CN104690585B - 一种机床主轴的感应结构 - Google Patents
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Abstract
一种机床主轴的感应结构，包括主轴以及位于主轴内与主轴同轴设置的抓刀轴，所述主轴外侧固定套有与其同轴的壳体，所述壳体的第一端固定有气缸，所述抓刀轴的第一端与所述气缸的活塞相对设置，所述抓刀轴的第一端上固定套有一感应环，所述感应环随着抓刀轴的运动同样沿主轴的轴向运动，所述壳体上设置有传感器，所述传感器与感应环相互作用进而使得所述传感器传出抓刀轴的位置信号。该机床主轴的感应结构，采用非接触式的接近式传感器，使用寿命长，成本低，而且传感器安装在主轴的壳体上，便于更换，而且感应抓刀轴的运动准确可靠，不会出现刀具没有松开而误拔或者没有夹紧等误操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种感应结构，特别是涉及一种机床主轴的感应结构。
背景技术
在柔性机械加工过程中，对一个工件的加工有时候需要用到多种刀具，这就必须进行换刀。主轴换刀时，需要感应主轴当前的位置以及工作状态，然后对自动换刀的机械手发出一个信号，则主轴感应装置的出现就成了必然。
目前在主轴的换刀结构中，通常是在气缸旁设有两个上下的行程开关，通过气缸的行程来判断主轴是否松开刀具或者拉紧刀具。但是在实际自动换刀操作时，假如刀具不能够完全被松开，气缸旁的行程开关是无法检测到的，因此容易导致刀具在没有松开的情况下被机械手硬拉下来。因此，容易出现判断错误而造成抓刀轴和刀具的损坏。因此，也有一些自动换刀结构，在主轴上安装行程开关来对刀具的松紧进行判断，这样的判断虽然准确，但是在主轴上安装行程开关，受限于机床主轴的结构，不但不容易安装拆卸，而且也影响了主轴的整体强度和稳定性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种便于判断机床主轴的换刀信号，并且判断准确，安装方便的机床主轴的感应结构。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种机床主轴的感应结构，包括主轴以及位于主轴内与主轴同轴设置的抓刀轴，所述主轴外侧固定套有与其同轴的壳体，其特征在于：所述壳体的第一端固定有气缸，所述抓刀轴的第一端与所述气缸的活塞相对设置，所述抓刀轴的第二端与主轴之间套有抓刀爪，所述气缸驱动所述抓刀轴沿所述主轴的轴向运动，进而驱动所述抓刀爪向抓刀轴的径向外侧散开或者向抓刀轴的径向内侧收拢，所述抓刀轴的第一端上固定套有一感应环，所述感应环随着抓刀轴的运动同样沿主轴的轴向运动，所述壳体上设置有传感器，所述传感器与感应环相互作用进而使得所述传感器传出抓刀轴的位置信号。
为了使位置信号更加准确，所述传感器为沿壳体的轴向间隔设置的第一传感器和第二传感器，所述抓刀轴沿所述主轴的轴向运动时，所述感应环在第一传感器一侧和第二传感器一侧来回运动。
为了便于安装，所述壳体的外周面上设有沿其径向延伸的孔，所述孔上沿壳体的轴向相对的内表面上固定所述第一传感器和第二传感器。
为了使所述抓刀轴的运动更加顺畅，所述抓刀轴的中部外侧套有一弹簧，所述弹簧的一端抵于所述主轴的内侧表面上，另一端抵于所述感应环上，所述弹簧使得所述抓刀轴具有始终向其第一端侧运动进而张开抓刀爪的趋势。
为了使感应环的运动具有导向更加平稳，所述感应环包括固定套于抓刀轴外侧的筒形面以及沿所述筒形面的径向向外侧垂直延伸的法兰圈，所述法兰圈上设有多个供主轴的周面穿过的轴向通孔，所述主轴与所述法兰圈相匹配的周面上设有多个长条形缺口，所述长条形缺口之间的周面插入位于所述轴向通孔内，所述法兰圈沿所述长条形缺口移动。
优选地，所述抓刀轴的第二端端部上固定连接有拉杆螺栓，所述抓刀爪的内侧端位于主轴的内表面上的凹槽内并且可在该凹槽内转动，所述抓刀轴的第二端上位于所述抓刀爪的内侧还依次套有卡座和衬垫，所述卡座和所述抓刀爪的内侧端相配合，并且所述抓刀轴的第二端相对于该卡座和衬垫的内侧设有沿其径向向外突出的凸圈，所述拉杆螺栓以及所述凸圈在抓刀轴沿其自身轴向运动时驱动所述抓刀爪的张开和收拢。
