CN102744612A - 一种回转工作台结构及机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转工作台结构及机床，属于回转工作台技术领域，主要由两套伺服电机、两个减速机、两个主动齿轮、从动齿轮、活塞夹紧机构、角度编码器及交叉滚子轴承组成。活塞夹紧机构对称安置在从动齿轮齿圈的上方和下方，当工作台转至要求角度后，活塞夹紧机构中油腔进油，上下活塞同时夹紧从动齿轮，利用活塞与从动齿轮端面之间摩擦力进行刹车和锁紧。本发明针对中小型机床设计，通过交叉滚子轴承，活塞夹紧机构和双电机消隙实现工作台回转的平稳与工作可靠性，具有较高的回转精度，结构简单紧凑，省时省力。

Description

一种回转工作台结构及机床

技术领域

本发明涉及回转工作台技术领域，尤其涉及一种回转工作台结构及机床。

背景技术

随着数控机床技术的快速发展，数控回转工作台的需求越来越大，并且对其回转精度、工作可靠性、工艺性、低能耗等方面的要求也越来越高。传统滑动导轨工作台由于是靠金属滑动导轨面作为旋转支撑，金属滑动导轨面的摩擦系数较高，所以要求驱动功率很大，会发热，不能高转速，能耗高。目前静压回转工作台被越来越多的采用，但静压导轨结构复杂，加工要求高，同时装配工艺难度也较大，稍有不慎就会发生漏油现象，会污染环境；另外，静压导轨需另行增加供油系统，因此针对中小型回转工作台，采用静压技术费时费力。

另外，对于回转工作台，传动的平稳性和刹车装置的可靠性也是其非常重要的两方面因素。目前，双电机消隙和机械消隙技术应用较多，相对机械消隙，双电机消隙具有重复定位精度高、控制灵活等优势。

刹车装置方面，广泛采用液压驱动方式进行夹紧。目前回转工作台的刹车和锁紧应用较多的是通过一个薄片式圆抱箍来实现，这样的抱箍式锁紧装置薄片抱箍加工难度大，制造时容易变形，成本高，一般应用于大型回转工作台。

发明内容

现提供一种回转工作台结构及机床，针对中小型机床设计，通过交叉滚子轴承，活塞夹紧机构和双电机消隙实现工作台回转的平稳与工作可靠性，具有较高的回转精度，结构简单紧凑，省时省力。

具体是通过下述技术方案实现的：

一种回转工作台结构，包括工作台和底座，底座中部具有底座圆台，其特征在于，还包括：

交叉滚子轴承，内圈与所述底座圆台过盈配合；

两个主动齿轮，分别由一伺服电机驱动；

从动齿轮，固定于所述工作台下部，与所述两个主动齿轮相啮合，所述从动齿轮的内圈与所述交叉滚子轴承的外圈过盈配合；

多个活塞夹紧机构，对称均布在所述从动齿轮的外圈上下端面并固定在所述底座上，所述活塞加紧机构包括压板、多个活塞和多个碟簧，每个所述活塞均具有活塞杆，所述压板朝向所述从动齿轮的一面置有多个相互连通的油腔，所述活塞分别置放在所述油腔内，所述活塞杆上穿有碟簧，所述碟簧置放在所述压板的另一面，并通过锁紧器锁紧，所述压板内部设有油路，可向所述油腔供油；

角度编码器，设在所述工作台中心部位与所述底座之间，通过与数控系统的连接来实现高精度的角位移反馈；

所述伺服电机通过驱动所述主动齿轮转动，从而带动所述从动齿轮与所述工作台绕所述底座圆台转动。

优选的，所述活塞与所述活塞杆构成“T”字形，所述活塞杆穿过所述油腔的中心孔后用所述锁紧器锁紧。

优选的，在所述活塞与所述活塞杆上分别加工有O型密封圈槽，以置放密封圈，防止液压油外溢。

优选的，所述锁紧器为螺母。

优选的，在所述工作台静止时，两个所述伺服电机作用于所述主动齿轮上的力矩大小相等方向相反，但都不为零；在所述工作台启动至停止期间，所述工作台是由顺着所述工作台旋转方向与所述从动齿轮齿面无间隙的那个主动齿轮带动，而另一个所述伺服电机控制所述主动齿轮朝相反方向作出牵引力，达到消除齿隙的目的。

