CN110744077A - 一种机械锁紧尾座行进系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械锁紧尾座行进系统，包括平行安装在床身上的上导轨和下导轨，下导轨上安装有尾座，上导轨上安装有用于拖动尾座沿下导轨左右移动的床鞍，齿轮齿条油缸包括缸体、设置在缸体内沿缸体长度方向来回移动的齿条活塞、与齿条活塞啮合的转动齿轮、插设在转动齿轮中与其一同转动的转轴，转轴与齿条活塞垂直，转轴的一端伸出缸体外并具有偏心段，偏心段转动连接一齿面朝向固定齿条的锁紧齿条，锁紧齿条通过转轴的转动可上下移动以与固定齿条啮合锁紧或分离，齿条活塞一端连接活塞杆，活塞杆一端伸出缸体并在齿条活塞的作动下可插入拖动块的插槽中以连接床鞍与尾座体。利用锁紧齿条和固定齿条的啮合来机械锁紧尾座，具有较高可靠性。

Description

一种机械锁紧尾座行进系统

技术领域

本发明属于机床尾座技术领域，尤其涉及一种机械锁紧尾座行进系统。

背景技术

普通机床尾座一般通过床鞍拖动来移动，如床鞍沿床身设置的上导轨移动，以带动滑动设置在下导轨上的尾座进行移动到指定位置，到达指定位置后尾座通过对下导轨施加正压力来产生摩擦力的方式，达到尾座锁紧的目的。这种锁紧方式可靠性较低，尤其是需要摩擦力很大时，在尾座有限的体积和机床下导轨宽度受限的条件下，无法产生足够的摩擦力，如果液压压力过高，还会导致机床导轨变形，尾座本身变形，尾座顶尖位置发生变化，而且如果尾座锁紧时发生了移动，无法监控，有发生事故的危险。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种机械锁紧尾座行进系统，其具有尾座锁紧可靠性高的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种机械锁紧尾座行进系统，包括平行安装在床身上的上导轨和下导轨，所述下导轨上安装有尾座，上导轨上安装有用于拖动尾座沿下导轨左右移动的床鞍，还包括安装于尾座左侧或右侧的齿轮齿条油缸、安装于床鞍侧面上的具有插槽的拖动块以及安装于床身上且其长度方向与下导轨平行的固定齿条，所述齿轮齿条油缸包括缸体、设置在缸体内沿缸体长度方向来回移动的齿条活塞、与齿条活塞啮合的转动齿轮、插设在转动齿轮中与其一同转动的转轴，所述转轴与齿条活塞垂直，转轴的一端伸出缸体外并具有偏心段，所述偏心段转动连接一齿面朝向固定齿条的锁紧齿条，所述锁紧齿条通过转轴的转动可上下移动以与固定齿条啮合锁紧或分离，所述齿条活塞一端连接活塞杆，所述活塞杆一端伸出缸体并在齿条活塞的作动下可插入拖动块的插槽中以连接床鞍与尾座体。

这样的，通过在尾座侧面安装齿轮齿条油缸，在床身上安装与下导轨平行的固定齿条，在床鞍侧面安装拖动块，齿轮齿条油缸的转轴伸出缸体并具有偏心段，偏心段与锁定齿条连接，通过控制齿轮齿条油缸的作动，齿条活塞来回移动带动转动齿轮转动，从而带动转轴转动，由于具有偏心段，从而可带动锁紧齿条上下移动以与固定齿条啮合和松开，利用锁紧齿条和固定齿条的啮合来机械锁紧尾座，具有较高的可靠性，同时齿条活塞的一端连接的活塞杆伸出缸体可插入床鞍上的拖动块中，以连接床鞍和尾座，使得床鞍作为主动件可带动尾座沿下导轨移动，利用齿轮齿条油缸实现了尾座与床鞍连接和与床身锁定的两个动作，充分利用了这两个动作的特点和逻辑性，即断开与床鞍的连接和尾座的锁定可以一起控制，这样既保证了锁紧的功能性，又能顺便连接床鞍与尾座，相比以往节省了一套阀组和管路，经济性更好。

作为优化，所述偏心段的端头卡入一驱动块上部开设的条形槽中，所述驱动块的底部与锁紧齿条固定连接，所述驱动块刚好卡设在尾座体侧部朝偏心段端头方向开设的凹槽中并可在其中滑动，所述凹槽的长度方向与固定齿条所在水平面垂直，条形槽的长度方向与凹槽的长度方向垂直，所述凹槽的槽口处还安装有挡板，所述挡板与驱动块相抵接以和滑凹槽槽底相配合对驱动块进行左右方向上的限位，且挡板顶部与凹槽顶部间容留有供偏心段伸入凹槽中的空间。

