CN103212885A - 集成薄壁管材气动夹持机构的旋转轴装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成薄壁管材气动夹持机构的旋转轴装置。该旋转轴装置是内部中空的结构以实现管材输送和进行湿切割作业。旋转轴装置包括：旋转轴外壳模块；拉杆模块，包括拉杆、管材和直驱电机，其中拉杆由中空的薄壁无缝管形成，拉杆的内径大于管材外径以容纳待加工的管材，且拉杆被固定地耦合在直驱电机的动子上；以及夹头模块，包括圆端盖、端内盖、端卡圈和夹头，其中圆端盖与端内盖、端内盖与端卡圈、以及端卡圈与夹头之间互相嵌套形成迷宫式密封形式，且这些部件的连接处用橡胶O型圈密封。

Description

集成薄壁管材气动夹持机构的旋转轴装置

 

技术领域

本发明涉及薄壁管材激光微加工技术领域，具体涉及一种集成薄壁管材气体夹持机构的旋转轴装置。

 

背景技术

随着激光微加工技术的不断发展，为追求高速高精度的加工效果，许多关键核心元器件被运用在激光微加工设备领域。而精密旋转轴作为数控加工设备必不可少的核心元器件，被大量应用于高精密激光加工设备中。目前，激光微加工使用的精密旋转轴多依靠国外进口。这些引进的精密旋转轴价格高、供货周期长、结构复杂、元器件损坏后维修不便，并且由于它们都是作为标准件被引进，难以根据具体的应用场合进行灵活变更设计并符合具体的应用场合，这些都大大制约了自主项目的顺利推进。

因此，亟需自主研发一种集成薄壁管材气动夹持机构的高精密旋转轴装置。

 

发明内容

本发明旨在解决旋转轴装置夹持管材高精度旋转、兼容管材自动进料以及防水密封性等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种集成薄壁管材气动夹持机构的旋转轴装置。该旋转轴装置是内部中空的结构以实现管材输送和进行湿切割作业。旋转轴装置包括：旋转轴外壳模块；拉杆模块，包括拉杆、管材和直驱电机，其中拉杆由中空的薄壁无缝管形成，拉杆的内径大于管材外径以容纳待加工的管材，且拉杆被固定地耦合在直驱电机的动子上；以及夹头模块，包括圆端盖、端内盖、端卡圈和夹头，其中圆端盖与端内盖、端内盖与端卡圈、以及端卡圈与夹头之间互相嵌套形成迷宫式密封形式，且这些部件的连接处用橡胶O形圈密封。

本发明提出的旋转轴装置具有能够夹持管材高精度旋转、兼容管材自动进料、防水密封性好、支持管材湿切加工及多种导水方式等优点。

 

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的旋转轴装置的剖面结构示意图；以及

图2是根据本发明一个实施例的旋转轴装置的结构示意图。

附图标记：

1.拉杆旋钮，2.拉杆盖，3.活塞套，4.拉杆座，5.活塞内套，6.滚动轴承，7.轴套，8.拉杆，9.管材，10.直驱电机，11.连接柱，12.活塞住，13.弹簧14.圆端盖，15.端内盖，16.销轴，17.夹头安装环，18.端卡圈，19.夹头，20.后端盖，21.薄壁端盖，22.旋转轴外壁，23.右端盖，24.安装底座，25.传感器

具体实施方式

以下将讨论本发明的各个较佳实施例。但本领域技术人员应当理解，此处的详细说明并不作为对本发明保护范围的限制，本发明还可通过以下各实施例的变型或其它等同方式得以实现。

在本发明的一个实施例中，用于集成薄壁管材气动夹持机构的旋转轴装置包括拉杆模块、旋转轴外壳模块和夹头模块。 

作为示例，如图1所示，拉杆模块可包括：1.拉杆旋钮，2.拉杆盖，3.活塞套，4.拉杆座，5.活塞内套，6.滚动轴承，7.轴套，8.拉杆，9.管材，10.直驱电机。拉杆模块的作用是实现管材的夹紧和松开。拉杆模块夹紧和松开管材的过程是通过气缸原理来实现的。如图所示，拉杆模块被固定地耦合在旋转轴装置内的直驱电机的动子上，能随动子一起进行旋转运动。而夹头则通过从旋转轴左端拧入拉杆模块的右端螺纹孔中。当图示左气腔充气时，高压气体会推着拉杆模块朝右运动，从而带动拉杆将夹头朝右端拉紧，直到夹头的外圆锥面与旋转轴装置左端的端卡圈的内圆锥面贴死为止，由于所配的夹头为弹性夹头，该夹头被端卡圈的内圆锥面卡死，同时承受朝右的拉力，导致弹性夹头收紧，将管材抱住，保持该状态，管材将一直被夹头抱紧。需要松开管材时，给右气腔充气，左气腔放气，高压气体推动活塞柱朝左侧运动，从而带动拉杆朝左侧运动，进而使得弹性夹头的外圆锥面与端卡圈的内圆锥面相脱离，保持松开状态，此时弹性夹头依靠自身的弹性回复力保持松开状态，管材将被松开。为了保证气密性各个部分之间采用0形密封圈密封。

