CN109849398A - 一种螺距任意可调的螺旋伺服压力机 - Google Patents

一种螺距任意可调的螺旋伺服压力机 Download PDF

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Abstract

一种螺距任意可调的螺旋伺服压力机,包括一体化直动部件、回转工作台和C型机身6，一体化直动部件的运动轴线呈竖直方向，固定在C型机身6的顶端；回转工作台固定布置在C型机身6半包围的凹腔内；一体化直动部件由伺服电机驱动，实现行星滚柱丝杠副中丝杠的直线运动，而回转工作台由伺服电机驱动实现旋转运动，两个运动合成实现了相对螺旋运动，通过磁栅尺对运动的检测和反馈实现螺距的可调与可控。本压力机实现了螺距可调的螺旋加工，具有结构简单，传动效率和工作效率高、且控制精准等优点，适合于攻丝、挤压螺杆的成形加工。

Description

一种螺距任意可调的螺旋伺服压力机
技术领域
本发明属于机械加工工艺及设备技术领域，涉及一种螺距任意可调的螺旋伺服压力机。
背景技术
近年来，随着交流伺服控制技术的成熟和发展，先后出现了多种不同形式的伺服压力机，市场上根据驱动电机的不同先后出现了电机驱动的螺旋压力机和液压驱动伺服螺旋压力机两种螺旋压力机。
目前的电机驱动的螺旋压力机一般采用电机驱动，利用机械传动系统将电动机动力传动至螺杆以驱动螺杆。普通的螺杆螺母机构由于传动摩擦阻力大、传递效率低等缺点被逐渐淘汰；滚珠丝杠副的承载能力和轴向接触刚度不足，以致存在直线传动系统的刚度不足和寿命较低等缺陷，而不适应压力机的传动装置；行星滚柱丝杠副作为一种新型传动机构，具有摩擦力小、传动效率高、承载能力大、寿命长、体积小等突出优点，很适合压力机的工作需求。
因此，基于行星滚柱丝杠副的特点，采用交流伺服永磁电机的直驱技术，设计一种交流伺服电机直驱、工作段螺距任意可调的螺旋伺服压力机，通过对两个不同电机的伺服控制，实现不同导程螺旋零件、变螺距螺旋零件的压力加工。
发明内容
本发明提供一种螺距任意可调的螺旋伺服压力机，实现不同导程螺旋和变螺距螺旋零件的压力加工。
本发明采取的技术方案如下:
一种螺距任意可调的螺旋伺服压力机,包括一体化直动部件、回转工作台和C型机身6三部分，一体化直动部件的运动轴线呈竖直方向，固定在C型机身6的顶端；回转工作台固定布置在C型机身6半包围的凹腔内；一体化直动部件的直线进给方向与回转工作台的回转平面相互垂直；回转工作台为中空结构。
所述一体化直动部件包括伺服丝杠电机与行星滚柱丝杠副两部分；伺服丝杠电机包括机壳4、上端盖1、下端盖5、定子铁芯16、永磁体17、定子绕组18和电机转子19；定子铁芯16、永磁体17、定子绕组18组成了电机定子，永磁体17均布在定子铁芯16中，定子绕组18绕在定子铁芯16的各个齿上；电机转子19呈外凸齿状，电机转子19固定连接在螺母20的外侧，电机转子19通过轴承3分别与上端盖1和下端盖5连接，上端盖1和下端盖5均为中空的透盖，且通过外壳4相互固定连接并组成伺服丝杠电机的壳体，下端盖5固定在C型机身6的顶端面；上端盖1中空的圆孔中有通孔键槽；在电机转子和上端盖之间按照旋转变压器或者编码器；
行星滚柱丝杠副包括一个螺母20、一个丝杠21、多个滚柱22、两个内齿圈24、两个保持架25、两个弹簧挡圈26；滚柱22为中间丝杠、两端有轴向外直齿和圆柱面的相同结构；多个滚柱22均布在螺母20的内孔与丝杠21的外侧，螺母20与丝杠21同轴连接；两个内齿圈24和两个保持架25通过两个弹簧挡圈26固定在螺母20的两端；保持架25为均布多个圆柱孔的中空环形，多个滚柱22的两端圆柱面空套在保持架25的多个圆柱孔中，而滚柱22两端的轴向外直齿与内齿圈24啮合；丝杠21的一端固定有导向平键2，另一端头部安装法兰盘23；上端盖1的中空通孔键槽与导向平键2配合安装；丝杠21的端部和C型机身6之间安装直线光栅尺。
所述回转工作台包括卡盘7、转台面8、齿圈9、箱体10、伺服转台电机11、减速器12、安装板13、外齿轮14、转台轴承15；伺服转台电机11与减速器12同轴连接；减速器12通过安装板13与箱体10固定连接；减速器12与外齿轮14通过键连接，外齿轮14与齿圈9啮合；齿圈9与转台面固定连接；转台面8为中空圆盘结构，通过转台轴承15与箱体10连接，并相对箱体10绕固定轴转动；卡盘7安装在转台面8上，卡盘7的中心与转台面8的中心孔同轴；箱体10固定连接在C型机身6的凹腔内；在转台台面8与箱体10之间安装环形光电编码器。
