[實(shí)用新型]立式數(shù)控機(jī)床Z軸防自落的自鎖機(jī)構(gòu)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820058675.1
• 申請(qǐng)日: 2008-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201151064Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭云平;孔凡會(huì);李莉敏;朱寧鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): B23Q5/58
• 分類號(hào): B23Q5/58;B23Q5/52
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種自鎖機(jī)構(gòu)，特別是立式數(shù)控機(jī)床Z軸(垂直轉(zhuǎn)軸)防自落的自鎖機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

立式數(shù)控機(jī)床的Z軸部件與垂直運(yùn)動(dòng)部件通常設(shè)計(jì)為一體，大多采用滾珠絲桿傳動(dòng)，而滾珠絲桿基本無(wú)自鎖，當(dāng)控制系統(tǒng)失電時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件會(huì)因重力而下滑，這是不容許的。現(xiàn)有自鎖機(jī)構(gòu)有重力配重、液壓裝置及制動(dòng)器鎖緊。

(1)重物配重

重物配重其原理比較簡(jiǎn)單，按運(yùn)動(dòng)部件的重量配以同等重量的平衡塊即可。重物配重的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。但是，重物配重需要占用較大的安裝空間，其平衡塊還會(huì)增大機(jī)床整體重量。此外，由于運(yùn)動(dòng)部件與配重之間采用的是非剛性連接，運(yùn)動(dòng)部件向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)慣量等于運(yùn)動(dòng)部件慣量與配重慣量之和；向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，總運(yùn)動(dòng)慣量?jī)H為運(yùn)動(dòng)部件慣量，運(yùn)動(dòng)加速度必須小于配重塊自由落體加速度，這使運(yùn)動(dòng)部件的速度和加速度受到限制。在高精度高速的數(shù)控機(jī)床中，不適合選用重物配重。

(2)液/氣壓平衡

液壓平衡的方法就是在部件重力G的相反方向增加一個(gè)與其相等的液壓力F，抵消該重力的作用。氣壓平衡與液壓平衡的工作原理基本一致，區(qū)別在于所產(chǎn)生力的介質(zhì)不同。理論上液壓平衡方法，只要各元器件選擇適當(dāng)，其運(yùn)動(dòng)部件的速度、加速度都能達(dá)到較大的值。但是，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件的速度、加速度較大，往往會(huì)出現(xiàn)液壓沖擊、驅(qū)動(dòng)過(guò)載等問(wèn)題。氣壓平衡方法可以使運(yùn)動(dòng)部件達(dá)到理想的速度與加速度，但是氣壓平衡機(jī)構(gòu)的體積較大，增大整機(jī)的體積，而且噪聲也是不容忽視的問(wèn)題。

(3)制動(dòng)器鎖緊

制動(dòng)器鎖緊利用摩擦力平衡運(yùn)動(dòng)部件的重力。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件工作時(shí)，鎖緊機(jī)構(gòu)不起作用，只有運(yùn)動(dòng)部件處于停止時(shí)，鎖緊機(jī)構(gòu)的摩擦力才起平衡作用。此方法在國(guó)外的高速加工中心得到應(yīng)用。此方法最大缺點(diǎn)，在于制動(dòng)器的響應(yīng)時(shí)間必須具有很高的靈敏度，否則對(duì)移動(dòng)部件的定位精度會(huì)產(chǎn)生較大的影響。同時(shí)必須安裝緊急制動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)應(yīng)付加工過(guò)程中突然斷電等事故。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種立式數(shù)控機(jī)床Z軸防自落的自鎖機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，成本低。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的構(gòu)思是：伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿，利用絲桿螺母付傳遞運(yùn)動(dòng)精度，保證垂直定位精度。同時(shí)滾珠絲桿上的同步輪通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)鋸齒形轉(zhuǎn)動(dòng)螺母，保證滾珠絲桿與鋸齒形轉(zhuǎn)動(dòng)螺母具有相同的轉(zhuǎn)速。因具有相同的螺距，所以能保證與鋸齒形螺桿同速移動(dòng)。滾珠絲桿工作時(shí)，鋸齒形螺桿只處于隨動(dòng)狀態(tài)與滾珠絲桿即時(shí)同步；當(dāng)Z軸伺服電機(jī)不工作時(shí)，鋸齒形螺桿利用其自鎖功能，防止垂直運(yùn)動(dòng)平臺(tái)因重力而下滑。這個(gè)機(jī)構(gòu)完全能滿足數(shù)控立式機(jī)床垂直運(yùn)動(dòng)部件在上升運(yùn)動(dòng)靜止或關(guān)機(jī)狀態(tài)下，防止下滑的功能。伺服電機(jī)通過(guò)同步輪同時(shí)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿和鋸齒形螺桿，基本能保證兩者的位移的同步性。但是滾珠絲桿定位精度±0.005/300mm，重復(fù)定位精度±0.001/300mm，鋸齒形螺桿顯然達(dá)不到如此的精度，兩者的同步傳動(dòng)的累計(jì)誤差會(huì)導(dǎo)致兩者有微弱的位移偏差。在高精度機(jī)床中是不允許這種情況存在的，所以必須考慮消隙與減振，解決機(jī)構(gòu)的累計(jì)誤差。本機(jī)構(gòu)采用彈簧來(lái)消隙減振，可有效地解決這個(gè)問(wèn)題。

