CN104907870B - 电主轴锁刀驱动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了电主轴锁刀驱动机构，包括运动执行机构、谐波减速机构和松锁刀伺服电机，松锁刀伺服电机驱动谐波减速机构，运动执行机构的结构：在谐波减速机构的低速轴上加工有滚珠丝杠，滚珠丝杠与丝杠螺母相配，丝杠螺母通过导向键与滑套相连；推板通过螺钉与滑轴相连，推板上方通过螺钉、弹簧连接在支撑体上，使滑轴与推力轴分离。谐波减速机构带动运动执行机构，推动电主轴锁刀驱动机构的拉杆、卡爪向左移动，实现松刀；谐波减速机构的柔轮反向转动带动低速轴，带动运动执行机构回位，电主轴锁刀驱动机构的拉杆在蝶形弹簧力的作用下回位，实现锁刀。本发明利用松锁刀伺服电机、谐波减速机构、运动执行机构带动拉杆，最终达到快速换刀的目的。
Description
技术领域
本发明涉及高速加工中心电主轴锁刀机构，尤其是伺服驱动电主轴锁刀机构。
背景技术
高速加工中心是高速机床的典型产品,高速加工技术越来越受到人们的关注。为了实现机床的高效率,作为加工中心的重要部件之一的自动换刀装置(ATC)的高速化也相应成为高速加工中心的重要技术内容，对换刀时间的要求也在逐步提高,换刀的时间是高效率加工中心的一项重要指标。尽量减少松刀锁刀时间又变得尤其重要！目前很多加工中心采用液压驱动实现电主轴的松刀与锁刀，但是由于液压缸的控制需要依靠PLC和行程开关，只有接到行程开关的位置信号才可以执行下一个动作，这样将需要较长的控制时间，使换刀时间加长。
发明内容
本发明提供电主轴锁刀驱动机构,利用伺服电机驱动锁刀装置，采用伺服控制,减少了控制时间，缩短了换刀时间周期。
为此，本发明的技术方案如下：电主轴锁刀驱动机构，包括运动执行机构、谐波减速机构和松锁刀伺服电机，
其特征在于：
谐波减速机构，包括低速轴、柔轮、刚轮、轴承、双波发生杆、高速轴、左体、右体、销轴；高速轴通过轴承固定在右体内，高速轴左端通过键与双波发生杆相连；在双波发生杆上装有两个轴承，轴承通过销轴连在双波发生杆上，相对双波发生杆回转中心呈对称分布；刚轮与左体和右体通过螺钉固定连接，在刚轮上加工有内齿轮；柔轮与低速轴通过螺钉和销固定连接，低速轴通过轴承固定在左体内，能与柔轮一起旋转，在柔轮上加工有外齿轮；柔轮和刚轮模数相同，齿数不同，相差2个齿；双波发生杆上的轴承与柔轮接触，在接触部位柔轮与刚轮啮合，非接触位置柔轮与刚轮脱开；当双波发生杆旋转180度时，将迫使柔轮和刚轮相对位移一个齿距，由于刚轮固定，柔轮将相对刚轮旋转一个角度，低速轴也将旋转一个角度；
运动执行机构，在谐波减速机构的低速轴上加工有滚珠丝杠，滚珠丝杠与丝杠螺母相配，丝杠螺母通过导向键与滑套相连，丝杠螺母在滑套内可以左右移动，不能转动；推板通过螺钉与滑轴相连，推板上方通过螺钉、弹簧连接在支撑体上，在弹簧的作用下，滑轴有向右移动的趋势，使滑轴与推力轴分离；
所述松锁刀伺服电机与谐波减速机构的高速轴连接，以驱动谐波减速机构；当谐波减速机构的柔轮转动带动低速轴，进而带动运动执行机构（滚珠丝杠转动，丝杠螺母沿滑套向左移动推动推板、滑轴、推力轴），向左推动电主轴锁刀驱动机构的拉杆，拉杆带动卡爪向左移动，实现松刀；当谐波减速机构的柔轮反向转动带动低速轴，进而带动运动执行机构回位（滚珠丝杠转动，丝杠螺母沿滑套向右移动，推板、滑轴、推力轴复位），电主轴锁刀驱动机构的拉杆在蝶形弹簧力的作用下回位，实现锁刀。
有益效果：本发明利用松锁刀伺服电机与谐波减速机构连接，经谐波减速机构减速之后，经过运动执行机构(滚珠丝杠和丝杠螺母，将滚珠丝杠的旋转运动转化为丝杠螺母的直线运动，利用丝杠螺母推动推板、滑轴和推力轴)推动拉杆，拉杆克服电主轴的碟形弹簧的弹力，实现锁刀装置的卡爪松开，最终达到快速换刀的目的；整个过程采用开环伺服驱动，不需要检测装置，缩短了控制辅助时间，提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明的机构主剖视图。
图2是图1所示沿A-A的剖视图(放大图)。
图1中所示：1为卡爪；2为主轴；3为碟形弹簧；4为转子；5为拉杆；6为推力轴；7为支撑体；8为滑轴；9为弹簧；10为推板；11为滑套；12为丝杠螺母；13为滚珠丝杠；14为低速轴；15为左体；16为柔轮；17为刚轮；18为轴承；19为销轴；20为双波发生杆；21为高速轴；22为右体；23为松锁刀伺服电机。
图2中所示： 17为刚轮；19为销轴；18为轴承；21为高速轴；20为双波发生杆；16为柔轮。
具体实施方式
如图1、2所示，图1是本发明的机构主剖视图；图2是图1所示沿A-A的剖视图，它展示了谐波减速器柔轮与刚轮的啮合关系。
