一種主軸方向快速定位機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種主軸方向快速定位機(jī)構(gòu)，解決了通過(guò)信號(hào)感應(yīng)來(lái)進(jìn)行主軸定位導(dǎo)致工作效率低的問(wèn)題，其包括一種主軸方向快速定位機(jī)構(gòu)，其包括周向設(shè)有定位槽的定位輪、頂桿和推動(dòng)頂桿沿其長(zhǎng)度方向滑移的驅(qū)動(dòng)裝置，所述定位輪套接在主軸上并與主軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述頂桿上端設(shè)有與定位輪周表面接觸后可帶動(dòng)定位輪旋轉(zhuǎn)一定角度的助動(dòng)件，所述助動(dòng)件與定位槽相卡合以定位主軸,還涉及一種實(shí)現(xiàn)主軸方向定位的方法，通過(guò)助動(dòng)件產(chǎn)生沿斜面或者圓弧面的斜推力，利用斜推力使得定位輪沿斜推力方向旋轉(zhuǎn)，至助動(dòng)件移動(dòng)到定位槽中，與定位槽相卡合，全程無(wú)需信號(hào)，能快速實(shí)現(xiàn)機(jī)械主軸定位，提高工作效率。
【專利說(shuō)明】一種主軸方向快速定位機(jī)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及定位機(jī)構(gòu)，特別涉及一種主軸方向快速定位機(jī)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]通常主軸只是進(jìn)行速度控制，但在一些特殊的情況下也需要對(duì)主軸進(jìn)行位置控制。例如:在加工中心上進(jìn)行自動(dòng)換刀時(shí)、鏜孔加工中因工藝要求而需要讓刀時(shí)，以及車床在裝卡工件等時(shí)都需要主軸準(zhǔn)確的停在一個(gè)特定的位置上，這就是我們通常所說(shuō)的主軸定位功能。
[0003]主軸定位功能就是NC發(fā)出定向命令，通過(guò)主軸上的位置傳感器上的一轉(zhuǎn)信號(hào)使主軸停止在一個(gè)確定的位置上，并向伺服電機(jī)位置環(huán)一樣提供一定的保持力矩，但是通過(guò)信號(hào)感應(yīng)來(lái)進(jìn)行主軸定位的存在以下不足:(1)當(dāng)更換夾緊裝置或者變換主軸轉(zhuǎn)速后，就需要重新調(diào)試，來(lái)確保信號(hào)對(duì)主軸的定位；(2)加工異形件時(shí)，主軸上設(shè)有夾緊裝置，此時(shí)需要對(duì)主軸定位使得該夾緊裝置與自動(dòng)送料裝置相適配，實(shí)現(xiàn)快速領(lǐng)料，而當(dāng)采用這種信號(hào)感應(yīng)主軸定位方式，只能在主軸轉(zhuǎn)速降低后完全停止旋轉(zhuǎn)前對(duì)主軸進(jìn)行定位，這過(guò)程需要幾秒的等待時(shí)間，尤其在批量加工時(shí)，所需等待時(shí)間的累積，嚴(yán)重制約了加工效率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了克服通過(guò)信號(hào)感應(yīng)來(lái)進(jìn)行主軸定位導(dǎo)致工作效率低的不足，本實(shí)用新型提供一種主軸方向快速定位機(jī)構(gòu)。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種主軸方向快速定位機(jī)構(gòu)，其包括周向設(shè)有定位槽的定位輪、頂桿和推動(dòng)頂桿沿其長(zhǎng)度方向滑移的驅(qū)動(dòng)裝置，所述定位輪套接在主軸上并與主軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述頂桿上端設(shè)有與定位輪周表面接觸后可帶動(dòng)定位輪旋轉(zhuǎn)一定角度的助動(dòng)件，所述助動(dòng)件與定位槽相卡合以定位主軸。
[0006]所述定位輪采用一個(gè)定位槽，所述定位槽采用圓形，所述助動(dòng)件采用相對(duì)頂桿可旋轉(zhuǎn)的定位軸承。
[0007]所述定位輪為心形，定位輪表面最凸點(diǎn)到軸心的距離SS1，定位輪表面與定位槽31光滑過(guò)渡段圓弧面的半徑為S2A1與S2的比值為a，a的范圍為:1 < a彡3，定位輪表面的最寬距離為S3 , S3與S2比值為b, b的范圍為:1彡b彡2.5。