优选的，所述交叉滚子轴承内部采用滚子呈90°相互垂直交叉排列，各个所述交叉滚子轴承之间设有间隔保持器。

上述技术方案的优点和有益效果体现在：

1、采用液压夹紧、碟簧松开方式的活塞夹紧机构，结构简单。夹紧位置在齿轮的最外侧，因而夹紧力矩高，夹持平稳；

2、采用双电机消隙技术，实现齿轮间无间隙精密传动，定位精度高，并且控制灵活；

3、采用交叉滚子轴承，节省安装空间，简化结构，整个工作台结构紧凑；

4、采用交叉滚子轴承内圈固定、外圈旋转的方式，可承受更大的侧倾力矩。

附图说明

图1是依据本发明一个具体实施例的，回转工作台结构的俯视图； 

图2是依据图1中沿着A-底座圆台中心-B向的剖面示意图；

图3是依据本发明一个具体实施例的，活塞加紧机构的结构示意图；

图4是依据本发明一个具体实施例的，压板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。

图1和图2分别示出了依据本发明一个较佳实施例的回转工作台结构的俯视图和沿着俯视图中A-底座圆台中心-B的剖面图，如图所示，本发明实施例中的回转工作台结构包括工作台0和底座1，底座1中部具有底座圆台11，本发明实施例中的回转工作台主要由两套伺服电机2、两个减速机、两个主动齿轮3、从动齿轮4、活塞夹紧机构7、角度编码器5及交叉滚子轴承6组成。

在本发明优选实施例中，采用交叉滚子轴承6作为回转工作台的回转和承载机构。交叉滚子轴承6的特点有：内部结构采用滚子呈90°相互垂直交叉排列，滚子之间装有间隔保持器。交叉滚子轴承6不但有出色的旋转精度，还可以承受较大的径向负荷、轴向负荷及力矩负荷等所有方向的负荷。本发明实施例依据交叉滚子轴承6这种特殊的结构与优点，将其代替金属导轨和静压导轨，作为回转工作台的回转和承载机构，实现了回转工作台最大程度的紧凑化，并且保证了较高的刚性，并且大大简化了回转工作台结构和装配工艺。本发明实施例选取的交叉滚子轴承6为大尺寸轴承，其内圈与底座圆台11过盈配合，而外圈与从动齿轮4内圆过盈配合，从动齿轮4固定于工作台0下部。此时，工作台0可绕底座圆台11自由回转，并且来自工作台0的所有力与力矩均由交叉滚子轴承6外圈承载。

在本发明优选实施例中，采用双电机消隙。如图1和图2所示，从动齿轮4与两个分别由独立的伺服电机2驱动的主动齿轮3啮合。伺服电机2通过减速机驱动主动齿轮3，且两个主动齿轮3上的齿分别与从动齿轮4上两个不同侧的齿面紧压配合。由此，伺服电机2可通过驱动主动齿轮3转动，从而带动从动齿轮4与工作台0绕底座圆台11转动。在工作台0启动至停止期间，工作台0是由顺着工作台0旋转方向与从动齿轮4齿面无间隙的那个主动齿轮3带动，而另一个伺服电机2控制主动齿轮3朝相反方向作出一定的牵引力，达到消除齿隙的目的。

在本发明优选实施例中，采用活塞夹紧机构7实现夹紧，如图2所示，在从动齿轮4最外周，位于工作台0与底座1的空隙中间，四周均布设置活塞夹紧机构7。活塞夹紧机构7对称安置在从动齿轮4齿圈的上方和下方，并全部固定在底座1上。如图3所示，活塞夹紧机构7主要由压板71、多个活塞72、碟簧73组成。压板71的一面置有多个油腔，活塞72分别放置在油腔内，每个活塞72具有活塞杆74。活塞杆74上穿有碟簧73，碟簧73放置在压板71的另一面，并通过锁紧器75锁紧。压板71内部通有油路，可向油腔同时供油。此时，通过向油腔内供油，活塞72受油压向外伸出，利用活塞72与从动齿轮4端面间的摩擦力，实现从动齿轮4及工作台0的刹车及夹紧；当回油时，由于碟簧弹力，活塞72缩回，活塞夹紧机构7松开从动齿轮4，从动齿轮4和工作台0可自由回转。活塞72与活塞杆74构成“T”字形。锁紧器75为螺母等。

