CN115816672A - 一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置 - Google Patents

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董志奎
吴尚
杨家豪
刘梓良
梁傲
常龙
戚向东
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Abstract

本发明涉及一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置,包括主机架、主轴部装、电机、随动主轴部装和同步传动机构;所述主轴部装和随动主轴部装分别设置在主机架的操作侧和传动侧之间;所述主轴部装和随动主轴部装位于主机架传动侧的一侧之间通过同步传动机构连接;所述电机分别连接在主轴部装位于主机架传动侧的一端并与主机架固连。本发明通过调整电机分布的同时利用同步传动机构,实现了主轴部装间的同步运转,减少了电机的使用数量;对原主轴部装进行轻量化结构改进,在保证随动主轴部装支撑刚度的基础上,减缓了电机加减速过程中其转动部分质量的惯性作用影响,以便于多线切割机运行更高的走线速度。

Description

一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置
技术领域
本发明涉及多线切割加工设备技术领域,尤其涉及一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置。
背景技术
多线切割是一种通过金刚石线网的高速往复运动,将半导体等硬脆材料一次同时切割为数百片薄片的一种新型切割加工方法,多线切割机中安装有一定数量的槽轮,其旋转中心轴线平行,金刚石线缠绕在槽轮的线槽中形成线网,与物料作相对进给运动进行切片。
为提高多线切割加工效率,在传统单工位多线切割机的两组槽轮中间又布置了一组槽轮,构成左右对称的两个切割作业区域的双工位多线切割机,这种双工位多线切割机目前有上一下三的四组槽轮布置形式或者上二下三的五组槽轮布置形式;目前各个主轴槽轮的运转都需要单独的电机来驱动,对于需要使用较多主轴的双工位机型来说,由于驱动电机体型大、质量高,多个电机的安装布置占据了机架较大的空间,使得机床的制造成本大幅提高,增加的电机数量也提升了机床的使用成本和维护成本。
考虑到双工位机型的上端主轴主要起线锯导向作用,下端中间的主轴主要起分隔工位的作用,将其转换成随动轴也可以满足切割使用需求,这样可减少电机的使用数量;但由于目前单个随动主轴部装的质量较大,且现有机型结构中只有切割线网带动这些随动轴,随动轴转动时的惯性作用会影响到线网的稳定运行,从而影响物料的切片质量。因此,在双工位多线切割领域,需要设计一种能让各个主轴同步且高速运转的装置。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置,能够在主轴数量较多的条件下,减少电机的使用数量并保证各个主轴部装间的同步高速运转,降低双工位多线切割机的使用成本。
本发明采用的技术方案如下:
本发明所提出的一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置,包括主机架、主轴部装、电机、随动主轴部装和同步传动机构;所述主轴部装和随动主轴部装分别设置在主机架的操作侧和传动侧之间;所述主轴部装和随动主轴部装位于主机架传动侧的一侧之间通过同步传动机构连接;所述电机分别连接在主轴部装位于主机架传动侧的一端并与主机架固连。
进一步的,所述随动主轴部装包括主轴钢芯、锁紧螺栓、槽轮外套、端盖、传动侧套筒、传动侧主轴、滚动轴承、操作侧主轴和操作侧套筒;所述主轴钢芯的两端分别与操作侧主轴和传动侧主轴以一定锥度套合;所述锁紧螺栓的螺栓头部同轴沉头至操作侧主轴内部,杆身同轴贯穿主轴钢芯,螺栓尾部与传动侧主轴内部同轴连接;所述槽轮外套粘接在主轴钢芯的外周面上;所述滚动轴承分别成对装配在传动侧主轴和操作侧主轴的内外两侧;所述传动侧套筒和操作侧套筒分别套设在对应侧的两对滚动轴承外圈,且其内外两端分别固连端盖;所述随动主轴部装的两端分别通过传动侧套筒和操作侧套筒与主机架操作侧和传动侧上对应开设的内孔壁连接。