这样的，通过设置凹槽并和挡板一起对驱动块进行限位，并将偏心段端头卡入驱动块的条形槽中，使得驱动块在偏心段的转动带动下只能上下进行移动，当偏心段旋转时，可以带动驱动块上下移动一段距离，从而使得其底部的锁紧齿条与固定齿条啮合或松开。

作为优化，所述挡板外侧壁还连接有第一开关支架，所述第一开关支架上安装有用于检测固定齿条位置的第一接近开关。

这样的，设置第一接近开关用来检测固定齿条位置，具体设置时，可将第一接近开关设置在固定齿条正上方，且第一接近开关距离固定齿条的齿顶部2mm，此为第一接近开关的有效检测距离，如两个齿之间的齿根部与第一接近开关间的距离大于有效检测距离，第一接近开关就可判断此时位于齿根部上方，当第一接近开关随尾座移动时，其经过一个固定齿条的齿顶，检测到信号，并以此进行计数，来判断尾座移动距离和此时的位置在哪，总的来说，第一接近开关可以检测固定齿条上每一个齿的位置，当数控系统接收到第一接近开关上升沿/下降沿信号后，就可以判断尾座停下的位置，在数控系统的程序控制下，自动停在合适的位置上，保证锁紧齿条和固定齿条啮合，配合尾座顶尖自身的液压驱动，可实现尾座任意位置的可编程控制，相比传统尾座的可编程通过增加丝杆伺服驱动的方式来实现的，具有成本低廉的优点。

作为优化，包括辅助对位组件，所述辅助对位组件包括安装在尾座侧面上的与活塞杆的长度方向平行的感应轴、安装在床鞍侧面上与感应轴轴端相对的撞块、以及用于检测感应轴位置变化的第二接近开关，所述撞块面向感应轴轴端的侧面为向外凸的弧面，所述感应轴一端位于撞块弧面的弧顶与弧底之间，以使得床鞍向尾座移动进行对位连接时感应轴轴端与撞块弧面能够相接，并在床鞍继续向尾座移动时感应轴在撞块弧面的回顶下移动以便于第二接近开关检测到感应轴的位置变化。

这样的，通过辅助对位组件，方便活塞杆与拖动块上的插槽对位，具体对位时，感应轴一端位于撞块弧面的弧顶与弧底之间，随着床鞍向尾座移动，感应轴一端与撞块的弧面首先接触，并迫使感应轴回走，发生位移，而第二接近开关检测到感应轴的位置变化，机床数控系统接收到信号后控制床鞍移动一定时间后停止，齿轮齿条油缸动作，活塞杆伸出并插入到拖动块中以连接床鞍与尾座，完成活塞杆与插槽的对位，使得活塞杆能够顺利插入插槽中。

作为优化，包括安装在尾座侧面的导向块，所述导向块内沿活塞杆长度方向开设有一第一导向孔，所述感应轴插设在第一导向孔中并可沿第一导向孔移动，感应轴前端伸出第一导向孔前端并位于撞块弧面的弧顶与弧底之间，第二接近开关通过第二开关支架安装在导向块上，感应轴后端伸出第一导向孔后端并套设有与第二接近开关配合使用的感应环。

这样的，通过设置导向块，导向块开设供感应轴穿过的第一导向孔，对感应轴的移动提供了很好的导向作用，在感应轴后端套设感应环，感应环与第二接近开关配合使用，以检测感应轴位置变化，第二接近开关正对设置在感应轴侧面上，感应轴未被顶回时，第二接近开关与感应环间距离大于其有效检测距离，当感应轴被顶回时，感应环相应移动到第二接近开关正下方，其与第二接近开关间距离为有效检测距离，第二接近开关检测到感应轴的位置发生变化。

作为优化，所述感应轴上套设有复位弹簧，感应轴前部设有环状凸台并可抵接在第一导向孔内前部设置的台阶面上，第一导向孔后端连接有安装环，安装环中心开设有供感应轴刚好穿过的通孔，所述复位弹簧的两端分别抵接在环状凸台和安装环上。

这样的，通过第一导向孔内设置的台阶面防止感应轴前伸太多，再通过安装环与复位弹簧的设置可以使得感应轴在被顶回时，受到复位弹簧的弹力，不至于一下被顶很远，同时可以重复进行对位操作，不用手动复位。

作为优化，所述导向块内还开设有与第一导向孔平行的第二导向孔，所述活塞杆伸出缸体的一端通过连接件连接拖动轴，所述拖动轴插设在第二导向孔中，其一端可伸出第二导向孔并插入到拖动块的插槽中。