如图1所示，为了描述电主轴锁刀驱动机构，先描述现有技术（电主轴的）刀具锁刀装置结构：主要包括卡爪1、主轴2、碟形弹簧3、转子4、拉杆5、推力轴6、支撑体7、滑轴8、弹簧9、推板10（删除的不是现有技术）；主轴2前后两端由多个轴承支撑；主轴2中部装有主轴伺服电机转子4，在转子4驱动下可绕主轴3轴线自由转动；拉杆5从主轴3中心穿过，拉杆5左端与卡爪1相连，右端与推力轴6相连；在拉杆5中部装有若干碟形弹簧3，碟形弹簧3右端与拉杆轴轴肩接触，左端与主轴孔轴肩接触，在碟形弹簧3推力作用下，推杆5可向右移动，从而带动卡爪1向右移动，实现夹紧功能。
如图1、图2所示，描述电主轴锁刀驱动机构的结构：包括运动执行机构、谐波减速机构和松锁刀伺服电机23，谐波减速机构，包括低速轴14、左体15、柔轮16、刚轮17、轴承18、销轴19、双波发生杆20、高速轴21、右体22；高速轴21通过轴承固定在右体22上，高速轴21左端通过键与双波发生杆20相连；在双波发生杆20上装有两个轴承18，轴承18通过销轴19连在双波发生杆20上，相对双波发生杆回转中心呈对称分布；刚轮17与左体15和右体22通过螺钉固定连接，在刚轮17上加工有内齿轮；柔轮16与低速轴14通过螺钉和销固定连接，低速轴14通过轴承固定在左体15内，能与柔轮16一起旋转，在柔轮16上加工有外齿轮；柔轮16和刚轮17模数相同，齿数不同，相差2个齿；双波发生杆上的轴承18与柔轮16接触，在接触部位柔轮16与刚轮17啮合，非接触位置柔轮16与刚轮17脱开；当双波发生杆20旋转180度时，将迫使柔轮16和刚轮17相对位移一个齿距，由于刚轮17固定，柔轮16将相对刚轮旋转一个角度，低速轴14也将旋转一个角度；松锁刀伺服电机23与谐波减速机构连接。
运动执行机构，在谐波减速机构的低速轴14上加工有滚珠丝杠13，滚珠丝杠13与丝杠螺母12相配，将滚珠丝杠13的旋转运动转化为丝杠螺母12的直线运动；丝杠螺母12通过导向键与滑套11相连，丝杆螺母12在滑套11内可以左右移动，不能转动；推板10通过螺钉与滑轴8相连，推板10上方通过螺钉、弹簧9连接在支撑体7上，在弹簧的作用下，滑轴8有向右移动的趋势，使滑轴8与推力轴6分离；
所述松锁刀伺服电机与谐波减速机构的高速轴（通过键）连接，以驱动谐波减速机构；当谐波减速机构的柔轮16转动带动低速轴14，进而带动运动执行机构（滚珠丝杠13转动，丝杠螺母12沿滑套11向左移动推动推板10、滑轴8、推力轴6）推动拉杆4，拉杆4带动卡爪1向左移动，实现松刀；当谐波减速机构的柔轮16反向转动带动低速轴14，进而带动运动执行机构回位（滚珠丝杠13转动，丝杠螺母12沿滑套11向右移动，推板10、滑轴8、推力轴6复位），电主轴锁刀驱动机构的拉杆在蝶形弹簧力的作用下回位，实现锁刀。松刀时推板10处于最左端，锁刀时推板10处于最右端。
所述的松锁刀伺服电机23是标准的伺服电机，“松锁刀”是对其功能的限定。
Claims (1)
1.电主轴锁刀驱动机构，包括运动执行机构、谐波减速机构和松锁刀伺服电机，其特征在于：
谐波减速机构，包括低速轴、柔轮、刚轮、轴承、双波发生杆、高速轴、左体、右体、销轴；高速轴通过轴承固定在右体内，高速轴左端通过键与双波发生杆相连；在双波发生杆上装有两个轴承，轴承通过销轴连在双波发生杆上，相对双波发生杆回转中心呈对称分布；刚轮与左体和右体通过螺钉固定连接，在刚轮上加工有内齿轮；柔轮与低速轴通过螺钉和销固定连接，低速轴通过轴承固定在左体内，能与柔轮一起旋转，在柔轮上加工有外齿轮；柔轮和刚轮模数相同，齿数不同，相差2个齿；双波发生杆上的轴承与柔轮接触，在接触部位柔轮与刚轮啮合，非接触位置柔轮与刚轮脱开；当双波发生杆旋转180度时，将迫使柔轮和刚轮相对位移一个齿距，由于刚轮固定，柔轮将相对刚轮旋转一个角度，低速轴也将旋转一个角度；
运动执行机构，在谐波减速机构的低速轴上加工有滚珠丝杠，滚珠丝杠与丝杠螺母相配，丝杠螺母通过导向键与滑套相连，丝杠螺母在滑套内可以左右移动，不能转动；推板通过螺钉与滑轴相连，推板上方通过螺钉、弹簧连接在支撑体上，在弹簧的作用下，滑轴有向右移动的趋势，使滑轴与推力轴分离；
所述松锁刀伺服电机与谐波减速机构的高速轴连接，以驱动谐波减速机构；当谐波减速机构的柔轮转动带动低速轴，进而带动运动执行机构，向左推动电主轴锁刀驱动机构的拉杆，拉杆带动卡爪向左移动，实现松刀；当谐波减速机构的柔轮反向转动带动低速轴，进而带动运动执行机构回位，电主轴锁刀驱动机构的拉杆在蝶形弹簧力的作用下回位，实现锁刀。
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