CN219582280U - 一种可变角度气动装夹主轴模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可变角度气动装夹主轴模组，包括主轴头模块、升降模块；采用步进电机定量驱动主轴角度，主轴采用特殊结构，使主轴头模块具备360°转向、三爪气缸仅与I‑5气动导电滑环导线联通具备导电性，与其它任何部件绝缘。升降模用于驱动主轴头模块的纵向移动。使用时三爪气缸用于夹持刀具切割时，通过定向转动使刀具沿被切割工件的几何形状切线运动，实现不同图形的高精度裁剪，该模组适用于非金属件切割，尤其适用于皮革类自动化设备使用。

Description

一种可变角度气动装夹主轴模组

技术领域

本实用新型涉及非金属件加工设备领域，尤其涉及一种可变角度气动装夹主轴模组。

背景技术

在制造加工领域，通常采用各类刀具对被加工进行材料去除的方法进行生产加工。一般加工刚性较好的材料使用铣刀加工，主轴只需自转通过旋转铣刀刀刃铣屑多余材料，在皮革加工领域因材质特性需要使用切割刀片，利用刀刃进行裁剪，加工异形图形则需要刀刃沿图形形状切割。因此需设计一种具备可变角度且具备自转的一种可变角度气动装夹主轴头。

实用新型内容

发明目的：为了解决上述背景技术存在的不足，本实用新型提供了一种高可靠性，结构简单，操作便捷的可变角度气动装夹主轴模组。

技术方案：一种可变角度气动装夹主轴模组，包括主轴头模块和升降模块，主轴头模块包括主轴、第一轴承、主轴支架、三爪气缸、步进电机、第一同步齿形轮、第二同步齿形轮、第一滑块、丝杆螺母；主轴气道环同轴连接于主轴顶端，气动导电滑环与所述主轴气道环装配，所述气动导电滑环自带导线穿过所述主轴气道环和所述主轴与所述三爪气缸连接，所述三爪气缸同轴连接于所述主轴底端；所述第一同步齿形轮与所述第二同步齿形轮通过皮带连接；所述第一滑块与所述主轴支架装配，所述丝杆螺母安装于所述主轴支架的丝杆过孔；

升降模块包括、丝杆、轴承立板、承载立板、第一轨道、第二轨道；所述轴承立板和所述第二步进电机支架与所述承载立板装配；所述丝杆置于所述轴承立板、所述第二步进电机支架之间；第一轨道位于第二轨道上方并与第二轨道平行；所述第一轨道与所述第二步进电机支架装配，所述第二轨道与所述承载立板装配；

主轴头模块的第一滑块与升降模块的第二轨道装配，主轴头模块的丝杆螺母与升降模块的丝杆连接；

优选地，两个所述第一轴承中间设有轴套，所述轴套与所述主轴固定；

优选地，所述气动导电滑环上端安装耐磨环支架，耐磨环置于所述耐磨环支架内；

优选地，所述三爪气缸与所述主轴之间垫入陶瓷垫片，所述三爪气缸的气爪上装配有爪接件；

优选地，行程开关分别与所述轴承立板、所述第二步进电机支架预先装配；

优选地，所述步进电机通过联轴器与所述丝杆连接；

优选地，所述第一轨道与第一滑块转接板连接，所述第一滑块转接板通过螺钉与第二滑块连接；

优选地，所述螺钉穿过第一滑块转接板与第二滑块与主轴头模块的耐磨环连接。

有益效果：本实用新型提供的一种可变角度气动装夹主轴模组，主轴模组造价低，使用便捷，无需特殊维护，通过气动夹爪兼容市面大部分加工刀具，具备角度转动功能，装夹片式刀具使时通过角度变化实现任意图形的切割，有效提升生产效率和成品率及保护机床主轴和工作台面。

附图说明

图1为本实用新型的总装图；

图2为主轴头模块总装图；

图3为主轴头模块总装剖视图；

图4为主轴头模块总装图侧视图；

图5为爪接件与三爪气缸的气爪上装配图；

图6为三爪气缸与主轴绝缘装配图；

图7为升降模块总装图；

图8为升降模块总装剖视图；

图9为主轴头模块总装剖视图-2；

图10为总装侧视图；

图11为升降模块的螺钉怼入主轴头模块的耐磨环的局部细节；

图12为总装横截面图；

图13为主轴头模块总装中丝杆螺母剖视。

具体实施方式

本实用新型的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种高可靠性，结构简单，操作便捷的可变角度气动装夹主轴头。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：图1所示，该模组包括主轴头模块I、升降模块两大模块II。采用步进电机定量驱动主轴角度，主轴采用特殊结构，使主轴头模块I具备360°转向、三爪气缸I-11仅与气动导电滑环I-5导线联通具备导电性，与其它任何部件绝缘。升降模块II用于驱动主轴头模块I的纵向移动。使用时三爪气缸I-11用于夹持刀具切割时，通过定向转动使刀具沿被切割工件的几何形状切线运动，实现不同图形的高精度裁剪。