进一步的,位于所述传动侧主轴和操作侧主轴上外侧的一对滚动轴承与对应侧外端的端盖之间装配有垫圈和圆螺母,用于滚动轴承的轴向定位。
进一步的,所述传动侧主轴和操作侧主轴上的两对滚动轴承之间分别装配有中间内隔环和中间外隔环。
进一步的,所述主轴钢芯的内周面布置有长肋板。
进一步的,所述槽轮外套由聚酯材料制造而成。
进一步的,所述锁紧螺栓为内六角螺栓头。
进一步的,所述同步传动机构包括张紧轮、同步带和同步带轮;所述同步带轮分别装配在主轴部装位于传动侧的一端和随动主轴部装的传动侧主轴一端;所述同步带啮合连接在各同步带轮之间;所述张紧轮分别安装在主机架的传动侧,用于对同步带各段进行张紧;所述主轴部装由电机驱动,通过同步传动机构使随动主轴部装随之同步运转。
进一步的,所述主轴部装和随动主轴部装的两侧分别固定安装在主机架两侧对应的内孔壁中,采用上一下三的三角形排布方式或上二下三的矩形排布方式。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
1、本发明将常规的双工位多线切割机的上端导向主轴部装及下端中间用来分隔工位的主轴部装调整为随动主轴部装,取消了与其连接安装的电机使用,只保留了下端左右两端的电机作为动力驱动源;同时利用同步带传动的稳定传动比,实现了随动主轴部装与主动主轴部装的同步高速运转,在减少电机使用数量的情况下,保证其具有足够的动力源,降低了多线切割机的使用成本。
2、本发明在保证随动主轴部装支撑刚度的基础上,对其进行了一定程度的轻量化处理,主要包括对操作侧主轴、主轴钢芯和传动侧主轴结构的调整,对于不承受载荷的操作侧、传动侧主轴相较于原操作侧、传动侧主轴改成空心回转体,对于承受线网载荷的主轴钢芯,在原主轴钢芯壁厚的基础上沿内周面线性阵列沉槽,留出呈井字型的肋板结构,在降低壁厚的同时保证主轴钢芯的支撑刚度,轻量化的结构调整减缓了电机加减速过程中随动部装转动部分质量的惯性作用影响,使得电机可以运行的转速提高,以便于多线切割机运行更高的走线速度。
附图说明
图1是本发明实施例一的前视等轴侧图;
图2是本发明中随动主轴部装的剖面结构示意图;
图3是本发明随动主轴部装中的主轴钢芯横截面示意图;
图4是现有双工位多线切割机主轴部装的剖面结构示意图;
图5是本发明实施例一中同步传动机构的结构示意图;
图6是本发明实施例一的后视等轴侧图;
图7是本发明实施例二中同步传动机构的结构示意图;
图8是本发明实施例二的后视等轴侧图;
图9是现有五轴双工位多线切割机的后视等轴侧图;
图10是现有四轴双工位多线切割机的后视等轴侧图。
其中,附图标记:1-第一随动主轴部装;2-第一主轴部装;3-第二随动主轴部装;4-第二主轴部装;5-第三随动主轴部装;6-电机;7-主机架;8-主轴钢芯;9-锁紧螺栓;10-槽轮外套;11-第一端盖;12-传动侧套筒;13-第二端盖;14-传动侧主轴;15-垫圈;16-圆螺母;17-滚动轴承;18-第三端盖;19-中间内隔环;20-中间外隔环;21-第四端盖;22-操作侧主轴;23-操作侧套筒;24-原锁紧螺栓;25-原操作侧主轴;26-原主轴钢芯;27-原传动侧主轴;28-张紧轮;29-同步带;30-同步带轮。
具体实施方式
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做以简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图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的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
需要说明的是,在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
实施例一
