工件的翻转。该翻转台由于采用液压驱动,虽然在在翻转工件时能够提供很大的驱动力,但是由于液压驱动的精度不高,难以实现翻转运动时的高精度。并且该翻转台只能在水平的位置用与加工,也没有提高加工自由度,应用受到很大的限制。
中国专利申请号2010102253665.6记载了一种“双驱动双丝杠变位机”,该技术包括:水平输送机构、俯仰机构和旋转机构,其中:俯仰机构设置在水平输送机构上,旋转机构设置在俯仰机构上。所述的水平输送机构包括:机架、滑台、水平丝杠和水平丝杠电机,其中:滑台设置在机架上,水平丝杠的一端固定在机架上,水平丝杠的另一端与滑台相连,水平丝杠电机与水平丝杠相连,俯仰机构设置在滑台上。改变位机的俯仰机构采用并联丝杠驱动,虽然在一定程度上提高了定位精度,但是丝杠的长度过长,容易压杆失稳,限制了机构的承载能力。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种液压丝杠混合驱动大负载二自由度变位机,通过液压驱动和丝杠驱动共同实现,液压驱动可以提供很大的驱动力,以满足变位机的重载要求。丝杠用来控制俯仰运动的精度,满足变位机的精度要求。本发明的台面转动功能通过四齿轮并联减速驱动实现,使得台面的转动速度、灵敏度得到很大的提高。
本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括:俯仰机构和转动机构,其中:俯仰机构的两端分别与机架活动连接,转动机构固定设置于俯仰机构的顶部。
所述的俯仰机构包括:两个液压缸、定位丝杠组和支撑台、机架和T形轴,其中:两个液压缸以及定位丝杠组的一端分别与支撑台的一侧转动连接,另一端与机架转动相连且支撑台的另一侧通过T形轴与机架转动连接实现俯仰。
所述的定位丝杠组包括:丝杠、丝杠螺母、丝杠电机和丝杠电机座,其中:丝杠螺母与机架转动连接,并与丝杠相啮合。丝杠电机座与支撑台转动连接且丝杠电机固定在丝杠电机座上,其输出轴与丝杠固定连接。
所述的转动机构包括:分别设固定安装于支撑台上的四组定位齿轮电机组、中心齿轮、一个R形轴和工作台,其中:四组定位齿轮电机组对称环绕设置于中心齿轮的四周并与之相啮合,中心齿轮和工作台转动安装在R形轴的上端,R形轴的另一端安装在支撑台的中心位置。
所述的定位齿轮电机组包括:伺服电机及与之相连的输出齿轮,其中:输出齿轮与中心齿轮相啮合,伺服电机与固定安装在支撑台上。
本发明通过以下方式进行工作:
工作台的上面安装通用夹具或者工件,当工件的加工位置需要改变时,变位机开始动作。在台面绕R形轴转动的动作过程中,四个小齿轮同时工作,共同驱动大齿轮绕R形轴旋转,最后带动R形轴和固定在R形轴上的工作台转动。在四个小齿轮并联驱动大齿轮转动时,第三小齿轮跟踪第一小齿轮,第四小齿轮跟踪第二小齿轮,第二小齿轮跟踪第一小齿轮,这样四个小齿轮共同驱动大齿轮的时候能够协调运动,而不会产生干涉。
俯仰的动作时,液压缸和定位丝杠电机组共同驱动支撑台绕着T形轴旋转,在这个过程中,液压缸只提供支撑台俯仰运动的主要驱动力,液压缸的启动或者停止要和定位丝杠伺服电机保持同步。而定位丝杠主要控制着俯仰运动的位置,他们共同作用,从而实现变位机的大负载,高精度运动。通过控制系统,实现了液压驱动和丝杠驱动同时工作,充分应用了液压驱动功率大,丝杠定位机构高的优点。
与现有的技术相比,本发明的有益效果是:本发明的台面绕R形轴的旋转过程中,四个小齿轮并联驱动一个大齿轮,提高了负载能力,刚度和灵敏度。台面绕T形轴的俯仰动作过程中,采用双液压缸和丝杠并联混合驱动,其中主要的驱动力有两个并联的液压缸提供,使得变位机的负载能力得到了很大的提升,而变位机的运动精度主要由定位丝杠控制,实现了变位机的高精度。
附图说明
图1为实施例结构整体示意图。
图2为实施例结构的俯仰机构示意图。
图3为实施例结构的定位丝杠组示意图。
图4为实施例机构的转动机构示意图。