如图2～4所示，主轴头模块I包括主轴支架I-1、第一同步齿形轮I-2、气管接头I-3、耐磨环I-4、气动导电滑环I-5、耐磨环支架I-6、第二同步齿形轮I-7、丝杆螺母I-8、T形陶瓷垫圈I-9、爪接件I-10、三爪气缸I-11、第一滑块I-12、主轴气道环I-13、主轴I-14、第一轴承I-15、皮带I-16、轴套I-17、绝缘垫片I-18、密封盖板I-19、步进电机I-20、第一步进电机支架I-21、节流阀I-22、气管I-23，用于主轴头模块I的装配；主轴支架I-1设有轴承孔、轴承台阶孔，轴承孔径与第一轴承I-15外径匹配，公差等级K7采用过渡配合，保证装配精度的同时便于装配；轴承台阶孔起到限位与支持轴承的作用，轴承孔侧面设有光孔作为后道装配的工艺孔外界联通。

主轴I-14为多段台阶圆结构，并设有轴承装配外圆、轴承轴肩、同步齿形轮装配外圆、同轴定位孔、气流流道孔、轴套安装孔、过线槽、密封盖板槽，以最大台阶为第一台阶圆依次介绍，第一台阶圆，端面加工两个通孔，一个盲孔，两个通孔贯穿整个主轴，作为气道连接主轴气道环I-13，通孔端面设有浅腔及该光孔的内台阶圆，光孔台阶圆作为密封盖板I-19的盖板限位槽，浅腔则用于放置盖板后胶封的预留间隙，避免因胶量过多造成第一台阶圆端面不平，影响后续装配，盲孔偏移轴心，盲孔深度接壤第三台阶圆，该孔会与后续所述的线槽相连，在此加工盲孔的目的是为了实现结构上便于机械加工；第一台阶圆的两侧加工成扁平状，便于加工适配气管接头I-3的螺纹孔，螺纹与阶圆端面加工两个通孔贯穿，作为气流流道孔，圆弧面一侧设有光孔，该光孔与盲孔贯穿，作为防撞刀功能的导线线槽；第二台阶圆为轴承轴肩，起到与轴承装配的限位作用；第三台阶为轴承装配外圆，直径与第一轴承内径匹配I-15，采用过渡配合，基孔制(H7/k6)公差等级k6，以保证装配精度；侧面均分设有螺纹孔作为轴套I-17安装孔，同时轴套I-17还作为同步齿形轮轴肩；第四台阶圆为同步齿形轮装配外圆与第二同步齿形轮I-7内孔匹配，采用过渡配合，基孔制(H7/k6)公差等级k6，以保证装配精度；第四台阶圆端面设有平底孔，孔径与主轴气道环I-13台阶圆柱匹配，作为同轴定位孔，便于装配方便，保证装配精度，同时还起到机械密封的作用，采用基控制(H7/k6)公差等级H7，平底孔端面设有螺纹安装孔，孔距与主轴气道环I-13安装孔孔距匹配，用于与主轴气道环I-13装配；主轴侧面设有一道线槽，线槽经第四台阶圆和第三台阶圆并与第一台阶圆的盲孔相贯，如此导线便可沿着主轴外圆的线槽排布通过第一台阶圆的盲孔，再由圆弧面一侧设有光孔引出导线，如此排线的目的在于该导线作为信号带电导线在主轴旋转时可以随主轴360°旋转，不会因旋转导致导线打结。

密封盖板I-19直径与主轴I-14第一台阶圆端面通孔的内台阶圆匹配，直径小于内台阶圆0.02～0.05mm，该尺寸便于激光封焊，使其与主轴I-14成为一体，此时主轴I-14形成两道独立气道(图3所示)。

轴套I-17四周设有安装光孔，孔的分布与主轴I-14第三台阶圆侧面均布的螺纹孔匹配并在外圆面锪平，便于后道螺钉装配；轴套内孔直径略大于与主轴I-14第二台阶圆0.2～0.5mm，采用较大的间隙配合和较大的公差，一是便于装配，二是降低加工精度，减少制造成本；轴套壁厚4～6mm，便于后道装配，轴套将抵住第一轴承I-15内圈；轴套高度为主轴支架I-1设有轴承孔深度减去两倍第一轴承I-15厚度，在此基础上增加0.05～0.1mm，使其装配后位于主轴I-14上部的第一轴承I-15高出主轴支架I-1的轴承孔0.05～0.1mm，便于螺钉压接第一轴承I-15外圈。

