一種無間隙凸輪蝸杆傳動之超高精度定位迴轉工作檯的製作方法
2023-05-24 12:12:26
一種無間隙凸輪蝸杆傳動之超高精度定位迴轉工作檯的製作方法
【專利摘要】本實用新型一種無間隙凸輪蝸杆傳動之超高精度定位迴轉工作檯，屬於機械製造裝備領域,本設計由分度預緊傳動機構、定位盤、迴轉工作檯、迴轉工作檯夾緊機構和箱體組成，所述分度預緊傳動機構為兩級凸輪蝸杆傳動機構,其一級傳動機構的輸入一端通過彈性聯軸器與伺服電機連接，其二級傳動機構的輸出主軸通過定位盤與迴轉工作檯連接，迴轉工作檯夾緊機構通過其工作檯脹緊圈的脹緊力而夾緊迴轉工作檯；本實用新型採用分度預緊兩級凸輪蝸杆傳動機構取代傳統蝸輪蝸杆傳動，使傳動間隙減小為零，有效減少了傳動間隙帶來的定位誤差，同時，迴轉工作檯夾緊機構通過其脹緊圈將脹緊力作用於迴轉工作檯，使之無偏轉地靜止，全面確保了迴轉工作檯超高精度定位。
【專利說明】一種無間隙凸輪蝸杆傳動之超高精度定位迴轉工作檯
【技術領域】
[0001]本實用新型一種無間隙凸輪蝸杆傳動之超高精度定位迴轉工作檯，屬於機械製造裝備領域。
【背景技術】
[0002]機械裝備製造業是一國工業之基石，它為新技術、新產品的開發提供重要手段，是不可或缺的戰略性產業。伴隨著我國經濟不斷快速發展，經濟轉型的迫切需求，機械製造業不可避免地向著高、精、尖層次邁進。而其中數控工具機的發展至關重要。數控迴轉工作檯的精度高低會直接影響到數控工具機的加工精度。常規的數控工具機迴轉工作檯是由伺服電動機驅動，經齒輪減速後由蝸輪-蝸杆傳動裝置帶動。迴轉工作檯靜止時，採用夾緊瓦裝置對其夾緊。一方面，即使採用高精度蝸輪-蝸杆傳動機構，也不可避免的會有傳動間隙的存在，會直接影響數控迴轉工作檯的定位精度；另一方面，採用夾緊瓦裝置對工作檯鎖緊，由於夾緊瓦不是直接作用於工作檯，而是首先夾緊蝸輪，會使得工作檯在需要處於靜止狀態時仍有很小的偏轉，影響迴轉工作檯定位精度。因此，現有高精度迴轉工作檯的定位精度，一般為6〃至8〃。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是提供一種無間隙凸輪蝸杆傳動之超高精度定位迴轉工作檯，通過兩級凸輪蝸杆的分度預緊傳動機構，消除傳動接觸面間隙，並在接觸面間無間隙狀態下，實現無偏轉靜止定位，顯著提高精加工機械的加工精度。
[0004]本實用新型一種無間隙凸輪蝸杆傳動之超高精度定位迴轉工作檯，由分度預緊傳動機構、定位盤、迴轉工作檯、迴轉工作檯夾緊機構和箱體組成，所述分度預緊傳動機構，為兩級凸輪蝸杆傳動機構，其一級凸輪蝸杆傳動機構由兩根一級傳動凸輪蝸杆通過剛性聯軸器連接，其輸入一端通過彈性聯軸器與伺服電機連接，兩個一級凸輪分度盤分別與兩根傳動凸輪蝸杆對應，通過一級傳動凸輪蝸杆的螺旋槽與其對應的一級凸輪分度盤上的傳動銷軸嚙合傳動，使一級凸輪分度盤旋轉；其二級凸輪蝸杆傳動機構由兩根正、反螺旋的二級傳動凸輪蝸杆平行設置，其對應一端分別與兩個一級凸輪分度盤的盤心配合連接，二級凸輪分度盤對應設置在正、反螺旋的兩根二級傳動凸輪蝸杆之間，其輸出主軸配合連接在二級凸輪分度