CN109176050A - 一种智能机床外部扩展轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能机床外部扩展轴，包括上滑座以及旋转执行件，上滑座内部中空且上端呈圆形开口状结构；所述上滑座的侧面上采用螺栓固定安装有齿轮传动箱，其中齿轮传动箱的外侧面上采用螺栓固定安装有伺服电机，本发明涉及旋转轴系统，采用伺服电机控制，通过带动进给机构末端旋转执行元件的伺服控制，加上检测元件，与智能机床系统连接，实现控制闭环，从而实现智能机床旋转轴的拓展功能；接口尺寸可根据具体机床调整。

Description

一种智能机床外部扩展轴

技术领域

本发明涉及机床领域，尤其是涉及一种智能机床外部扩展轴。

背景技术

机床是指制造机器的机器，亦称工作母机或工具机，习惯上简称机床。一般分为金属切削机床、锻压机床和木工机床等。现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。

发明内容

本发明旨在提供一种智能机床外部扩展轴。

一种智能机床外部扩展轴，包括上滑座以及旋转执行件，上滑座内部中空且上端呈圆形开口状结构；所述上滑座的侧面上采用螺栓固定安装有齿轮传动箱，其中齿轮传动箱的外侧面上采用螺栓固定安装有伺服电机，伺服电机的电机轴竖直朝上设置，且电机轴的上端部固定套设有主动皮带轮，主动皮带轮通过皮带传动连接从动皮带轮，从动皮带轮固定套在齿轮传动箱的动力输入轴上，齿轮传动箱的动力输入轴以及动力输出轴均呈竖直设置，且动力输入轴以及动力输出轴之间通过齿轮传动连接；利用伺服电机作为主要动力源，并经过齿轮传动箱实现减速后再实现动力输出；

所述旋转执行件呈圆形的台面板状结构，旋转执行件的外边沿下表面位置一体成型有向下延伸的环形滑环，其中的上滑座上端口内沿位置设有呈圆环状的环形台阶槽，且环形滑环滑动嵌入至环形台阶槽内；环形台阶槽内均匀的填放有滚珠，滚珠承载在环形滑环的下方位置，此时滚珠起到对旋转执行件边沿位置的滚动支撑作用；

上滑座的内底面中心处一体成型有安装座，安装座的上表面开设有下凹的安装腔体，定心轴的下端插入至安装腔体内，定心轴的外侧面中下方位置一体成型有向外衍生的安装耳，定心轴的安装耳通过螺栓固定连接安装座的上端面；定心轴的中上部呈竖直朝上设置的轴部结构，轴部结构与旋转执行件同轴设置；轴部结构的上端插入至旋转执行件的中心轴孔内，且轴部结构的上端与轴心轴孔内的轴承固定套接。

作为本发明进一步的方案：所述上滑座内安装有呈竖直设置的齿轮轴，其中齿轮轴的下端插入至上滑座内底面的轴孔内，且齿轮轴与该轴孔内的轴承嵌套连接；齿轮轴的中部位置套设有回转支撑体，其中回转支撑体与齿轮轴的接触位置设有轴承，回转支撑体采用螺栓固定连接上滑座，利用回转支撑体增强齿轮轴的转动稳定性；齿轮轴的顶部以及中下方位置分别固定套设有驱动齿轮以及从动齿轮，从动齿轮与齿轮传动箱中动力输出轴的主动齿轮传动啮合，此时利用齿轮传动箱做动力输出，从而带动齿轮轴的转动；

作为本发明进一步的方案：旋转执行件的下表面采用螺栓固定安装有呈水平设置的齿圈，齿圈与旋转执行件之间同轴设置，齿圈的外侧传动啮合齿轮轴上的驱动齿轮；由于整个旋转执行件字上滑座的作用下被转动支撑，因此在齿轮传动的作用下，齿圈的转动间接的实现了旋转执行件的转动。

作为本发明进一步的方案：所述旋转执行件的上表面开设有四个支撑组件安装槽，支撑组件安装槽沿同一圆周轨迹等距间隔设置，且支撑组件安装槽所处的圆周轨迹与旋转执行件之间同轴设置；所述支撑组件安装槽内均安装有油缸，油缸的活塞腔中安装有活塞，活塞杆锁紧固定在活塞的上端面中心位置，且活塞杆经油缸的顶部开口活动穿出，油缸的内侧砌在活塞杆上活动套设有用于活塞回复的弹簧。

作为本发明进一步的方案：所述旋转执行件的下表面采用螺栓固定安装有呈水平设置并相互同轴的齿盘、动齿盘以及定齿盘。

本发明的有益效果：本发明涉及旋转轴系统，采用伺服电机控制，通过带动进给机构末端旋转执行元件的伺服控制，加上检测元件，与智能机床系统连接，实现控制闭环，从而实现智能机床旋转轴的拓展功能；接口尺寸可根据具体机床调整。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的正视图；