耐磨环I-4为钢制材料，增加其耐磨性，内孔直径4mm，用于插入螺钉(图11所示)；外径采用过盈配合，公差等级p6，用于与耐磨环支架I-6紧配合，使其与耐磨环支架I-6不会发生相对位移引起装配磨损；耐磨环支架I-6为环形结构，两端设有安装光孔，一端设有与耐磨环I-4外径匹配的光孔，公差等级H7，为便于加工采用基孔制(H7/p6)；I-6耐磨环支架内环直径略大于气动导电滑环I-5直径0.1～0.5mm采用间隙配合，便于装配。

爪接件I-10为钢制零件，增加其刚性、耐磨性；设有与三爪气缸I-11匹配的安装孔，用于与三爪气缸I-11装配；夹持面设为圆弧，增大夹持面积，便于更加稳固的夹持刀具(图9所示)。

主轴气道环I-13主体结构成台阶圆柱体，大圆柱设有腔体，腔体两侧与底面贯穿，两侧加工成扁平状并加工适配气管接头I-3的螺纹孔，两侧底孔设有腔体与小台阶圆端面的盲孔贯穿形成两个独立的通道，作为气流流道孔，用于气动导电滑环I-5与主轴I-14的气道连接；除中心部分为实体其余成镂空结构，便于气动导电滑环I-5的导线排布；中间设有两个安装光孔，用于与主轴I-14装配；盲孔设有独立的圆形凸台，凸台直径与主轴端面I-14的孔匹配，采用基孔制(H7/k6)，凸台直径公差等级k6，使主轴气道环I-13与主轴I-14装配时保证同轴度，同时又可以起到机械密封的作用。

第一步进电机支架I-21为镂空结构，作为该模组的通用零件，设有与步进电机匹配I-20的安装通孔，用于安装步进电机I-20，主轴支架I-1匹配的U形槽安装孔，用于安装与主轴支架I-1装配(图2所示)；与第一轨道II-1、行程开关II-9匹配的安装螺孔，用于装配升降模块II中使用装配行程开关II-9、第一轨道II-1的装配。

上述方案中，第一同步齿形轮I-2、气管接头I-3、气动导电滑环I-5、耐磨环支架I-6、第二同步齿形轮I-7、丝杆螺母I-8、T形陶瓷垫圈I-9、三爪气缸I-11、第一滑块I-12、第一轴承I-15、皮带I-16、绝缘垫片I-18、步进电机I-20、节流阀I-22、气管I-23均为已有技术，市面以标准件的形式存在，无需自主设计，直接使用即可。(I-1～I-12图2所示，I-13～I-21图3所示，I-22、I-23图4所示)。

上述方案中，II升降模块包括第一轨道II-1、滑块转接板II-2、螺钉II-3、第二滑块II-4、联轴器II-5、承载立板II-6、第二轨道II-7、轴承立板II-8、行程开关II-9、丝杆II-10、第二轴承II-11、第二步进电机支架II-12、步进电机I-20，图7所示。

承载立板II-6作为与外部设备连接的刚性支架设有与第二轨道II-7安装的匹配螺孔、轨道限位凸台，保证第二轨道II-7装配精度；外接安装孔，通过该孔与自动化设备装配；两端分别设有与轴承立板II-8、第二步进电机支架II-12安装的匹配螺孔，用于与轴承立板II-8、第二步进电机支架II-12的装配。

滑块转接板II-2设有与第二滑块II-4匹配的安装孔，用于与滑块-2II-4装配；中间设有螺纹孔，平底孔，用于装配螺钉，平底孔使螺钉帽埋入滑块转接板II-2。

轴承立板II-8设有轴承孔、轴承台阶孔，轴承孔，用于第二轴承II-11装配，孔径第二轴承II-11外径匹，采用基轴制(K7/h6)公差等级K7，以确保第二轴承II-11装配精度。轴承立板II-8设有用于装配行程开关安装螺孔，用于装配行程开关II-9。

第二步进电机支架II-12四面镂空，便于联轴器II-5安装。第二步进电机支架II-12两端分别设有与步进电机I-20、承载立板II-6匹配的安装孔，分别用于步进电机I-20装配，以及整个主轴头与自动化设备装配。第二步进电机支架II-12设有第一轨道II-1匹配的安装螺纹孔，用于安装第一轨道II-1上述方案中，第二步进电机支架II-12设有轴承孔，轴承孔用于第二轴承II-11装配，孔径第二轴承II-11外径匹，采用基轴制(K7/h6)公差等级K7，以确保第二轴承II-11装配精度。

