CN1192392A - 带凸轮定位装置和码盘的数控刀架 - Google Patents

Abstract

本发明是对现有技术进行改进。它采用了机电式编码器和新型的凸轮定位机构。机电式编码器的机械编码盘安装在减速机构上;新型凸轮定位机构的端面凸轮上具有能供滚轮双向运动的轮廓,其锁紧端齿盘上具有能使滚套快速定位的齿形槽,使其能够具有减少冲击、正反双向锁定、毋须电机反复开停,结构简单、性能稳定、寿命长、价格低的优点。

Description

带凸轮定位装置和码盘的数控刀架

本发明涉及的是机械加工设备用的数控刀架，特别是带凸轮定位装置和机械码盘的数控刀架。

在对大量工件进行机械加工时，需要按照预定的程序和自动控制要求对同一工件顺序地使用若干刀具，这些刀具通常都安装在数控刀架转盘上。

中国专利公开了一种带行星传动与定位装置的刀架转台(申请号88104350.8)它是由机体、电机、减速机构、三件一组端齿精密定位盘、端面凸轮离合定位装置及电控插销装置和角度位置测定编码器组成。该刀架转台定位精度高，防尘性能好，夹持力大。但是该刀架转台的端面凸轮离合定位装置，必须要电机按开—停—反转--停程序进行，使该刀架转台冲击大，必须设置缓冲机构，该刀架转台的角度测定编码结构复杂，价格昂贵。

本发明的目的是提供一种采用机电式编码器和凸轮定位机构，能够减少冲击、正反双向锁定、毋须电机反复开停的结构简单、性能稳定、寿命长、价格低的数控刀架。

本发明的技术解决方案是：数控刀架是由机体、电机、减速机构、三件一组端齿盘、端面凸轮离合定位装置及电控插销装置和机电式编码器等组成。在端面凸轮离合定位装置中的端面凸轮[4]或[28]大端的外围边布置有叁个或者多个滚套[5]或[35]，在其靠内的端面园周上设置了叁段或多段凸轮轮廓4a或28a，在端面凸轮[4]或[28]的小端制有齿轮4b或28b，装在端面凸轮[4]或[28]前面的锁紧端齿盘[7]或[29]的一面设有精密定位端齿，另一面设有与滚套[5]或[35]相对应的齿形槽7a或29a，靠内的端面园周上设有与凸轮轮廓4a或28a相对应的滚轮[6]或[36]，端面凸轮[4]和锁紧端齿盘[7]均用轴承套装在主轴[10]上(或者端面凸轮[28]和锁紧端齿盘[29]均用轴承套装在主轴[34]上)。

减速机构可以是由行星架[2]与机械编码盘[3]连在一起的齿轮3a，与端面凸轮[4]连在一起的齿轮4b，及多个行星小齿轮[13]组成。也可以由齿轮减速系[25]和与端面凸轮[28]连在一起的齿轮28a所组成，其机械编码盘[26]安装在端面凸轮[28]上。

机械编码盘[3]或[26]的一面设置多条按BCD码(8421码)的要求及微动开关的位置确定的同心园状的突起，其宽度为2——4mm，高度为2——4mm。

安装在电机座上的多个微动开关[20]组成BCD码发讯器顶杆[15]或[44]的一端与机械编码器具有同心园状的突起的一面接触，另一端与BCD码发讯器微动开关[20]相接触。

在机械编码盘[3]的周边上，或者在转塔体[27]上设有初定位孔或凹槽，其数量与刀具工位数量相同。

电动插销装置平行主轴地安装在机械编码盘边的初定位孔或凹槽的中心线上，它是由制动器[22]或[38]，能插入初定位孔或凹槽的初定位销[23]或[41]，初定位开关装置[19]或[39]组成，它们都安装在电机座[18]或[32]上。为保证初定位销稳定工作的杠杆[21]或[39]与初定位销[23]或[41]呈90°地安装在旁边。