参见附图1-6,给出了本发明所提出的一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置一个实施例的具体结构。所述装置包括第一随动主轴部装1、第一主轴部装2、第二随动主轴部装3、第二主轴部装4、第三随动主轴部装5、电机6、主机架7和同步传动机构;所述第一随动主轴部装1、第一主轴部装2、第二随动主轴部装3、第二主轴部装4和第三随动主轴部装5分别设置在主机架7的操作侧和传动侧之间,并采用上二下三的矩形排布方式,其中,所述第一主轴部装2和第二主轴部装4分别位于下排的左右两端且结构相同,采用如图4所示的现有的主轴部装即可;所述第一随动主轴部装1、第一主轴部装2、第二随动主轴部装3、第二主轴部装4和第三随动主轴部装5位于主机架7传动侧一侧的外部之间通过同步传动机构连接;所述电机6分别连接在第一主轴部装2和第二主轴部装4位于主机架7传动侧的一端,且所述电机6与主机架7固连。所述主机架7和随动主轴部装分为操作侧和传动侧,操作侧为工人操作机床的一侧,传动侧为连接电机6的一侧。
其中,所述第一随动主轴部装1、第二随动主轴部装3和第三随动主轴部装5的结构相同,均包括主轴钢芯8、锁紧螺栓9、槽轮外套10、第一端盖11、传动侧套筒12、第二端盖13、传动侧主轴14、垫圈15、圆螺母16、滚动轴承17、第三端盖18、中间内隔环19、中间外隔环20、第四端盖21、操作侧主轴22和操作侧套筒23;所述主轴钢芯8的两端分别与操作侧主轴22和传动侧主轴14以一定的锥度套合,所述操作侧主轴22和传动侧主轴14均为空心回转体;所述锁紧螺栓9为内六角螺栓头,其螺栓头部同轴沉头至操作侧主轴22内部,杆身同轴贯穿主轴钢芯8,螺栓尾部通过外螺纹与传动侧主轴14内部对应设置的内螺纹同轴连接;所述槽轮外套10由聚酯材料制造而成,其同轴粘接在主轴钢芯8的外周面上;所述滚动轴承17分别成对装配在传动侧主轴14和操作侧主轴22的内外两侧,即传动侧主轴14外部装配有四个滚动轴承17,操作侧主轴22外部也装配有四个滚动轴承17,且均采用两两一对且每对滚动轴承17之间以中间内隔环19和中间外隔环20分隔的方式安装;所述传动侧套筒12和操作侧套筒23分别套设在对应侧的两对滚动轴承17外圈,且传动侧套筒12的内外两端分别同轴固连第一端盖11和第二端盖13,操作侧套筒23的内外两端分别同轴固连第三端盖18和第四端盖21;各随动主轴部装的两端分别通过传动侧套筒12和操作侧套筒23与主机架7操作侧和传动侧上对应开设的内孔壁固连。位于传动侧主轴14上外侧的一对滚动轴承17与第二端盖13之间同轴装配有垫圈15和圆螺母16,同样的,位于操作侧主轴22上外侧的一对滚动轴承17与第四端盖21之间也同轴装配有垫圈15和圆螺母16,用于滚动轴承17的轴向定位。
所述滚动轴承17内圈一端面由传动侧主轴14或操作侧主轴22的轴肩进行轴向定位,另一端面通过圆螺母16进行轴向定位;所述滚动轴承17内圈与传动侧主轴14或操作侧主轴22为小过盈配合;所述中间内隔环19与传动侧主轴14或操作侧主轴22为小间隙配合;所述滚动轴承17的外圈、中间外隔环20与传动侧套筒12或操作侧套筒23均为小间隙配合;所述第一端盖11和第二端盖13分别用螺栓组固定连接在传动侧套筒12两端,位于内侧的一对滚动轴承17的外圈一端面由第一端盖11进行轴向定位,另一端面由第二端盖13和垫圈15进行轴向定位;所述第三端盖18和第四端盖21分别用螺栓组固定连接在操作侧套筒23的两端,位于内侧的一对滚动轴承17的外圈一端面由第三端盖18进行轴向定位,另一端面由第四端盖21和垫圈15进行轴向定位。
所述主轴钢芯8的内周面均匀布置有长肋板,呈井字形排布。
所述同步传动机构包括张紧轮28、同步带29和同步带轮30;所述同步带轮30分别同轴键连接套合在各主轴部装位于传动侧的一端和各随动主轴部装的传动侧主轴14一端;所述同步带29啮合连接在各同步带轮30之间;所述张紧轮28分别安装在主机架7的传动侧,用于对同步带29各段进行张紧,防止同步带29抖动;所述第一主轴部装2和第二主轴部装4分别由电机6驱动,通过同步传动机构使各随动主轴部装随之同步运转。
实施例二
参见附图7-8,给出了本发明所提出的一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置另外一个实施例的具体结构。本实施例与实施例1的结构基本相同,区别在于:主轴部装和随动主轴部装采用上一下三的三角形排布方式,即主轴部装和随动主轴部装的数量均为两个,且两个主轴部装同样位于下排的左右两端。