盤的盤心，通過兩根二級傳動凸輪蝸杆的螺旋槽與二級凸輪分度盤的傳動銷軸嚙合傳動，驅使二級凸輪分度盤及輸出主軸旋轉，兩級凸輪蝸杆傳動機構置於箱體內，其二級凸輪蝸杆傳動機構的輸出主軸通過定位盤與設置於箱體表面的迴轉工作檯連接；在剛性聯軸器鬆開狀態下，對兩根一級傳動凸輪蝸杆實施預緊，使兩個有軸對稱兩螺旋面的二級傳動凸輪蝸杆與二級凸輪分度盤傳動銷軸無間隙接觸，再啟動一級凸輪蝸杆傳動機構的動力輸入端連接的伺服電機，即在預緊力的作用下，使分度預緊傳動機構的二級凸輪分度盤傳動銷軸與二級傳動凸輪蝸杆接觸面始終無間隙受力，通過其二級凸輪分度盤輸出主軸帶動定位盤和迴轉工作檯平穩旋轉，並通過迴轉工作檯夾緊機構實現無偏轉靜止定位。
[0005]所述迴轉工作檯夾緊機構由伺服電機、氣壓缸、氣壓缸連接頭、凸輪軸、脹緊塊和工作檯脹緊圈組成，設置於箱體外，工作檯脹緊圈置於迴轉工作檯的內圓周，凸輪軸豎直設置，其頂端凸輪設置在工作檯脹緊圈開口處，在凸輪軸端部與工作檯脹緊圈之間設有脹緊塊，凸輪軸通過其軸承與氣壓缸前端的氣壓缸連接頭連接，氣壓缸受定壓氣源驅動，帶動氣壓缸連接頭和凸輪軸前後擺動，凸輪軸頂端凸輪在擺動過程通過工作檯脹緊圈將產生的脹緊力作用於迴轉工作檯使之靜止。
[0006]所述凸輪蝸杆傳動機構凸輪分度盤之傳動銷軸為銷軸式凸輪，沿分度盤周邊均勻間隔分布。
[0007]所述兩級凸輪蝸杆傳動機構分別通過凸輪蝸杆軸承盒與箱體連接。
[0008]所述工作檯脹緊圈通過其U形連接槽固定在箱體上表面。
[0009]本實用新型超高精度定位迴轉工作檯，在剛性聯軸器處於鬆開狀態下，通過手動方式從相反的方向分別旋轉該兩根凸輪蝸杆，對兩根一級傳動凸輪蝸杆進行手動預緊操作，在預緊力的作用下，使兩個有軸對稱兩螺旋面的二級傳動凸輪蝸杆與二級凸輪分度盤傳動銷軸無間隙接觸，剛性聯軸器處於鎖緊狀態；預緊操作完成後，啟動一級凸輪蝸杆傳動機構的動力輸入端連接的伺服電機，一級傳動凸輪蝸杆兩根旋轉方向相同，經一級凸輪分度盤傳遞扭矩之後，兩根螺旋線方向相反的二級傳動凸輪蝸杆有軸對稱的螺旋面作用於二級凸輪分度盤傳動銷軸，對二級凸輪分度盤兩側施加方向相同的力，一股作用力推動二級凸輪分度盤旋轉，另一股作用力抑制二級凸輪分度盤旋轉，兩股作用相反的力使二級凸輪分度盤與兩根二級傳動凸輪蝸杆接觸面始終無間隙受力，平穩旋轉，並通過其二級凸輪分度盤輸出主軸帶動定位盤和迴轉工作檯旋轉定位；
[0010]本實用新型為一種正反凸輪蝸杆同向預緊傳動機構之超高精度迴轉工作檯，此發明迴轉工作檯，採用無間隙分度預緊兩級凸輪蝸杆傳動機構取代傳統蝸輪蝸杆傳動，此傳動機構在滑動配合取代滾動配合的同時，通過巧妙地正反螺旋線凸輪蝸杆設計，剛性聯軸器鬆緊作用的融入，使得傳動間隙縮小為零，有效地減少了傳動間隙帶來的定位誤差；同時，通過創新性的夾緊機構直接作用於工作檯，在工作檯需要靜止時，脹緊圈脹大，使得工作檯不無任何偏轉地靜止定位，因此而全面確保了迴轉工作檯超高精度定位。