能够帮助锁紧端齿盘[7]或[29]脱开的叁个或多个园柱形弹簧[11]或[37]周边地安装在旋转端齿盘[9]上，或者安装在固定端齿盘[30]上。

本发明的其他结构从附图及实施例即可看出，其工作原理在对下面的附图及实施例进行说明时进行叙述。

本发明具有冲击小、可正反双向锁定、毋须电机反复开停、结构简单、性能稳定、寿命长、价格低等特点。

图1是本发明的具有水平轴线的数控卧式刀架的轴向剖面图；

图2是沿图1中I-I线的剖面图；

图3是沿图1中II-II线的剖面图；

图4是沿图3中III-III线的剖面图；

图5是沿图3中IV-IV线的剖面图；

图6是锁紧端齿盘[7]与旋转齿轮盘[9]、端齿盘[8]啮合时，端面凸轮[4]上数个小滚轮与锁紧端齿盘[7]接触情况示意图；

图7是锁紧端齿盘[7]与旋转齿轮盘[9]、端齿盘[8]脱开时，端面凸轮[4]上数个小滚轮与锁紧端齿盘[7]接触情况示意图；

图8是本发明立式数控刀架转塔的轴向剖面图；

图9是沿图8中I-I线的剖面图；

图10是沿图11中II-II线的剖面图；

图11是沿图8中IV-IVIII-III线的剖面图；

图12是沿图9中III-III线的剖面图。

图中1-电机，2-行星架，3-机械编码盘，4-端面凸轮，5-滚套，6-滚轮，7-锁紧端齿盘，8-固定端齿盘，9-旋转端齿盘，10-主轴，11-园柱弹簧，12-箱体，13-行星，14-蝶形弹簧，15-顶杆，17-初选信号微动开关，18-电机座，20-BCD码开关组，21-杠杆， 22-制动器，23-初定位插销，24-电机，25-齿轮系，26-机械编码盘，27-转塔体，28-端面凸轮，29-锁紧端齿盘，30-固定端齿盘，31-端齿盘，32-电机座，33-蝶形弹簧，34-主轴，35-滚套，36-滚轮，37-园柱弹簧，38-制动器，39-杠杆，40-弹簧，41-初定位销，42-BCD码开关组，43-初选信号微动开关，44-顶杆。

如图1、2、3、5、6所示，电机[1]带动齿轮行星架[2]旋转，装在齿轮行星架[2]上的数个双联行星齿轮[13]围绕着机械编码盘[3]上的齿轮3a旋转(此时该此齿轮为太阳轮)，并驱动端面凸轮[4]转动。端面凸轮[4]上的数个凸轮轮廓4a沿着数个滚轮[6]下降，使压缩的碟形弹簧[14]放松，同时制动器[22]断电，初定位销[23]被弹起。锁紧端齿盘[7]在数个园柱形螺旋弹簧[11]作用下，向后移动(因锁紧端齿盘[7]用滑键与箱体12连接，所以不能转动)，并迅速的与固定端齿盘[8]、旋转端齿盘[9]脱开，同时锁紧端齿盘上的数个齿形槽7a与端面凸轮[4]上的数个小滚轮[5]啮合，将端面凸轮[4]锁住。齿轮行星架[2]继续旋转，数个双联行星齿轮[13]这时绕着端面凸轮[4]上的齿轮4a旋转，[此时4b为太阳轮]同时驱动齿轮3a、机械编码盘[3]转动，并通过主轴[10]带动旋转端齿盘[9]及固定在旋转端齿盘[9]的刀架转盘(未画出)转动。

如图1，2，3所示，微动开关组[20]通过机械编码盘[3]上的园弧状凸条带动顶杆[15]向外输出8421码的信号。当所选刀位的微动开关闭合，随及选通的微动开关[17]闭合瞬间时，制动器[22]得电，操纵初定位销[23]向前插入机械编码盘[3]的凹槽中，机械编码盘[3]停止转动，同时通过主轴[10]使旋转端齿盘[9]及刀架转盘也停止转动。

这时齿轮行星架[2]继续旋转，数个双联行星齿轮[13]绕着机械编码盘[3]的齿轮3a旋转，同时驱动端面凸轮[4]转动，端面凸轮[4]上的数个小滚轮[6]沿着锁紧端齿盘[7]上的数个齿形槽滚动，并驱动它向前与固定端齿盘[8]、旋转端齿盘[9]啮合锁定。啮合同时，数个凸轮轮廓沿着数个滚轮[6]上升并后移压缩碟形弹簧[14]，在此同时，电机[1]断电，三件一组的端齿盘[7、8、9]夹紧，刀架转盘锁定。

图6所示，滚轮[6]处在端面凸轮[4]的凸轮顶平面位置上，端齿盘[7、8、9]处于锁定位置。

图7所示，滚轮[6]处在端面齿轮[4]的凸轮最低位置，端面凸轮[4]的小滚轮[5]在锁定端齿盘[7]的齿形槽中，端齿盘[7、8、9]处于松开位置。

图8是本发明的另一种实施例。如图8所示，电机[24]经齿轮系[25]驱动端面凸轮[28]旋转，滚动轴承[36]沿着凸轮曲线下降，压缩的碟形弹簧[33]放松，锁紧端齿盘[29]在园柱形弹簧[37]作用下，数个滚轮[36]沿着凸轮园弧槽向上抬起，并迅速与端齿盘[31]、固定端齿盘[30]脱开；同时端面凸轮[28]的数个滚轮[35]落入锁紧端齿盘[29]顶面的齿形槽中，使端面凸轮[28]与锁紧端齿盘[29]及转塔体[27]一起转动，