这样的，导向块还设有的第二导向孔便于对活塞杆的伸出进行导向，而活塞杆伸出端通过连接块连接拖动轴，利用拖动轴来与拖动块配合，是考虑到一般齿轮齿条油缸定型后，其活塞杆长度粗细都已经确定，而考虑到此齿轮齿条油缸在尾座侧面的安装位置，一般没有足够的长度直接插入到拖动块中，通过外接拖动轴的方式解决此问题，连接件包括T型传动块和与其配合的T型槽传动块，T型传动块卡入T型槽传动块中，活塞杆一端与T型传动块螺纹连接，T型槽传动块背面与拖动轴螺纹连接，这样连接也方便安拆。

作为优化，所述感应轴前端端面为球面结构。

这样的，感应轴前端端面为球面方便感应轴在撞块弧面上平滑移动。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的侧视图；

图3是图2中A-A向的局部剖视图；

图4是图3中B-B向的局部剖视图；

图5是图2中C-C向的局部剖视图；

图6是本发明实施例的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合例附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：参见图1至图6，一种机械锁紧尾座行进系统，包括平行安装在床身1上的上导轨2和下导轨3，所述下导轨3上安装有尾座4，上导轨2上安装有用于拖动尾座4沿下导轨左右移动的床鞍5，还包括安装于尾座左侧或右侧的齿轮齿条油缸6、安装于床鞍侧面上的具有插槽的拖动块7以及安装于床身上且其长度方向与下导轨平行的固定齿条8，齿轮齿条油缸外接保护罩27安装在尾座上，所述齿轮齿条油缸6包括缸体9、设置在缸体内沿缸体长度方向来回移动的齿条活塞10、与齿条活塞10啮合的转动齿轮11、插设在转动齿轮11中与其一同转动的转轴12，所述转轴12与齿条活塞10垂直，转轴12的一端伸出缸体外并具有偏心段13，所述偏心段转动连接一齿面朝向固定齿条的锁紧齿条14，所述锁紧齿条14通过转轴的转动可上下移动以与固定齿条啮合8锁紧或分离，所述齿条活塞一端连接活塞杆15，所述活塞杆15一端伸出缸体并在齿条活塞的作动下可插入拖动块7的插槽中以连接床鞍与尾座体。

这样的，通过在尾座侧面安装齿轮齿条油缸，在床身上安装与下导轨平行的固定齿条，在床鞍侧面安装拖动块，齿轮齿条油缸的转轴伸出缸体并具有偏心段，偏心段与锁定齿条连接，通过控制齿轮齿条油缸的作动，齿条活塞来回移动带动转动齿轮转动，从而带动转轴转动，由于具有偏心段，从而可带动锁紧齿条上下移动以与固定齿条啮合和松开，利用锁紧齿条和固定齿条的啮合来机械锁紧尾座，具有较高的可靠性，同时齿条活塞的一端连接的活塞杆伸出缸体可插入床鞍上的拖动块中，以连接床鞍和尾座，使得床鞍作为主动件可带动尾座沿下导轨移动，利用齿轮齿条油缸实现了尾座与床鞍连接和与床身锁定的两个动作，充分利用了这两个动作的特点和逻辑性，即断开与床鞍的连接和尾座的锁定可以一起控制，这样既保证了锁紧的功能性，又能顺便连接床鞍与尾座，相比以往节省了一套阀组和管路，经济性更好。

作为优化，所述偏心段13的端头卡入一驱动块16上部开设的条形槽中，所述驱动块16的底部与锁紧齿条14固定连接，所述驱动块刚好卡设在尾座体侧部朝偏心段端头方向开设的凹槽中并可在其中滑动，所述凹槽的长度方向与固定齿条8所在水平面垂直，条形槽的长度方向与凹槽的长度方向垂直，所述凹槽的槽口处还安装有挡板17，所述挡板17与驱动块16相抵接以和滑凹槽槽底相配合对驱动块进行左右方向上的限位，且挡板顶部与凹槽顶部间容留有供偏心段伸入凹槽中的空间。

这样的，通过设置凹槽并和挡板一起对驱动块进行限位，并将偏心段端头卡入驱动块的条形槽中，使得驱动块在偏心段的转动带动下只能上下进行移动，当偏心段旋转时，可以带动驱动块上下移动一段距离，从而使得其底部的锁紧齿条与固定齿条啮合或松开。

