CN203125228U - 一种拨叉式精密柔性连接驱动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种拨叉式精密柔性连接驱动机构。所述的拨叉式精密柔性连接驱动机构采用弹性联轴器和软拨爪两级柔性连接，弹性联轴器减弱电机对主轴回转精度的影响，弹性软拨爪消除拨叉盘对气浮主轴回转精度的影响。电机与气浮主轴之间安装有一对角接触球轴承，承受电机与气浮主轴不同轴所产生的力对电机的弯矩。本实用新型中设置的四软拨爪分为两组，空心螺母调节弹簧的压缩量来调节对称位置两个软拨爪驱动力的大小，实现每组双软拨爪同时驱动。本实用新型是一种在气浮主轴与电机之间的拨叉式精密柔性连接驱动机构，对电机的回转精度要求低，大幅提高了电机驱动后气浮主轴的回转精度，结构简单，拆装方便。

Description

一种拨叉式精密柔性连接驱动机构

技术领域

本实用新型属于驱动机构技术领域，具体涉及一种拨叉式精密柔性连接驱动机构。本实用新型可以使用在气浮主轴与电机之间的连接驱动，能够降低对驱动电机的精度要求，提高气浮主轴的回转精度。

背景技术

自上世纪六十年代以来，随着原子能、航天技术、微电子学、信息技术及生物工程等新兴科学技术的发展，加工精度越来越高。加工精度的高指标，形成对加工机器和测量仪器的精度要求越来越高，进而推动了高精度加工设备的发展。空气静压支承单元作为超精密加工的关键单元之一，在20世纪中期迅速发展起来。气浮主轴虽然刚度不如传统的机械主轴，但它具有高精度、无摩擦、热稳定性好、低振动、爬行小、无污染等独特优点，是实现超精密加工的核心功能部件。

高精度气浮主轴的驱动主要采用分体式力矩电机和一体式伺服电机，分体式力矩电机的动子磁片与定子硅钢片之间的磁力很大，而且动子和定子的内外圈同轴度比气浮主轴的精度差很多，这样电机的动子与定子之间会有一定的磁力，会对气浮主轴的回转精度造成一定的影响；绝大多数一体式伺服电机回转精度比分体式力矩电机差，它与气浮主轴之间一般采用弹性联轴器驱动，弹性体不能无限制柔软，导致一体式伺服电机对气浮主轴的回转精度影响更大。因此气浮主轴与驱动电机之间的连接方式成为了超精密加工、检测的关键技术。目前还没有设计出拨叉柔性连接驱动气浮主轴的机构。

发明内容

为了解决现有技术中电机驱动影响主轴回转精度的问题，本实用新型提供一种拨叉式精密柔性连接驱动机构。本实用新型的驱动机构在实现电机驱动的同时，可实现不影响主轴的回转精度。