图5为实施例机构的定位齿轮电机组示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示,本实施例包括:俯仰机构1、转动机构2,其中:所述的俯仰机构包括:两个液压缸3、定位丝杠组4和支撑台5,机架0和T形轴7,其中:两个液压缸3以及定位丝杠组4的一端分别与支撑台5的一侧转动连接,另一端与机架0转动相连且支撑台6的另一侧通过T形轴7与机架0转动连接实现俯仰。
如图3所示,所述的定位丝杠组4包括:丝杠8、丝杠螺母9、丝杠电机10和丝杠电机座11,其中:丝杠螺母15与机架0转动连接,并与丝杠8相啮合。丝杠电机座11与支撑台5转动连接且丝杠电机10固定在丝杠电机座11上,其输出轴与丝杠8固定连接。
如图4所示,所述的转动机构2包括:分别设固定安装于支撑台5上的四组定位齿轮电机组12、中心齿轮13、一个R形轴14和工作台15,其中:四组定位齿轮电机组8对称环绕设置于中心齿轮9的四周并与之相啮合,中心齿轮13和工作台15转动安装在R形轴14的上端,R形轴14的另一端安装在支撑台的中心位置。
如图5所示,所述的定位齿轮电机组12包括:伺服电机17及与之相连的输出齿轮16,其中:输出齿轮19与中心齿轮9相啮合,伺服电机18与固定安装在支撑台5上。
在本实施例中,两个液压缸的性能和结构参数完全相同,四个小齿轮以及小齿轮电机的性能和结构参数也完全相同。在使用过程中,工作台的上面可以安装通用夹具或者工件,当工件的加工位置需要改变时,变位机开始动作。在台面绕R形轴转动的动作过程中,四个小齿轮同时工作,共同驱动大齿轮绕R形轴旋转,最后带动R形轴和固定在R形轴上的工作台转动。在四个小齿轮并联驱动大齿轮转动时,第三小齿轮跟踪第一小齿轮,第四小齿轮跟踪第二小齿轮,第二小齿轮跟踪第一小齿轮,这样四个小齿轮共同驱动大齿轮的时候能够协调运动,而不会产生干涉。
俯仰动作时,液压缸和定位丝杠电机组共同驱动支撑台绕着T形轴旋转,在这个过程中,液压缸只提供支撑台俯仰运动的主要驱动力,液压缸的启动或者停止要和定位丝杠伺服电机保持同步。而定位丝杠主要控制着俯仰运动的位置,他们共同作用,从而实现变位机的大负载,高精度运动。通过控制系统,实现了液压驱动和丝杠驱动同时工作,充分应用了液压驱动功率大,丝杠定位机构高的优点。
本实施例的实际驱动能力达到了30t,俯仰角度最大达到80°,其俯仰动作的速度为1deg/min到5deg/min,转动角度为整周转动,转动动作的速度为3deg/min到15deg/min。其中工作台的直径是6m,定位丝杠组中丝杠的长度为约6m。

Claims (3)

1.一种液压丝杠混合驱动大负载二自由度变位机,包括:俯仰机构和转动机构,其特征在于:俯仰机构的两端分别与机架活动连接,转动机构固定设置于俯仰机构的顶部;
所述的俯仰机构包括:两个液压缸、定位丝杠组和支撑台、机架和T形轴,其中:两个液压缸以及定位丝杠组的一端分别与支撑台的一侧转动连接,另一端与机架转动相连且支撑台的另一侧通过T形轴与机架转动连接实现俯仰;
所述的转动机构包括:分别设固定安装于支撑台上的四组定位齿轮电机组、中心齿轮、一个R形轴和工作台,其中:四组定位齿轮电机组对称环绕设置于中心齿轮的四周并与之相啮合,中心齿轮和工作台转动安装在R形轴的上端,R形轴的另一端安装在支撑台的中心位置。
2.根据权利要求1所述的液压丝杠混合驱动大负载二自由度变位机,其特征是,所述的定位丝杠组包括:丝杠、丝杠螺母、丝杠电机和丝杠电机座,其中:丝杠螺母与机架转动连接,并与丝杠相啮合。丝杠电机座与支撑台转动连接且丝杠电机固定在丝杠电机座上,其输出轴与丝杠固定连接。
3.根据权利要求1所述的液压丝杠混合驱动大负载二自由度变位机,其特征是,所述的定位齿轮电机组包括:伺服电机及与之相连的输出齿轮,其中:输出齿轮与中心齿轮相啮合,伺服电机与固定安装在支撑台上。
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