CN112828646B - 一种伸缩式机床动力装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种伸缩式机床动力装置，涉及机床的领域，包括机架，机架设有用于安装电机的驱动端一、由驱动端一驱动转动的转动组件，转动组件包括用于安装刀具的刀座，机架还设有用于安装电机的驱动端二、由驱动端二驱动转动的套轴，转动组件还包括中轴，刀座与中轴间通过设置键槽结构建立滑动连接；套轴套设于中轴外，机架内滑动设置有滑套，滑套的滑动方向与中轴的轴线方向平行，刀座与滑套间通过设置轴承一建立转动连接，滑套套设于套轴外，滑套、套轴间通过设置螺纹结构一建立螺纹连接。本机床动力装置的刀座移动时，电机固定于机架上保持不动，使电机能够平稳运行；刀座的移动不会带动任何电机进行移动，降低了能耗。

Description

一种伸缩式机床动力装置
技术领域
本申请涉及机床的领域，尤其是涉及一种伸缩式机床动力装置。
背景技术
大多数机床需要用到驱使刀具转动的动力装置，该动力装置又称动力头。
相关技术中的动力头包括转轴、驱使转轴转动的电机，转轴上设有用于安装刀具的刀座；若要实现动力头的伸缩以实现刀具的进刀和退刀，需要另设机构驱使转轴、转轴的驱动电机一起移动。
针对上述中的相关技术，发明人认为刀座移动时，转轴和电机一起移动能耗较大，且不利于电机的平稳运行。
发明内容
为了减少刀座移动的能耗、确保电机平稳运行，本申请提供一种伸缩式机床动力装置。
本申请提供的一种伸缩式机床动力装置，采用如下的技术方案：
一种伸缩式机床动力装置，包括机架，所述机架设有用于安装电机的驱动端一、由驱动端一驱动转动的转动组件，所述转动组件包括用于安装刀具的刀座，所述机架还设有用于安装电机的驱动端二、由驱动端二驱动转动的套轴，所述转动组件还包括中轴，所述刀座与中轴间通过设置键槽结构建立滑动连接，所述刀座的滑动方向与中轴的轴线方向平行；所述套轴套设于中轴外，所述机架内滑动设置有滑套，所述滑套的滑动方向与中轴的轴线方向平行，所述刀座与滑套间通过设置轴承一建立转动连接，所述滑套套设于套轴外，所述滑套、套轴间通过设置螺纹结构一建立螺纹连接。
通过采用上述技术方案，电机驱使驱动端一转动时，中轴产生转动，通过键槽结构的传动作用，刀座连同刀具产生转动。需要刀座沿其轴向移动（即伸缩）时，由电机驱使驱动端二转动，使套轴产生转动，通过螺纹结构一的螺纹连接作用，滑套沿其轴向产生移动，滑套通过轴承一带动刀座一起移动，实现刀具的伸缩。刀座移动位置时，刀座、中轴间仍然通过键槽结构进行传动，刀座保持转动状态。综上，本机床动力装置的刀座移动不会带动任何电机进行移动，降低了能耗；由于电机固定于机架上保持不动，使电机能够平稳运行。
可选的，所述中轴同轴固定有从动齿轮一，所述机架内转动设置有传动齿轮一，所述驱动端一同轴固定有主动齿轮一，所述传动齿轮一同时与主动齿轮一、从动齿轮一啮合。
通过采用上述技术方案，电机驱动驱动端一转动时，通过主动齿轮一、传动齿轮一、从动齿轮一的啮合作用，使中轴、转动组件产生转动，从而带动刀具转动。各齿轮一通过设置不同的尺寸，能够产生传动比，能实现刀座的转速与电机转速不同。
可选的，所述套轴同轴固定有从动齿轮二，所述机架内转动设置有传动齿轮二，所述驱动端二同轴固定有主动齿轮二，所述传动齿轮二同时与主动齿轮二、从动齿轮二啮合。
通过采用上述技术方案，电机驱动驱动端二转动时，通过主动齿轮二、传动齿轮二、从动齿轮二的啮合作用，驱动端二驱动对应的套轴转动。各齿轮二的设置方便实现驱动端二的位置偏离驱动端一，方便电机的安装。
可选的，所述滑套包括套筒、位于套筒端部的螺纹套，所述套筒、螺纹套间通过固定螺栓进行固定，所述螺纹结构一形成于螺纹套内壁、套轴外壁之间，所述轴承一位于套筒、刀座之间。
通过采用上述技术方案，内螺纹设于螺纹套内，套筒、螺纹套间能够进行拆装，方便了螺纹结构一的内螺纹的加工，内螺纹损坏时，单独更换螺纹套即可。
可选的，所述套筒外壁设有安装孔一，所述安装孔一内设有导向杆，所述导向杆沿套筒径向凸出套筒外，所述机架设有供导向杆嵌入滑动的导向槽，所述导向槽的长度方向与滑套的滑动方向平行。
通过采用上述技术方案，套筒可设为圆形，通过导向杆、导向槽的滑动配合，限制套筒在机架内转动。
