宏微雙驅(qū)動重載切削變位的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種宏微雙驅(qū)動重載切削變位機(jī)，其工作臺臺面翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)液壓缸驅(qū)動的外翻轉(zhuǎn)體的宏動部分和兩個(gè)絲杠驅(qū)動的內(nèi)翻轉(zhuǎn)體的微動部分串聯(lián)組成，外翻轉(zhuǎn)體通過軸承安裝在立柱外側(cè)，液壓缸兩端分別安裝在底座和外翻轉(zhuǎn)體上，驅(qū)動外翻轉(zhuǎn)體相對于底座進(jìn)行快速大角度翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)工作臺臺面翻轉(zhuǎn)角度的宏動粗調(diào)；內(nèi)翻轉(zhuǎn)體通過軸承安裝在立柱中間，其翻轉(zhuǎn)軸與外翻轉(zhuǎn)體的翻轉(zhuǎn)軸同心，絲杠固定在外翻轉(zhuǎn)體上，絲杠螺母安裝在內(nèi)翻轉(zhuǎn)體上，絲杠驅(qū)動內(nèi)翻轉(zhuǎn)體相對于外翻轉(zhuǎn)體進(jìn)行小角度翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)工作臺臺面翻轉(zhuǎn)角度的微動精調(diào)；工作臺臺面安裝在內(nèi)翻轉(zhuǎn)體上，由力矩電機(jī)通過齒輪和齒圈驅(qū)動。本發(fā)明變位機(jī)翻轉(zhuǎn)角度范圍為0°～70°，定位精度可達(dá)8″。
【專利說明】宏微雙驅(qū)動重載切削變位機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及重型加工設(shè)備領(lǐng)域的一種變位機(jī)，特別涉及一種工作臺由液壓缸和絲杠串聯(lián)驅(qū)動的重載切削變位機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]在重型容器的切削加工方面，重型鏜銑加工中心具有加工精度高，質(zhì)量可靠的特點(diǎn)，但設(shè)備造價(jià)極其昂貴，且高端產(chǎn)品通常需要進(jìn)口。而重載切削變位機(jī)則可配合重工企業(yè)現(xiàn)有的大型龍門式銑鏜床和落地鏜銑床，對核電和風(fēng)電設(shè)備上大型封頭裝置進(jìn)行加工，力口工精度較高并且大幅降低生產(chǎn)制造成本。
[0003]加工重型零件最困難的是處理不同工序間工件的移動和再定位，傳統(tǒng)的方式需要先將工件用天車吊走，然后調(diào)整夾具姿態(tài)，再將工件吊回安裝，這樣精度很難保證。機(jī)械加工用自動變位機(jī)主要用于工件的精密加工，應(yīng)具有高的定位精度和定位剛度、可靠的位置保持鎖緊能力和抗沖擊能力，同時(shí)為便于與機(jī)床配合和保持機(jī)床精度，對高度尺寸有嚴(yán)格限制。
[0004]目前重載變位機(jī)主要有不完全齒輪驅(qū)動型、液壓驅(qū)動型和絲杠驅(qū)動型。
[0005]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?01010225365.6記載了一種“雙驅(qū)動雙絲杠變位機(jī)”，該技術(shù)包括:水平輸送機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其中:俯仰機(jī)構(gòu)設(shè)置在水平輸送機(jī)構(gòu)上，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在俯仰機(jī)構(gòu)上。所述的水平輸送機(jī)構(gòu)包括:機(jī)架、滑臺、水平絲杠和水平絲杠電機(jī)，其中:滑臺設(shè)置在機(jī)架上，水平絲杠的一端固定在機(jī)架上，水平絲杠的另一端與滑臺相連，水平絲杠電機(jī)與水平絲杠相連，俯仰機(jī)構(gòu)設(shè)置在滑臺上。這種變位機(jī)采用雙絲杠驅(qū)動，絲杠的長度過長，重載下容易導(dǎo)致壓桿失穩(wěn)或變形，且此變位機(jī)絲杠自由端向下，需在變位機(jī)安裝場地挖深坑將絲杠自由端放入，使用較為不便。