优选地，所述气缸包括与壳体的第一端固定连接的缸体以及封住缸体一端的端盖，所述活塞位于缸体内并且沿缸体的轴向运动伸出于缸体的另一端。
与现有技术相比，本发明的优点在于该机床主轴的感应结构，采用非接触式的接近式传感器，使用寿命长，成本低，而且传感器安装在主轴的壳体上，便于更换，而且感应抓刀轴的运动准确可靠，不会出现刀具没有松开而误拔或者没有夹紧等误操作。
附图说明
图1为本发明实施例的机床主轴的立体示意图。
图2为本发明实施例的机床主轴的感应环的立体示意图。
图3为沿图1中A-A线的剖视图。
图4为本发明实施例的机床主轴的部分放大图(省略主轴以及壳体)。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例的机床主轴的感应结构，如图1-3所示，包括主轴1，以及位于主轴1内同轴设置的抓刀轴2，所述主轴1的外侧固定套有与其同轴的壳体3。主轴1和壳体3之间还设有衬套10。
所述壳体3的第一端固定有一抓刀和松刀的气缸4，该气缸4的轴向与壳体3同向设置，并且包括位于外侧的缸体41和封住缸体41一端的端盖42，以及位于缸体41内相对于缸体41的轴向运动伸出于缸体41的另一端的活塞43。所述活塞43与抓刀轴2的第一端21相对设置，优选地，相互固定连接。因此，活塞43的运动可带动抓刀轴2沿主轴1以及壳体3的轴向运动。该抓刀轴2的第一端21端部上套有一接头20。该主轴1的第一端上通过联轴器5连接至其他外部带动主轴1转动的电机。该壳体3的第一端、主轴1的第一端和抓刀轴2的第一端21同侧设置，壳体3的第二端、主轴1的第二端和抓刀轴2的第二端同侧设置。
所述主轴1的第二端伸出位于壳体3的第二端外侧，并且其内的抓刀轴2的第二端22上与所述主轴1之间套有抓刀爪6，抓刀轴2的第二端22端部上固定连接有拉杆螺栓61，该拉杆螺栓61与抓刀轴2固定，并且位于抓刀爪6的径向内侧，该抓刀爪6可随着抓刀轴2沿主轴1的轴向运动，向抓刀轴2的径向外侧散开或者向径向内侧收拢。该抓刀爪6为沿抓刀轴2的周向均匀分布设有多个，并且其内侧端位于主轴1的内表面上沿主轴1的径向延伸的凹槽12内，所述抓刀爪6的内侧端可在该凹槽12内摆动，外侧端向外伸出于抓刀轴2和主轴1的第二端。该抓刀轴2位于抓刀爪6内侧的部位上还依次套有卡座7和衬垫71，该卡座7和衬垫71与抓刀爪6相配合，并且该抓刀轴2的外周面上设有与该衬垫71相匹配的径向向外突出的凸圈23，所述凸圈23相对于卡座7和衬垫71位于抓刀轴2轴向的内侧，随着抓刀轴2沿主轴1的轴向从第一端向第二端的运动，该凸圈23与衬垫71相配合，进而推动抓刀爪6的在凹槽12内的转动，进而驱动抓刀爪6向抓刀轴2的径向内侧收拢，而当抓刀轴2从第二端向第一端运动时，该拉杆螺栓61与抓刀爪6相作用，使得该抓刀爪6向抓刀轴2的径向外侧张开，进而卡紧位于抓刀爪6外侧的刀具，这样实现抓刀爪6的开合进而进行抓刀和松刀动作。优选地，如图4所示，所述拉杆螺栓61的内侧端上设有一沿其径向向内倾斜的斜面62，抓刀爪6的内侧端与该拉杆螺栓61相对的面上设有与该斜面62相匹配的第一倾斜面601，因此，拉杆螺栓61随着抓刀轴2从抓刀轴2的第二端向第一端运动时，由于斜面62和第一倾斜面601的配合，使得抓刀爪6沿抓刀轴2的径向向外张开。所述卡座7向着所述抓刀爪6的端面上设有一圈向着抓刀轴2的第一端向抓刀轴2径向内侧倾斜的斜面72，该抓刀爪6的内侧端与该卡座7上的斜面72相匹配的第二倾斜面602，该卡座7与抓刀爪6相配合，当卡座7受抓刀轴2上的凸圈23驱动向抓刀轴2的第二端运动时，该抓刀爪6可沿抓刀轴2的径向向内收拢。