可选的，所述套筒朝向螺纹套的端面上设有安装孔二，所述安装孔二贯穿至安装孔一，所述安装孔二设有插销，所述导向杆侧壁设有供插销端部嵌入的插槽，所述插销的两端分别抵接导向杆、螺纹套。
通过采用上述技术方案，插销的两端分别抵接导向杆、螺纹套，正常情况下，螺纹套将插销限位于安装孔二内，插销将导向杆限位于安装孔一内，导向杆不会脱离套筒。
可选的，所述导向杆内设有编码器，所述编码器朝向导向槽的槽底，所述导向槽的槽底设有与编码器配合的检测齿，所述检测齿的长度方向沿导向槽的长度方向。
通过采用上述技术方案，当套筒位移时，编码器相对于检测齿产生移动，编码器检测出位移量，编码器的信号连接至机床的控制系统后，能够反馈套筒的轴向位移量，从而为人员调试设备提供便利。
可选的，所述检测齿的相邻齿之间设有通孔，所述通孔贯穿机架，所述编码器的检测光线为可见光且能穿过通孔；所述机架外壁滑动设置有挡光板，所述挡光板的滑动方向沿导向槽的长度方向，所述挡光板设有供光线穿过的通光孔。
通过采用上述技术方案，编码器射出的光线穿过通孔后，仅当该通孔正对通光孔时，光线才能穿过通孔射至机架外，其余通孔被挡光板遮挡，挡光板能通过滑动改变位置。机床正常工作时，刀座伸出机架的长度一般恒定不变，人员可滑动挡光板，使刀座伸出机架至加工位置后，编码器发出的光线恰好能从通光孔射出，这样刀座每次伸出到位时人员均能观察到光亮，利于检查设备的正常运行和故障检修。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.刀座移动时，电机固定于机架上保持不动，使电机能够平稳运行；
2.刀座的移动不会带动任何电机进行移动，降低了能耗；
3.本机床动力装置的部件能够方便地进行拆装。
附图说明
图1是本申请实施例一的一种伸缩式机床动力装置的立体图。
图2是实施例一的内部图。
图3是实施例一的剖视图。
图4是实施例一的滑套的爆炸图。
图5是实施例二的一种伸缩式机床动力装置的局部剖视图。
图6是实施例二的编码器、检测齿、挡光板的原理示意图。
附图标记说明：1、机架；11、驱动端一；21、刀座；22、中轴；12、驱动端二；3、套轴；4、滑套；23、从动齿轮一；13、传动齿轮一；111、主动齿轮一；221、键槽结构；14、穿孔；31、从动齿轮二；15、传动齿轮二；121、主动齿轮二；41、套筒；42、螺纹套；43、固定螺栓；421、螺纹结构一；411、安装孔一；412、安装孔二；44、导向杆；45、插销；441、插槽；16、导向槽；211、轴承一；413、螺纹孔；442、编码器；161、检测齿；162、通孔；17、挡光板；171、通光孔。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。
实施例一：
本申请实施例一公开了一种伸缩式机床动力装置。参照图1，伸缩式机床动力装置包括机架1，机架1设有用于安装电机的驱动端一11、由驱动端一11驱动转动的转动组件，转动组件包括用于安装刀具的刀座21，刀座21伸出机架1外。
参照图2和图3，机架1还设有用于安装电机的驱动端二12、由驱动端二12驱动转动的套轴3。机架1内滑动设置有滑套4，滑套4套设于套轴3外，滑套4的滑动方向与转动组件的转动轴线平行。
转动组件并列设有两套，驱动端一11仅设一个。驱动端一11位于机架1的外壁处，驱动端一11为筒形结构，驱动端一11通过轴承与机架1转动连接，驱动端一11设有供电机转轴穿入的孔，孔壁设有键槽。转动组件同轴固定有从动齿轮一23，机架1内转动设置有两个传动齿轮一13，两个传动齿轮一13与两个从动齿轮一23分别对应啮合，驱动端一11同轴固定有主动齿轮一111，主动齿轮一111同时与传动齿轮一13啮合。电机驱动驱动端一11转动时，通过主动齿轮一111、传动齿轮一13、从动齿轮一23的啮合作用，两个转动组件同步产生转动且转动方向相同。
转动组件还包括中轴22，中轴22的一端与从动齿轮一23固定连接，中轴22的另一端连接刀座21，中轴22穿入刀座21内，刀座21与中轴22间通过设置键槽结构221建立滑动连接，键槽结构221具体为花键，键槽结构221的长度较长，中轴22由从动齿轮一23驱动转动时，中轴22与刀座21间通过键槽结构221传递转矩，且刀座21能沿中轴22的长度方向进行相对滑动。
