專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大型精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到機(jī)械制造的中、大型數(shù)控機(jī)床，一種精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。
背景技術(shù)：
作為中、大型數(shù)控機(jī)床，如數(shù)控落地和刨臺(tái)式銑鏜床的重要功能部件，大型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在數(shù)控系統(tǒng)的控制下能夠?qū)崿F(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng)，配合機(jī)床其他軸的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)控制，可以加工復(fù)雜曲面類(lèi)零件，廣泛應(yīng)用于國(guó)防、軍工、造船、能源等領(lǐng)域的機(jī)械加工。然而目前傳統(tǒng)的大型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常由交流伺服電機(jī)帶動(dòng)復(fù)雜的多級(jí)機(jī)械減速機(jī)構(gòu)來(lái)提高輸出扭矩，從而實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)及其負(fù)載的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種多級(jí)機(jī)械減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)鏈過(guò)長(zhǎng)，整體剛度降低，尤其在工作臺(tái)做回轉(zhuǎn)角度定位加工時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)因長(zhǎng)期磨損會(huì)造成回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的反向間隙，使角度定位產(chǎn)生偏差，精度容易損失。同時(shí)，這種大型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)通常采用一套交流伺服電機(jī)連接減速機(jī)和大導(dǎo)程滾珠絲杠的傳動(dòng)形式，由于驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)布局空間的限制，導(dǎo)致負(fù)載重心與驅(qū)動(dòng)中心不在一條直線(xiàn)而產(chǎn)生附加偏置力矩，傳動(dòng)時(shí)易出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象，降低傳動(dòng)品質(zhì)。綜上所述，傳統(tǒng)的大型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)不僅機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、回轉(zhuǎn)定位精度較低且保持性不好，而且直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)品質(zhì)也不高，無(wú)法滿(mǎn)足高速、高精度的加工需求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種大型精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，能夠提高該回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的品質(zhì)，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)消除反向間隙。這種大型精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，包括直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)在工作臺(tái)下方設(shè)滑座，通過(guò)滑座與床身連接，在床身上設(shè)同向、平行布置的雙驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)在工作臺(tái)側(cè)面并列設(shè)置雙驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由兩個(gè)伺服電機(jī)分別與兩個(gè)減速器連接，固定在減速箱上的減速器分別與兩個(gè)小齒輪連接，小齒輪在減速箱上端，位于滑座上端的大齒圈同一側(cè)，并與大齒圈嚙合，所述的大齒圈位于滑座上端，并與工作臺(tái)固定；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠在換向或分度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)消除反向間隙。本大型精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，能夠針對(duì)不同的運(yùn)動(dòng)方式對(duì)應(yīng)不同的驅(qū)動(dòng)控制措施當(dāng)工作臺(tái)做單方向連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由一個(gè)伺服電機(jī)作為主驅(qū)動(dòng)電機(jī)，另一個(gè)伺服電機(jī)作為從動(dòng)電機(jī)，在轉(zhuǎn)速上與主驅(qū)動(dòng)電機(jī)保持同步，但是不提供扭矩，在工作臺(tái)換向后兩個(gè)伺服電機(jī)主從關(guān)系互換；當(dāng)工作臺(tái)做換向或分度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)伺服電機(jī)作為主驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)伺服電機(jī)作為從動(dòng)電機(jī)施加反向的小扭矩，使兩個(gè)小齒輪始終與大齒圈緊密?chē)Ш?，消除齒側(cè)間隙。該控制方法不受齒輪間因長(zhǎng)期嚙合而產(chǎn)生的齒側(cè)磨損的影響，在反向旋轉(zhuǎn)時(shí)可動(dòng)態(tài)消除反向間隙，與傳統(tǒng)的大型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)相比，提高了回轉(zhuǎn)定位精度，并能夠?qū)崿F(xiàn)任意角度或連續(xù)回轉(zhuǎn)的正反向定位。本設(shè)計(jì)的有益效果回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中與兩個(gè)減速器連接的小齒輪在減速箱上端并列排布、相距較近，以便減小減速箱的體積。消隙作用在于當(dāng)兩個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器及小齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，一個(gè)小齒輪始終以每齒的右齒側(cè)與大齒圈齒側(cè)嚙合，另一個(gè)小齒輪始終以每齒的左齒側(cè)與大齒圈齒側(cè)嚙合。