[0006]中國專利申請?zhí)?01110099408.5記載了一種“液壓絲杠混合驅(qū)動大負(fù)載二自由度變位機(jī)”，該技術(shù)包括:俯仰機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，其中:俯仰機(jī)構(gòu)的兩端分別與機(jī)架活動連接，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)固定設(shè)置于俯仰機(jī)構(gòu)的頂部。該裝置通過液壓驅(qū)動和絲杠驅(qū)動共同實(shí)現(xiàn)。這種變位機(jī)液壓驅(qū)動系統(tǒng)和絲杠驅(qū)動系統(tǒng)并不是串聯(lián)合成，而是液壓缸的啟動或者停止要和定位絲杠伺服電機(jī)保持同步，控制極其復(fù)雜。這種變位機(jī)采用單根絲杠驅(qū)動角度精調(diào)部分，承載能力受限，絲杠行程包含液壓缸驅(qū)動行程，行程較長且需在變位機(jī)安裝場地挖深坑將絲杠自由端放入。這種變位機(jī)液壓驅(qū)動部分在粗調(diào)角度后不進(jìn)行剛性固定，因此工作臺臺面最終角度受液壓缸漏油和油液壓縮等現(xiàn)象影響，使得定位精度難以保證。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是要提供一種可配合重工企業(yè)現(xiàn)有的大型龍門式銑鏜床和落地銑鏜床的重載切削變位機(jī)，能夠達(dá)到承載能力大、定位精度高、剛度大和抗沖擊能力強(qiáng)的要求。
[0008]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種宏微雙驅(qū)動重載切削變位機(jī)，包括工作臺臺面、底座、固定在底座上的左右立柱、工作臺臺面翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述工作臺臺面翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)液壓缸驅(qū)動的外翻轉(zhuǎn)體的宏動部分和兩個(gè)絲杠驅(qū)動的內(nèi)翻轉(zhuǎn)體的微動部分串聯(lián)組成；外翻轉(zhuǎn)體通過軸承安裝在立柱外側(cè)，外翻轉(zhuǎn)體設(shè)有定位機(jī)構(gòu)，液壓缸兩端分別安裝在底座和外翻轉(zhuǎn)體上，驅(qū)動外翻轉(zhuǎn)體相對于底座進(jìn)行快速大角度翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)工作臺臺面翻轉(zhuǎn)角度的宏動粗調(diào)；內(nèi)翻轉(zhuǎn)體通過軸承安裝在立柱中間，其翻轉(zhuǎn)軸與外翻轉(zhuǎn)體的翻轉(zhuǎn)軸同心，絲杠固定在外翻轉(zhuǎn)體上，絲杠螺母安裝在內(nèi)翻轉(zhuǎn)體上，絲杠驅(qū)動內(nèi)翻轉(zhuǎn)體相對于外翻轉(zhuǎn)體進(jìn)行小角度翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)工作臺臺面翻轉(zhuǎn)角度的微動精調(diào)；工作臺臺面安裝在內(nèi)翻轉(zhuǎn)體上，由力矩電機(jī)通過齒輪和齒圈驅(qū)動。
[0009]本發(fā)明所述外翻轉(zhuǎn)體定位機(jī)構(gòu)包括安裝在外翻轉(zhuǎn)體上的定位盤和安裝在底座上的夾緊液壓缸，通過對定位盤的抱死實(shí)現(xiàn)外翻轉(zhuǎn)體的定位。
[0010]本發(fā)明所述絲杠的驅(qū)動電機(jī)內(nèi)置有剎車器，到達(dá)工作臺臺面的工作角度后，該內(nèi)置剎車器將絲杠鎖緊，完成工作臺的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0011]本發(fā)明所述絲杠螺母通過擺動塊和軸承安裝在內(nèi)翻轉(zhuǎn)體上，可在內(nèi)翻轉(zhuǎn)體上擺動；所述絲杠通過連接橫梁和4組重載線性滑軌安裝在外翻轉(zhuǎn)體上，連接橫梁可沿線性滑軌移動，以保證絲杠可以將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，驅(qū)動內(nèi)翻轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動。