本实用新型的拨叉式精密柔性连接驱动机构，其特点是，所述的驱动机构包括气浮主轴、调整垫环、电机过渡板、气浮主轴端盖、电机安装座、电机、弹性联轴器、侧护板、角接触球轴承端盖、防尘盖板、空心螺母、导向杆、弹簧、旋转芯轴、软拨爪。其中，所述旋转芯轴包括拨叉盘、拨叉盘锁紧螺母、角接触球轴承垫环、角接触球轴承芯轴、角接触球轴承锁紧螺母、角接触球轴承。所述软拨爪包括销轴、深沟球轴承挡肩、深沟球轴承、深沟球轴承外套。其连接关系是，调整垫环安装在气浮主轴的外围，环状的电机过渡板通过螺钉安装在调整垫环的上方，电机过渡板上均匀设置有四个调节空心螺母的端面窗口，用于防尘的防尘盖板通过螺钉分别对应安装在电机过渡板上的端面窗口上。电机过渡板的上方连接有环形的电机安装座，电机安装座与上方的电机通过螺钉固定连接；弹性联轴器安装在电机下方的输出轴上，电机安装座侧面开有锁紧弹性联轴器的侧面窗口，用于防尘的侧护板安装在电机安装座的侧面窗口处。旋转芯轴中的角接触球轴承芯轴的一端通过弹性联轴器与电机相连，并位于弹性联轴器的下方，角接触球轴承芯轴的另一端连接拨叉盘，拨叉盘通过拨叉盘锁紧螺母固定在角接触球轴承芯轴上，在角接触球轴承芯轴上设置有安装角接触球轴承的轴承台阶，两个角接触球轴承之间垫有角接触球轴承垫环并安装在轴承台阶上，角接触球轴承上方通过角接触球轴承锁紧螺母锁紧在角接触球轴承芯轴的上，通过角接触球轴承下方的角接触球轴承端盖与电机安装座连接。旋转芯轴中的拨叉盘上开有四个竖直方向光孔和四个侧向的螺纹孔，软拨爪中的销轴下端装有深沟球轴承，深沟球轴承通过深沟球轴承挡肩压紧，销轴穿过拨叉盘的四个光孔内通过螺母锁紧，深沟球轴承外圆面上套有深沟球轴承外套。导向杆安装在拨叉盘的侧向螺纹孔内，弹簧安装在导向杆上，软拨爪中的销轴上加工有平面，导向杆一端与销轴上的平面接触，另一端穿过空心螺母的内孔，空心螺母安装在拨叉盘的侧向的螺纹孔内。开有四个“U”型槽的气浮主轴端盖安装在气浮主轴的动子上方，软拨爪中的深沟球轴承和深沟球轴承外套安装在气浮主轴端盖的四个“U”型槽内。所述的气浮主轴、气浮主轴端盖、旋转芯轴、电机、弹性联轴器为同轴心设置。

所述的软拨爪为对称设置的四软拨爪。即分为两组，其中每组包括两个软拨爪同时驱动。

所述的侧护板设置有四个。

所述的防尘盖板设置有四个。

所述的角接触球轴承设置有二个。

所述的空心螺母设置有四个。

所述的导向杆设置有四个。

所述的弹簧设置有四个。

所述的驱动机构连接采用弹性联轴器和软拨爪两级柔性连接。所述的空心螺母可以调节弹簧的压缩量来调节对称位置两个拨爪驱动力的大小。

调整垫环用于调节电机与气浮主轴之间的同轴度；电机过渡板、电机安装座构成电机的安装基准；拨叉盘锁紧螺母、角接触球轴承垫环、角接触球轴承芯轴、角接触球轴承锁紧螺母、角接触球轴承、角接触球轴承端盖组成拨叉式精密柔性连接驱动机构的回转轴；销轴、深沟球轴承挡肩、深沟球轴承、深沟球轴承外套、空心螺母、导向杆、弹簧构成具有一定弹性的软拨爪安装在拨叉盘上；拨叉盘通过软拨爪在主轴端盖上的凹槽中驱动气浮主轴转动；弹性联轴器连接电机与角接触球轴承芯轴；侧护板、防尘盖板用于防尘，保护整个机构内部的洁净度。电机启动通过拨叉盘驱动气浮主轴的转子转动。其中弹性联轴器减弱电机对气浮主轴回转精度的影响；角接触球轴承承受电机与气浮主轴不同轴所产生的力对电机的弯矩；空心螺母可以调节弹簧的压缩量，从而调节对称位置两个软拨爪驱动力的大小，使得两个驱动力相同，始终保证对称位置双软拨爪驱动；弹性软拨爪消除拨叉盘对气浮主轴回转精度的影响。

本实用新型的拨叉式精密柔性连接驱动机构采用弹性联轴器、软拨爪两级柔性连接，消除电机对气浮主轴回转精度的影响；采用弹簧调节四个软拨爪之间的位置关系，实现一组软拨爪启动，一组软拨爪停机；同时每对软拨爪中的两个软拨爪驱动力的大小相同，始终保证双软拨爪驱动。

