CN117161421A - 一种板材铣边用电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电主轴设备技术领域的一种板材铣边用电主轴，旨在解决现有技术中电主轴的误操作可能导致电主轴损坏从而进一步增大维检成本的问题。其包括第一支架以及主轴体，所述主轴体的下方安装有第二支架，所述第二支架的底部设置有底板，所述主轴体的输出端固定安装有贯穿底板中心位置的传动轴，所述传动轴的底部固定安装有第一皮带轮；所述底板的中心位置处转动设置有异型轴承，所述异型轴承的外圈固定设置在底板上，所述异型轴承的内圈安装有安装板，所述安装板能够以异型轴承提供的圆心进行转动。本发明用于防止电主轴在误操作的情况因撞机而导致电主轴的损坏，可有效提升电主轴平移过程中的安全性，可靠性高从而可以降低设备的维检成本。

Description

一种板材铣边用电主轴

技术领域

本发明涉及一种板材铣边用电主轴，属于电主轴设备技术领域。

背景技术

电主轴是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，它与直线电机技术、高速刀具技术一起，把高速加工推向一个新时代。

高分子复合板材（如扩散板）在裁切加工完成之后，为了满足特定的应用场景，需要对其外沿加工一些定位槽或避让槽，例如用于显示器的扩散板。由于扩散板的厚度较小，通常只有2-4mm，因此需要将多张板材叠加起来对其外沿进行加工，在对板材外沿进行裁切时需要用到电主轴，此外，在其他金属材料加工的过程中，也需要用到电主轴。

电主轴属于精密器械，在动作的过程中需要尽可能注意规范使用，但在一些误操作情况下，电主轴可能携刀具与被加工件发生撞击，由于刀具和电主轴之间通常采用固定连接，因此刀具在撞击被加工件时，很可能导致电主轴内部结构的松动从而影响精度，情况严重时则需重新更换电主轴，容错率低且容易导致设备使用维护成本的上升。在现有技术中，通常采用程序配合限位的方式来避免主轴发生碰撞，但当遇到操作不当或程序出错时，依然可能会发生碰撞。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种板材铣边用电主轴，用于防止电主轴在误操作的情况因撞机而导致电主轴的损坏，可有效提升电主轴平移过程中的安全性，可靠性高从而可以降低设备的维检成本。

为实现上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一本发明提供的一种板材铣边用电主轴，包括第一支架以及安装于第一支架上的主轴体，所述主轴体的下方安装有第二支架，所述第二支架的底部设置有底板，所述主轴体的输出端固定安装有贯穿底板中心位置的传动轴，所述传动轴的底部固定安装有第一皮带轮；

所述底板的中心位置处转动设置有异型轴承，所述异型轴承的外圈固定设置在底板上，所述异型轴承的内圈不与传动轴相接触且内圈上固定安装有安装板，所述安装板能够以异型轴承提供的圆心进行转动；

所述安装板的一侧安装有第一轴承，所述第一轴承的内圈固定安装有连接件，所述连接件上固定安装有第二皮带轮，所述第一皮带轮和第二皮带轮之间通过皮带传动连接，所述连接件上还安装有用于加工的刀具；

所述安装板上还固定安装有滑杆，所述底板上开设有用于滑杆以传动轴的轴心为圆心进行旋转的圆弧槽，所述底板上还设有用于对滑杆进行施力的柔性限位装置。

具体的，所述底板上还固定安装有第二轴承，所述第二轴承的外圈与底板相对固定，所述第二轴承的内圈与传动轴相对固定。

具体的，还包括安装在底板上的电机，所述电机的输出轴端固定安装有第一齿轮，所述主轴体通过第三轴承转动设置在所述第一支架上，所述主轴体上安装有第二齿轮以使第二齿轮的齿牙与第一齿轮的齿牙相啮合。

具体的，所述柔性限位装置包括固定安装在底板上的空心框，所述空心框的内部滑动设置有第一滑片以及第二滑片，所述第一滑片与第二滑片相互平行，所述第一滑片的一侧抵触在滑杆上，另一侧固定安装有滑动贯穿空心框以及第二滑片的导向杆，所述导向杆上套设有两端分别抵触在第一滑片以及第二滑片之间的弹簧，所述空心框上还设有用于对第二滑片进行调距的调节装置。

具体的，所述调节装置为螺纹连接在空心框上的螺杆，所述螺杆的一端抵触在所述第二滑片上。

具体的，所述第一滑片或所述第二滑片上安装有用于与弹簧相关接触的压力传感器，所述空心框上还设有用于与压力传感器对应控制单元电性连接的压力显示器。

具体的，所述空心框的两侧开设有滑槽，所述第一滑片和第二滑片上设有滑动在滑槽内的滑块。

具体的，所述调节装置、第一滑片、第二滑片、弹簧、导向杆均呈镜像分布设置在空心框的两侧，两个所述第一滑片分别与滑杆的两侧相抵触。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