本发明有益效果：伺服丝杠电机与行星滚柱丝杠形成一体化的直动部件，实现丝杠的直线运动；通过伺服转台电机和齿轮齿圈传动实现转台旋转和中空结构；通过环形编码器与伺服转台电机之间，磁栅尺与伺服丝杠电机之间形成闭环控制，通过对伺服转台电机和伺服丝杠电机的运动控制，实现在转台面和丝杠之间形成任意导程的螺旋运动。同时在丝杠与转台面相对运动的过程中也可以随时调节螺距。此装置采用两个伺服电机直接驱动方式，具有结构简单，传动效率和工作效率高、且控制精准等优点，适合于攻丝、挤压螺杆的成形加工。
附图说明
图1是本发明总体结构图。
图2是图1中的A-A剖视图。
图3是图1中的B-B剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述：
如图1，一种螺距任意可调的螺旋伺服压力机,包括一体化直动部件、回转工作台和C型机身6三部分，一体化直动部件的运动轴线呈竖直方向，固定在C型机身6的顶端；回转工作台固定布置在C型机身6半包围的凹腔内；一体化直动部件的直线进给方向与回转工作台的回转平面相互垂直；回转工作台为中空结构。
如图3，伺服电机包括机壳4、上端盖1、下端盖5、定子铁芯16、永磁体17、定子绕组18和电机转子19；定子铁芯16、永磁体17、定子绕组18组成了电机定子，永磁体17均布在定子铁芯16中，定子绕组18绕在定子铁芯16的各个齿上；电机转子19呈外凸齿状，电机转子19固定连接在螺母20的外侧，电机转子19通过轴承3分别与上端盖1和下端盖5连接，上端盖1和下端盖5均为中空的透盖，且通过外壳4相互固定连接并组成伺服电机的壳体，下端盖5固定在C型机身6的顶端面；上端盖1中空的圆孔中有通孔键槽；在电机转子和上端盖之间按照旋转变压器或者编码器；
行星滚柱丝杠副包括一个螺母20、一个丝杠21、多个滚柱22、两个内齿圈24、两个保持架25、两个弹簧挡圈26；滚柱22为中间丝杠、两端有轴向外直齿和圆柱面的相同结构；多个滚柱22均布在螺母20的内孔与丝杠21的外侧，螺母20与丝杠21同轴连接；两个内齿圈24和两个保持架25通过两个弹簧挡圈26固定在螺母20的两端；保持架25为均布多个圆柱孔的中空环形，多个滚柱22的两端圆柱面空套在保持架25的多个圆柱孔中，而滚柱22两端的轴向外直齿与内齿圈24啮合。
如图2，丝杠21的一端固定有导向平键2，另一端头部安装法兰盘23；上端盖1的中空通孔键槽与导向平键2配合安装；丝杠21的端部和上端盖之间安装直线光栅尺。
所述回转工作台包括卡盘7、转台面8、齿圈9、箱体10、伺服转台电机11、减速器12、安装板13、外齿轮14、转台轴承15；伺服转台电机11与减速器12同轴连接；减速器12通过安装板13与箱体10固定连接；减速器12与外齿轮14通过键连接，外齿轮14与齿圈9啮合；齿圈9与转台面固定连接；转台面8为中空圆盘结构，通过转台轴承15与箱体10连接，并相对箱体10绕固定轴转动；卡盘7安装在转台面8上，用于加工装夹工件并实现回转运动，卡盘7的中心与转台面8的中心孔同轴；箱体10固定连接在C型机身6的凹腔内；在转台台面与箱体之间安装环形光电编码器。
本发明的工作过程：
伺服丝杠电机在伺服驱动控制器的使能作用下，电机转子19转动，带动与电机转子19一体化的螺母20转动，由于螺母20与电机转子一起通过轴承固定在上端盖和下段盖，即相对于C型机身只能转动；而与螺母20相连的丝杠21被导向平键2限制了转动，螺母20的旋转带动丝杠21沿轴向滑移，从而实现平动，利用丝杠21与C型机身6之间的光栅尺实时监测移动位置，并反馈至伺服驱动控制器。
同时，伺服转台电机11在伺服驱动控制器的使能作用下，经过减速器12、外齿轮14、内齿圈9的传动，相对箱体10转动，通过一体化伺服电机通电后，转子19的转动带动螺母20转动，转台台面8与箱体10之间安装环形光电编码器，实时反馈转台面8的位置至伺服驱动控制器，并且跟丝杠21的直动形成联动。
本发明的工作原理：
伺服丝杠电机与行星滚柱丝杠形成一体化的直动部件，实现丝杠的直线运动；通过伺服转台电机和齿轮齿圈传动实现转台旋转和中空结构；通过环形编码器与伺服转台电机之间，磁栅尺与伺服丝杠电机之间形成闭环控制，通过对伺服转台电机和伺服丝杠电机的运动控制，实现在转台面和丝杠之间形成任意导程的螺旋运动，并且在丝杠和转台相对运动的过程中也可以调节螺距大小，此装置非常适合于机用攻丝、螺旋挤压，特别是挤压螺杆的加工与检测。