與傳統(tǒng)的采用一根滾珠絲杠的單驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，該方案在減小絲杠直徑的同時(shí)， 降低了絲杠的撓曲變形量，并易于保證大型工作臺(tái)及其負(fù)載的重心落在兩根絲杠跨距的中央，提高了直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的定位精度和剛度，同時(shí)降低了高速運(yùn)動(dòng)發(fā)生振動(dòng)的可能，改善了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。該方案所述的減速箱內(nèi)只有直聯(lián)的減速器與小齒輪，取消了傳統(tǒng)的齒型帶及多級(jí)齒輪減速傳動(dòng)系統(tǒng)，大幅縮短了傳動(dòng)鏈長(zhǎng)度，在保證輸出扭矩的前提下，提高了傳動(dòng)剛度和效率。綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、無(wú)反向間隙，定位精度高，且工作穩(wěn)定可靠。

圖1是大型精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的主視圖；圖2是設(shè)計(jì)的俯視圖；圖3是設(shè)計(jì)的左視圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型為一種大型精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，
以下結(jié)合附圖說(shuō)明能實(shí)現(xiàn)三種運(yùn)動(dòng)方式的機(jī)械結(jié)構(gòu)。直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1、2，在床身上設(shè)同向、平行布置的雙驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在床身1上設(shè)置兩根直線(xiàn)導(dǎo)軌4，將工作臺(tái)3和滑座2緊固于直線(xiàn)導(dǎo)軌4上， 使直線(xiàn)導(dǎo)軌4承載工作臺(tái)重量及其負(fù)載。在兩導(dǎo)軌4間平行于導(dǎo)軌設(shè)置兩根滾珠絲杠5，通過(guò)軸承座6將滾珠絲杠5兩端固定緊固于床身1上，滾珠絲杠5與滑座2連接，且兩根滾珠絲杠5旋轉(zhuǎn)方向相同，通過(guò)聯(lián)軸器7將減速器8固定在滾珠絲杠5的一端，安裝在床身同側(cè)兩個(gè)直驅(qū)伺服電機(jī)9的輸出軸與減速器8的輸入端相連。通過(guò)減速器8的傳動(dòng)，可以增加輸出扭矩，驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠5，從而帶動(dòng)大型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。該傳動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)滾珠絲杠雙驅(qū)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)高速直線(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，不僅可以提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度、定位精度，而且可以抑制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)，改善驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性?；剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)滑座2是連接床身1與工作臺(tái)3的中間部件， 其下部緊固于導(dǎo)軌4上，并與滾珠絲杠5連接，上部支撐工作臺(tái)3。工作臺(tái)3回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位于減速箱10中，并固定在滑座2的一側(cè)。減速箱10內(nèi)部具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1、圖3， 床身1正面中部，其特征在于兩個(gè)回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)12分別與兩個(gè)減速器11連接，兩個(gè)并列的減速器11分別與兩個(gè)小齒輪13的軸連接，與兩個(gè)減速器11連接的小齒輪13在減速箱上端并列排布、兩個(gè)小齒輪13分別與大齒圈14嚙合，大齒圈14與工作臺(tái)3緊固連接。通過(guò)減速器11的傳動(dòng)可以增加輸出扭矩，驅(qū)動(dòng)大齒圈14，從而帶動(dòng)工作臺(tái)3做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該傳動(dòng)系統(tǒng)采用直聯(lián)形式，沒(méi)有復(fù)雜的多級(jí)減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可避免因加工和裝配誤差累積引起的傳動(dòng)剛度、精度和效率的降低。 工作時(shí)針對(duì)不同的回轉(zhuǎn)工作方式，對(duì)回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)12采用不同的控制手段。當(dāng)工作臺(tái)3做單方向連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由一個(gè)回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)12作為主驅(qū)動(dòng)電機(jī)，另一個(gè)回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)12作為從動(dòng)電機(jī)，在轉(zhuǎn)速上與主驅(qū)動(dòng)電機(jī)保持同步同向，但是不提供扭矩，在工作臺(tái)3換向后兩個(gè)回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)12主從關(guān)系互換。當(dāng)工作臺(tái)3做換向或分度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)， 一個(gè)回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)12作為主驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)其中的一個(gè)小齒輪13驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)3轉(zhuǎn)動(dòng)，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)消除齒輪齒側(cè)反向間隙的控制措施是作為從動(dòng)電機(jī)的另一個(gè)回轉(zhuǎn)伺服電機(jī) 12對(duì)另一個(gè)小齒輪13施加反向的小扭矩，使兩個(gè)小齒輪13相向運(yùn)動(dòng)，使其中一個(gè)小齒輪 13始終以右齒側(cè)與大齒圈14齒側(cè)嚙合，另一個(gè)小齒輪13始終以左齒側(cè)與大齒圈14齒側(cè)嚙合，實(shí)現(xiàn)消除齒側(cè)間隙。兩個(gè)回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)12均由數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)控制，與傳統(tǒng)的大型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)相比，傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙對(duì)定位精度無(wú)影響，可在反向旋轉(zhuǎn)時(shí)可動(dòng)態(tài)消除，并可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，任意角度的精確定位。