[0011]本實用新型可以應用於精加工機械，特別適用於精密工具機定位系統，例如用於數控工具機，替代現有技術迴轉工作檯，其定位精度達到2"，有效地提高工具機加工精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型箱體內部結構示意圖；
[0013]圖2為本實用新型外箱體結構示意圖；
[0014]圖3為本實用新型迴轉工作檯示意圖；
[0015]圖4為本實用新型傳動分度預緊結構示意圖；
[0016]圖5為本實用新型夾緊裝置結構示意圖；
[0017]圖6為本實用新型預緊過程傳動分度預緊機構旋轉受力情況；
[0018]圖7為本實用新型正常工作情況下旋轉受力情況。
【具體實施方式】
[0019]本實用新型一種無間隙凸輪蝸杆傳動之超高精度定位迴轉工作檯，由分度預緊傳動機構、定位盤14、迴轉工作檯15、迴轉工作檯夾緊機構和箱體組成，所述分度預緊傳動機構，為兩級凸輪蝸杆傳動機構，其一級凸輪蝸杆傳動機構由兩根一級傳動凸輪蝸杆6、7，彈性聯軸器1，剛性聯軸器2和兩個一級凸輪分度盤8、9組成，剛性聯軸器2連接在兩根一級傳動凸輪蝸杆6、7之間，該剛性聯軸器2可松可緊，使兩根一級傳動凸輪蝸杆6、7在剛性聯軸器2鬆開時，可獨立旋轉，緊固時，可一起旋轉；兩個一級凸輪分度盤8、9分別與兩根傳動凸輪蝸杆6、7對應，兩根一級傳動凸輪蝸杆6、7的螺旋槽分別通過與對應的一級凸輪分度盤8、9上的傳動銷軸a嚙合傳動，使一級凸輪分度盤8、9旋轉；其二級凸輪蝸杆傳動機構由兩根正、反螺旋的二級傳動凸輪蝸杆10、11，一個二級凸輪分度盤12和輸出主軸13組成，兩根正、反螺旋的二級傳動凸輪蝸杆10、11平行設置，其一端分別與兩個一級凸輪分度盤的盤心8、9配合連接，二級凸輪分度盤12對應設置在正、反螺旋的兩根二級傳動凸輪蝸杆10、11之間，輸出主軸13配合連接在二級凸輪分度盤12的盤心，通過兩根二級傳動凸輪蝸杆10、11的螺旋槽與二級凸輪分度盤12的傳動銷軸b嚙合傳動，驅使二級凸輪分度盤12及輸出主軸13旋轉；一級凸輪蝸杆傳動機構的輸入一端通過彈性聯軸器I與電動機連接，將兩級凸輪蝸杆傳動機構設置於外箱體22內，一級凸輪蝸杆傳動機構的輸入一端通過彈性聯軸器I與伺服電機連接，迴轉工作檯15通過定位盤14與二級凸輪蝸杆傳動機構的輸出主軸13連接設置於箱體上表面，在剛性聯軸器處於鬆開狀態下，通過手動方式從相反的方向分別旋轉該兩根凸輪蝸杆，對兩根一級傳動凸輪蝸杆實施預緊，使兩個有軸對稱兩螺旋面的二級傳動凸輪蝸杆與二級凸輪分度盤傳動銷軸b無間隙接觸，剛性聯軸器處於鎖緊狀態，再啟動一級凸輪蝸杆傳動機構的動力輸入端連接的伺服電機，即在預緊力的作用下，使分度預緊傳動機構的二級凸輪分度盤12與二級傳動凸輪蝸杆10、11接觸面(蝸杆螺旋槽與分度盤銷軸接觸)始終無間隙受力，平穩旋轉，並通過其二級凸輪分度盤輸出主軸13帶動定位盤14和迴轉工作檯15旋轉定位。
[0020]所述迴轉工作檯夾緊機構由定壓氣源、氣壓缸、氣壓缸連接頭、凸輪軸、脹緊塊和工作檯脹緊圈組成，工作檯脹緊圈21置於迴轉工作檯15的內圓周，凸輪軸18豎直設置，其頂端凸輪設置在工作檯脹緊圈開口處，在凸輪軸18端部與工作檯脹緊圈21之間設有兩片脹緊塊19、20，凸輪軸18通過其軸承與氣壓缸16前端氣壓缸連接頭17連接，定壓氣源驅動氣壓缸16工作，氣壓缸16帶動氣壓缸連接頭17和凸輪軸18前後擺動，凸輪軸頂端凸輪在擺動過程通過工作檯脹緊圈21將產生的脹緊力作用於迴轉工作檯使之靜止。