套轴3转动设置于机架1内，套轴3设于中轴22外但不与中轴22接触，机架1设有供套轴3穿过的穿孔14。套轴3同轴固定有从动齿轮二31，机架1内转动设置有两个传动齿轮二15，两个传动齿轮二15与两个从动齿轮二31分别对应啮合，驱动端二12设有两个，驱动端二12同轴固定有主动齿轮二121，两个主动齿轮二121分别与两个传动齿轮二15对应啮合。驱动端二12位于机架1背离驱动端一11的一侧，驱动端二12也为筒形结构，驱动端二12通过轴承与机架1转动连接，驱动端二12设有供伺服电机转轴穿入的孔，孔壁设有键槽。伺服电机驱动驱动端二12转动时，通过主动齿轮二121、传动齿轮二15、从动齿轮二31的啮合作用，驱动端二12驱动对应的套轴3转动。
参照图3和图4，滑套4包括套筒41、位于套筒41端部的螺纹套42，套筒41、螺纹套42间通过设置固定螺栓43进行固定，螺纹套42套设于套轴3外并与套轴3接触。螺纹套42内壁、套轴3外壁间通过设置螺纹结构一421建立螺纹连接，其中螺纹结构一421的内螺纹位于螺纹套42的内筒壁，螺纹结构一421的外螺纹位于套轴3的外侧壁。套筒41的外筒壁设有安装孔一411，安装孔一411内设有导向杆44，导向杆44沿套筒41径向凸出套筒41外，机架1设有供导向杆44嵌入滑动的导向槽16，导向槽16的长度方向与滑套4的滑动方向平行。通过导向杆44与导向槽16的滑动连接，滑套4无法在机架1内转动；驱动端二12驱使套轴3转动时，通过螺纹结构一421的螺纹连接作用，滑套4能沿中轴22的长度方向产生滑动。
参照图3，刀座21为圆筒形，刀座21的一端用于供钻头、铣刀等刀具安装，刀座21的另一端穿入滑套4内，刀座21与滑套4的轴线重合。刀座21与滑套4间通过设置轴承一211建立转动连接，刀座21、滑套4间无法沿其轴向产生相对滑动。轴承一211沿刀座21的轴向设有多个，轴承一211包括若干推力轴承，能够提高刀座21、滑套4间对于轴向力的承受力。
参照图3和图4，螺纹套42穿入套筒41内，螺纹套42设有供固定螺栓43穿过的孔，套筒41端部设有供固定螺栓43螺纹连接的螺纹孔413，螺纹孔413、固定螺栓43沿螺纹套42周向设有多个且均匀分布。拆除固定螺栓43后，螺纹套42、套筒41能够分离。
套筒41朝向螺纹套42的端面上设有安装孔二412，安装孔二412贯穿至安装孔一411，安装孔二412设有插销45，导向杆44侧壁设有供插销45端部嵌入的插槽441，插销45的两端分别抵接导向杆44、螺纹套42。正常情况下，螺纹套42将插销45限位于安装孔二412内，插销45将导向杆44限位于安装孔一411内，导向杆44不会脱离套筒41。需要更换导向杆44时，依次拆出螺纹套42、插销45，即可解除对导向杆44的锁定，继而导向杆44能脱离安装孔一411。
本实施例的一种伸缩式机床动力装置的实施原理为：电机驱使驱动端一11转动时，中轴22产生转动，通过键槽结构221的传动作用，刀座21连同刀具产生转动。需要刀座21沿其轴向移动（即伸缩）时，由伺服电机驱使驱动端二12转动，使套轴3产生转动，通过螺纹结构一421的螺纹连接作用，滑套4沿其轴向产生移动，滑套4通过轴承一211带动刀座21一起移动，实现刀具的伸缩。刀座21移动位置时，刀座21、中轴22间仍然通过键槽结构221进行传动，刀座21保持转动状态。
综上，本机床动力装置的刀座21移动不会带动任何电机进行移动，降低了能耗；由于电机固定于机架1上保持不动，使电机能够平稳运行。
实施例二：
本申请实施例二公开了一种伸缩式机床动力装置。实施例二与实施例一的区别点在于：
参照图5和图6，导向杆44内设有编码器442，编码器442朝向导向槽16的槽底，导向槽16的槽底设有与编码器442配合的检测齿161，检测齿161的长度方向沿导向槽16的长度方向。编码器442为线性编码器的类型，编码器442选用检测光线为可见光的型号。检测齿161的相邻齿之间设有通孔162，通孔162贯穿机架1，通孔162位于编码器442的光线能够穿过的位置。