[0008]所述定位輪采用周向陣列的多個(gè)定位槽，所述助動(dòng)件為相對(duì)頂桿可旋轉(zhuǎn)的定位軸承或與頂桿連固的上凸圓弧，與之卡合的定位槽采用圓形。
[0009]所述定位輪采用多個(gè)定位槽，所述助動(dòng)件為與頂桿連固的三角形，與之卡合的定位槽也采用三角形。
[0010]還包括機(jī)座，以及固定在機(jī)座上的第一固定座，所述頂桿套設(shè)在第一固定座內(nèi)。
[0011]所述驅(qū)動(dòng)裝置包括與第一固定座連固的第二固定座和置于第二固定座內(nèi)的活塞，所述活塞與頂桿下端相連接，以驅(qū)動(dòng)頂桿。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:該實(shí)用新型采用助動(dòng)件與定位輪相適配，利用斜推力使得定位輪沿斜推力方向旋轉(zhuǎn)，使得助動(dòng)件固定在定位槽中，全程無(wú)需信號(hào)，且只需零點(diǎn)幾秒即可完成，能快速實(shí)現(xiàn)機(jī)械主軸定位，提高工作效率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1、圖2是本實(shí)用新型整體示意圖。
[0014]圖3是本實(shí)用新型具有六個(gè)定位槽的定位輪。
[0015]圖4、圖11是本實(shí)用新型具有一個(gè)定位槽的心形定位輪。
[0016]圖5是本實(shí)用新型第一固定座和第二固定座的連接示意圖。
[0017]圖6是本實(shí)用新型頂桿和活塞向遠(yuǎn)離主軸方向滑移，達(dá)到最大位移量的示意圖。
[0018]圖7是本實(shí)用新型頂桿和活塞向靠近主軸方向滑移，達(dá)到最大位移量的示意圖。
[0019]圖8是本實(shí)用新型助動(dòng)件與定位輪任一位置接觸示意圖。
[0020]圖9是本實(shí)用新型相對(duì)于頂桿可旋轉(zhuǎn)的助動(dòng)件與定位輪的斜面接觸后的受力分析圖。
[0021]圖10是本實(shí)用新型相對(duì)于頂桿是連固的助動(dòng)件與定位輪的斜面接觸后的受力分析圖。
[0022]1-主軸，2_機(jī)座，3_定位輪，31-定位槽，32-斜面，33-圓弧面，4_頂桿，41-助動(dòng)件，5-第一固定座，6-第二固定座，61-活塞，62-第一通壓孔，63-第二通壓孔，64-限位孔，7-電機(jī)，8-皮帶輪。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0024]如圖1、圖2、圖6所示，一種主軸I方向定位機(jī)構(gòu)，其包括主軸1、機(jī)座2、電機(jī)7、皮帶輪8，主軸I水平固定在機(jī)座2上，所述電機(jī)7通過(guò)皮帶輪8帶動(dòng)主軸I旋轉(zhuǎn)或制動(dòng)，還包括周向設(shè)有定位槽31的定位輪3、頂桿4、位于主軸I下方的第一固定座5和推動(dòng)頂桿4沿其長(zhǎng)度方向滑移的驅(qū)動(dòng)裝置，所述定位輪3套接在主軸I上靠近電機(jī)7—側(cè)，通過(guò)壓緊螺栓固定在主軸I上，并與主軸I聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述第一固定座5垂直于主軸1，并通過(guò)四枚螺栓水平固定在機(jī)座2上，所述頂桿4套設(shè)在第一固定座5內(nèi)，上端設(shè)有與定位輪3周表面接觸后可帶動(dòng)定位輪3旋轉(zhuǎn)一定角度的助動(dòng)件41，優(yōu)選的，所述助動(dòng)件41相對(duì)于頂桿4有一個(gè)小角度的偏心設(shè)置，避開(kāi)完全受力均衡的狀態(tài)，所述助動(dòng)件41與定位槽31相卡合以定位主軸1，驅(qū)動(dòng)裝置推動(dòng)頂桿4，使頂桿4相對(duì)第一固定座5向靠近主軸I方向或遠(yuǎn)離主軸I方向的滑移配合，根據(jù)待加工件的要求，在主軸I上加裝特定的帶有定位槽31的定位輪3，通過(guò)急停主軸1，助動(dòng)件41與定位槽31的機(jī)械卡合，將主軸I準(zhǔn)確的停在一個(gè)特定的位置上。
