CN208592592U - 一种基于螺旋运动副的动作执行装置 - Google Patents

Abstract

一种基于螺旋运动副的动作执行装置，具有底板、左从动齿轮、左主动齿轮、左固定支撑、右从动齿轮、右主动齿轮、右固定支撑、螺旋轴、主轴固定架、花键螺母、滚珠丝杠螺母、深沟球轴承，左、右固定支撑安装在底板左、右端，左、有交流伺服电机安装在左、右固定支撑上，深沟球轴承安装在左、右固定支撑轴孔两端内侧，花键螺母、滚珠丝杠螺母套在轴承内圈内，左、右主动齿轮安装在左、有交流伺服电机的转轴上，主轴固定架安装在螺旋轴右，电主轴安装在主轴固定架内，螺旋轴花键杆套在花键螺母槽内，螺旋轴外螺纹旋入滚珠丝杠螺母内螺纹，左、右从动齿轮安装在第一只、第三只深沟球轴承的内圈前端内，底板安装在机床上。

Description

一种基于螺旋运动副的动作执行装置

技术领域

本实用新型涉及机械加工设备领域，特别是一种基于螺旋运动副的动作执行装置。

背景技术

目前的带旋转自由度的五轴数控机床绝大部分旋转运动副采用串联机构的原理，即由两条传动链同时从机床底座向上引出并分别延伸到机床的主轴和工作台，与旋转运动副分别通过链轮连接；机床使用的旋转运动副一般位于机床运动链的末端，旋转运动副工作时，两条传动链经电机驱动装置带动旋转运动副工作，旋转运动副或带动机床的工作台运动，或带动机床主轴运动，或分别带动机床的主轴和工作台进行回转运动，并配合直线自由度运动，实现刀具和工件之间的复杂相对进给运动，进而实现对各种复杂结构件的加工。

由于数控机床对刚性的要求较高，其各运动轴的质量及惯性较大，处于运动链开始的运动部件旋转运动副在运动时需要负载其后续串联叠加的全部运动部件，需要很大的驱动力，因此，链轮驱动的传统串联结构旋转运动副会导致机床加速特性提高困难，而且还存在旋转运动副的驱动机构结构复杂的缺点。为了提高机床的加速特性，旋转运动副并联结构或混联结构是一种可选择的途径；并联结构具有较好的刚性和动态特性，其运动部件的质量轻，易达到较高的加速度；但是并联结构体积较大、末端姿态空间较小，难以满足对姿态空间要求较大的工件产品的加工，如叶轮、叶片等。

发明内容

为了克服现有机床链轮驱动的旋转运动副因结构所限，会导致机床加速特性提高困难，以及旋转运动副的驱动机构存在结构复杂的弊端，本实用新型提供了结构紧凑、可方便安装在机床小空间内直接使用，实现具有高加速特性的两自由度末端运动，工作时可方便实现主轴（螺旋轴）左右运动，并能带动主轴右端的电主轴做自由360度转动，从而电主轴在加工工件时，结合机床相应部件，能达到更好效果的一种基于螺旋运动副的动作执行装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于螺旋运动副的动作执行装置，包括电主轴、左交流伺服电机、右交流伺服电机，电主轴、左交流伺服电机、右交流伺服电机电源输入端和机床上电气控制箱分别通过导线连接，其特征在于还具有底板、左从动齿轮、左主动齿轮、左固定支撑、右从动齿轮、右主动齿轮、右固定支撑、螺旋轴、主轴固定架、花键螺母A、花键螺母B、滚珠丝杠螺母A、滚珠丝杠螺母B、深沟球轴承A、深沟球轴承B、深沟球轴承C、深沟球轴承D，左固定支撑、右固定支撑由左至右中部各有一个轴孔，左固定支撑通过螺杆螺母安装在底板左端，深沟球轴承A、深沟球轴承B分别安装在左固定支撑轴孔的左右两端内侧，花键螺母A、花键螺母B分别套在深沟球轴承A、深沟球轴承B的内圈内，环螺旋轴左部由左至右具有多道横向分布的开口槽，开口槽侧端凸起部位作为花键杆，环螺旋轴右部分布有外螺纹，左主动齿轮安装在左交流伺服电机的转轴上，左交流伺服电机通过螺杆螺母横向安装在左固定支撑上端，右主动齿轮安装在右交流伺服电机的转轴上，右交流伺服电机通过螺杆螺母横向安装在右固定支撑上端，右固定支撑通过螺杆螺母安装在底板右端，滚珠丝杠螺母A、滚珠丝杠螺母B分别套在深沟球轴承C、深沟球轴承D的内圈内，主轴固定架左端焊接在螺旋轴的右端中部，主轴固定架右端有一个开孔，开孔周围具有多个固定孔，电主轴通过螺杆螺母安装在主轴固定架开孔内，螺旋轴的开口槽侧端多根花键杆分别套在花键螺母A、花键螺母B的内侧横向分布的花键槽内，螺旋轴右部外螺纹分别旋入滚珠丝杠螺母A、滚珠丝杠螺母B的内螺纹内，螺旋轴的左端位于左固定支撑的左侧端中部，螺旋轴的右端位于右固定支撑的右侧端中部，左从动齿轮安装在深沟球轴承A的内圈前端内，右从动齿轮安装在深沟球轴承C的内圈前端内，底板安装在机床上。