[0012]本發(fā)明所述宏動部分為開環(huán)控制。
[0013]本發(fā)明所述微動部分為閉環(huán)控制，所述閉環(huán)控制由回轉(zhuǎn)編碼器完成，回轉(zhuǎn)編碼器安裝在立柱上，通過檢測軸與內(nèi)翻轉(zhuǎn)體的內(nèi)軸相連。
[0014]本發(fā)明的工作臺臺面翻轉(zhuǎn)運(yùn)動由液壓缸驅(qū)動外翻轉(zhuǎn)體的宏動翻轉(zhuǎn)和絲杠驅(qū)動內(nèi)翻轉(zhuǎn)體的微動翻轉(zhuǎn)串聯(lián)合成，且為分級運(yùn)動；宏動部分的外翻轉(zhuǎn)體由雙液壓缸驅(qū)動，翻轉(zhuǎn)結(jié)束，由兩組夾緊液壓缸對定位盤進(jìn)行夾緊，實(shí)現(xiàn)外翻轉(zhuǎn)體的位置固定，液壓缸不參與最終支撐；外翻轉(zhuǎn)體定位后，微動部分開始翻轉(zhuǎn)，內(nèi)翻轉(zhuǎn)體由雙絲杠驅(qū)動進(jìn)行精確小角度翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)結(jié)束后，驅(qū)動絲杠的力矩電機(jī)的內(nèi)置剎車器將絲杠抱死，實(shí)現(xiàn)工作臺臺面的最終翻轉(zhuǎn)角度定位。
[0015]本發(fā)明可靠性高，加工精度及加工效率易于保證，其翻轉(zhuǎn)角度范圍為0°?70°，最終定位精度僅取決于微動部分，定位精度可達(dá)8"，能夠配合重工企業(yè)現(xiàn)有的大型龍門式銑鏜床和落地銑鏜床完成重型零件的精密加工任務(wù)。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0017](I)液壓缸驅(qū)動宏動部分完成目標(biāo)翻轉(zhuǎn)角度的95%以上，液壓缸相比于絲杠具有推力大、速度快、運(yùn)動平穩(wěn)、磨損小的特點(diǎn)，因此采用液壓缸驅(qū)動宏動部分可提高加工效率，減少驅(qū)動件磨損。
[0018](2)利用絲杠進(jìn)行角度微調(diào)，工作臺臺面的最終定位角度僅取決于微動部分，可避免因液壓缸漏油、油液壓縮等引起的定位精度較低的問題。
[0019](3)宏動部分與微動部分是串聯(lián)分級運(yùn)動。液壓缸只進(jìn)行宏動翻轉(zhuǎn)的驅(qū)動，外翻轉(zhuǎn)體到達(dá)位置后夾緊裝置將其抱死，液壓缸并不參與最終支撐，因此避免了重載下油液壓縮的情況；絲杠只進(jìn)行角度微調(diào)避免了絲杠因行程過長引起的變形的問題，并且減小了絲杠螺母的磨損速度。
[0020](4)絲杠推力方向基本沿翻轉(zhuǎn)運(yùn)動的切線方向，減小了絲杠的徑向受力以及驅(qū)動電機(jī)的功率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)主視圖。
[0022]圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)右視圖。
[0023]圖3為本發(fā)明的宏動部分結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖4為本發(fā)明的外翻轉(zhuǎn)體安裝圖。
[0025]圖5為本發(fā)明的微動部分結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖6為本發(fā)明的絲杠安裝圖。
[0027]圖7為本發(fā)明的內(nèi)翻轉(zhuǎn)體安裝圖。
[0028]圖8為本發(fā)明的宏動部分運(yùn)動原理圖。
[0029]圖9為本發(fā)明的微動部分運(yùn)動原理圖。