丝杆II-10两端加工与第二轴承II-11内径匹配轴，采用基孔制(H7/k6)公差等级k6，确保装配精度，轴的长度一端稍长，另一端长度与第二轴承II-11厚度匹配，长度稍长的轴穿过第二轴承II-11，伸出部分用于连接联轴器II-5。步进电机I-20与第二步进电机支架II-12的安装孔装配，步进电机I-20、丝杆II-10之间通过联轴器II-5相连，通过步进电机I-20为丝杆II-10提供转动力矩。

第一滑块I-12与升降模块II的第二轨道II-7装配，成为导轨副，使主轴头模块I具备上下滑动功能；主轴头模块I的丝杆螺母I-8与升降模块II的丝杆II-10成为丝杆副，通过驱动步进电机I-20转动实现主轴头模块I的升降功能；II升降模块的II-3螺钉怼入，I主轴头模块的I-4耐磨环，至此完成可变角度气动装夹主轴模组装配，图1、10、11、12、13所示。

上述方案中，该模组装配于自动化设备使用时，通过气管与气动导电滑环I-5连接供气，为三爪气缸I-11提供张夹力，步进电机I-20可以根据信号控制完成所需的转动圈数。通过位于主轴头模块I的步进电机I-20转动实现主轴的角度定量转动，三爪气缸对使用刀具的抓取。

Claims (8)

1.一种可变角度气动装夹主轴模组，其特征在于，包括主轴头模块和升降模块；主轴头模块包括主轴(I-14)、第一轴承(I-15)、主轴支架(I-1)、三爪气缸(I-11)、步进电机(I-20)、第一同步齿形轮(I-2)、第二同步齿形轮(I-7)、第一滑块(I-12)、丝杆螺母(I-8)；主轴气道环(I-13)同轴连接于主轴(I-14)顶端，气动导电滑环(I-5)与所述主轴气道环(I-13)装配，所述气动导电滑环(I-5)自带导线穿过所述主轴气道环(I-13)和所述主轴(I-14)与所述三爪气缸(I-11)连接，所述三爪气缸(I-11)同轴连接于所述主轴(I-14)底端；所述第一同步齿形轮(I-2)与所述第二同步齿形轮(I-7)通过皮带(I-16)连接；所述第一滑块(I-12)与所述主轴支架(I-1)装配，所述丝杆螺母安装于所述主轴支架(I-1)的丝杆过孔；

升降模块包括、丝杆(II-10)、轴承立板(II-8)、承载立板(II-6)、第一轨道(II-1)、第二轨道(II-7)；所述轴承立板(II-8)和第二步进电机支架(II-12)与所述承载立板(II-6)装配；所述丝杆(II-10)置于所述轴承立板(II-8)、所述第二步进电机支架(II-12)之间；第一轨道位于第二轨道上方并与第二轨道平行；所述第一轨道(II-1)与所述第二步进电机支架(II-12)装配，所述第二轨道(II-7)与所述承载立板(II-6)装配；

主轴头模块的第一滑块(I-12)与升降模块的第二轨道(II-7)装配，主轴头模块的丝杆螺母(I-8)与升降模块的丝杆(II-10)连接。

2.根据权利要求1所述的一种可变角度气动装夹主轴模组，其特征在于，两个所述第一轴承(I-15)中间设有轴套(I-17)，所述轴套(I-17)与所述主轴(I-14)固定。

3.根据权利要求1所述的一种可变角度气动装夹主轴模组，其特征在于，所述气动导电滑环(I-5)上端安装耐磨环支架(I-6)，耐磨环(I-4)置于所述耐磨环支架(I-6)内。

4.根据权利要求1所述的一种可变角度气动装夹主轴模组，其特征在于，所述三爪气缸(I-11)与所述主轴(I-14)之间垫入陶瓷垫片(I-18)，所述三爪气缸(I-11)的气爪上装配有爪接件(I-10)。

5.根据权利要求1所述的一种可变角度气动装夹主轴模组，其特征在于行程开关(II-9)分别与所述轴承立板(II-8)、所述第二步进电机支架(II-12)预先装配。

6.根据权利要求1所述的一种可变角度气动装夹主轴模组，其特征在于，所述步进电机(I-20)通过联轴器(II-5)与所述丝杆(II-10)连接。

7.根据权利要求1所述的一种可变角度气动装夹主轴模组，其特征在于，所述第一轨道(II-1)与第一滑块转接板(II-2)连接，所述第一滑块转接板(II-2)通过螺钉(II-3)与第二滑块(II-4)连接。

8.根据权利要求7所述的一种可变角度气动装夹主轴模组，其特征在于，所述螺钉(II-3)穿过第一滑块转接板(II-2)与第二滑块(II-4)和主轴头模块的耐磨环(I-4)连接。