CN108772717A - 双丝杠式摆动双轴数控转台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双丝杠式摆动双轴数控转台，通过竖直伺服电机(29)和水平伺服电机(39)分别驱动竖直丝杠(23)和水平丝杠(33)转动，分别螺接在竖直丝杠(23)和水平丝杠(33)上的竖直丝母(27)和水平丝母(37)带动竖直丝杠支座(22)和水平丝杠支座(32)通过下方的竖直滑块(25)和水平滑块(35)分别在竖直导轨(24)和水平导轨(34)上移动，从而驱动通过铰接机构铰接在竖直丝杠支座(22)和水平水平丝杠支座(32)上的回转工作台(10)做摆转运动。本发明具有更低成本，简单的机械结构，可以根据客户的不同需求，进行机械结构的调整；本发明可为机床增加2个自由度，可应用于多种数控加工设备中，通过增加此种数控转台，使原有的数控机床成为了一个多自由度的数控加工中心。

Description

双丝杠式摆动双轴数控转台
技术领域
本发明涉及一种可应用于多种数控加工设备中的双丝杠式摆动双轴数控转台。
背景技术
双轴数控转台现有的产品技术主要有以下形式：
一种是数控转台回转轴和摆动轴均采用力矩电机直驱，在回转工作台左右两端均增加一个轴系，控制左右两端轴系回转，达到控制回转工作台摆动的功能，这种双轴数控转台的价格比较昂贵，生产成本较高。
另外一种是双轴均使用伺服电机驱动，通过使用蜗轮蜗杆、丝杠、齿轮等机械形式配合，实现双轴转动，常见的结构形式也是基于在回转工作台左右两端均增加轴系，通过机械的方式控制轴系的回转，进而达到控制回转工作台摆动，但是这种方式结构复杂，综合考虑其生产成本也较高。
目前双轴数控转台不论是力矩电机直驱式或者是伺服电机结合机械结构进行驱动，在生产成本上均比较高。力矩电机直驱虽然具有优良的综合性能，但是整体产品价格高，适合高端的五轴数控机床配置；双轴伺服电机驱动转台机械结构繁琐，加工零件要求也较高，成本方面也并未降低。目前国内机床升级中并未有某种更低成本的双轴转台产品。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出一种双丝杠式摆动双轴数控转台，在保持良好的精度和刚度下，实现回转工作台的摆动，降低了双轴数控转台的成本。
为了达到上述目的，本发明提供一种双丝杠式摆动双轴数控转台，包括L形的转台支座，以及位于所述转台支座内侧的回转工作台，所述回转工作台的两端分别通过水平平移机构和竖直平移机构以可移动的方式分别连接在所述转台支座的水平面板和竖直面板上。
所述水平平移机构包括与所述回转工作台右端铰接的水平丝母座；所述水平丝母座的底端连接有水平滑块，所述水平滑块滑动连接在所述转台支座的水平板面上方的水平导轨上。
所述竖直平移机构包括与所述回转工作台左端铰接的竖直丝母座；所述竖直丝母座的左端连接有竖直滑块，所述竖直滑块滑动连接在所述转台支座的竖直板面右方的竖直导轨上。
所述竖直滑块的移动速度V1与所述水平滑块的移动速度V2之间的关系式为：
其中α为所述回转工作台的台面与水平方向的转角。
所述竖直滑块和所述水平滑块分别通过竖直伺服电机和水平伺服电机控制转速来控制各自的运行速度，通过角度测量装置测量所述回转工作台的台面与水平方向的夹角α，根据其正弦的对应关系，分别给所述竖直伺服电机和所述水平伺服电机相应的转速，实现双伺服电机驱动。
上述双丝杠式摆动双轴数控转台，优选方式下，所述水平丝母座及所述水平滑块由水平丝母、丝杠组件驱动在所述水平导轨上移动。
上述双丝杠式摆动双轴数控转台，优选方式下，所述水平丝母、丝杠组件包括设置在所述水平丝母座中心处的水平丝母，所述水平丝母螺接在与所述转台支座的水平板面长度方向平行的水平丝杠上。