本实用新型的拨叉式精密柔性连接驱动机构有益效果是：对电机的回转精度要求低，大幅提高了电机驱动后气浮主轴的回转精度，结构简单，拆装方便。

附图说明

图1为本实用新型的拨叉式精密柔性连接驱动机构结构示意图；

图2为图1中的局部放大图；

图3为图1中的A-A剖面图；

图4为本实用新型中的四软拨爪的结构示意图；

图中：1.气浮主轴    2.调整垫环     3.电机过渡板     4.拨叉盘     5.主轴端盖     6.拨叉盘锁紧螺母     7.轴承垫环     8.轴承芯轴     9.轴承锁紧螺母     10.电机安装座     11.电机     12.弹性联轴器     13.角接触球轴承     14.侧护板     15.轴承端盖     16.防尘盖板     17.销轴     18.轴承挡肩     19.深沟球轴承     20.轴承外套     21.空心螺母     22.导向杆     23.弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步的详细描述：

实施例1

图1为本实用新型的拨叉式精密柔性连接驱动机构结构示意图，图2为图1中的局部放大图，图3为图1中的A-A剖面图，图4为本实用新型中的四软拨爪的结构示意图。

在图1~图4中，本实用新型的拨叉式精密柔性连接驱动机构，包括气浮主轴1、调整垫环2、电机过渡板3、气浮主轴端盖5、电机安装座10、电机11、弹性联轴器12、侧护板、角接触球轴承端盖15、防尘盖板、空心螺母、导向杆、弹簧、旋转芯轴、软拨爪；其中，所述旋转芯轴包括拨叉盘4、拨叉盘锁紧螺母6、角接触球轴承垫环7、角接触球轴承芯轴8、角接触球轴承锁紧螺母9、角接触球轴承；所述软拨爪包括销轴、深沟球轴承挡肩、深沟球轴承、深沟球轴承外套；其连接关系是，调整垫环2安装在气浮主轴1的外围，环状的电机过渡板3通过螺钉安装在调整垫环2的上方，电机过渡板3上均匀设置有四个调节空心螺母的端面窗口，用于防尘的防尘盖板通过螺钉分别对应安装在电机过渡板3上的端面窗口上；电机过渡板3的上方连接有环形的电机安装座10，电机安装座10与上方的电机11通过螺钉固定连接；弹性联轴器12安装在电机11下方的输出轴上，电机安装座10侧面开有锁紧弹性联轴器12的侧面窗口，用于防尘的侧护板安装在电机安装座10的侧面窗口处；旋转芯轴中的角接触球轴承芯轴8的一端通过弹性联轴器12与电机11相连，并位于弹性联轴器12的下方，角接触球轴承芯轴8的另一端连接拨叉盘4，拨叉盘4通过拨叉盘锁紧螺母6固定在角接触球轴承芯轴8上，在角接触球轴承芯轴8上设置有安装角接触球轴承的轴承台阶，两个角接触球轴承之间垫有角接触球轴承垫环7并安装在轴承台阶上，角接触球轴承上方通过角接触球轴承锁紧螺母9锁紧在角接触球轴承芯轴8的上，通过角接触球轴承下方的角接触球轴承端盖15与电机安装座10连接；旋转芯轴中的拨叉盘4上开有四个竖直方向光孔和四个侧向的螺纹孔，软拨爪中的销轴下端装有深沟球轴承，深沟球轴承通过深沟球轴承挡肩压紧，销轴穿过拨叉盘4的四个光孔内通过螺母锁紧，深沟球轴承外圆面上套有深沟球轴承外套；导向杆安装在拨叉盘4的侧向螺纹孔内，弹簧安装在导向杆上，软拨爪中的销轴上加工有平面，导向杆一端与销轴上的平面接触，另一端穿过空心螺母的内孔，空心螺母安装在拨叉盘4的侧向的螺纹孔内；开有四个“U”型槽的气浮主轴端盖5安装在气浮主轴1的动子上方，软拨爪中的深沟球轴承和深沟球轴承外套安装在气浮主轴端盖5的四个“U”型槽内；所述的气浮主轴1、气浮主轴端盖5、旋转芯轴、电机11、弹性联轴器12为同轴心设置。

