CN108500295A - 一种数控机床与同步双驱运动手套箱的集成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床与同步双驱运动手套箱的集成装置，包括平床身数控机床、手套箱，所述数控机床包括数控系统、机床床身、机床主轴、两根Z轴导轨和刀塔；所述手套箱底面与两根Z轴导轨相对应的位置各设有两个与Z轴导轨相配合的导轨滑块，以使手套箱两个Z轴导轨滑动连接；所述机床主轴一侧的手套箱侧面通过Z轴橡胶伸缩套与机床主轴进行连接和密封，以保证手套箱内是一个密闭气氛空间。该集成装置结构简单、设计合理、体积小、占用空间小、控制简单有效，通过数控机床与手套箱在一定条件下集成后，能够保证在如气氛控制这类特定需求的条件下加工顺利进行。

Description

一种数控机床与同步双驱运动手套箱的集成装置

技术领域

本发明涉及一种数控机床与同步双驱运动手套箱的集成装置。

背景技术

数控机床作为机械加工领域常用的设备，可满足金属、非金属材料等多种加工工艺的需求。从整体机床行业上看，当前各企业所生产的机床已形成了标准化、系列化的产品体系，在加工范围、加工精度等多个指标上已经达到相当高的水平。然而，对于特殊产品的加工，特殊的加工要求等比较极端的条件，当前各大机床厂家唯有采用定制化的设计模式或者是其他工装夹具来满足。

手套箱作为可控气氛的装置，通常是将高纯度的惰性气体充入箱内，并不断进行循环和过滤的一种设备，又称为真空手套箱或者是惰性气体保护箱等，手套箱的箱体主要由主箱、过渡室两部分组成，其中，主箱作为操作人员的主要操作区域，过渡室作为进料和出料的物流通道。在该领域内，国内外如米开罗那手套箱、德力斯手套箱、威格手套箱均推出系列化的产品，并能够满足不同程度的真空度。

机床用于加工，手套箱用于控制箱内气氛，二者综合在一起便能够在加工过程中能够对内部区域的气氛进行控制，以满足特殊产品的加工。但是，实际将手套箱应用于机床上的集成设计是非常少的。首先，这两者隶属两个不同行业中的产品，在没有明确需求的前提和使用条件下，二者根本无法集成为一体使用；其次，由于机床自身结构的特征各式各异，将手套箱与机床集成在一体，既要保证加工，同时又要保证气氛的控制，普通的市场做法均是将整体机床全部圈罩起来，从而来达到加工的要求，该方案体积笨重，并且空间过大，无法对内部进行有效控制。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种数控机床与同步双驱运动手套箱的集成装置，该集成装置结构简单、设计合理、体积小、占用空间小、控制简单有效，通过数控机床与手套箱在一定条件下集成后，能够保证在如气氛控制这类特定需求的条件下加工顺利进行。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种数控机床与同步双驱运动手套箱的集成装置，包括平床身数控机床、手套箱，所述数控机床包括数控系统，机床床身，设置在机床床身一端的机床主轴，设置在机床床身上方两侧且端部均与机床主轴相垂直的两根Z轴导轨，设置在两根Z轴导轨上方的刀塔，所述刀塔与数控系统相连并可在数控系统的带动下在Z轴导轨上移动；所述手套箱底面与两根Z轴导轨相对应的位置各设有两个与Z轴导轨相配合的导轨滑块，以使手套箱两个Z轴导轨滑动连接；所述机床主轴一侧的手套箱侧面通过Z轴橡胶伸缩套与机床主轴进行连接和密封，以保证手套箱内是一个密闭气氛空间。

具体的说，所述刀塔一侧的手套箱侧面通过X轴橡胶伸缩套与刀塔进行连接和密封，从而实现了刀塔在加工过程中的进给运动。

进一步的，还包括用于带动手套箱运动的动力驱动装置，所述动力驱动装置包括分别位于机床主轴两侧的两个同步电机，分别与两个同步电机相连的两个减速器，以及与两个减速器均相连的丝杠传动机构，所述丝杠传动机构的活动端与手套箱相连。