1、本发明通过在电主轴底部的输出端设置可以沿电主轴轴心转动的安装板，利用在安装板的一端设置第二皮带轮使其和传动轴上的第一皮带轮相关联传动，通过将刀具等组件设置在第二皮带轮的传动部分，使电主轴在驱动第一皮带轮时可以使其间接对刀具进行传动使其工作，装置通过在安装板上设置滑动在底板上的滑杆，利用柔性限位装置对滑杆进行抵触施力，以使刀具可以在正常工作时稳定在正常的工作工位，一旦出现操作失误，刀具抵触被加工件的作用力变大，直至此作用力克服柔性限位装置的作用力从而致使刀具可以相对于主轴体发生转动，因此可以在意外操作发生时自动实现刀具的偏转避位，防止刀具因硬性接触撞机而对电主轴造成不可逆的损伤。

2、本发明对柔性限位装置进行了细化，此种利用弹簧的柔性限位装置对滑杆的作用施力可以便于根据实际使用情况进行调节，可以针对不同工件材料以及不同运行速度调节撞击发生力的合适区间范围，此外，利用压力传感器等组件可以检测刀具在工作时阻力的偏差值，有助于操作人员便于观察设备正常运行状态下合适的阻力范围。

附图说明

图1是本发明实施例提供的防撞电主轴的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的防撞电主轴的局部结构示意图；

图3是本发明实施例提供的防撞电主轴的侧视图；

图4是本发明图3实施例提供的防撞电主轴的A-A方向剖视图；

图5是本发明实施例提供的防撞电主轴的仰视图；

图6是本发明实施例提供的柔性限位装置的整体结构示意图；

图7是本发明实施例提供的柔性限位装置的俯视图；

图8是本发明图7实施例提供的柔性限位装置的B-B方向剖视图；

附图标记：1、第一支架；2、主轴体；3、第二支架；4、底板；5、传动轴；6、第一皮带轮；7、异型轴承；8、安装板；9、皮带；10、第一轴承；11、刀具；12、圆弧槽；13、滑杆；14、第一齿轮；15、第三轴承；16、第二齿轮；17、柔性限位装置；1701、空心框；1702、第一滑片；1703、第二滑片；1704、导向杆；1705、压力显示器；1706、压力传感器；1707、滑槽；1708、螺杆；1709、弹簧；18、第二轴承；19、电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”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，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供的一种板材铣边用电主轴，用于防止电主轴在误操作的情况因撞机而导致电主轴的损坏，可有效提升电主轴平移过程中的安全性，可靠性高从而可以降低设备的维检成本，为实现上述功能，这里设置装置包括第一支架1以及安装于第一支架1上的主轴体2，参照图2以及图4所示，主轴体2的下方安装有第二支架3，第二支架3的底部设置有底板4，主轴体2的输出端固定安装有贯穿底板4中心位置的传动轴5，传动轴5的底部固定安装有第一皮带轮6，使装置可以通过主轴体2内部转子的转动从而带动传动轴5以及第一皮带轮6的转动；进一步的，为了加装刀具11以使设备可以正常执行加工动作，这里在底板4的中心位置处转动设置有异型轴承7，如图4所示，将异型轴承7的外圈固定设置在底板4上，设置异型轴承7的内圈不与传动轴5相接触且内圈上固定安装有安装板8，以使安装板8能够以异型轴承7提供的圆心进行转动；进一步的，在安装板8的一侧安装有第一轴承10，在第一轴承10的内圈固定安装有连接件，连接件上固定安装有第二皮带轮，第一皮带轮6和第二皮带轮之间通过皮带9传动连接，并最终在连接件上安装用于加工的刀具11；上述机构在进行动作时，主轴体2的转动会驱使第一皮带轮6带动第二皮带轮转动，从而使与第二皮带轮间接连接刀具11进行高速转动实现加工过程，为了提升刀具11的转速从而提升对加工件的稳定加工，这里优选设置第一皮带轮6与第二皮带轮之间的传动比为5:1，但由于第二皮带轮会跟随第一轴承10的内圈进行不稳定转动，因此这里还需设置用于对刀具11进行限位的柔性限位装置17，具体的，这里在安装板8远离安装刀具11的一侧固定安装有滑杆13，并在底板4上开设有用于滑杆13以传动轴5的轴心为圆心进行旋转的圆弧槽12（如图5所示），并在底板4上还设有柔性限位装置17，柔性限位装置17用于在滑杆13受到正常阻力时保持滑杆13位置的稳定性，即当滑杆13受到不正常阻力时，柔性限位装置17无法继续维持对滑杆13的限位，此种情况则对应刀具11与被加工件相碰撞的情况，刀具11在运行过程中，如果因为转速不足导致的阻力增大或者因为碰撞而导致的阻力增大，均会使滑杆13发生相对位置偏移，此位置偏移可以自适应多种突发情况，通过自适应转动偏移来实现对电主轴本体的保护。其中上述操作需要注意的是，刀具11的移动方向不应该为电主轴圆心和滑杆13连线的方向，最合适的刀具11移动方向为与上述连线方向相切的方向。关于对安装板8形状的优化，可以参照图5所示将其设计为V字型板，将皮带9的传动和滑杆13的移动进行区别，以便于防止操作过程中可能产生的干涉。