[0021]所述工作檯脹緊圈21通過其U形連接槽C固定在箱體22上表面。
[0022]安裝好本實用新型一種無間隙凸輪蝸杆傳動之超高精度定位迴轉工作檯後，首先對分度預緊傳動機構進行如下預緊操作處理:從相反的方向分別手動旋轉兩根一級傳動凸輪蝸杆6、7，此時，剛性聯軸器2處於鬆開狀態，兩根一級傳動凸輪蝸杆6、7分別通過一級凸輪分度盤傳動銷軸a帶動各自連接的一級凸輪分度盤8、9旋轉,旋轉方向相反，在一級傳動凸輪蝸杆6、7與一級凸輪分度盤8、9的傳動銷軸a接觸面上會形成以剛性聯軸器2為中心、方向相反的張力，如圖6箭頭F1、F2所示。旋轉方向相反的兩個一級凸輪分度盤8、9帶動兩根二級傳動凸輪蝸杆10、11作相反方向旋轉，由於兩根二級傳動凸輪蝸杆10、11具有相反的螺旋線，在旋轉的時候，兩根二級傳動凸輪蝸杆10、11會有軸對稱的兩個螺旋面作用於二級凸輪分度盤12的傳動銷軸b，以二級凸輪分度盤主軸13軸心線為中心，形成兩股同向預緊力，如圖6所示箭頭F3、F4所示，其旋轉角度越大，預緊力越大，直到凸輪蝸杆6、7、10、11與對應凸輪分度盤8、9、12的接觸面間隙為零，最後鎖緊剛性聯軸器2，將一級傳動凸輪蝸杆6、7與一級凸輪分度盤8、9之間形成的張力、二級傳動凸輪蝸杆10、11與二級凸輪分度盤12之間的同向預緊力完全鎖緊，使其蝸杆螺旋槽與分度盤銷軸接觸面之間無間隙，預緊操作處理後，實施後續操作:啟動伺服電機，伺服電機通過彈性聯軸器I帶動一級傳動凸輪蝸杆6轉動，兩根蝸杆6、7之間通過鎖緊之後的剛性聯軸器2精確傳遞扭矩，一級傳動凸輪蝸杆6、7在同向轉動的同時，帶動兩個一級凸輪分度盤8、9同向轉動，一級凸輪分度盤
8、9直接與二級傳動凸輪蝸杆10、11作用，帶動兩根二級傳動凸輪蝸杆10、11同向轉動，但由於二級傳動蝸杆10、11螺旋線是相反的，且在之前預緊處理之後，有軸對稱兩螺旋面與二級凸輪分度盤12的傳動銷軸b無間隙接觸，預緊力始終存在與接觸面之間，故在二級凸輪分度盤12旋轉過程中，軸對稱的螺旋面會以二級凸輪分度盤12輸出主軸13軸心線為中心施加兩股方向相同的力，如圖7箭頭F3、F4所示，一根二級凸輪蝸杆推動二級凸輪分度盤12旋轉，另一根二級凸輪蝸杆通過預緊力牽制其旋轉，使得二級凸輪分度盤12與二級傳動凸輪蝸杆10、11接觸面，即蝸杆螺旋槽與分度盤銷軸接觸面，始終無間隙受力，二級凸輪分度盤12平穩旋轉；二級凸輪分度盤12通過二級凸輪分度盤輸出主軸13帶動定位盤14和迴轉工作檯15旋轉定位。所述凸輪蝸杆傳動機構凸輪分度盤之傳動銷軸為銷軸式凸輪，沿分度盤周邊均勻間隔分布。
[0023]迴轉工作檯夾緊實施方式:在迴轉工作檯15需要靜止的時候，通過定壓氣源驅動氣壓缸16增壓，氣壓缸前端產生位移，迫使氣壓缸連接頭17帶動凸輪軸18擺動，凸輪軸18頂端凸輪旋轉，通過脹緊塊19、20迫使工作檯脹緊圈21脹大，工作檯脹緊圈21與迴轉工作檯15內表面接觸，脹緊力直接作用於迴轉工作檯15，使脹緊圈與迴轉工作檯形成一體。工作檯脹緊圈21通過其U形連接槽C與箱體22表面固定。