[0025]如圖5、圖6所示，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括側(cè)邊設(shè)有第一、第二通壓孔的第二固定座6和與頂桿4下端相連接的活塞61，所述第二固定座6與第一固定座5連固，所述活塞61置于第二固定座6內(nèi)，構(gòu)成通過(guò)第一通壓孔62施壓推動(dòng)活塞61，帶動(dòng)頂桿4向靠近主軸I方向滑移或通過(guò)第二通壓孔63施壓推動(dòng)活塞61，帶動(dòng)頂桿4向遠(yuǎn)離主軸I的方向滑移。所述驅(qū)動(dòng)裝置為氣缸驅(qū)動(dòng)裝置或者液壓驅(qū)動(dòng)裝置，且在第一、第二通壓孔接入口設(shè)有調(diào)壓閥，通過(guò)調(diào)壓閥控制氣壓或者液壓通過(guò)第一、第二通壓孔推動(dòng)活塞61的速度，確保速度不會(huì)過(guò)快而導(dǎo)致沖力過(guò)大，損壞定位輪3，也不會(huì)過(guò)慢而耗時(shí)長(zhǎng)。
[0026]如圖7所示，通過(guò)第一通壓孔62施壓推動(dòng)活塞61，帶動(dòng)頂桿4向主軸I方向滑移，構(gòu)成助動(dòng)件41與定位槽31相適配，此時(shí)定位輪3構(gòu)成頂桿4和活塞61的限位機(jī)構(gòu)，限制頂桿4和活塞61繼續(xù)朝主軸I方向滑移，頂桿4和活塞61達(dá)到最大位移量；
[0027]如圖6所示，通過(guò)第二通壓孔63施壓推動(dòng)活塞61，帶動(dòng)頂桿4向遠(yuǎn)離主軸I的方向滑移，頂桿4到達(dá)設(shè)置在所述第二固定座6與第一固定座5連接處的限位孔64，頂桿4與所述限位孔64相適配，此時(shí)限位孔64限制頂桿4繼續(xù)朝遠(yuǎn)離主軸I的方向滑移，頂桿4和活塞61達(dá)到反向最大位移量，即處于初始狀態(tài)。
[0028]如圖3、圖4所示，所述定位輪3周向表面為圓弧面33，該圓弧面33與定位槽31邊緣光滑過(guò)渡，當(dāng)然，圓弧面33也可以通過(guò)斜面32與定位槽31邊緣連接，圓弧面33、斜面32、定位槽31之間都是光滑過(guò)渡，保證助動(dòng)件41在定位輪3上可以滑移，最終至定位槽31中。
[0029]所述定位輪3采用周向陣列的多個(gè)定位槽31，所述助動(dòng)件41為相對(duì)頂桿4可旋轉(zhuǎn)的定位軸承或與頂桿4連固的上凸圓弧，與之卡合的定位槽31采用圓形。當(dāng)然的，當(dāng)所述定位輪3采用周向陣列的多個(gè)定位槽31時(shí)，所述助動(dòng)件41也可以采用與頂桿4連固的三角形，與之卡合的定位槽31也采用三角形。
[0030]如圖3、圖8、圖9所示，定位輪3采用周向陣列的六個(gè)定位槽31，助動(dòng)件41采用定位軸承，與之卡合的定位槽31采用圓形，當(dāng)主軸I急停后，頂桿4帶動(dòng)定位軸承向靠近主軸I方向滑移，至定位軸承接觸定位輪3的斜面32或圓弧面33，由于頂桿4的推力，定位軸承被接觸面阻擋不能繼續(xù)直線上升，定位軸承給接觸面一個(gè)垂直于接觸點(diǎn)的作用力F1，該作用力Fl在接觸面上被分解為與推力平行的分力F2和與接觸點(diǎn)相切且背離定位槽31方向的分力F3，其中分力F3使得定位軸承沿分力F3方向旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生反向摩擦力F4，分力F2使得定位軸承繼續(xù)上升，相對(duì)的，定位輪3產(chǎn)生與摩擦力F4相對(duì)的作用力F5，使得定位輪3沿作用力F5方向旋轉(zhuǎn),定位軸承與定位輪3相配合,最終定位軸承旋轉(zhuǎn)進(jìn)入定位槽31,與定位槽31卡合。只要助動(dòng)件41采用定位軸承，即使定位槽31的個(gè)數(shù)改變了，定位軸承與定位槽31配合的原理還是不變的。
[0031]如圖10所示，當(dāng)助動(dòng)件41采用相對(duì)于頂桿4是連固的上凸圓弧或三角形時(shí),該上凸圓弧或三角形接觸定位輪3的斜面32或圓弧面33后會(huì)給接觸面一個(gè)垂直于接觸點(diǎn)的作用力F1，該作用力Fl在接觸面上被分解為與推力平行的分力F2和與接觸點(diǎn)相切且背離定位槽31方向的分力F3，其中分力F3使得定位輪3沿分力F3方向旋轉(zhuǎn)，從而給上凸圓弧或者三角形一個(gè)反向的摩擦力F4,分力F2使得上凸圓弧或者三角形繼續(xù)上升,上凸圓弧或者三角形與定位輪3相配合，摩擦力F4使得上凸圓弧或者三角形沿定位輪3周表面向靠近定位槽31方向滑移,最終進(jìn)入定位槽31,與定位槽31卡合；如果上凸圓弧或三角形接觸定位輪3的斜面32或圓弧面33，分力F3會(huì)使定位輪3進(jìn)行逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