所述水平丝杠的一端穿过设置在所述转台支座水平板面右端端部的水平电机座，与固定在所述水平电机座上的所述水平伺服电机相连；所述水平丝杠的另一端转动连接在水平丝杠支座上，所述水平丝杠支座固连于所述转台支座的水平板面的左端靠近直角处。
上述双丝杠式摆动双轴数控转台，优选方式下，所述竖直丝母座及所述竖直滑块由竖直丝母、丝杠组件驱动在所述竖直导轨上移动。
上述双丝杠式摆动双轴数控转台，优选方式下，所述竖直丝母、丝杠组件包括设置在所述竖直丝母座中心处的竖直丝母，所述竖直丝母螺接在与所述转台支座的竖直板面长度方向平行的竖直丝杠上。
所述竖直丝杠的一端穿过设置在所述转台支座竖直板面上端端部的竖直电机座，与固定在所述竖直电机座上的所述竖直伺服电机相连；所述竖直丝杠的另一端转动连接在竖直丝杠支座上，所述竖直丝杠支座固连于所述转台支座的竖直板面的下端靠近直角处。
本发明是一种新结构，低成本的双轴转台。在水平和竖直方向上通过伺服电机、丝杠和导轨组合使用，使得回转工作台可进行摆转；本发明可为机床增加2个自由度，可应用于多种数控加工设备中，通过增加此种数控转台，使原有的数控机床成为了一个多自由度的数控加工中心。在现有的三坐标联动数控机床的工作台上，再增加此双轴数控转台，通过数控系统更新，使其成为一个五轴联动数控机床，不仅可以加工简单的直线、斜线、圆弧，更可以进行复杂曲面的加工。而且本发明可对水平和竖直方向上配置的伺服电机和导轨进行选择，可选择单方向或者双方向伺服电机和丝杠配合驱动回转工作台进行摆动；还可以选择配置单个导轨或者双导轨进行导向，进而降低成本，提供更灵活的方案选择。
本发明双丝杠式摆动双轴数控转台主要的创新点在于使用了一种新型的机械结构使得回转工作台进行摆动，此机械结构主要由伺服电机、丝杠、导轨组成，整体基座为直角形式，通过丝杠进给，使得回转工作台摆动，此结构相比现有的技术特征，具有更低成本，简单的机械结构，可以根据客户的不同需求，进行机械结构的调整，可以选择单方向伺服电机驱动，以来进一步的降低成本，在刚度方面可以根据加工条件灵活选择单导轨或双导轨支撑，进而降低了整套产品的生产成本，提高了生产效率。综上所诉本发明相比现有的技术产品在应对市场的需求上更具有灵活性。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1的A-A剖面图；
图3是本发明工作状态的示意图。
图中，1、转台支座，10、回转工作台，22、竖直丝杠支座，23、竖直丝杠，24、竖直导轨，25、竖直滑块，26、竖直丝母座，27、竖直丝母，28、竖直电机座，29、竖直伺服电机，32、水平丝杠支座，33、水平丝杠，34、水平导轨，35、水平滑块，36、水平丝母座，37、水平丝母，38、水平电机座，39、水平伺服电机。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应该被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明的实施方式如下：
如图1～图3所示，本发明是一种双丝杠式摆动双轴数控转台，包括L形的转台支座1，以及位于所述转台支座1内侧的回转工作台10，所述回转工作台10的两端分别通过水平平移机构和竖直平移机构以可移动的方式分别连接在所述转台支座1的水平面板和竖直面板上。
所述水平平移机构包括与所述回转工作台10右端铰接的水平丝母座36；所述水平丝母座36的底端连接有水平滑块35，所述水平滑块35滑动连接在所述转台支座1的水平板面上方的水平导轨34上。
所述水平丝母座36及所述水平滑块35由水平丝母、丝杠组件驱动在所述水平导轨34上移动。所述水平丝母、丝杠组件包括设置在所述水平丝母座36中心处的水平丝母37，所述水平丝母37螺接在与所述转台支座1的水平板面长度方向平行的水平丝杠33上。