[0030]圖中:1_內(nèi)翻轉(zhuǎn)體；2_外翻轉(zhuǎn)體；3_絲杠；4_力矩電機(jī)；5_驅(qū)動液壓缸；6_夾緊液壓缸；7-立柱；8-底座；9_定位盤；10_力矩電機(jī)；11_大齒圈；12_齒輪；13_工作臺臺面；14_外軸；15-雙列圓柱滾子軸承；16_連接橫梁；17_重載線性滑軌；18-旋轉(zhuǎn)編碼器；19-內(nèi)軸；20_雙列圓柱滾子軸承；21_圓錐滾子軸承；22_檢測軸；23_絲杠螺母；24_擺動塊；25_圓柱滾子軸承；L1-液壓缸起始長度；L2-液壓缸終止長度；Θ -目標(biāo)角度；Y-絲杠行程；D_線性滑軌行程；α -差值角度。

【具體實(shí)施方式】
[0031 ] 以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施例。
[0032]參見圖1和圖2，本發(fā)明宏微雙驅(qū)動重載切削變位機(jī)的立柱7固定在變位機(jī)底座8上，外翻轉(zhuǎn)體2與內(nèi)翻轉(zhuǎn)體I均安裝在立柱上且轉(zhuǎn)軸同心，液壓缸5驅(qū)動外翻轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動，絲杠3驅(qū)動內(nèi)翻轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動；工作臺臺面13安裝在內(nèi)翻轉(zhuǎn)體上，由力矩電機(jī)10通過齒輪12與大齒圈11驅(qū)動。
[0033]參見圖3和圖4，本發(fā)明的宏動部分結(jié)構(gòu)，其外翻轉(zhuǎn)體2呈U型，通過一對雙列圓柱滾子軸承15安裝在立柱7的外軸14上，安裝處位于立柱外側(cè)；液壓缸5兩端分別安裝在底座8和外翻轉(zhuǎn)體上，驅(qū)動外翻轉(zhuǎn)體繞外軸翻轉(zhuǎn)；定位盤9安裝在外翻轉(zhuǎn)體上，夾緊液壓缸6安裝在底座上，通過對定位盤的抱死實(shí)現(xiàn)外翻轉(zhuǎn)體的定位。
[0034]參見圖5?圖7，本發(fā)明的微動部分結(jié)構(gòu)，其內(nèi)翻轉(zhuǎn)體I通過一對圓錐滾子軸承21和一對雙列圓柱滾子軸承20安裝在立柱內(nèi)側(cè)，內(nèi)軸19與外軸14同心，絲杠螺母23安裝在擺動塊24上，擺動塊通過圓柱滾子軸承25安裝在內(nèi)翻轉(zhuǎn)體上，可在內(nèi)翻轉(zhuǎn)體上擺動；絲杠3安裝在連接橫梁16上；連接橫梁通過4組重載線性滑軌17安裝在外翻轉(zhuǎn)體2上，連接橫梁可沿線性滑軌移動，以保證絲杠可以將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，驅(qū)動內(nèi)翻轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動；旋轉(zhuǎn)編碼器18安裝在立柱上，檢測軸22 —端與內(nèi)翻轉(zhuǎn)體的內(nèi)軸19固接，另一端安裝在旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)，編碼器只檢測內(nèi)翻轉(zhuǎn)體的翻轉(zhuǎn)角度。
[0035]圖8和圖9示出本發(fā)明的快速宏動部分和精確微動部分的運(yùn)動原理圖。液壓缸以目標(biāo)角度Θ驅(qū)動外翻轉(zhuǎn)體進(jìn)行快速大角度翻轉(zhuǎn)，液壓缸行程為L2-L1 ;絲杠以差值角度α驅(qū)動內(nèi)翻轉(zhuǎn)體進(jìn)行精確小角度定位，絲杠行程為Y，線性滑軌行程為D。
[0036]本發(fā)明的實(shí)際工作過程如下:
[0037]如圖1?圖9所示，實(shí)際工作時(shí)，液壓缸5通過開環(huán)控制，先驅(qū)動外翻轉(zhuǎn)體2以目標(biāo)角度Θ進(jìn)行快速大行程翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)停止時(shí)夾緊液壓缸6將定位盤9抱死，外翻轉(zhuǎn)體位置固定；由于液壓缸有漏油現(xiàn)象且重載下油液有壓縮，此時(shí)旋轉(zhuǎn)編碼器18檢測內(nèi)翻轉(zhuǎn)體I的翻轉(zhuǎn)角度，可得到相對于目標(biāo)角度的微小差值角度；然后，絲杠3驅(qū)動內(nèi)翻轉(zhuǎn)體以差值角度α進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，絲杠驅(qū)動過程為閉環(huán)控制，內(nèi)翻轉(zhuǎn)體小角度精確翻轉(zhuǎn)到達(dá)目標(biāo)角度后，驅(qū)動絲杠的力矩電機(jī)4內(nèi)置的剎車器將絲杠抱死，翻轉(zhuǎn)運(yùn)動結(jié)束；回轉(zhuǎn)運(yùn)動由兩個(gè)力矩電機(jī)10通過齒輪12與大齒圈11驅(qū)動；工作臺的最終定位精度僅取決于微動部分，定位精度可達(dá)8"。