所述左从动齿轮和右从动齿轮齿数一致，左主动齿轮、右主动齿轮齿数一致。

所述左从动齿轮、右从动齿轮齿数比左主动齿轮、右主动齿轮齿数多。

所述左从动齿轮和左主动齿轮啮合，右从动齿轮和右主动齿轮啮合。

所述左从动齿轮、右从动齿轮的内圈内径大于螺旋轴外径。

本实用新型有益效果是：本新型安装在机床上即可直接使用（安装具体位置方便后续本新型结合使用机床相应部件、方便加工工件的任何位置均可），本新结构紧凑，占机床安装空间小，工作时本新型能实现具有高加速特性的两自由度末端运动，螺旋轴在花键螺母A、花键螺母B、滚珠丝杠螺母A、滚珠丝杠螺母B等部件共同作用下，能控制电主轴实现做自由360度自由转动以及横向左右运动，这样，电主轴在加工工件时，结合机床相应部件，能达到更好的工件加工效果。基于上述，所以本实用新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型部分结构示意图。

具体实施方式

图1、2中所示，一种基于螺旋运动副的动作执行装置，包括电主轴1、左交流伺服电机2、右交流伺服电机3，电主轴1、左交流伺服电机2、右交流伺服电机3电源输入端和机床上电气控制箱分别通过导线连接，还具有底板4、左从动齿轮5、左主动齿轮6、左固定支撑7、右从动齿轮8、右主动齿轮9、右固定支撑10、螺旋轴11、主轴固定架12、花键螺母A13、花键螺母B14、滚珠丝杠螺母A15、滚珠丝杠螺母B16、深沟球轴承A17、深沟球轴承B18、深沟球轴承C19、深沟球轴承D20，左固定支撑7、右固定支撑10由左至右中部各有一个轴孔，左固定支撑7通过螺杆螺母安装在底板4左端，深沟球轴承A17、深沟球轴承B18分别安装在左固定支撑7轴孔的左右两端内侧，花键螺母A13、花键螺母B14分别套在深沟球轴承A17、深沟球轴承B18的内圈内，环螺旋轴11左部由左至右具有多道横向分布的开口槽，开口槽侧端凸起部位作为花键杆11-1，环螺旋轴11右部分布有外螺纹11-2，左主动齿轮6安装在左交流伺服电机2的转轴上，左交流伺服电机2通过螺杆螺母横向安装在左固定支撑7上端，右主动齿轮9安装在右交流伺服电机3的转轴上，右交流伺服电机3通过螺杆螺母横向安装在右固定支撑10上端，右固定支撑10通过螺杆螺母安装在底板4右端，滚珠丝杠螺母A13、滚珠丝杠螺母B14分别套在深沟球轴承C19、深沟球轴承D20的内圈内，主轴固定架12左端焊接在螺旋轴11的右端中部，主轴固定架12右端有一个开孔，开孔周围具有多个固定孔，电主轴1通过螺杆螺母安装在主轴固定架12开孔内，螺旋轴11的开口槽侧端多根花键杆11-1分别套在花键螺母A13、花键螺母B14的内侧横向分布的花键槽内，螺旋轴11右部外螺纹11-2分别旋入滚珠丝杠螺母A15、滚珠丝杠螺母B16的内螺纹内，螺旋轴11的左端位于左固定支撑7的左侧端中部，螺旋轴11的右端位于右固定支撑10的右侧端中部，左从动齿轮5安装在深沟球轴承A17的内圈前端内，右从动齿轮8安装在深沟球轴承C19的内圈前端内，底板4安装在机床上。