如图9，11，12所示，微动开关组[42]根据装在端面齿轮[28]上的码盘[26]转的角度，向外输出421编码信号。当所选择刀位的微动开关闭合，随及选通的微动开关[45]闭合瞬间时，制动器[38]得电，初定位销[41]被压下，并随及滑入转塔体[27]上的初定位凹槽中，转塔体[27]被初步锁定。

如图8所示，锁紧端齿盘[29]与转塔体[27]是采用花键连接，锁紧端齿盘[29]只能在转塔体[27]内轴向移动，不能转动，由于转塔体[27]被锁定，端面凸轮[28]继续旋转，其上的数个小滚套[35]沿着锁紧端齿盘[29]顶面上的数个齿形槽的斜面滚动出来，并向下驱动锁紧端齿盘[29]与固定端齿盘[30]和端齿盘[31]啮合。端面凸轮[28]的数个凸轮轮廓沿着数个滚轮[36]上升后移动，压缩碟形弹簧[33]。在这同时，锁紧的微动开关[43]一但闭合，电机[24]断电，数个滚轮[36]已处在端面凸轮[28]的数个凸轮顶平面位置上，三件一组端齿盘[29、30、31]夹紧，转塔体27被精确锁定，

图10所示，顶杆[44]在机械编码盘[26]的驱动下向上移动，将微动开关闭合。

Claims (6)

1、一种带凸轮定位装置和码盘的数控刀架是由机体、电机、减速机构、三件一组端齿盘、端面凸轮离合定位装置及电控插销装置和机电式编码器等组成，其特征是在端面凸轮离合定位装置中的端面凸轮[4]或[28]大端的外围边布置有叁个或者多个滚套[5]或[35]，在其靠内的端面园周上设置了叁段或多段凸轮轮廓4a或28a，在端面凸轮[4]或[28]的小端制有齿轮4b或28b，装在端面凸轮[4]或[28]前面的锁紧端齿盘[7]或[29]的一面设有精密定位端齿，另一面设有与滚套[5]或[35]相对应的齿形槽7a或29a，靠内的端面园周上设有与凸轮轮廓4a或28a相对应的滚轮[6]或[36]，端面凸轮[4]和锁紧端齿盘[7]均用轴承套装在主轴[10]上，(或者端面凸轮[28]和锁紧端齿盘[29]均用轴承套装在主轴[34]上)；减速机构可以是由行星架[2]与机械编码盘[3]连在一起的齿轮3a，与端面凸轮[4]连在一起的齿轮4b，及多个行星小齿轮[13]组成，也可以由齿轮减速系[25]和与端面凸轮[28]连在一起的齿轮28a所组成，其机械编码盘[26]安装在端面凸轮[28]上。

2、根据权利要求1所述的带凸轮定位装置和码盘的数控刀架，其特征是机械编码盘[3]或[26]的一面设置有多条按BCD码(8421码)的要求及微动开关的位置确定的同心园状的突起，其宽度为2——4mm，高度为2——4mm。

3、根据权利要求1或2所述的带凸轮定位装置和码盘的数控刀架，其特征是安装在电机座上的多个微动开关[20]组成BCD码发讯器，顶杆[15]或[44]的一端与机械编码器具有同心园状的突起的一面接触，另一端与BCD码发讯器微动开关[20]相接触。

4、根据权利要求1或2所述的带凸轮定位装置和码盘的数控刀架，其特征是在机械编码盘[3]的周边上，或者在转塔体[27]上设有初定位孔或凹槽，其数量与刀具工位数量相同。

5、根据权利要求1或2所述的带凸轮定位装置和码盘的数控刀架，其特征是电动插销装置平行主轴地安装在机械编码盘边的初定位孔或凹槽的中心线上，它是由制动器[22]或[38]，能插入初定位孔或凹槽的初定位销[23]或[41]，初定位开关装置[19]或[39]组成，它们都安装在电机座[18]或[32]上；为保证初定位销稳定工作的杠杆[21]或[39]与初定位销[23]或[41]呈90°地安装在旁边。

6、根据权利要求1或2所述的带凸轮定位装置和码盘的数控刀架，其特征是能够帮助锁紧端齿盘[7]或[29]脱开的叁个或多个园柱形弹簧[11]或[37]周边地安装在旋转端齿盘[9]上，或者安装在固定端齿盘[30]上。

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