[0032]如圖4、圖9、圖11所示，定位輪3采用一個(gè)定位槽31時(shí)，該定位輪3為心形，所述定位槽31采用圓形，所述圓弧面33采用平緩的弧面，所述定位輪3為心形，定位輪3表面最凸點(diǎn)到軸心的距離為S1，定位輪3表面與定位槽31光滑過(guò)渡段圓弧面的半徑為S2，S1與S2的比值為a，a的范圍為:1 <a< 3，定位輪3表面的最寬距離為S3，S3與S2比值為b，b的范圍為:1彡b彡2.5，其中a的優(yōu)選范圍為1.8彡a彡2.5，b的優(yōu)選范圍為2彡b彡2.5，所述助動(dòng)件41采用相對(duì)頂桿4可旋轉(zhuǎn)的定位軸承，定位軸承由頂桿4帶動(dòng)，定位軸承沿定位輪3表面旋轉(zhuǎn)，其實(shí)際軌跡為直線上升，定位軸承運(yùn)行在定位輪3表面時(shí)，所過(guò)的每段弧面到定位輪3軸心的距離大于后一段弧面到定位輪3軸心的距離，如圖11中的R1 < R2 < R3，這樣的軌跡具有可實(shí)現(xiàn)性。
[0033]一種實(shí)現(xiàn)主軸I定位的方法，其步驟如下:
[0034]I)電機(jī)7制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主軸I急停；
[0035]2)開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置推動(dòng)頂桿4向靠近主軸I方向移動(dòng)，使得助動(dòng)件41與定位輪3接觸；
[0036]3)繼續(xù)推動(dòng)頂桿4，通過(guò)助動(dòng)件41產(chǎn)生沿斜面32或者圓弧面33的斜推力，利用斜推力使得定位輪3沿斜推力方向旋轉(zhuǎn)，至助動(dòng)件41移動(dòng)到定位槽31中，與定位槽31相卡合，將主軸I定位在特定方向上。
[0037]所述電機(jī)7采用直流電機(jī)剎車或者采用變頻器電機(jī)剎車，制動(dòng)電機(jī)7，通過(guò)皮帶輪8在零點(diǎn)幾秒內(nèi)就使主軸I完全停止旋轉(zhuǎn)，即實(shí)現(xiàn)了主軸I的急停。
[0038]根據(jù)待加工件的形狀需要或者代加工件的角度需要，待加工件整齊排放在送料裝置上，主軸I上安裝有相應(yīng)的夾緊裝置，操作時(shí)，需要停止主軸I旋轉(zhuǎn)，并完成主軸I定位，以保證該夾緊裝置與代加工件在方向上一致，以實(shí)現(xiàn)送料裝置與夾緊裝置的銜接，將待加工件從送料裝置上挪移到夾緊裝置上，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化批量加工，而現(xiàn)有的信號(hào)感應(yīng)，完成該過(guò)程需要幾秒的時(shí)間，而使用本實(shí)用新型所涉及的定位機(jī)構(gòu)及定位方式，完成該過(guò)程只需要零點(diǎn)幾秒，每加工一件可以節(jié)約幾秒時(shí)間，批量化生產(chǎn)，所節(jié)約的時(shí)間是非?？捎^的，大大提高加工的速度，從而提高工作效率。
[0039]另外的，代加工件的形狀改變，此時(shí)需要更換夾緊裝置，甚至需要改變主軸I轉(zhuǎn)速，以滿足加工要求，此時(shí)，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行重新調(diào)試，以確保夾緊裝置與送料裝置的銜接，調(diào)試所需時(shí)間，還要根據(jù)操作者的技能熟練程度決定，而本實(shí)用新型所涉及的定位機(jī)構(gòu)，只有相應(yīng)地更換具有不同定位槽31的定位輪3就可以了，無(wú)需重新調(diào)試，避免了調(diào)試的繁瑣過(guò)程，方便快捷，且相對(duì)于必須掌握調(diào)試才能操作該設(shè)備，本定位機(jī)構(gòu)對(duì)操作者沒(méi)有任何要求，使用范圍更廣，實(shí)用性更強(qiáng)。
[0040]如圖3所示，當(dāng)待加工件為軸對(duì)稱六角星輪形狀時(shí)，只要夾緊裝置與代加工件在方向上一致，就能確保夾緊裝置與送料裝置的銜接，此時(shí)套接一個(gè)具有六個(gè)定位槽31的定位輪3，并保證定位輪3、夾緊裝置、待加工件初始方向一致，加工完后當(dāng)電機(jī)7制動(dòng)時(shí)，主軸I停轉(zhuǎn)，不管此時(shí)夾緊裝置處于任何角度，通過(guò)助動(dòng)件41旋轉(zhuǎn)，最終會(huì)與其中一個(gè)定位槽31進(jìn)行卡合，定位輪3、夾緊裝置、待加工件始終會(huì)保持方向上的一致，即實(shí)現(xiàn)了主軸I的定位。