作为优化，所述挡板17外侧壁还连接有第一开关支架，所述第一开关支架上安装有用于检测固定齿条位置的第一接近开关18。

这样的，设置第一接近开关用来检测固定齿条位置，具体设置时，可将第一接近开关设置在固定齿条正上方，且第一接近开关距离固定齿条的齿顶部2mm，此为第一接近开关的有效检测距离，如两个齿之间的齿根部与第一接近开关间的距离大于有效检测距离，第一接近开关就可判断此时位于齿根部上方，当第一接近开关随尾座移动时，其经过一个固定齿条的齿顶，检测到信号，并以此进行计数，来判断尾座移动距离和此时的位置在哪，总的来说，第一接近开关可以检测固定齿条上每一个齿的位置，当数控系统接收到第一接近开关上升沿/下降沿信号后，就可以判断尾座停下的位置，在数控系统的程序控制下，自动停在合适的位置上，保证锁紧齿条和固定齿条啮合，配合尾座顶尖自身的液压驱动，可实现尾座任意位置的可编程控制，相比传统尾座的可编程通过增加丝杆伺服驱动的方式来实现的，具有成本低廉的优点。

作为优化，包括辅助对位组件，所述辅助对位组件包括安装在尾座侧面上的与活塞杆的长度方向平行的感应轴19、安装在床鞍侧面上与感应轴19轴端相对的撞块20、以及用于检测感应轴位置变化的第二接近开关21，所述撞块20面向感应轴轴端的侧面为向外凸的弧面，所述感应轴一端位于撞块弧面的弧顶与弧底之间，以使得床鞍向尾座移动进行对位连接时感应轴轴端与撞块弧面能够相接，并在床鞍继续向尾座移动时感应轴在撞块弧面的回顶下移动以便于第二接近开关检测到感应轴的位置变化。

这样的，通过辅助对位组件，方便活塞杆与拖动块上的插槽对位，具体对位时，感应轴一端位于撞块弧面的弧顶与弧底之间，随着床鞍向尾座移动，感应轴一端与撞块的弧面首先接触，并迫使感应轴回走，发生位移，而第二接近开关检测到感应轴的位置变化，机床数控系统接收到信号后控制床鞍移动一定时间后停止，齿轮齿条油缸动作，活塞杆伸出并插入到拖动块中以连接床鞍与尾座，完成活塞杆与插槽的对位，使得活塞杆能够顺利插入插槽中。

作为优化，包括安装在尾座侧面的导向块22，所述导向块内沿活塞杆长度方向开设有一第一导向孔，所述感应轴19插设在第一导向孔中并可沿第一导向孔移动，感应轴前端伸出第一导向孔前端并位于撞块弧面的弧顶与弧底之间，第二接近开关通过第二开关支架安装在导向块上，感应轴后端伸出第一导向孔后端并套设有与第二接近21开关配合使用的感应环23。

这样的，通过设置导向块，导向块开设供感应轴穿过的第一导向孔，对感应轴的移动提供了很好的导向作用，在感应轴后端套设感应环，感应环与第二接近开关配合使用，以检测感应轴位置变化，第二接近开关正对设置在感应轴侧面上，感应轴未被顶回时，第二接近开关与感应环间距离大于其有效检测距离，当感应轴被顶回时，感应环相应移动到第二接近开关正下方，其与第二接近开关间距离为有效检测距离，第二接近开关检测到感应轴的位置发生变化。

作为优化，所述感应轴19上套设有复位弹簧24，感应轴前部设有环状凸台并可抵接在第一导向孔内前部设置的台阶面上，第一导向孔后端连接有安装环25，安装环中心开设有供感应轴刚好穿过的通孔，所述复位弹簧的两端分别抵接在环状凸台和安装环上。

这样的，通过第一导向孔内设置的台阶面防止感应轴前伸太多，再通过安装环与复位弹簧的设置可以使得感应轴在被顶回时，受到复位弹簧的弹力，不至于一下被顶很远，同时可以重复进行对位操作，不用手动复位。

作为优化，所述导向块22内还开设有与第一导向孔平行的第二导向孔，所述活塞杆伸出缸体的一端通过连接件连接拖动轴26，所述拖动轴插设在第二导向孔中，其一端可伸出第二导向孔并插入到拖动块的插槽中。

这样的，导向块还设有的第二导向孔便于对活塞杆的伸出进行导向，而活塞杆伸出端通过连接块连接拖动轴，利用拖动轴来与拖动块配合，是考虑到一般齿轮齿条油缸定型后，其活塞杆长度粗细都已经确定，而考虑到此齿轮齿条油缸在尾座侧面的安装位置，一般没有足够的长度直接插入到拖动块中，通过外接拖动轴的方式解决此问题，连接件包括T型传动块和与其配合的T型槽传动块，T型传动块卡入T型槽传动块中，活塞杆一端与T型传动块螺纹连接，T型槽传动块背面与拖动轴螺纹连接，这样连接也方便安拆。