图1、2中所示，左从动齿轮5和右从动齿轮8齿数一致，左主动齿轮6、右主动齿轮9齿数一致。左从动齿轮5、右从动齿轮8齿数比左主动齿轮6、右主动齿轮9齿数多。左从动齿轮5和左主动齿轮6啮合，右从动齿轮8和右主动齿轮9啮合。左从动齿轮5、右从动齿轮8的内圈内径大于螺旋轴11外径。

图1、2中所示，本新型通过底板经螺杆螺母安装在机床上即可直接使用（安装具体位置方便后续本新型结合使用机床相应部件、加工工件的任何位置均可，比如接近机床夹持装置附近），本新结构紧凑，占机床安装空间小，工作时本新型能实现具有高加速特性的两自由度末端运动，进而实现电主轴做自由360度自由转动以及横向左右运动，这样，电主轴1在加工工件时，结合机床相应部件，能达到更好的工件加工效果。

图1、2中所示，实际操作中，需要加工的工件固定在机床的夹持装置上，当需要螺旋轴11带动主轴固定架12做转动时，也就是控制电主轴1转动加工工件时，同时打开机床上电气控制箱的左交流伺服电机2、右交流伺服电机3电源控制开关，左交流伺服电机2、右交流伺服电机3同时得电工作，左交流伺服电机2、右交流伺服电机3规格一致，工作时其转轴转速完全一致，左交流伺服电机2得电工作后其转轴带动左主动齿轮6转动，左主动齿轮6带动左从动齿轮5转动，左从动齿轮5带动深沟球轴承A内圈以及花键螺母A转动，花键螺母A的花键槽经螺旋轴11的花键杆11-1带动螺旋轴11转动，深沟球轴承B内圈及内圈内部的花键螺母B此刻处于随动状态；右交流伺服电机3得电工作后其转轴带动右主动齿轮9转动，右主动齿轮9带动右从动齿轮8转动，右从动齿轮8带动深沟球轴承C19内圈以及滚珠丝杠螺母A15转动，此刻由于螺旋轴11和滚珠丝杠螺母A15同步转动，因此，滚珠丝杠螺母A15的内螺纹不会作用于螺旋轴11右端外螺纹，因此不会造成螺旋轴11左右轴向运动，螺旋轴11转动时带动滚珠丝杠螺母B16沿深沟轴承D的内圈做转动。通过上述，就能实现螺旋轴11纯作圆周运动，进而带动主轴固定架12做圆周转动，也就是控制主轴固定架12右端的电主轴1做圆周转动加工工件，实际操作中，通过操作机床上电气控制箱的左交流伺服电机2、右交流伺服电机3电源控制开关，可以根据需要控制左交流伺服电机2、右交流伺服电机3的转轴正反转，进而控制螺旋轴11根据需要带动电主轴1正反转加工工件；电主轴1转到合适位置后，关闭电气控制箱的左交流伺服电机2、右交流伺服电机3电源控制开关即可。