本发明使用时,由两个电机6同步驱动两个主轴部装运转,主轴部装尾端的同步带轮30随之同步运转,通过同步带轮30与同步带29的齿轮啮合传动,使随动主轴部装尾端的同步带轮30随之同步运转,随动主轴部装中的传动侧主轴14分别与第一端盖11、第二端盖13之间留有一定的间隙,操作侧主轴22分别与第三端盖18、第四端盖21之间留有一定的间隙,主轴钢芯8分别与第一端盖11和第三端盖18之间留有一定的间隙,由锁紧螺栓9的轴向预紧使得主轴钢芯8分别与传动侧主轴14、操作侧主轴22的接触锥面连接得更加紧固。随动主轴部装中的传动侧主轴14、操作侧主轴22与主轴钢芯8及其上的滚动轴承17内圈、中间内隔环19等在同步带轮30带动下一起同步运转。对于五轴多线切割机中主轴部装的矩形排布方式,水平方向上为两个主动轴带动一个随动轴旋转,竖直方向上两个主动轴带动两个随动轴旋转;对于四轴多线切割机中主轴部装的三角形排布方式,水平方向上为两个主动轴带动一个随动轴旋转,竖直方向上两个主动轴带动一个随动轴旋转,这样的主轴排布方式能够为主轴部装提供足够的动力,使得电机的转速得到有效保证,以便于多线切割机运行足够高的走线速度。
本发明未尽事宜皆为公知技术。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置,其特征在于:所述装置包括主机架、主轴部装、电机、随动主轴部装和同步传动机构;所述主轴部装和随动主轴部装分别设置在主机架的操作侧和传动侧之间;所述主轴部装和随动主轴部装位于主机架传动侧的一侧之间通过同步传动机构连接;所述电机分别连接在主轴部装位于主机架传动侧的一端并与主机架固连。
2.根据权利要求1所述的一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置,其特征在于:所述随动主轴部装包括主轴钢芯、锁紧螺栓、槽轮外套、端盖、传动侧套筒、传动侧主轴、滚动轴承、操作侧主轴和操作侧套筒;所述主轴钢芯的两端分别与操作侧主轴和传动侧主轴以一定锥度套合;所述锁紧螺栓的螺栓头部同轴沉头至操作侧主轴内部,杆身同轴贯穿主轴钢芯,螺栓尾部与传动侧主轴内部同轴连接;所述槽轮外套粘接在主轴钢芯的外周面上;所述滚动轴承分别成对装配在传动侧主轴和操作侧主轴的内外两侧;所述传动侧套筒和操作侧套筒分别套设在对应侧的两对滚动轴承外圈,且其内外两端分别固连端盖;所述随动主轴部装的两端分别通过传动侧套筒和操作侧套筒与主机架操作侧和传动侧上对应开设的内孔壁连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置,其特征在于:位于所述传动侧主轴和操作侧主轴上外侧的一对滚动轴承与对应侧外端的端盖之间装配有垫圈和圆螺母,用于滚动轴承的轴向定位。
4.根据权利要求2所述的一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置,其特征在于:所述传动侧主轴和操作侧主轴上的两对滚动轴承之间分别装配有中间内隔环和中间外隔环。
5.根据权利要求2所述的一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置,其特征在于:所述主轴钢芯的内周面布置有长肋板。
6.根据权利要求2所述的一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置,其特征在于:所述槽轮外套由聚酯材料制造而成。
7.根据权利要求2所述的一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置,其特征在于:所述锁紧螺栓为内六角螺栓头。
8.根据权利要求2所述的一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置,其特征在于:所述同步传动机构包括张紧轮、同步带和同步带轮;所述同步带轮分别装配在主轴部装位于传动侧的一端和随动主轴部装的传动侧主轴一端;所述同步带啮合连接在各同步带轮之间;所述张紧轮分别安装在主机架的传动侧,用于对同步带各段进行张紧;所述主轴部装由电机驱动,通过同步传动机构使随动主轴部装随之同步运转。
9.根据权利要求2所述的一种用于双工位多线切割机的主轴同步传动装置,其特征在于:所述主轴部装和随动主轴部装的两侧分别固定安装在主机架两侧对应的内孔壁中,采用上一下三的三角形排布方式或上二下三的矩形排布方式。
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