图2是本发明的俯视图。

图3是图2的B-B视图。

图4是图2的A-A视图。

图5是图2的C-C视图。

图中：1-伺服电机、2-主动皮带轮、3-从动皮带轮、4-传动齿轮、5-齿圈、6-旋转执行件、7-齿盘、8-摩擦片、9-定齿盘、10-定心轴、11-上滑座、12-旋转编码器、13-滚珠、14-活塞、15-油缸、16-活塞杆、17-油缸盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～5，本发明实施例中，一种智能机床外部扩展轴，包括上滑座11以及旋转执行件6，上滑座11内部中空且上端呈圆形开口状结构；所述上滑座11的侧面上采用螺栓固定安装有齿轮传动箱，其中齿轮传动箱的外侧面上采用螺栓固定安装有伺服电机1，伺服电机1的电机轴竖直朝上设置，且电机轴的上端部固定套设有主动皮带轮2，主动皮带轮2通过皮带传动连接从动皮带轮3，从动皮带轮3固定套在齿轮传动箱的动力输入轴上，齿轮传动箱的动力输入轴以及动力输出轴均呈竖直设置，且动力输入轴以及动力输出轴之间通过齿轮传动连接；利用伺服电机1作为主要动力源，并经过齿轮传动箱实现减速后再实现动力输出；

所述旋转执行件6呈圆形的台面板状结构，旋转执行件6的外边沿下表面位置一体成型有向下延伸的环形滑环，其中的上滑座11上端口内沿位置设有呈圆环状的环形台阶槽，且环形滑环滑动嵌入至环形台阶槽内；环形台阶槽内均匀的填放有滚珠13，滚珠13承载在环形滑环的下方位置，此时滚珠13起到对旋转执行件6边沿位置的滚动支撑作用；

上滑座11的内底面中心处一体成型有安装座，安装座的上表面开设有下凹的安装腔体，定心轴10的下端插入至安装腔体内，定心轴10的外侧面中下方位置一体成型有向外衍生的安装耳，定心轴10的安装耳通过螺栓固定连接安装座的上端面；定心轴10的中上部呈竖直朝上设置的轴部结构，轴部结构与旋转执行件6同轴设置；轴部结构的上端插入至旋转执行件6的中心轴孔内，且轴部结构的上端与轴心轴孔内的轴承固定套接；

所述上滑座11内安装有呈竖直设置的齿轮轴，其中齿轮轴的下端插入至上滑座11内底面的轴孔内，且齿轮轴与该轴孔内的轴承嵌套连接；齿轮轴的中部位置套设有回转支撑体，其中回转支撑体与齿轮轴的接触位置设有轴承，回转支撑体采用螺栓固定连接上滑座11，利用回转支撑体增强齿轮轴的转动稳定性；齿轮轴的顶部以及中下方位置分别固定套设有驱动齿轮以及从动齿轮，从动齿轮与齿轮传动箱中动力输出轴的主动齿轮传动啮合，此时利用齿轮传动箱做动力输出，从而带动齿轮轴的转动；

旋转执行件6的下表面采用螺栓固定安装有呈水平设置的齿圈5，齿圈5与旋转执行件6之间同轴设置，齿圈5的外侧传动啮合齿轮轴上的驱动齿轮；由于整个旋转执行件6字上滑座11的作用下被转动支撑，因此在齿轮传动的作用下，齿圈5的转动间接的实现了旋转执行件的转动。

所述旋转执行件6的上表面开设有四个支撑组件安装槽，支撑组件安装槽沿同一圆周轨迹等距间隔设置，且支撑组件安装槽所处的圆周轨迹与旋转执行件6之间同轴设置；所述支撑组件安装槽内均安装有油缸15，油缸15的活塞腔中安装有活塞14，活塞杆16锁紧固定在活塞14的上端面中心位置，且活塞杆16经油缸15的顶部开口活动穿出，油缸15的内侧砌在活塞杆16上活动套设有用于活塞14回复的弹簧。

所述旋转执行件6的下表面采用螺栓固定安装有呈水平设置并相互同轴的齿盘7、摩擦片8以及定齿盘9，其中齿盘7既与定尺盘9有齿形的啮合，又与摩擦片8有摩擦平面的接触。

整个外部拓展轴的运作流程

本发明专利的智能机床外部扩展轴分为不同的组成部分，包含动力传动部分、检测部分、旋转夹紧机构部分。当旋转轴进行旋转工作时，旋转夹紧机构处于松开状态，伺服电机通过动力传动机构带动旋转执行件6进行旋转，检测机构实时检测旋转位置，并反馈给系统实现闭环控制；当旋转轴运动到指定位置时，伺服电机不再旋转，夹紧机构处于夹紧状态。

整个外部拓展轴的传动流程

本发明专利的智能机床外部扩展轴的动力来源于图4中的伺服电机1，如图4所示，首先通过同步齿形带2、3将动力传给变速箱的输入轴，通过变速箱中的齿轮调速后将动力传递给图3中旋转机构动力输入齿轮4，通过齿轮4带动齿轮轴旋转，将动力传递给齿圈5，齿圈5与旋转执行件6通过螺栓固定连接，最终带动旋转执行件6旋转。