图1、2中所示，实际操作中，当需要螺旋轴11带动主轴固定架12做左右轴向运动时，也就是控制电主轴1左右轴向运动加工工件时，打开机床上电气控制箱的右交流伺服电机3电源控制开关，右交流伺服电机3得电工作，左交流伺服电机2不得电处于停止工作状态；右交流伺服电机3得电工作后其转轴带动右主动齿轮9转动，右主动齿轮9带动右从动齿轮8转动，右从动齿轮8带动深沟球轴承C19内圈以及滚珠丝杠螺母A15转动，此刻由于，螺旋轴11没有转动，因此，滚珠丝杠螺母A15的内螺纹会作用于螺旋轴11右端外螺纹，于是，螺旋轴11会产生左右轴向运动，并带动电主轴1做左右轴向运动，右交流伺服电机3得电工作后其转轴顺时针转动时，螺旋轴11带动电主轴1向左轴向运动，右交流伺服电机3得电工作后其转轴逆时针转动时，螺旋轴11带动电主轴1向右轴向运动。由于，左交流伺服电机2处于停止工作状态，螺旋轴11轴向做左右运动时，螺旋轴11会经其左部的花键杆11-1沿左固定支撑7的深沟球轴承A17、深沟球轴承B18内圈的花键螺母A和花键螺母B的花键槽左右轴向运动，在螺旋轴11向左运动一定位置后，由于，左从动齿轮5的内圈内径大于螺旋轴11外径，所以，螺旋轴11向左移动一定位置后，其前端会位于深沟球轴承A17的左外侧端，保证了螺旋轴11的轴向位移需要。本新结构紧凑，占机床安装空间小，工作时本新型能实现具有高加速特性的两自由度末端运动，进而实现电主轴1做自由360度转动以及横向左右运动，这样，电主轴1在加工工件时，结合机床相应部件，能达到更好的工件加工效果.基于上述，所以本实用新型具有好的应用前景。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种基于螺旋运动副的动作执行装置，包括电主轴、左交流伺服电机、右交流伺服电机，电主轴、左交流伺服电机、右交流伺服电机电源输入端和机床上电气控制箱分别通过导线连接，其特征在于还具有底板、左从动齿轮、左主动齿轮、左固定支撑、右从动齿轮、右主动齿轮、右固定支撑、螺旋轴、主轴固定架、花键螺母A、花键螺母B、滚珠丝杠螺母A、滚珠丝杠螺母B、深沟球轴承A、深沟球轴承B、深沟球轴承C、深沟球轴承D，左固定支撑、右固定支撑由左至右中部各有一个轴孔，左固定支撑安装在底板左端，深沟球轴承A、深沟球轴承B分别安装在左固定支撑轴孔的左右两端内侧，花键螺母A、花键螺母B分别套在深沟球轴承A、深沟球轴承B的内圈内，环螺旋轴左部由左至右具有多道横向分布的开口槽，开口槽侧端凸起部位作为花键杆，环螺旋轴右部分布有外螺纹，左主动齿轮安装在左交流伺服电机的转轴上，左交流伺服电机安装在左固定支撑上端，右主动齿轮安装在右交流伺服电机的转轴上，右交流伺服电机安装在右固定支撑上端，右固定支撑安装在底板右端，滚珠丝杠螺母A、滚珠丝杠螺母B分别套在深沟球轴承C、深沟球轴承D的内圈内，主轴固定架左端安装在螺旋轴的右端中部，电主轴安装在主轴固定架开孔内，螺旋轴的开口槽侧端多根花键杆分别套在花键螺母A、花键螺母B的内侧横向分布的花键槽内，螺旋轴右部外螺纹分别旋入滚珠丝杠螺母A、滚珠丝杠螺母B的内螺纹内，左从动齿轮安装在深沟球轴承A的内圈前端内，右从动齿轮安装在深沟球轴承C的内圈前端内，底板安装在机床上。

2.根据权利要求1所述的一种基于螺旋运动副的动作执行装置，其特征在于左从动齿轮和右从动齿轮齿数一致，左主动齿轮、右主动齿轮齿数一致。

3.根据权利要求2所述的一种基于螺旋运动副的动作执行装置，其特征在于左从动齿轮、右从动齿轮齿数比左主动齿轮、右主动齿轮齿数多。

4.根据权利要求1所述的一种基于螺旋运动副的动作执行装置，其特征在于左从动齿轮和左主动齿轮啮合，右从动齿轮和右主动齿轮啮合。

5.根据权利要求1所述的一种基于螺旋运动副的动作执行装置，其特征在于左从动齿轮、右从动齿轮的内圈内径大于螺旋轴外径。