在一个示例中，可采用高性能免维护的直驱电机，其优势在于可实现旋转轴的高速进给、高加速及高精度。电机采取直接驱动连接柱的设计，可省略减速齿轮，因此可以达到旋转轴的高加速度及高精度。同时，由于直驱电机内置，可以与旋转轴直接结合而不需使用机械附加装置。

连接柱通过螺钉与直驱电机连接，电机转子的高速旋转轴带动与连接柱过盈配合的拉杆的高速旋转，拉杆夹紧管材，从而实现管材的高精度旋转。当拉杆被直驱电机转子带动高精度旋转时，滚动轴承用于支撑拉杆。油脂供应润滑轴承可支持到20000转/每分钟。

旋转轴是内部中空的结构，能让拉杆从中间通过，同时中空的旋转轴能够实现管材输送功能和湿切割作业功能。拉杆为中空的薄壁无缝管且拉杆内径大于管材外径以容纳待加工的管材。拉杆内部可形成密封腔。当进行湿切加工时，采用后置导水方式，此时整根管材浸入导水管中，一旦导水管泄露，水流也是在拉杆的中空密封腔内，不会泄露到旋转轴内部影响电机的正常工作。

如图1所示，夹头模块可包括：11.连接柱，12.活塞柱，13.弹簧14.圆端盖，15.端内盖，16，销轴，17.夹头安装环，18.端卡圈，19.夹头。在本发明的一个实施例中，圆端盖、端内盖、端卡圈与夹头形成迷宫式密封形式。如图所示，圆端盖与端内盖、端内盖与端卡圈、以及端卡圈与夹头之间互相嵌套。另外，还可将上述部件的各个连接处采用橡胶O形圈密封。如此，可防止水从这些危险区域进入到旋转轴内部。通过采取迷宫式的密封形式，可以使得在湿切加工时，加工区域的水雾不会进入到旋转轴内部。

作为示例，旋转轴外壳模块可包括：20.后端盖，21.薄壁端盖，22.旋转轴外壁，23.右端盖，24.安装底座。外壳上有两个外接口：一个是编码器引出线，另一个是电机电源引出线。在一个示例中，旋转轴外壳可采用防水材料制作，防水等级IP65，以便有效地抗灰尘和水溅。通过安装底座，旋转轴装置可以非常方便的安装并固定在直线轴平台上。从而便于装置整体的安装（安装到直线轴平台上）、定位。另外，还可利用定位销，实现旋转轴装置的定位。

在一个示例中，可在拉杆内部形成的密封腔内安装传感器25。这样，在进行湿切加工工艺时，如果有水流泄露时可提供安全报警。例如，当加工区域内导水管断裂或者导水管与管材尾部连接处有水渗漏时，所述传感器发出安全警报以停止操作。其次，该传感器还可识别金属材料和非金属材料，从而便于管材计数，实现自动进料功能。

Claims (5)

1.一种集成薄壁管材气动夹持机构的旋转轴装置，所述旋转轴装置是内部中空的结构以实现管材输送和进行湿切割作业，所述旋转轴装置包括：

旋转轴外壳模块；

拉杆模块，包括拉杆、管材和直驱电机，其中拉杆由中空的薄壁无缝管形成，拉杆的内径大于管材外径以容纳待加工的管材，且拉杆被固定地耦合在直驱电机的动子上；以及

夹头模块，包括圆端盖、端内盖、端卡圈和夹头，其中圆端盖与端内盖、端内盖与端卡圈、以及端卡圈与夹头之间互相嵌套形成迷宫式密封形式，且这些部件的连接处用橡胶O形圈密封。

2.如权利要求1所述的旋转轴装置，其特征在于，拉杆内部形成密封腔。

3.如权利要求2所述的旋转轴装置，其特征在于，所述密封腔内设置有传感器，所述传感器识别金属材料和非金属材料以便于管材计数并实现自动进料。

4.如权利要求3所述的旋转轴装置，其特征在于，所述传感器还被配置成当导水管断裂或者导水管与管材尾部连接处有水渗漏时发出安全警报。

5.如权利要求1所述的旋转轴装置，其特征在于，旋转轴外壳模块采用防水材料密封，以防止水从外部进入旋转轴装置内部。

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