Claims (4)

1.一种螺距任意可调的螺旋伺服压力机,包括一体化直动部件、回转工作台和C型机身（6）三部分，一体化直动部件的运动轴线呈竖直方向，固定在C型机身（6）的顶端；回转工作台固定布置在C型机身（6）半包围的凹腔内；一体化直动部件的直线进给方向与回转工作台的回转平面相互垂直；回转工作台为中空结构。
2.根据权利要求1所述的螺距任意可调的螺旋伺服压力机，其特征在于：所述一体化直动部件包括伺服丝杠电机与行星滚柱丝杠副两部分；伺服丝杠电机包括机壳（4）、上端盖（1）、下端盖（5）、定子铁芯（16）、永磁体（17）、定子绕组（18）和电机转子（19）；定子铁芯（16）、永磁体（17）、定子绕组（18）组成了电机定子，永磁体17均布在定子铁芯（16）中，定子绕组（18）绕在定子铁芯（16）的各个齿上；电机转子（19）呈外凸齿状，电机转子（19）固定连接在螺母（20）的外侧，电机转子（19）通过轴承（3）分别与上端盖（1）和下端盖（5）连接，上端盖（1）和下端盖（5）均为中空的透盖，且通过外壳（4）相互固定连接并组成伺服丝杠电机的壳体，下端盖（5）固定在C型机身（6）的顶端面；上端盖（1）的中空圆孔中有通孔键槽；在电机转子和上端盖之间按照旋转变压器或者编码器。
3.根据权利要求1所述的一种螺距任意可调的螺旋伺服压力机，其特征在于：行星滚柱丝杠副包括一个螺母（20）、一个丝杠（21）、多个滚柱（22）、两个内齿圈（24）、两个保持架（25）、两个弹簧挡圈（26）；滚柱（22）为中间丝杠、两端有轴向外直齿和圆柱面的相同结构；多个滚柱（22）均布在螺母（20）的内孔与丝杠（21）的外侧，螺母（20）与丝杠（21）同轴连接；两个内齿圈（24）和两个保持架（25）通过两个弹簧挡圈（26）固定在螺母（20）的两端；保持架（25）为均布多个圆柱孔的中空环形，多个滚柱（22）的两端圆柱面空套在保持架（25）的多个圆柱孔中，而滚柱（22）两端的轴向外直齿与内齿圈（24）啮合；丝杠（21）的一端固定有导向平键2，另一端头部安装法兰盘（23）；上端盖（1）的中空通孔键槽与导向平键（2）配合安装；丝杠（21）的端部和C型机身（6）之间安装直线光栅尺。
4.根据权利要求1所述的一种螺距任意可调的螺旋伺服压力机，其特征在于：所述回转工作台包括卡盘（7）、转台面（8）、齿圈（9）、箱体（10）、伺服转台电机（11）、减速器（12）、安装板（13）、外齿轮（14）、转台轴承（15）；伺服转台电机（11）与减速器（12）同轴连接；减速器（12）通过安装板（13）与箱体（10）固定连接；减速器（12）与外齿轮（14）通过键连接，外齿轮（14）与齿圈（9）啮合；齿圈（9）与转台面（8）固定连接；转台面（8）为中空圆盘结构，通过转台轴承（15）与箱体（10）连接，并相对箱体（10）绕固定轴转动；卡盘（7）安装在转台面（8）上，卡盘（7）的中心与转台面（8）的中心孔同轴；箱体（10）固定连接在C型机身（6）的凹腔内；在转台台面（8）与箱体（10）之间安装环形光电编码器。
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