图5所示为旋转夹紧机构，该机构主要包含活塞14、油缸15、活塞杆16、油缸盖17、齿盘7、摩擦片8、定齿盘9等零部件。

图5所示，当外部高压液压油注入油缸下腔体时活塞14带动活塞杆16向上运动，齿盘7被抬起，此时摩擦片8处于松散状态，旋转执行件6可以在伺服电机通过动力传动系统带动下旋转；当外部高压油不再供压的情况下，由于碟形弹簧的作用，齿盘7被活塞杆16带动向下运动复位，此时摩擦片8被压紧，旋转执行件6在摩擦力的作用下不再旋转，智能机床外部扩展轴处于夹紧状态。

图3所示，旋转执行件6的中心位置开有中空的腔体，该腔体内用于安装位置检测装置，该部分为智能机床外部拓展轴的检测部分。如图3所示，旋转编码器12通过固定零部件安装于该空间内，并通过端盖将该区域与外部隔离。当外部拓展旋转轴旋转时，该部分检测装置可通过旋转编码器进行角度检测，并将信号反馈，实现闭环控制。

整个外部拓展轴的工作方式

整个智能机床外部扩展轴传动、运作流程如上所述，其中旋转执行件6的表面带有用于固定刀具或工件的梯形槽，该梯形槽可以根据实际需要用于固定被加工的零件或加工零件所需的刀具等。通过外部扩展轴上的刀具或零部件的附加旋转运动与智能机床系统实现零件的加工。

外部拓展轴的适应工况环境

智能机床外部扩展轴的旋转执行件6可用于安装加工刀具、也可用于安装被加工零件；带有位置检测机构，通过控制部件的匹配可与智能控制系统进行集成，实现智能机床的外部轴拓展；整个外部扩展轴的接口尺寸，包括底座连接尺寸及用于固定刀具或零部件的旋转执行件6的连接接口尺寸可根据具体需求进行调整；智能机床外部扩展轴与机床配使用，适用于有较高的精度要求的外部附加轴功能拓展。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种智能机床外部扩展轴，其特征在于，包括上滑座以及旋转执行件，上滑座内部中空且上端呈圆形开口状结构；所述上滑座的侧面上采用螺栓固定安装有齿轮传动箱，其中齿轮传动箱的外侧面上采用螺栓固定安装有伺服电机，伺服电机的电机轴竖直朝上设置，且电机轴的上端部固定套设有主动皮带轮，主动皮带轮通过皮带传动连接从动皮带轮，从动皮带轮固定套在齿轮传动箱的动力输入轴上，齿轮传动箱的动力输入轴以及动力输出轴均呈竖直设置，且动力输入轴以及动力输出轴之间通过齿轮传动连接；

所述旋转执行件呈圆形的台面板状结构，旋转执行件的外边沿下表面位置一体成型有向下延伸的环形滑环，其中的上滑座上端口内沿位置设有呈圆环状的环形台阶槽，且环形滑环滑动嵌入至环形台阶槽内；环形台阶槽内均匀的填放有滚珠，滚珠承载在环形滑环的下方位置；

上滑座的内底面中心处一体成型有安装座，安装座的上表面开设有下凹的安装腔体，定心轴的下端插入至安装腔体内，定心轴的外侧面中下方位置一体成型有向外衍生的安装耳，定心轴的安装耳通过螺栓固定连接安装座的上端面；定心轴的中上部呈竖直朝上设置的轴部结构，轴部结构与旋转执行件同轴设置；轴部结构的上端插入至旋转执行件的中心轴孔内，且轴部结构的上端与轴心轴孔内的轴承固定套接。

2.根据权利要求1所述的智能机床外部扩展轴，其特征在于，旋转执行件的下表面采用螺栓固定安装有呈水平设置的齿圈，齿圈与旋转执行件之间同轴设置，齿圈的外侧传动啮合齿轮轴上的驱动齿轮。

3.根据权利要求1所述的智能机床外部扩展轴，其特征在于，所述旋转执行件的上表面开设有四个支撑组件安装槽，支撑组件安装槽沿同一圆周轨迹等距间隔设置，且支撑组件安装槽所处的圆周轨迹与旋转执行件之间同轴设置；所述支撑组件安装槽内均安装有油缸，油缸的活塞腔中安装有活塞，活塞杆锁紧固定在活塞的上端面中心位置，且活塞杆经油缸的顶部开口活动穿出，油缸的内侧砌在活塞杆上活动套设有用于活塞回复的弹簧。

4.根据权利要求1所述的智能机床外部扩展轴，其特征在于，所述旋转执行件的下表面采用螺栓固定安装有呈水平设置并相互同轴的齿盘、动齿盘以及定齿盘。