所述水平丝杠33的一端穿过设置在所述转台支座1水平板面右端端部的水平电机座38，与固定在所述水平电机座38上的水平伺服电机39相连；所述水平丝杠33的另一端转动连接在水平丝杠支座32上，所述水平丝杠支座32固连于所述转台支座1的水平板面的左端靠近直角处。
所述竖直平移机构包括与所述回转工作台10左端铰接的竖直丝母座26；所述竖直丝母座26的左端连接有竖直滑块25，所述竖直滑块25滑动连接在所述转台支座1的竖直板面右方的竖直导轨24上。
所述竖直丝母座26及所述竖直滑块25由竖直丝母、丝杠组件驱动在所述竖直导轨24上移动。所述竖直丝母、丝杠组件包括设置在所述竖直丝母座26中心处的竖直丝母27，所述竖直丝母27螺接在与所述转台支座1的竖直板面长度方向平行的竖直丝杠23上。
所述竖直丝杠23的一端穿过设置在所述转台支座1竖直板面上端端部的竖直电机座28，与固定在所述竖直电机座28上的竖直伺服电机29相连；所述竖直丝杠23的另一端转动连接在竖直丝杠支座22上，所述竖直丝杠支座22固连于所述转台支座1的竖直板面的下端靠近直角处。
在本实施例中，通过竖直伺服电机29驱动竖直丝杠23，进而驱动竖直滑块25在竖直导轨24上滑动，竖直滑块25带动所述回转工作台10左侧沿着竖直导轨24竖直移动。
水平伺服电机39驱动水平丝杠33，进而驱动水平滑块35在水平导轨34上滑动，水平滑块35带动所述回转工作台10右侧沿着水平导轨34水平移动。
此处所述竖直滑块25的移动速度V1与所述水平滑块35的移动速度V2之间有严格的对应关系，具体为：
所述竖直滑块25和所述水平滑块35分别通过竖直伺服电机29和水平伺服电机39控制转速来控制各自的运行速度，通过角度测量装置测量所述回转工作台10的台面与水平方向的夹角α，根据其正弦的对应关系，分别给所述竖直伺服电机29和所述水平伺服电机39相应的转速，实现双伺服电机驱动。
本发明是一款成本低、性能高、运行平稳、适用性强的的双轴数控转台，主要结构分为两部分，一部分为回转工作台10，此部分可以进行360度连续转动，可以满足车削或者铣削加工的要求，另一部分则为回转工作台摆动机构，主要以直角形式的转台支座1为基础，在水平和竖直方向进行伺服电机驱动控制，结合丝杠和导轨，实现其功能。其主要包括伺服电机、联轴器、轴承、丝杠、丝母、导轨、滑块、丝母座、丝杠支座等。由于改变了回转工作台的摆动方式，从常见的左右两端驱动方式变为现在的水平竖直双向机械结构，进而大大的减少了生产制造成本，而且也可以根据不同的需求，选择在单方向上配置一套伺服电机和丝杠进行驱动，或者在水平或者竖直方向配置单导轨或双导轨，如需提高刚性，则可选择双导轨，以此来保证产品的可适用性。
如图3所示为本发明工作状态下的示意图，本发明通过竖直伺服电机29和水平伺服电机39分别驱动竖直丝杠23和水平丝杠33转动，分别螺接在竖直丝杠23和水平丝杠33上的竖直丝母27和水平丝母37带动竖直丝杠支座22和水平丝杠支座32通过下方的竖直滑块25和水平滑块35分别在竖直导轨24和水平导轨34上移动，从而驱动通过铰接机构铰接在竖直丝杠支座22和水平水平丝杠支座32上的回转工作台10做摆转运动，以达到本发明的目的。
本发明组装关系说明：主要装配过程分三大部分，第一部分为回转工作台的装配；第二部分为回转工作台摆动机构的装配；第三部分为外防护等其它元件的装配。首先回转工作台进行独立装配，完成装配后需要对回转工作台进行相关技术参数检测，确保回转工作台的可靠性。对其进行跑车实验，刹车试验，动平衡试验等。接下来进行回转工作台摆动机构的装配，将四条导轨安装到转台支座的导轨安装面上，导轨配有限位机构，将滑块安装到导轨上，并与丝母座螺钉连接。将丝杠及丝母与丝母座装配，在将丝杠支座、电机座安装到位，在配合轴承，将丝杠与其安装完整，调节运行顺畅，则将电机及联轴器安装到电机座中。再将工作台装配体通过轴及滚动轴承与丝母座进行连接，形成可转动的铰接结构，重复以上步骤，将转台支座水平和竖直方向的零件均进行装配。装配后进行运行试验，保证运行平稳流畅，检测精度。最后再对整体进行管线接口和外防护安装。