所述抓刀轴2中部的外侧套有一弹簧8，所述抓刀轴2的第一端21外侧固定套有一感应环9，所述弹簧8的一端抵于主轴1的内侧表面的向内突出的径向面上，另一端抵于所述感应环9上，所述弹簧8使得所述抓刀轴2具有始终向其第一端侧运动进而张开抓刀爪6的趋势。因此，气缸4和弹簧8可驱动所述抓刀轴2沿主轴1的轴向作往复运动。所述感应环9随着抓刀轴2的运动同样沿主轴1前后运动。优选地，如图2所示，该感应环9包括固定套于抓刀轴2的第一端外侧的筒形面91，以及沿所述筒形面91的径向向外侧延伸的与筒形面91的轴向垂直的法兰圈92，所述筒形面91位于主轴1与抓刀轴2之间，所述法兰圈92的径向外侧部分延伸位于主轴1的外侧，因此所述法兰圈92上设有多个供主轴1穿过的轴向通孔93，所述主轴1与该法兰圈92相匹配的外周面上，设有与轴向通孔93相配合的多个长条形缺口，该长条形缺口的一端延伸至所述主轴1的第一端，因此长条形缺口位于通孔93之间，长条形缺口之间的周面插入位于所述轴向通孔93内，所述法兰圈92沿所述长条形缺口移动，这样的结构不但使得主轴1与感应环9相连接，还使得感应环9随着抓刀轴2沿主轴1的轴向运动更加稳定，主轴1起到了导向的作用。该主轴1周面上的缺口11长度大于该法兰圈92的轴向厚度。
所述壳体3上，与该感应环9相对应的位置，分别设有沿壳体3的轴向间隔设置的第一传感器31和第二传感器32，该第一传感器31相比第二传感器32靠近气缸4。优选地，所述壳体3的外周面上设有沿其径向延伸的孔33，该孔33上沿壳体3的轴向相对的内表面上分别固定所述第一传感器31和第二传感器32。
主轴1进行换刀时，通过气缸4外部的接口，往缸体41内通入压缩空气，使活塞43往主轴1的第二端方向移动，即如图3中向右移动，带动感应环9和抓刀轴2也同时向右移动，推动垫衬垫71，使抓刀爪的外侧端6向内收拢松开刀具，弹簧8被压缩，此时，感应环9从第一传感器31的一侧移到第二传感器32的一侧，通过第二传感器32时，使感应环9与第二传感器32相作用，进而抓刀轴2的位置信号通过传感器传出，控制器接收到该位置信号，即可向机械手发出换刀命令，对主轴进行换刀操作，实现快速换刀。
当抓刀爪6上的刀具已经更换后，停止往缸体41通气，由于弹簧8的弹性复位功能，能够带动抓刀轴2、感应环9以及活塞43等部件沿图3中从右向左运动，回到初始位置，此时，抓刀爪6向外张开卡紧刀具，卡紧拉杆螺栓61外侧的刀具的端部，此时感应环9从第二传感器32的一侧位置回到初始位置，即第一传感器31的一侧，表示刀具已经夹紧，该过程中感应环9与第一传感器31相作用，使抓刀轴2的位置信号通过传感器传出，控制器收到位置信号后，向主轴电机发出待机或者启动命令，进入工作状态。
该机床主轴的感应结构，采用非接触式的接近式传感器，使用寿命长，成本低，而且传感器安装在主轴的壳体上，便于更换，而且感应抓刀轴的运动准确可靠，不会出现刀具没有松开而误拔或者没有夹紧等误操作。
Claims (6)
1.一种机床主轴的感应结构，包括主轴(1)以及位于主轴(1)内与主轴(1)同轴设置的抓刀轴(2)，所述主轴(1)外侧固定套有与其同轴的壳体(3)，其特征在于：所述壳体(3)的第一端固定有气缸(4)，所述抓刀轴(2)的第一端(21)与所述气缸(4)的活塞(43)相对设置，所述抓刀轴(2)的第二端(22)与主轴(1)之间套有抓刀爪(6)，所述气缸(4)驱动所述抓刀轴(2)沿所述主轴(1)的轴向运动，进而驱动所述抓刀爪(6)向抓刀轴(2)的径向外侧散开或者向抓刀轴(2)的径向内侧收拢，所述抓刀轴(2)的第一端(21)上固定套有一感应环(9)，所述感应环(9)随着抓刀轴(2)的运动同样沿主轴(1)的轴向运动，所述壳体(3)上设置有传感器，所述传感器与感应环(9)相互作用进而使得所述传感器传出抓刀轴(2)的位置信号；
所述感应环(9)包括固定套于抓刀轴(2)外侧的筒形面(91)以及沿所述筒形面(91)的径向向外侧垂直延伸的法兰圈(92)，所述法兰圈(92)上设有多个供主轴(1)的周面穿过的轴向通孔(93)，所述主轴(1)与所述法兰圈(92)相匹配的周面上设有多个长条形缺口，所述长条形缺口之间的周面插入位于所述轴向通孔(93)内，所述法兰圈(92)沿所述长条形缺口移动。
2.如权利要求1所述的机床主轴的感应结构，其特征在于：所述传感器为沿壳体(3)的轴向间隔设置的第一传感器(31)和第二传感器(32)，所述抓刀轴(2)沿所述主轴(1)的轴向运动时，所述感应环(9)在第一传感器(31)一侧和第二传感器(32)一侧来回运动。
3.如权利要求2所述的机床主轴的感应结构，其特征在于：所述壳体(3)的外周面上设有沿其径向延伸的孔(33)，所述孔(33)上沿壳体(3)的轴向相对的内表面上固定所述第一传感器(31)和第二传感器(32)。