[0041]如圖4所示，當(dāng)待加工件為單角形時(shí)，只要夾緊裝置與代加工件在方向上一致，就能確保夾緊裝置與送料裝置的銜接，此時(shí)套接心形定位輪3，保證定位輪3、夾緊裝置、待加工件初始方向一致，加工完后當(dāng)電機(jī)7制動(dòng)時(shí)，主軸I停轉(zhuǎn)，不管此時(shí)夾緊裝置處于任何角度，通過(guò)定位軸承旋轉(zhuǎn)，最終會(huì)與定位槽31進(jìn)行卡合，定位輪3、夾緊裝置、待加工件始終會(huì)保持方向上的一致，即實(shí)現(xiàn)了主軸I的定位。
[0042]以上結(jié)合附圖所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，而并非對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的限定，任何基于本實(shí)用新型精神所做的改進(jìn)都理應(yīng)在本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種主軸方向快速定位機(jī)構(gòu)，其特征在于:其包括周向設(shè)有定位槽(31)的定位輪(3)、頂桿(4)和推動(dòng)頂桿(4)沿其長(zhǎng)度方向滑移的驅(qū)動(dòng)裝置，所述定位輪(3)套接在主軸(I)上并與主軸(I)聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述頂桿(4)上端設(shè)有與定位輪(3)周表面接觸后可帶動(dòng)定位輪(3)旋轉(zhuǎn)一定角度的助動(dòng)件(41 )，所述助動(dòng)件(41)與定位槽(31)相卡合以定位主軸(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主軸方向快速定位機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述定位輪(3)采用一個(gè)定位槽(31 )，所述定位槽(31)采用圓形，所述助動(dòng)件(41)采用相對(duì)頂桿(4 )可旋轉(zhuǎn)的定位軸承。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種主軸方向快速定位機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述定位輪(3)為心形，定位輪(3)表面最凸點(diǎn)到軸心的距離為S1，定位輪(3)表面與定位槽(31)光滑過(guò)渡段圓弧面的半徑為S2，S1與S2的比值為a，a的范圍為:1 < a彡3，定位輪(3)表面的最寬距離為S3，S3與S2比值為b，b的范圍為:1彡b彡2.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主軸方向快速定位機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述定位輪(3)采用周向陣列的多個(gè)定位槽(31)，所述助動(dòng)件(41)為相對(duì)頂桿(4)可旋轉(zhuǎn)的定位軸承或與頂桿(4)連固的上凸圓弧，與之卡合的定位槽(31)采用圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主軸方向快速定位機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述定位輪(3)采用周向陣列的多個(gè)定位槽(31)，所述助動(dòng)件(41)為與頂桿(4)連固的三角形，與之卡合的定位槽(31)也采用三角形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的一種主軸方向快速定位機(jī)構(gòu),其特征在于:還包括機(jī)座(2),以及固定在機(jī)座(2)上的第一固定座(5),所述頂桿(4)套設(shè)在第一固定座(5)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種主軸方向快速定位機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)裝置包括與第一固定座(5)連固的第二固定座(6)和置于第二固定座(6)內(nèi)的活塞(61)，所述活塞(61)與頂桿(4)下端相連接，以驅(qū)動(dòng)頂桿(4)。
【文檔編號(hào)】B23B19/02GK203944854SQ201420357319
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】趙建象 申請(qǐng)人:樂(lè)清市象塔機(jī)床廠