机架1外壁滑动设置有挡光板17，挡光板17位于通孔162处。挡光板17为长条形，其长度方向沿导向槽16的长度方向，挡光板17的滑动方向也沿导向槽16的长度方向，挡光板17设有一个供光线穿过的通光孔171。编码器442射出的光线穿过通孔162后，仅当该通孔162正对通光孔171时，光线才能穿过通孔162射至机架1外，其余通孔162被挡光板17遮挡。
编码器442需要外接电源线，当套筒41位移时，编码器442相对于检测齿161产生移动，编码器442检测出位移量，编码器442的信号线连接至机床的控制系统，用于反馈套筒41的轴向位移量，从而为人员调试设备提供便利。机床正常工作时，刀座21伸出机架1的长度一般恒定不变，人员可滑动挡光板17，使刀座21伸出机架1至加工位置后，编码器442发出的光线恰好能从通光孔171射出，这样刀座21每次伸出到位时人员均能观察到光亮，利于检查设备的正常运行和故障检修。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种伸缩式机床动力装置，包括机架(1)，所述机架(1)设有用于安装电机的驱动端一(11)、由驱动端一(11)驱动转动的转动组件，所述转动组件包括用于安装刀具的刀座(21)，其特征在于：所述机架(1)还设有用于安装电机的驱动端二(12)、由驱动端二(12)驱动转动的套轴(3)，所述转动组件还包括中轴(22)，所述刀座(21)与中轴(22)间通过设置键槽结构(221)建立滑动连接，所述刀座(21)的滑动方向与中轴(22)的轴线方向平行；所述套轴(3)套设于中轴(22)外，所述机架(1)内滑动设置有滑套(4)，所述滑套(4)的滑动方向与中轴(22)的轴线方向平行，所述刀座(21)与滑套(4)间通过设置轴承一(211)建立转动连接，所述滑套(4)套设于套轴(3)外，所述滑套(4)、套轴(3)间通过设置螺纹结构一(421)建立螺纹连接；
所述滑套(4)包括套筒(41)、位于套筒(41)端部的螺纹套(42)，所述套筒(41)、螺纹套(42)间通过固定螺栓(43)进行固定，所述螺纹结构一(421)形成于螺纹套(42)内壁、套轴(3)外壁之间，所述轴承一(211)位于套筒(41)、刀座(21)之间；
所述套筒(41)外壁设有安装孔一(411)，所述安装孔一(411)内设有导向杆(44)，所述导向杆(44)沿套筒(41)径向凸出套筒(41)外，所述机架(1)设有供导向杆(44)嵌入滑动的导向槽(16)，所述导向槽(16)的长度方向与滑套(4)的滑动方向平行；
所述导向杆(44)内设有编码器(442)，所述编码器(442)朝向导向槽(16)的槽底，所述导向槽(16)的槽底设有与编码器(442)配合的检测齿(161)，所述检测齿(161)的长度方向沿导向槽(16)的长度方向；所述检测齿(161)的相邻齿之间设有通孔(162)，所述通孔(162)贯穿机架(1)，所述编码器(442)的检测光线为可见光且能穿过通孔(162)；所述机架(1)外壁滑动设置有挡光板(17)，所述挡光板(17)的滑动方向沿导向槽(16)的长度方向，所述挡光板(17)设有供光线穿过的通光孔(171)。
2.根据权利要求1所述的一种伸缩式机床动力装置，其特征在于：所述中轴(22)同轴固定有从动齿轮一(23)，所述机架(1)内转动设置有传动齿轮一(13)，所述驱动端一(11)同轴固定有主动齿轮一(111)，所述传动齿轮一(13)同时与主动齿轮一(111)、从动齿轮一(23)啮合。
3.根据权利要求1所述的一种伸缩式机床动力装置，其特征在于：所述套轴(3)同轴固定有从动齿轮二(31)，所述机架(1)内转动设置有传动齿轮二(15)，所述驱动端二(12)同轴固定有主动齿轮二(121)，所述传动齿轮二(15)同时与主动齿轮二(121)、从动齿轮二(31)啮合。
4.根据权利要求1所述的一种伸缩式机床动力装置，其特征在于：所述套筒(41)朝向螺纹套(42)的端面上设有安装孔二(412)，所述安装孔二(412)贯穿至安装孔一(411)，所述安装孔二(412)设有插销(45)，所述导向杆(44)侧壁设有供插销(45)端部嵌入的插槽(441)，所述插销(45)的两端分别抵接导向杆(44)、螺纹套(42)。
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