作为优化，所述感应轴19前端端面为球面结构。

这样的，感应轴前端端面为球面方便感应轴在撞块弧面上平滑移动。

Claims (8)

1.一种机械锁紧尾座行进系统，包括平行安装在床身上的上导轨和下导轨，所述下导轨上安装有尾座，上导轨上安装有用于拖动尾座沿下导轨左右移动的床鞍，其特征在于：还包括安装于尾座左侧或右侧的齿轮齿条油缸、安装于床鞍侧面上的具有插槽的拖动块以及安装于床身上且其长度方向与下导轨平行的固定齿条，所述齿轮齿条油缸包括缸体、设置在缸体内沿缸体长度方向来回移动的齿条活塞、与齿条活塞啮合的转动齿轮、插设在转动齿轮中与其一同转动的转轴，所述转轴与齿条活塞垂直，转轴的一端伸出缸体外并具有偏心段，所述偏心段转动连接一齿面朝向固定齿条的锁紧齿条，所述锁紧齿条通过转轴的转动可上下移动以与固定齿条啮合锁紧或分离，所述齿条活塞一端连接活塞杆，所述活塞杆一端伸出缸体并在齿条活塞的作动下可插入拖动块的插槽中以连接床鞍与尾座体。

2.根据权利要求1所述的一种机械锁紧尾座行进系统，其特征在于：所述偏心段的端头卡入一驱动块上部开设的条形槽中，所述驱动块的底部与锁紧齿条固定连接，所述驱动块刚好卡设在尾座体侧部朝偏心段端头方向开设的凹槽中并可在其中滑动，所述凹槽的长度方向与固定齿条所在水平面垂直，条形槽的长度方向与凹槽的长度方向垂直，所述凹槽的槽口处还安装有挡板，所述挡板与驱动块相抵接以和滑凹槽槽底相配合对驱动块进行左右方向上的限位，且挡板顶部与凹槽顶部间容留有供偏心段伸入凹槽中的空间。

3.根据权利要求2所述的一种机械锁紧尾座行进系统，其特征在于：所述挡板外侧壁还连接有第一开关支架，所述第一开关支架上安装有用于检测固定齿条位置的第一接近开关。

4.根据权利要求1所述的一种机械锁紧尾座行进系统，其特征在于：包括辅助对位组件，所述辅助对位组件包括安装在尾座侧面上的与活塞杆的长度方向平行的感应轴、安装在床鞍侧面上与感应轴轴端相对的撞块、以及用于检测感应轴位置变化的第二接近开关，所述撞块面向感应轴轴端的侧面为向外凸的弧面，所述感应轴一端位于撞块弧面的弧顶与弧底之间，以使得床鞍向尾座移动进行对位连接时感应轴轴端与撞块弧面能够相接，并在床鞍继续向尾座移动时感应轴在撞块弧面的回顶下移动以便于第二接近开关检测到感应轴的位置变化。

5.根据权利要求4所述的一种机械锁紧尾座行进系统，其特征在于：包括安装在尾座侧面的导向块，所述导向块内沿活塞杆长度方向开设有一第一导向孔，所述感应轴插设在第一导向孔中并可沿第一导向孔移动，感应轴前端伸出第一导向孔前端并位于撞块弧面的弧顶与弧底之间，第二接近开关通过第二开关支架安装在导向块上，感应轴后端伸出第一导向孔后端并套设有与第二接近开关配合使用的感应环。

6.根据权利要求5所述的一种机械锁紧尾座行进系统，其特征在于：所述感应轴上套设有复位弹簧，感应轴前部设有环状凸台并可抵接在第一导向孔内前部设置的台阶面上，第一导向孔后端连接有安装环，安装环中心开设有供感应轴刚好穿过的通孔，所述复位弹簧的两端分别抵接在环状凸台和安装环上。

7.根据权利要求5所述的一种机械锁紧尾座行进系统，其特征在于：所述导向块内还开设有与第一导向孔平行的第二导向孔，所述活塞杆伸出缸体的一端通过连接件连接拖动轴，所述拖动轴插设在第二导向孔中，其一端可伸出第二导向孔并插入到拖动块的插槽中。

8.根据权利要求5所述的一种机械锁紧尾座行进系统，其特征在于：所述感应轴前端端面为球面结构。

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