4.如权利要求1所述的机床主轴的感应结构，其特征在于：所述抓刀轴(2)的中部外侧套有一弹簧(8)，所述弹簧(8)的一端抵于所述主轴(1)的内侧表面上，另一端抵于所述感应环(9)上，所述弹簧(8)使得所述抓刀轴(2)具有始终向其第一端侧运动进而张开抓刀爪(6)的趋势。
5.如权利要求1所述的机床主轴的感应结构，其特征在于：所述抓刀轴(2)的第二端(22)端部上固定连接有拉杆螺栓(61)，所述抓刀爪(6)的内侧端位于主轴(1)的内表面上的凹槽(12)内并且可在该凹槽(12)内转动，所述抓刀轴(2)的第二端(22)上位于所述抓刀爪(6)的内侧还依次套有卡座(7)和衬垫(71)，所述卡座(7)和所述抓刀爪(6)的内侧端相配合，并且所述抓刀轴(2)的第二端(22)相对于该卡座(7)和衬垫(71)的内侧设有沿其径向向外突出的凸圈(23)，所述拉杆螺栓(61)以及所述凸圈(23)在抓刀轴(2)沿其自身轴向运动时驱动所述抓刀爪(6)的张开和收拢。
6.如权利要求1所述的机床主轴的感应结构，其特征在于：所述气缸(4)包括与壳体(3)的第一端固定连接的缸体(41)以及封住缸体(41)一端的端盖(42)，所述活塞(43)位于缸体(41)内并且沿缸体(41)的轴向运动伸出于缸体(41)的另一端。
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: An induction structure of machine tool spindle Effective date of registration: 20200804 Granted publication date: 20170222 Pledgee: Zhejiang Jinyun Rural Commercial Bank Co.,Ltd. technology sub branch Pledgor: ZHEJIANG CHR INTELLIGENT EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2020330000575 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20210805 Granted publication date: 20170222 Pledgee: Zhejiang Jinyun Rural Commercial Bank Co.,Ltd. technology sub branch Pledgor: ZHEJIANG CHR INTELLIGENT EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2020330000575 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Induction structure of machine tool spindle Effective date of registration: 20210808 Granted publication date: 20170222 Pledgee: Zhejiang Jinyun Rural Commercial Bank Co.,Ltd. technology sub branch Pledgor: ZHEJIANG CHR INTELLIGENT EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2021330001097 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20170222 Pledgee: Zhejiang Jinyun Rural Commercial Bank Co.,Ltd. technology sub branch Pledgor: ZHEJIANG CHR INTELLIGENT EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2021330001097 |