【權利要求】
1.一種無間隙凸輪蝸杆傳動之超高精度定位迴轉工作檯，由分度預緊傳動機構、定位盤、迴轉工作檯、迴轉工作檯夾緊機構和箱體組成，其特徵在於，所述分度預緊傳動機構，為兩級凸輪蝸杆傳動機構，其一級凸輪蝸杆傳動機構由兩根一級傳動凸輪蝸杆通過剛性聯軸器連接，其輸入一端通過彈性聯軸器與伺服電機連接，兩個一級凸輪分度盤分別與兩根傳動凸輪蝸杆對應，通過一級傳動凸輪蝸杆的螺旋槽與其對應的一級凸輪分度盤上的傳動銷軸嚙合傳動，使一級凸輪分度盤旋轉；其二級凸輪蝸杆傳動機構由兩根正、反螺旋的二級傳動凸輪蝸杆平行設置，其對應一端分別與兩個一級凸輪分度盤的盤心配合連接，二級凸輪分度盤對應設置在正、反螺旋的兩根二級傳動凸輪蝸杆之間，其輸出主軸配合連接在二級凸輪分度盤的盤心，通過兩根二級傳動凸輪蝸杆的螺旋槽與二級凸輪分度盤的傳動銷軸嚙合傳動，驅使二級凸輪分度盤及輸出主軸旋轉，兩級凸輪蝸杆傳動機構置於箱體內，其二級凸輪蝸杆傳動機構的輸出主軸通過定位盤與設置於箱體表面的迴轉工作檯連接；在剛性聯軸器鬆開狀態下，對兩根一級傳動凸輪蝸杆實施預緊，使兩個有軸對稱兩螺旋面的二級傳動凸輪蝸杆與二級凸輪分度盤傳動銷軸無間隙接觸，再啟動一級凸輪蝸杆傳動機構的動力輸入端連接的伺服電機，即在預緊力的作用下，使分度預緊傳動機構的二級凸輪分度盤傳動銷軸與二級傳動凸輪蝸杆接觸面始終無間隙受力，平穩旋轉，並通過迴轉工作檯夾緊機構實現無偏轉靜止定位。
2.根據權利要求1所述的一種無間隙凸輪蝸杆傳動之超高精度定位迴轉工作檯，其特徵在於，迴轉工作檯夾緊機構由伺服電機、氣壓缸、氣壓缸連接頭、凸輪軸、脹緊塊和工作檯脹緊圈組成，設置於箱體外，工作檯脹緊圈置於迴轉工作檯的內圓周，凸輪軸豎直設置，其頂端凸輪設置在工作檯脹緊圈開口處，在凸輪軸端部與工作檯脹緊圈之間設有脹緊塊，凸輪軸通過其軸承與氣壓缸前端的氣壓缸連接頭連接，氣壓缸受定壓氣源驅動，帶動氣壓缸連接頭和凸輪軸前後擺動，凸輪軸頂端凸輪在擺動過程通過工作檯脹緊圈將產生的脹緊力作用於迴轉工作檯使之靜止。
3.根據權利要求1所述的一種無間隙凸輪蝸杆傳動之超高精度定位迴轉工作檯，其特徵在於，凸輪蝸杆傳動機構凸輪分度盤之傳動銷軸為銷軸式凸輪，沿分度盤周邊均勻間隔分布。
4.根據權利要求1所述的一種無間隙凸輪蝸杆傳動之超高精度定位迴轉工作檯，其特徵在於，兩級凸輪蝸杆傳動機構分別通過凸輪蝸杆軸承盒與箱體連接。
5.根據權利要求1所述的一種無間隙凸輪蝸杆傳動之超高精度定位迴轉工作檯，其特徵在於，工作檯脹緊圈通過其U形連接槽固定在箱體上表面。
【文檔編號】B23Q1/28GK203993162SQ201420386087
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月14日 優先權日:2014年7月14日
【發明者】王學新, 王碧婕, 劉燁芒, 王隆智, 錢偉, 王學雲 申請人:武漢市黃陂新隆建築機械有限公司