进一步的，所述两个同步电机还与数控系统相连。

更进一步的，所述手套箱内设有气氛循环系统，且该气氛循环系统的控制系统与数控系统相连。

优选的，所述手套箱上设有两个手套箱孔。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过在传统的数控机床上集成一套手套箱结构，再结合手套箱的应用，从而构建出一套可控气氛的加工设备，针对特殊产品的加工，能够完全对加工环境进行控制，是在加工领域的一大突破。

(2)本发明所增加的手套箱结构采用动力驱动的方式，完全将手套箱设计为一套自主运动的结构，这在手套箱行业内是完全不存在的，扩展了手套箱的应用范围和场景。

(3)本发明将机床系统、双驱系统、手套箱系统进行统一集成，由机床数控系统进行控制，从而对各轴的精度均进行统一的调度，在传统的数控机床上，不仅增加了2组轴的控制，而且还能够对气氛控制系统进行反馈，成为一体化的操作模式。

附图说明

图1为本发明主视图。

图2为本发明俯视图。

图3为本发明右视图。

图4为本发明实施例中正视图(剖视)Z轴加工开始位置。

图5为本发明实施例中正视图(剖视)Z轴加工结束位置。

图6为本发明实施例中右视图X轴进给前后极限位置。

其中，附图标记对应的名称为：

1-机床床身，2-机床主轴，3-Z轴导轨，4-刀塔，5-手套箱，51-同步电机，52-手套箱孔，53-刀架座，54-刀盘，55-刀杆，56-卡盘，6-导轨滑块，7-Z轴橡胶伸缩套，8-工件，9-X轴橡胶伸缩套。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

本实施例主要是在平床身类的数控机床上集成一套手套箱装置，同时在机床两侧增加双驱动力装置，带动手套箱在机床上进行随动，并且将双驱控制以及手套箱自身控制集成在数控机床的系统中，通过数控系统进行统一的控制和插补，从而形成一套完整的加工装置，以实现针对特殊产品的加工。

本实施例的集成装置是将机床系统、双驱系统、手套箱系统进行统一集成而成的，如图1～3所示，其机床系统为现有常见的平床身类的数控机床，以上重CK61100数控车床为例(其零部件及连接关系也均十分常见，因此，各零部件的具体结构及与本实施例无关的零部件在此不做赘述)，所述数控机床包括自配的数控系统，底部的机床床身1，垂直设置在机床床身左部的机床主轴2，设置在机床床身上方内外两侧且端部均与机床主轴相垂直的两根Z轴导轨3，设置在两根Z轴导轨上方的刀塔4，所述刀塔与数控系统相连并可在数控系统的带动下在Z轴导轨上移动。所述手套箱系统也为常见的手套箱，只需其外形与与其配套的机床系统相匹配即可，所述手套箱5底面与两根Z轴导轨3相对应的位置各设有两个与Z轴导轨相配合的导轨滑块6，以使手套箱两个Z轴导轨滑动连接，即是在现有的数控机床的结构上，借助于数控机床自身的Z轴导轨来实现手套箱的Z轴运动。为了便于操作，所述手套箱5正面便于操作的位置还设有两个手套箱孔52。

为保证手套箱内是一个密闭气氛空间，手套箱左面通过Z轴橡胶伸缩套7与机床主轴进行连接和密封，手套箱右面则通过X轴橡胶伸缩套9与刀塔进行连接和密封，从而实现了刀塔在加工过程中的进给运动。

同时，由于刀塔属于数控机床的一部分，加工过程中可通过自身的数控系统进行运动，若手套箱体无法跟随进行配合，刀塔的运动势必会与手套箱体发生碰撞，而且，针对高精度的加工零件，刀塔的运动插补还存在一定精度要求。所以，本实施例还为手套箱体设置了一套自带动力的结构，并且，为保证力矩的稳定及运动的可靠性，在机床床身两侧增加一套动力驱动装置，所述动力驱动装置采用电机+减速器+丝杠传动的结构，双驱带动手套箱在机床导轨上进行运动，具体来说，所述动力驱动装置包括分别位于机床主轴两侧的两个同步电机51，分别与两个同步电机相连的两个减速器，以及与两个减速器均相连的丝杠传动机构，所述丝杠传动机构的活动端与手套箱5相连。

