專利名稱：立式數(shù)控機(jī)床z軸防自落的自鎖機(jī)構(gòu)的制作方法
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. 005/300ram,重復(fù)定位精度士O. 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。

圖l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—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 —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。
權(quán)利要求1.一種立式數(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)(1)垂直安裝的滾珠絲桿(6)與一個(gè)螺母(7)旋配，該螺母(7)與垂直運(yùn)動(dòng)部件(8)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(12)與一根鋸齒形螺桿(11)旋配，所述滾珠絲桿(6)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(12)，一個(gè)矩形壓簧(10)套裝在所述鋸齒形螺桿(11)上部，該矩形壓簧(10)下端由鋸齒形螺桿(11)的凸肩支承而上端支撐所述垂直運(yùn)動(dòng)部件(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式數(shù)控機(jī)床Z軸防自落的自鎖機(jī)構(gòu)，其特征在于所述鋸 齒形轉(zhuǎn)動(dòng)螺母(12)由兩個(gè)止推軸承(13)和一個(gè)角接觸球軸承(14)支承而由 一個(gè)鎖緊螺母將其軸向鎖住在機(jī)床(4)上定位。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式數(shù)控機(jī)床Z軸防自落的自鎖機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的 同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是兩個(gè)同步輪(3、 16)分別固定安裝在所述滾珠絲桿(6)和鋸 齒形轉(zhuǎn)動(dòng)螺母(12)上，所述兩個(gè)同步輪(3、 16)間通過(guò)同步帶(2)連接傳動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式數(shù)控機(jī)床Z軸防自落的自鎖機(jī)構(gòu)，其特征在于所述滾 珠絲桿(6)由兩個(gè)角接觸球軸承(5)支承固定安裝在床身(4)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式數(shù)控機(jī)床Z軸防自落的自鎖機(jī)構(gòu)，其特征在于所述垂 直運(yùn)動(dòng)部件(8)的一端與所述(7)螺帽固定連接，而另一端通過(guò)一個(gè)導(dǎo)向套(9) 與所述鋸齒形螺桿(11)滑動(dòng)配套。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種立式數(shù)控機(jī)床Z軸防自落的自鎖機(jī)構(gòu)。它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。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，成本低。
文檔編號(hào)B23Q5/58GK201151064SQ20082005867
公開(kāi)日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月20日
發(fā)明者孔凡會(huì), 彭云平, 朱寧鋒, 李莉敏 申請(qǐng)人:上海大學(xué)