阅读说明：本技术 全伺服多轴驱动托盘交换机构 (Full-servo multi-shaft driving tray exchange mechanism ) 是由 胡颖斌 刘欢 吕华东 石磊 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种全伺服多轴驱动托盘交换机构,包括托盘交换前的抬升运动机构和托盘交换时的旋转运动机构,所述抬升运动机构包括伺服电机、抬升主动带轮、胀紧套、同步带、从动带轮、丝杠带轮转接套、双列角接触球轴承、交换机构底座、主轴承法兰、主轴承内圈压环、托盘抬升丝杠、丝杠导向板,所述旋转运动机构包括减速机、传递齿轮组。(The invention provides a full-servo multi-shaft driving tray exchange mechanism which comprises a lifting movement mechanism before tray exchange and a rotary movement mechanism during tray exchange, wherein the lifting movement mechanism comprises a servo motor, a lifting driving belt wheel, an expansion sleeve, a synchronous belt, a driven belt wheel, a screw belt wheel adapter sleeve, a double-row angular contact ball bearing, an exchange mechanism base, a main bearing flange, a main bearing inner ring compression ring, a tray lifting screw and a screw guide plate, and the rotary movement mechanism comprises a speed reducer and a transmission gear set.)

全伺服多轴驱动托盘交换机构

技术领域

本发明涉及交换机构技术领域，具体涉及全伺服多轴驱动托盘交换机构。

背景技术

常用卧式加工中心的托盘交换机构，一般采用液压油缸来完成托盘的抬升和由油缸和齿条机构来完成回转运动。这种结构在抬升和回转过程中会产生较大的冲击和振动，造成托盘在交换机构上的晃动。这样的结构不利于托盘与工作台的准确定位，托盘和交换机构的使用寿命也因此受到较大影响。

发明内容

为全面解决上述问题，尤其是针对现有技术所存在的不足，本发明提供了全伺服多轴驱动托盘交换机构。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

全伺服多轴驱动托盘交换机构，包括托盘交换前的抬升运动机构和托盘交换时的旋转运动机构；

所述抬升运动机构包括伺服电机、抬升主动带轮、胀紧套、同步带、从动带轮、丝杠带轮转接套、双列角接触球轴承、交换机构底座、主轴承法兰、主轴承内圈压环、托盘抬升丝杠、丝杠导向板，所述伺服电机和抬升主动带轮由胀紧套固定，所述同步带将动力传递给抬升从动带轮，所述从动带轮与丝杠带轮转接套固定，所述丝杠带轮转接套外圈与双列角接触球轴承的内圈配合，轴承外圈固定在所述交换机构底座上，轴承外圈和内圈通过所述主轴承法兰和所述主轴承内圈压环固定，所述托盘抬升丝杠螺母外圈与丝杠带轮转接套内圈配合固定，所述丝杠导向板固定在丝杠上部，防止丝杠轴可能的自身旋转；

所述旋转运动机构包括减速机、传递齿轮组，所述减速机与伺服电机连接,所述减速机的输出端连接减速机传动齿轮并通过齿轮轴止脱盖进行轴向固定，所述减速机传动齿轮远端由深沟球轴承进行径向辅助支撑；

所述传递齿轮组由电机侧从动齿轮、旋转主动齿轮芯轴、旋转主动齿轮，两组圆锥滚子轴承和旋转主动齿轮座组成，所述传递齿轮组安装在交换机构底座上，所述减速机传动齿轮和传递齿轮组将旋转运动传递至上部的旋转主动齿轮。

进一步的，所述托盘抬升丝杠顶端与滚针-推力圆柱滚子轴承配合，轴承内圈用锁紧螺母锁紧，轴承外圈连接，轴承外圈法兰设有固定连接的抬升机构法兰盘，所述抬升机构法兰盘外接货叉抬升支座和托盘货叉。

进一步的，所述抬升机构法兰盘下端套接有抬升机构导向柱，所述抬升机构法兰盘通过自润滑金属复合轴承作为介质与抬升机构导向柱相对旋转。

进一步的，所述货叉抬升支座上设有固定连接的导向套，所述导向套内部镶嵌自润滑金属复合轴承，所述导向套上端设有回转台导向柱，两组所述回转台导向柱和所述导向套配合自润滑金属复合轴承来实现抬升运动的支撑。

进一步的，所述交换机构底座中心中部安装有连接杆，所述连接杆设置于回转台导向柱顶端，所述连接杆的上端设有顶部浮动定心板和顶部浮动定心座，所述顶部浮动定心板通过自润滑金属复合轴承与回转台导向柱在托盘交换过程中会产生相对旋转运动和上下运动。

进一步的，所述交换机构底座上还设有齿轮轴承，所述齿轮轴承内圈固定在交换机构底座上，所述齿轮轴承的外圈固定连接有导向柱安装板，所述旋转主动齿轮将旋转运动传递至齿轮轴承外圈并带动导向柱安装板旋转。