最后，将动力驱动装置中的两个同步电机51与数控系统相连，使其集成到机床的数控系统中，并且，由于手套箱中自带有气氛循环系统(现有常见的气氛循环系统)，为了便于控制，还将该气氛循环系统的控制系统(现有气氛循环系统中自带的常规控制系统)与数控系统相连，从而实现了整套装置在加工、气氛控制、手套箱位置控制等多方面的统一操作，成为了集数控车床与同步双驱运动手套箱的综合结构装置。

如图4～图6所示(刀塔包括刀架座53、刀盘54、刀杆55、卡盘56等，其零部件的结构和相互连接的关系均为常规特征，因此不再赘述)，在实际加工过程中，整套集成装置首先依次装配完好，将手套箱安装在机床Z轴导轨上，依靠手套箱自带的导轨滑块完成配合，手套箱与机床主轴位置的密封采用Z轴橡胶伸缩套来完成，图4中长度L0和图5中长度L1便是伸缩的极限位置，L0为初始加工位置，L1为极限加工位置；手套箱与刀盘的密封则采用X轴橡胶伸缩套9来完成，刀盘代表进给方向，如图6中表示的则是进给的前后极限位置。

实际操作中，将手套箱门(手套箱自带，不赘述)打开后，工件8被夹持在卡盘上，关闭手套箱门。通过整体装置集成后的数控系统，刀架开始向左进行对刀，与此同时，手套箱在动力驱动装置的作用下，配合刀架的运动速度同时开始移动，对刀完成后刀盘开始进给实现加工。

开始加工后，手套箱自身的气氛循环系统开启，保证加工中内部的气氛处于循环状态，同时，手套箱的运动与刀架的运动在Z轴方向的运动速度仍然保持一致，手套箱的运动速度在集成后的数控系统的作用下始终配合刀架的运动速度，保证了内部气氛的可控性，也防止了二者发生干涉。

加工完毕后，整体装置还原到图4中所示位置，手套箱气氛循环系统关闭，打开手套箱门，取出工件，即完成一次的加工过程。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种数控机床与同步双驱运动手套箱的集成装置，包括平床身数控机床、手套箱(5)，所述数控机床包括数控系统，机床床身(1)，设置在机床床身一端的机床主轴(2)，设置在机床床身上方两侧且端部均与机床主轴相垂直的两根Z轴导轨(3)，设置在两根Z轴导轨上方的刀塔(4)，所述刀塔与数控系统相连并可在数控系统的带动下在Z轴导轨上移动；其特征在于，所述手套箱(5)底面与两根Z轴导轨(3)相对应的位置各设有两个与Z轴导轨相配合的导轨滑块(6)，以使手套箱两个Z轴导轨滑动连接；所述机床主轴(2)一侧的手套箱(5)侧面通过Z轴橡胶伸缩套(7)与机床主轴进行连接和密封，以保证手套箱内是一个密闭气氛空间。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床与同步双驱运动手套箱的集成装置，其特征在于，所述刀塔(4)一侧的手套箱侧面通过X轴橡胶伸缩套(9)与刀塔进行连接和密封，从而实现了刀塔在加工过程中的进给运动。

3.根据权利要求1所述的一种数控机床与同步双驱运动手套箱的集成装置，其特征在于，还包括用于带动手套箱(5)运动的动力驱动装置，所述动力驱动装置包括分别位于机床主轴两侧的两个同步电机(51)，分别与两个同步电机相连的两个减速器，以及与两个减速器均相连的丝杠传动机构，所述丝杠传动机构的活动端与手套箱(5)相连。

4.根据权利要求3所述的一种数控机床与同步双驱运动手套箱的集成装置，其特征在于，所述两个同步电机(51)还与数控系统相连。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种数控机床与同步双驱运动手套箱的集成装置，其特征在于，所述手套箱(5)内设有气氛循环系统，且该气氛循环系统的控制系统与数控系统相连。

6.根据权利要求5所述的一种数控机床与同步双驱运动手套箱的集成装置，其特征在于，所述手套箱(5)上设有两个手套箱孔(52)。