本发明实施例提供的一种板材铣边用电主轴，为了保障传动轴5转动的稳定性，降低因皮带9撑紧力可能导致的不稳定抖动，这里在底板4上还固定安装有第二轴承18，设置第二轴承18的外圈与底板4相对固定，第二轴承18的内圈与传动轴5相对固定，如图4所示，并以此保障传动轴5的稳定传输。

本发明实施例提供的一种板材铣边用电主轴，为了便于根据待加工件被加工的实际运行方向调整电主轴轴心与滑杆13连线的所在运行轨迹的切线位置，这里设置装置还包括安装在底板4上的电机19，电机19的输出轴端固定安装有第一齿轮14，并进一步将主轴体2通过第三轴承15转动设置在第一支架1上，主轴体2上安装有第二齿轮16以使第二齿轮16的齿牙与第一齿轮14的齿牙相啮合，当当前的加工运行方向改变时，驱动电机19使相应的齿轮组转动，并驱使主轴体2在第一支架1上整体进行旋转，并同时带动下方刀具11的相对位置进行改变，直至满足合适的加工位置即可，相应的位置检测可以通过编码器以及相关伺服控制技术实现，这里不再过多说明。

本发明实施例提供的一种板材铣边用电主轴，具体提供了一种柔性限位装置17用于实现在阻力合适的情况下维持刀具11本体的稳定性，其包括固定安装在底板4上的空心框1701，如图6至图8所示，空心框1701的内部滑动设置有第一滑片1702以及第二滑片1703，设置第一滑片1702与第二滑片1703相互平行，其中第一滑片1702的一侧抵触在滑杆13上，另一侧固定安装有滑动贯穿空心框1701以及第二滑片1703的导向杆1704，导向杆1704上套设有两端分别抵触在第一滑片1702以及第二滑片1703之间的弹簧1709，空心框1701上还设有用于对第二滑片1703进行调距的调节装置，通过调节调节装置以使第二滑片1703的相对位置改变，此时由于第一滑片1702的一端通过弹簧1709抵触在滑杆13上，因此只要滑杆13对第一滑片1702施加的力不足以克服弹簧1709的弹力，均可以使刀具11保持相对稳定的位置，而弹簧1709的弹力可以通过调节装置改变第一滑片1702以及第二滑片1703之间的间距进行调整，因此本实施例提供的装置可以根据实际使用情况调整安全弹力范围，有利于适用多种不同类型加工件的加工。可参照图6所示，可以简化调节装置为螺纹连接在空心框1701上的螺杆1708，螺杆1708的一端抵触在第二滑片1703上，需要增大弹力直接拧紧，需要减小弹力直接拧松即可。

本发明实施例提供的一种板材铣边用电主轴，为了便于显示当前弹簧1709所受的弹力以便于操作人员根据实际数据进行调整，这里在第一滑片1702或第二滑片1703上安装有用于与弹簧1709相关接触的压力传感器1706，在空心框1701上还设有用于与压力传感器1706对应控制单元电性连接的压力显示器1705，通过此种设置方式，相关人员既可以根据实际加工情况调整当前安全弹力数值，又可以监测在刀具11运行中实际所产生的阻力范围，以便于下一次对安全弹力范围进行调整。其中为了保障第一滑片1702和第二滑片1703的相对稳定性，这里在空心框1701的两侧开设有滑槽1707，并在第一滑片1702和第二滑片1703上均设有可滑动在滑槽1707内的滑块。

本发明实施例提供的一种板材铣边用电主轴，为了便于在发生误操作时及时对电主轴停止驱动，避免产生更大损失，这里在空心框1701上还设有用于对第一滑片1702进行位置检测的位移传感器，一旦第一滑片1702发生较为明显的位置偏移，位移检测传感器输出相关信号至控制器，紧急停止设备驱动再供操作人员调试，也有利于保护刀具11本身。