一種立式數(shù)控機(jī)床Z軸防自落的自鎖機(jī)構(gòu)，包括一根連接伺服電機(jī)垂直安裝的滾珠絲桿與一個(gè)螺母旋配，該螺母與垂直運(yùn)動(dòng)部件連接，構(gòu)成Z軸機(jī)構(gòu)，其特征在于有一個(gè)軸向定位垂直安裝的鋸齒形轉(zhuǎn)動(dòng)螺母與一根鋸齒形螺桿旋配，所述滾珠絲桿通過(guò)同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)所述鋸齒形轉(zhuǎn)動(dòng)螺母，一個(gè)矩形壓簧套裝在所述鋸齒形螺桿上部，該矩形壓簧下端由鋸齒形螺桿的凸肩支承而上端支撐所述垂直運(yùn)動(dòng)部件。

上述鋸齒形轉(zhuǎn)動(dòng)螺母由兩個(gè)止推軸承和一個(gè)角接觸球軸承支承而由一個(gè)鎖緊螺母將其軸向鎖住在機(jī)床上定位。

上述的同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是：兩個(gè)同步輪分別固定安裝在所述滾珠絲桿和鋸齒形轉(zhuǎn)動(dòng)螺母上，所述兩個(gè)同步輪間通過(guò)同步帶連接傳動(dòng)。

上述滾珠絲桿由兩個(gè)角接觸球軸承支承固定安裝在床身上。

上述垂直運(yùn)動(dòng)部件的一端與所述螺帽固定連接，而另一端通過(guò)一個(gè)導(dǎo)向套與所述鋸齒形螺桿滑動(dòng)配套。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，成本低。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是：參見(jiàn)圖1，本立式數(shù)控機(jī)床Z軸防自落自鎖機(jī)構(gòu)包含有伺服電機(jī)1和同步輪16，伺服電機(jī)1連接滾珠絲桿6，用兩個(gè)角接觸球軸承5將滾珠絲桿6固定在床身4上。滾珠絲桿6與螺帽7旋配，螺帽7固定在垂直運(yùn)動(dòng)部件8上。主動(dòng)同步輪3安裝在滾珠絲桿6上，主動(dòng)同步輪3與從動(dòng)同步輪16用同步帶2連接起來(lái)。從動(dòng)同步輪16安裝在鋸齒形轉(zhuǎn)動(dòng)螺母12上，用兩個(gè)止推軸承13、一個(gè)角接觸球軸承14和一個(gè)鎖緊螺母15將鋸齒形轉(zhuǎn)動(dòng)螺母12固定在床身4上，矩形壓簧10一端支承在鋸齒形螺桿11的凸肩上，另一端支撐垂直運(yùn)動(dòng)部件8。垂直運(yùn)動(dòng)部件8一端與螺帽7固定連接，另一端通過(guò)導(dǎo)向套9與鋸齒形螺桿11滑動(dòng)配套。