權(quán)利要求1.一種大型精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，包括直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于在工作臺(tái)側(cè)面并列設(shè)置雙驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由兩個(gè)伺服電機(jī)分別與兩個(gè)減速器連接，固定在減速箱上的減速器分別與兩個(gè)小齒輪連接，小齒輪在減速箱上端，位于滑座上端的大齒圈同一側(cè)，并與大齒圈嚙合，所述的大齒圈位于滑座上端，并與工作臺(tái)固定；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠在換向或分度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)消除反向間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其特征在于在床身上設(shè)同向、平行布置的雙驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在床身(1)上設(shè)置兩根直線(xiàn)導(dǎo)軌G)，將工作臺(tái) ⑶和滑座⑵緊固于直線(xiàn)導(dǎo)軌⑷上，在兩導(dǎo)軌⑷間平行于導(dǎo)軌設(shè)置兩根滾珠絲杠(5)， 通過(guò)軸承座(6)將滾珠絲杠( 兩端固定緊固于床身(1)上，滾珠絲杠與滑座連接，且兩根滾珠絲杠( 旋轉(zhuǎn)方向相同，通過(guò)聯(lián)軸器(7)將減速器(8)固定在滾珠絲杠( 的一端，安裝在床身同側(cè)兩個(gè)直驅(qū)伺服電機(jī)(9)的輸出軸與減速器⑶的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其特征在于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)滑座(2)是連接床身(1)與工作臺(tái)(3)的中間部件，其下部緊固于導(dǎo)軌(4)上，并與滾珠絲杠(5)連接，上部支撐工作臺(tái)(3)，工作臺(tái)(3)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位于減速箱(10)中， 并固定在滑座⑵的一側(cè)；減速箱(10)內(nèi)部具體結(jié)構(gòu)床身⑴正面中部，兩個(gè)回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)(12)分別與兩個(gè)減速器(11)連接，兩個(gè)并列的減速器(11)分別與兩個(gè)小齒輪(13)的軸連接，兩個(gè)小齒輪(13)在減速箱上端并列排布、兩個(gè)小齒輪(13)分別與大齒圈(14)嚙合，大齒圈(14)與工作臺(tái)(3)緊固連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其特征在于消除齒側(cè)反向間隙回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)當(dāng)工作臺(tái)(3)做換向或分度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)(12)作為主驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)其中的一個(gè)小齒輪(1 驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)C3)轉(zhuǎn)動(dòng)，作為從動(dòng)電機(jī)的另一個(gè)回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)(1 對(duì)另一個(gè)小齒輪(1 施加反向的小扭矩，使兩個(gè)小齒輪(1 相向運(yùn)動(dòng)， 使其中一個(gè)小齒輪(1 始終以右齒側(cè)與大齒圈(14)齒側(cè)嚙合，另一個(gè)小齒輪(1 始終以左齒側(cè)與大齒圈(14)齒側(cè)嚙合，實(shí)現(xiàn)消除齒側(cè)間隙。
專(zhuān)利摘要一種大型精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，包括直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于在工作臺(tái)側(cè)面并列設(shè)置雙驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由兩個(gè)伺服電機(jī)分別與兩個(gè)減速器連接，固定在減速箱上的減速器分別與兩個(gè)小齒輪連接，小齒輪在減速箱上端，位于滑座上端的大齒圈同一側(cè)，并與大齒圈嚙合，所述的大齒圈位于滑座上端，并與工作臺(tái)固定；能夠在換向或分度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)消除反向間隙。兩個(gè)回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)均由數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)控制，與傳統(tǒng)的大型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)相比，傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙對(duì)定位精度無(wú)影響，可在反向旋轉(zhuǎn)時(shí)可動(dòng)態(tài)消除，并可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，任意角度的精確定位。本設(shè)計(jì)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、無(wú)反向間隙，定位精度高，且工作穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)B23Q1/26GK201931284SQ20112002010
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
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