本发明实施例提供的一种板材铣边用电主轴，为了使上述柔性限位装置17可以适应往复式直线的加工，这里设置调节装置、第一滑片1702、第二滑片1703、弹簧1709、导向杆1704均呈镜像分布设置在空心框1701的两侧，此时两个第一滑片1702分别与滑杆13的两侧相抵触，无论滑杆13向哪一侧偏斜，均会传输施力给相关弹簧1709，充分利用了设备的结构且可有效保障装置的良好稳定运行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种板材铣边用电主轴，其特征在于，包括第一支架（1）以及安装于第一支架（1）上的主轴体（2），所述主轴体（2）的下方安装有第二支架（3），所述第二支架（3）的底部设置有底板（4），所述主轴体（2）的输出端固定安装有贯穿底板（4）中心位置的传动轴（5），所述传动轴（5）的底部固定安装有第一皮带轮（6）；

所述底板（4）的中心位置处转动设置有异型轴承（7），所述异型轴承（7）的外圈固定设置在底板（4）上，所述异型轴承（7）的内圈不与传动轴（5）相接触且内圈上固定安装有安装板（8），所述安装板（8）能够以异型轴承（7）提供的圆心进行转动；

所述安装板（8）的一侧安装有第一轴承（10），所述第一轴承（10）的内圈固定安装有连接件，所述连接件上固定安装有第二皮带轮，所述第一皮带轮（6）和第二皮带轮之间通过皮带（9）传动连接，所述连接件上还安装有用于加工的刀具（11）；

所述安装板（8）上还固定安装有滑杆（13），所述底板（4）上开设有用于滑杆（13）以传动轴（5）的轴心为圆心进行旋转的圆弧槽（12），所述底板（4）上还设有柔性限位装置（17），所述柔性限位装置（17）用于在滑杆（13）受到正常阻力时保持滑杆（13）位置的稳定性。

2.根据权利要求1所述的一种板材铣边用电主轴，其特征在于，所述底板（4）上还固定安装有第二轴承（18），所述第二轴承（18）的外圈与底板（4）相对固定，所述第二轴承（18）的内圈与传动轴（5）相对固定。

3.根据权利要求1所述的一种板材铣边用电主轴，其特征在于，还包括安装在底板（4）上的电机（19），所述电机（19）的输出轴端固定安装有第一齿轮（14），所述主轴体（2）通过第三轴承（15）转动设置在所述第一支架（1）上，所述主轴体（2）上安装有第二齿轮（16）以使第二齿轮（16）的齿牙与第一齿轮（14）的齿牙相啮合。

4.根据权利要求1所述的一种板材铣边用电主轴，其特征在于，所述柔性限位装置（17）包括固定安装在底板（4）上的空心框（1701），所述空心框（1701）的内部滑动设置有第一滑片（1702）以及第二滑片（1703），所述第一滑片（1702）与第二滑片（1703）相互平行，所述第一滑片（1702）的一侧抵触在滑杆（13）上，另一侧固定安装有滑动贯穿空心框（1701）以及第二滑片（1703）的导向杆（1704），所述导向杆（1704）上套设有两端分别抵触在第一滑片（1702）以及第二滑片（1703）之间的弹簧（1709），所述空心框（1701）上还设有用于对第二滑片（1703）进行调距的调节装置。

5.根据权利要求4所述的一种板材铣边用电主轴，其特征在于，所述调节装置为螺纹连接在空心框（1701）上的螺杆（1708），所述螺杆（1708）的一端抵触在所述第二滑片（1703）上。

6.根据权利要求4所述的一种板材铣边用电主轴，其特征在于，所述第一滑片（1702）或所述第二滑片（1703）上安装有用于与弹簧（1709）相关接触的压力传感器（1706），所述空心框（1701）上还设有用于与压力传感器（1706）对应控制单元电性连接的压力显示器（1705）。

7.根据权利要求4所述的一种板材铣边用电主轴，其特征在于，所述空心框（1701）的两侧开设有滑槽（1707），所述第一滑片（1702）和第二滑片（1703）上设有滑动在滑槽（1707）内的滑块。

8.根据权利要求4所述的一种板材铣边用电主轴，其特征在于，所述空心框（1701）上还设有用于对第一滑片（1702）进行位置检测的位移传感器。

9.根据权利要求4~8任意一项所述的一种板材铣边用电主轴，其特征在于，所述调节装置、第一滑片（1702）、第二滑片（1703）、弹簧（1709）、导向杆（1704）均呈镜像分布设置在空心框（1701）的两侧，两个所述第一滑片（1702）分别与滑杆（13）的两侧相抵触。