所述的软拨爪为对称设置的四软拨爪。如图4所示，即分为两组，其中每组包括两个软拨爪同时驱动。

本实施例中，所述的四软拨爪中每个软拨爪设置有销轴、深沟球轴承挡肩、深沟球轴承、深沟球轴承外套各一个；如图2所示，销轴17、深沟球轴承挡肩18、深沟球轴承19、深沟球轴承外套20，组成其中一个软拨爪。

所述的侧护板设置有四个，侧护板14为其中一个。

所述的防尘盖板设置有四个，防尘盖板16为其中一个。

所述的角接触球轴承设置有二个，角接触球轴承13为其中一个。

所述的空心螺母设置有四个，空心螺母21为其中一个。

所述的导向杆设置有四个，导向杆22为其中一个。

所述的弹簧设置有四个，弹簧23为其中一个。

调整垫环2用于调节电机11与气浮主轴1之间的同轴度；电机过渡板3、电机安装座10构成电机11的安装基准；拨叉盘锁紧螺母6、角接触球轴承垫环7、角接触球轴承芯轴8、角接触球轴承锁紧螺母9、角接触球轴承、角接触球轴承端盖15组成本实用新型中的回转轴；销轴、深沟球轴承挡肩、深沟球轴承、深沟球轴承外套、空心螺母、导向杆、弹簧构成具有一定弹性的软拨爪安装在拨叉盘4上；拨叉盘4通过软拨爪在主轴端盖5上的凹槽中驱动气浮主轴1转动；弹性联轴器12连接电机11与角接触球轴承芯轴8；侧护板、防尘盖板用于防尘，保护整个机构内部的洁净度。

本实用新型的拨叉式精密柔性连接驱动机构的结构装配过程是：将气浮主轴端盖5安装到气浮主轴1上，并保证基准面的同轴度要求；通过气浮主轴1回转调整调整垫环2保证同轴度要求，这样就建立了电机11与气浮主轴1之间的同轴；按图1安装电机过渡板3、拨叉盘4、拨叉盘锁紧螺母6、角接触球轴承垫环7、角接触球轴承芯轴8、角接触球轴承锁紧螺母9、电机安装座10、角接触球轴承、角接触球轴承端盖15、销轴、深沟球轴承挡肩、深沟球轴承、深沟球轴承外套；将电机过渡板3固定到调整垫环2上，并保证软拨爪嵌入到气浮主轴端盖5的U型槽内；空心螺母、导向杆、弹簧安装到拨叉盘4上，并保证如图4所示的四个软拨爪对称位置为一组，两组分别负责启动和停机，调节空心螺母改变弹簧的压缩量，使得即便受到冲击力的情况下一组软拨爪中的两个也可以同时工作；安装电机11、弹性联轴器12，弹性联轴器为抱紧式结构，锁紧抱紧螺钉，完成整个机构的装配。

本实用新型的一种拨叉式精密柔性连接驱动机构是这样工作的：工作时电机11启动通过拨叉盘4驱动气浮主轴1的转子转动。其中弹性联轴器12减弱电机11对气浮主轴1回转精度的影响；角接触球轴承承受电机11与气浮主轴1不同轴所产生的力对电机11的弯矩；空心螺母调节弹簧的压缩量，从而调节对称位置两个软拨爪驱动力的大小，使得两个驱动力相同，始终保证双软拨爪驱动；弹性软拨爪消除拨叉盘4对气浮主轴1回转精度的影响。

Claims (8)