本发明的有益效果：本发明基于普通液压驱动式托盘交换机构所存在的问题，通过滚珠丝杠、同步带、减速机等传动机构，配合伺服电机，并结合其优点对于托盘交换过程中的各项运动的加减速等伺服参数进行优化，实现交换机构在交换过程中更为平顺、高效的运动，同时提高托盘与工作台之间的定位精度，降低了定位锥非正常接触的磨损，也提高了托盘交换速度,并极大地延长了托盘和工作台定位锥的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图一。

图2是本发明图1A处的剖视图。

图3是本发明的结构示意图二。

图4是本发明图3B处的剖视图。

图5是本发明的结构示意图三。

图6是本发明图5的剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1至图6所示，本发明提供全伺服多轴驱动托盘交换机构，属于机床功能部件。交换机构系统由两大传动机构组成，托盘交换前的抬升运动机构和托盘交换时的旋转运动机构。

抬升运动机构，负责托盘交换前的抬升运动，以便将托盘和工作台间的公母定位锥体进行脱离。其结构主要由滚珠丝杠、同步带轮和伺服电机组成。伺服电机1和抬升主动带轮2由胀紧套3固定，通过同步带4将动力传递给抬升从动带轮5。从动带轮5与丝杠带轮转接套6固定，丝杠带轮转接套6外圈与双列角接触球轴承7的内圈配合，轴承外圈固定在交换机构底座8，轴承外圈和内圈通过主轴承法兰9和主轴承内圈压环10固定。托盘抬升丝杠11螺母外圈与丝杠带轮转接套6内圈配合固定，丝杠导向板12固定在丝杠上部，防止丝杠轴可能的自身旋转。此时，当伺服电机1通过旋转，借助同步带旋转丝杠螺母，可以推动丝杠轴进行上下直线运动丝杠轴本身不旋转。托盘抬升丝杠11顶端与滚针-推力圆柱滚子轴承13配合，轴承内圈用锁紧螺母锁紧，轴承外圈连接，轴承外圈法兰与抬升机构法兰盘14固定，抬升机构法兰盘14与货叉抬升支座15、托盘货叉16固定。丝杠只负责上下运动，实际运行过程中的托盘、工件等重量及偏载荷则依靠两组回转台导向柱17和导向套18配合自润滑金属复合轴承19来实现抬升运动的支撑。导向套18内部镶嵌自润滑金属复合轴承19，然后整体固定在货叉抬升支座15上。此时抬升运动机构就可以依靠伺服电机的旋转，带动丝杠螺母的旋转，产生丝杠轴上下运动，依靠两侧的导向柱，推动托盘货叉的抬升。

旋转运动机构，负责将加工区域内托盘和非加工区域内托盘通过旋转进行交换。其结构主要由齿轮，减速机和伺服电机组成。伺服电机1连接减速机20,减速机输出端连接减速机传动齿轮21，由齿轮轴止脱盖22进行轴向固定，减速机传动齿轮21远端由深沟球轴承23进行径向辅助支撑。传递齿轮组由电机侧从动齿轮24、旋转主动齿轮芯轴25、旋转主动齿轮26，两组圆锥滚子轴承27和旋转主动齿轮座28组成，整套传递齿轮组安装在交换机构底座8，通过减速机传动齿轮21和传递齿轮组将旋转运动传递至上部的旋转主动齿轮26。齿轮轴承29内圈固定在交换机构底座8上，其外圈固定在导向柱安装板30上，传递齿轮组上部的主动齿轮26将旋转运动传递至齿轮轴承29外圈，并带动导向柱安装板30旋转。导向柱安装板30上安装的两组回转台导向柱17在径向驱动导向套18、货叉抬升支座15和托盘货叉16一起旋转。抬升机构导向柱31此时和抬升机构法兰盘14作为旋转运动的中心支撑轴，两个零件相对旋转，通过自润滑金属复合轴承32作为介质，提高旋转精度的同时减小磨损。

考虑到托盘上放置重心较高的工件的需要，交换机构中心安装了中部连接杆33和安装在顶部的回转台导向柱17，与安装在机床顶部采用弧面设计的顶部浮动定心板34和顶部浮动定心座35一起组成上部辅助支撑点，回转台导向柱17和顶部浮动定心板34在托盘交换过程中会产生相对旋转运动和上下运动，由自润滑金属复合轴承19作为介质，进一步提高交换托盘时的稳定性。

本发明为全伺服多轴驱动托盘交换机构，本发明基于普通液压驱动式托盘交换机构所存在的问题，通过滚珠丝杠、同步带、减速机等传动机构，配合伺服电机，并结合其优点对于托盘交换过程中的各项运动的加减速等伺服参数进行优化，实现交换机构在交换过程中更为平顺、高效的运动，同时提高托盘与工作台之间的定位精度，降低了定位锥非正常接触的磨损，也提高了托盘交换速度,并极大地延长了托盘和工作台定位锥的使用寿命。