【權(quán)利要求】
1.一種宏微雙驅(qū)動重載切削變位機(jī)，包括工作臺臺面、底座、固定在底座上的左右立柱、工作臺臺面翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述工作臺臺面翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)液壓缸驅(qū)動的外翻轉(zhuǎn)體的宏動部分和兩個(gè)絲杠驅(qū)動的內(nèi)翻轉(zhuǎn)體的微動部分串聯(lián)組成；所述外翻轉(zhuǎn)體通過軸承安裝在立柱外側(cè)，外翻轉(zhuǎn)體設(shè)有定位機(jī)構(gòu)，液壓缸兩端分別安裝在底座和外翻轉(zhuǎn)體上，驅(qū)動外翻轉(zhuǎn)體相對于底座進(jìn)行快速大角度翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)工作臺臺面翻轉(zhuǎn)角度的宏動粗調(diào)；所述內(nèi)翻轉(zhuǎn)體通過軸承安裝在立柱中間，其翻轉(zhuǎn)軸與外翻轉(zhuǎn)體的翻轉(zhuǎn)軸同心，絲杠固定在外翻轉(zhuǎn)體上，絲杠螺母安裝在內(nèi)翻轉(zhuǎn)體上，絲杠驅(qū)動內(nèi)翻轉(zhuǎn)體相對于外翻轉(zhuǎn)體進(jìn)行小角度翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)工作臺臺面翻轉(zhuǎn)角度的微動精調(diào)；所述工作臺臺面安裝在內(nèi)翻轉(zhuǎn)體上，由力矩電機(jī)通過齒輪和齒圈驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的宏微雙驅(qū)動重載切削變位機(jī)，其特征在于，所述外翻轉(zhuǎn)體定位機(jī)構(gòu)包括安裝在外翻轉(zhuǎn)體上的定位盤和安裝在底座上的夾緊液壓缸，通過對定位盤的抱死實(shí)現(xiàn)外翻轉(zhuǎn)體的定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的宏微雙驅(qū)動重載切削變位機(jī)，其特征在于，所述絲杠的驅(qū)動電機(jī)內(nèi)置有剎車器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的宏微雙驅(qū)動重載切削變位機(jī)，其特征在于，所述絲杠螺母通過擺動塊和軸承安裝在內(nèi)翻轉(zhuǎn)體上，可在內(nèi)翻轉(zhuǎn)體上擺動；所述絲杠通過連接橫梁和4組重載線性滑軌安裝在外翻轉(zhuǎn)體上，連接橫梁可沿線性滑軌移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的宏微雙驅(qū)動重載切削變位機(jī)，其特征在于，所述宏動部分為開環(huán)控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的宏微雙驅(qū)動重載切削變位機(jī)，其特征在于，所述微動部分為閉環(huán)控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的宏微雙驅(qū)動重載切削變位機(jī)，其特征在于，所述閉環(huán)控制由回轉(zhuǎn)編碼器完成，回轉(zhuǎn)編碼器安裝在立柱上，通過檢測軸與內(nèi)翻轉(zhuǎn)體的內(nèi)軸相連。
【文檔編號】B23Q1/64GK104175133SQ201410326178
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】吳鳳和, 劉子健 申請人:燕山大學(xué)