1.一种拨叉式精密柔性连接驱动机构，其特征在于，所述的驱动机构包括气浮主轴（1）、调整垫环（2）、电机过渡板（3）、气浮主轴端盖（5）、电机安装座（10）、电机（11）、弹性联轴器（12）、侧护板、角接触球轴承端盖（15）、防尘盖板、空心螺母、导向杆、弹簧、旋转芯轴、软拨爪；其中，所述旋转芯轴包括拨叉盘（4）、拨叉盘锁紧螺母（6）、角接触球轴承垫环（7）、角接触球轴承芯轴（8）、角接触球轴承锁紧螺母（9）、角接触球轴承；所述软拨爪包括销轴、深沟球轴承挡肩、深沟球轴承、深沟球轴承外套；其连接关系是，调整垫环（2）安装在气浮主轴（1）的外围，环状的电机过渡板（3）通过螺钉安装在调整垫环（2）的上方，电机过渡板（3）上均匀设置有四个调节空心螺母的端面窗口，用于防尘的防尘盖板通过螺钉分别对应安装在电机过渡板（3）上的端面窗口上；电机过渡板（3）的上方连接有环形的电机安装座（10），电机安装座（10）与上方的电机（11）通过螺钉固定连接；弹性联轴器（12）安装在电机（11）下方的输出轴上，电机安装座（10）侧面开有锁紧弹性联轴器（12）的侧面窗口，用于防尘的侧护板安装在电机安装座（10）的侧面窗口处；旋转芯轴中的角接触球轴承芯轴（8）的一端通过弹性联轴器（12）与电机（11）相连，并位于弹性联轴器（12）的下方，角接触球轴承芯轴（8）的另一端连接拨叉盘（4），拨叉盘（4）通过拨叉盘锁紧螺母（6）固定在角接触球轴承芯轴（8）上，在角接触球轴承芯轴（8）上设置有安装角接触球轴承的轴承台阶，两个角接触球轴承之间垫有角接触球轴承垫环（7）并安装在轴承台阶上，角接触球轴承上方通过角接触球轴承锁紧螺母（9）锁紧在角接触球轴承芯轴（8）的上，通过角接触球轴承下方的角接触球轴承端盖（15）与电机安装座（10）连接；旋转芯轴中的拨叉盘（4）上开有四个竖直方向光孔和四个侧向的螺纹孔，软拨爪中的销轴下端装有深沟球轴承，深沟球轴承通过深沟球轴承挡肩压紧，销轴穿过拨叉盘（4）的四个光孔内通过螺母锁紧，深沟球轴承外圆面上套有深沟球轴承外套；导向杆安装在拨叉盘（4）的侧向螺纹孔内，弹簧安装在导向杆上，软拨爪中的销轴上加工有平面，导向杆一端与销轴上的平面接触，另一端穿过空心螺母的内孔，空心螺母安装在拨叉盘（4）的侧向的螺纹孔内；开有四个“U”型槽的气浮主轴端盖（5）安装在气浮主轴（1）的动子上方，软拨爪中的深沟球轴承和深沟球轴承外套安装在气浮主轴端盖（5）的四个“U”型槽内；所述的气浮主轴（1）、气浮主轴端盖（5）、旋转芯轴、电机（11）、弹性联轴器（12）为同轴心设置。

2.根据权利要求1所述的一种拨叉式精密柔性连接驱动机构，其特征在于：所述的软拨爪为对称设置的四软拨爪。

3.根据权利要求1所述的一种拨叉式精密柔性连接驱动机构，其特征在于：所述的侧护板设置的数量为四个。

4.根据权利要求1所述的一种拨叉式精密柔性连接驱动机构，其特征在于：所述的防尘盖板设置的数量为四个。

5.根据权利要求1所述的一种拨叉式精密柔性连接驱动机构，其特征在于：所述的角接触球轴承设置的数量为二个。

6.根据权利要求1所述的一种拨叉式精密柔性连接驱动机构，其特征在于：所述的空心螺母设置的数量为四个。

7.根据权利要求1所述的一种拨叉式精密柔性连接驱动机构，其特征在于：所述的导向杆设置的数量为四个。

8.根据权利要求1所述的一种拨叉式精密柔性连接驱动机构，其特征在于：所述的弹簧设置的数量为四个。

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