本发明的工作原理：本发明为一种新型机械式摆动双轴数控转台，主要是将回转工作台通过伺服电机驱动，在配合丝杠导轨，实现回转工作台摆动的一种产品。回转工作台摆动机构的工作原理主要来源于四杆机构中的正弦机构，双移动副加双转动副，使得工作台整体进行摆转，水平端和竖直端位移成相应的三角函数关系。通过伺服电机进行控制，通过丝杠传动及导轨滑块，使其在水平或竖直方向进行移动，并且利用了丝杠的自锁原理，实现了工作台整体的摆转及定位。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种双丝杠式摆动双轴数控转台，包括L形的转台支座(1)，以及位于所述转台支座(1)内侧的回转工作台(10)，其特征在于，所述回转工作台(10)的两端分别通过水平平移机构和竖直平移机构以可移动的方式分别连接在所述转台支座(1)的水平面板和竖直面板上；
所述水平平移机构包括与所述回转工作台(10)右端铰接的水平丝母座(36)；所述水平丝母座(36)的底端连接有水平滑块(35)，所述水平滑块(35)滑动连接在所述转台支座(1)的水平板面上方的水平导轨(34)上；
所述竖直平移机构包括与所述回转工作台(10)左端铰接的竖直丝母座(26)；所述竖直丝母座(26)的左端连接有竖直滑块(25)，所述竖直滑块(25)滑动连接在所述转台支座(1)的竖直板面右方的竖直导轨(24)上。
所述竖直滑块(25)的移动速度V1与所述水平滑块(35)的移动速度V2之间的关系式为：
其中α为所述回转工作台(10)的台面与水平方向的转角；
所述竖直滑块(25)和所述水平滑块(35)分别通过竖直伺服电机(29)和水平伺服电机(39)控制转速来控制各自的运行速度，通过角度测量装置测量所述回转工作台(10)的台面与水平方向的夹角α，根据其正弦的对应关系，分别给所述竖直伺服电机(29)和所述水平伺服电机(39)相应的转速，实现双伺服电机驱动。
2.根据权利要求1所述双丝杠式摆动双轴数控转台，其特征在于，所述水平丝母座(36)及所述水平滑块(35)由水平丝母、丝杠组件驱动在所述水平导轨(34)上移动。
3.根据权利要求2所述双丝杠式摆动双轴数控转台，其特征在于，所述水平丝母、丝杠组件包括设置在所述水平丝母座(36)中心处的水平丝母(37)，所述水平丝母(37)螺接在与所述转台支座(1)的水平板面长度方向平行的水平丝杠(33)上；
所述水平丝杠(33)的一端穿过设置在所述转台支座(1)水平板面右端端部的水平电机座(38)，与固定在所述水平电机座(38)上的所述水平伺服电机(39)相连；所述水平丝杠(33)的另一端转动连接在水平丝杠支座(32)上，所述水平丝杠支座(32)固连于所述转台支座(1)的水平板面的左端靠近直角处。
4.根据权利要求1所述双丝杠式摆动双轴数控转台，其特征在于，所述竖直丝母座(26)及所述竖直滑块(25)由竖直丝母、丝杠组件驱动在所述竖直导轨(24)上移动。
5.根据权利要求4所述双丝杠式摆动双轴数控转台，其特征在于，所述竖直丝母、丝杠组件包括设置在所述竖直丝母座(26)中心处的竖直丝母(27)，所述竖直丝母(27)螺接在与所述转台支座(1)的竖直板面长度方向平行的竖直丝杠(23)上；
所述竖直丝杠(23)的一端穿过设置在所述转台支座(1)竖直板面上端端部的竖直电机座(28)，与固定在所述竖直电机座(28)上的所述竖直伺服电机(29)相连；所述竖直丝杠(23)的另一端转动连接在竖直丝杠支座(22)上，所述竖直丝杠支座(22)固连于所述转台支座(1)的竖直板面的下端靠近直角处。
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