本发明实施例中还包括一角度编码器5，如图2所示，设在工作台0中心部位与底座1之间，通过与数控系统的连接来实现高精度的角位移反馈，数控系统可以另外设置。

在工作台0静止时，两个伺服电机2作用于主动齿轮3上的力矩大小相等方向相反，但都不为零；在工作台0启动至停止期间，工作台0是由顺着工作台旋转方向与从动齿轮4齿面无间隙的那个主动齿轮3带动，而另一个伺服电机2控制主动齿轮3朝相反方向作出一定的牵引力，达到消除齿隙的目的。

活塞夹紧机构7均布安置在从动齿轮4外圈四周，上下对称。压板71的具体形状见图4，其形状类似扇形，靠近内圆弧一侧有五个凹缺711，形成油腔。靠近外圆弧有七个固定螺钉用螺纹孔712，可将压板71固定于底座1上。如图3所示，在活塞72和活塞杆74上加工有O型密封圈槽8，放置O型密封圈，防止液压油从结合面外溢。

继续参看图2和图3所示当工作台0转至要求角度后，活塞夹紧机构7中油腔进油，上下活塞72同时夹紧从动齿轮4，利用活塞72与从动齿轮4端面之间摩擦力进行刹车和锁紧；当要求工作台启动时，活塞夹紧机构7中油腔回油，碟簧73弹力拉动活塞72缩回，工作台0可自由转动。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种回转工作台结构，包括工作台（0）和底座（1），底座（1）中部具有底座圆台（11），其特征在于，还包括：

交叉滚子轴承（6），内圈与所述底座圆台（11）过盈配合；

两个主动齿轮（3），分别由一伺服电机（2）驱动；

从动齿轮（4），固定于所述工作台（0）下部，与所述两个主动齿轮（3）相啮合，所述从动齿轮（4）的内圈与所述交叉滚子轴承（6）的外圈过盈配合；

多个活塞夹紧机构（7），对称均布在所述从动齿轮（4）的外圈上下端面并固定在所述底座（1）上，所述活塞加紧机构（7）包括压板（71）、多个活塞（72）和多个碟簧（73），每个所述活塞（72）均具有活塞杆（74），所述压板（71）朝向所述从动齿轮（4）的一面置有多个相互连通的油腔，所述活塞（72）分别置放在所述油腔内，所述活塞杆（74）上穿有碟簧（73），所述碟簧（73）置放在所述压板（71）的另一面，并通过锁紧器（75）锁紧，所述压板内部设有油路，可向所述油腔供油；

角度编码器（5），设在所述工作台（0）中心部位与所述底座（1）之间，通过与数控系统的连接来实现高精度的角位移反馈；

所述伺服电机（2）通过驱动所述主动齿轮（3）转动，从而带动所述从动齿轮（4）与所述工作台（1）绕所述底座圆台（11）转动。

2.如权利要求1所述回转工作台结构，其特征在于，所述活塞（72）与所述活塞杆（74）构成“T”字形，所述活塞杆（74）穿过所述油腔的中心孔后用所述锁紧器（75）锁紧。

3.如权利要求2所述回转工作台结构，其特征在于，在所述活塞（72）与所述活塞杆（74）上分别加工有O型密封圈槽（8），以置放密封圈，防止液压油外溢。

4.如权利要求3所述回转工作台结构，其特征在于，所述锁紧器（75）为螺母。

5.如权利要求1所述回转工作台结构，其特征在于，在所述工作台（0）静止时，两个所述伺服电机（2）作用于所述主动齿轮（3）上的力矩大小相等方向相反，但都不为零；在所述工作台（0）启动至停止期间，所述工作台（0）是由顺着所述工作台（0）旋转方向与所述从动齿轮（4）齿面无间隙的那个主动齿轮（3）带动，而另一个所述伺服电机（2）控制所述主动齿轮（3）朝相反方向作出牵引力，达到消除齿隙的目的。

6.如权利要求5所述回转工作台结构，其特征在于，所述交叉滚子轴承（6）内部采用滚子呈90°相互垂直交叉排列，各个所述交叉滚子轴承（6）之间设有间隔保持器。

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