阅读说明：本技术 一种悬臂式带谐波减速器的五轴摇臂回转装置 (Five rocking arm slewer of harmonic speed reducer ware are taken to cantilever type ) 是由 林正华 于 2019-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种悬臂式带谐波减速器的五轴摇臂回转装置,包括卧式安装座、旋转轴组件、摆臂轴组件、工作卡盘、产品夹具组件和夹具压紧螺丝,卧式安装座包括第一腔体、第二腔体以及连接部,连接部内开有走线孔,旋转轴组件安装于第一腔体内,摆臂轴组件与第二腔体连接,旋转轴组件的轴线与摆臂轴组件的轴线相互垂直,工作卡盘与旋转轴组件的输出端传动连接,工作卡盘上安装有用于装载产品的产品夹具组件,产品夹具组件上安装有夹具压紧螺丝,卧式安装座的侧壁上安装有对刀仪。本发明的优点在于：实现了去除尾座支撑结构的同时还能保持稳定的运行,在低转速时候提供大扭矩同时解决了安装空间局限性,降低了对刀的难度提高了工作效率。(The invention relates to a cantilever type five-axis rocker arm slewing device with a harmonic reducer, which comprises a horizontal mounting seat, a rotating shaft assembly, a rocker arm shaft assembly, a working chuck, a product clamp assembly and a clamp compression screw, wherein the horizontal mounting seat comprises a first cavity, a second cavity and a connecting part, a wire passing hole is formed in the connecting part, the rotating shaft assembly is mounted in the first cavity, the rocker arm shaft assembly is connected with the second cavity, the axis of the rotating shaft assembly is vertical to the axis of the rocker arm shaft assembly, the working chuck is in transmission connection with the output end of the rotating shaft assembly, the product clamp assembly for loading a product is mounted on the working chuck, the clamp compression screw is mounted on the product clamp assembly, and a tool setting gauge is mounted on the side wall. The invention has the advantages that: the tailstock support structure is removed, meanwhile, stable operation can be kept, large torque is provided in low rotating speed, limitation of installation space is solved, the difficulty of tool setting is reduced, and working efficiency is improved.)

一种悬臂式带谐波减速器的五轴摇臂回转装置

技术领域

本发明涉及机械转台技术领域，特别是一种悬臂式带谐波减速器的五轴摇臂回转装置。

背景技术

目前市场随着工业要求提高，相对应的自动化水平也在逐步的提高。越来越多的四轴五轴设备进入工厂中使用。其中五轴摇臂转台加工中，倾斜轴需要手动调整角度，然后固定定位；在一次装夹中只能满足零件单一角度的钻、铣、车等加工，局限的非常大。

当加工零件需要增加多个角度或者曲面加工的话，立式安装无法实现回转工作台的角度摆动，则需要更改为五轴转台，那么在更换转台时候需要大量的时间进行拆卸更替，而且还需要匹配上合适的尺寸后还要对设备重新进行调试才能使用。

五轴安装或现有的五轴摇臂安装，都是带有尾座支持机构的，带有尾座的五轴摇臂机构，由于尾座的存在需要增加了安装空间，则相对应的机床预留安装尺寸增加从而导致机器增大成本增加，并且使用中还有闲置的风险。

现有机床对刀仪的安装基本上安装在刀库里面，所以在加工中刀具出现损坏需要更换刀具时候，必须停机对机器进行回原地然后在刀库内进行对刀，这样加工的时间大大提升加工耗时。再则对刀仪需要维护与检修的，每次进行维护或者需要更换时必须打开刀库进行维护，这样增加难度以及工作时间。现有的对刀仪基本安装在倒库上面，但对刀仪工作时候刀库必须伸出，就会出现刀库悬空状态，并且刀库的动力基本是有气缸带动的，所有在刀库的移动中是伴有震动的，这样就会导致对刀仪的重复定位精度降低，而且随着时间的推移机械的老化对刀精度下滑更加严重。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种悬臂式带谐波减速器的五轴摇臂回转装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种悬臂式带谐波减速器的五轴摇臂回转装置，包括卧式安装座、旋转轴组件、摆臂轴组件、工作卡盘、产品夹具组件和夹具压紧螺丝，所述卧式安装座包括第一腔体、第二腔体以及连接第一腔体和第二腔体的连接部，所述连接部内开有能够连通第一腔体和第二腔体的走线孔，所述旋转轴组件安装于第一腔体内，所述摆臂轴组件与第二腔体连接，所述旋转轴组件的轴线与摆臂轴组件的轴线相互垂直，所述工作卡盘与旋转轴组件的输出端传动连接，所述工作卡盘上安装有用于装载产品的产品夹具组件，所述产品夹具组件上安装有用于对产品进行定位的夹具压紧螺丝，所述卧式安装座的侧壁上安装有对刀仪。

进一步地，所述旋转轴组件包括旋转轴伺服电机和旋转轴谐波减速器，所述旋转轴伺服电机固定安装在第一腔体内，所述旋转轴伺服电机的输出端与旋转轴谐波减速器的输入端连接，所述旋转轴谐波减速器的输出端与工作卡盘传动连接。

进一步地，所述旋转轴谐波减速器包括旋转轴谐波发生器、旋转轴柔轮和旋转轴刚轮，所述旋转轴谐波发生器安装在旋转轴伺服电机的输出端上，所述旋转轴谐波发生器与旋转轴伺服电机的输出端通过旋转轴电机连接盖连接成一体，所述旋转轴柔轮的内壁与旋转轴谐波发生器的外壁压紧连接，所述旋转轴刚轮的内壁与旋转轴柔轮的外壁配合连接，所述工作卡盘与旋转轴刚轮的端面固定连接。

进一步地，所述旋转轴刚轮的外壁与卧式安装座之间还安装有旋转轴轴承，所述卧式安装座上还固定有旋转轴轴承压盖，所述旋转轴轴承压盖压接在旋转轴轴承的外圈上，所述旋转轴轴承压盖的上方还安装有旋转轴轴承油封。

进一步地，所述摆臂轴组件包括摆臂轴伺服电机、摆臂轴谐波减速器、摆臂轴安装座、摆臂轴安装过线轴、摆臂轴轴承，所述摆臂轴安装过线轴的前端固定安装在第二腔体内，所述摆臂轴安装过线轴中部外壁上安装有摆臂轴轴承，所述摆臂轴安装座同轴套装在摆臂轴安装过线轴的外侧，且所述摆臂轴安装座的前端内壁与摆臂轴轴承的外圈过盈配合，所述摆臂轴伺服电机固定安装在摆臂轴安装座的后端，所述摆臂轴伺服电机的输出端与摆臂轴谐波减速器的输入端连接，所述摆臂轴谐波减速器的输出端与摆臂轴安装过线轴传动连接。

进一步地，所述摆臂轴谐波减速器包括摆臂轴谐波发生器、摆臂轴柔轮和摆臂轴刚轮，所述摆臂轴谐波发生器安装在摆臂轴伺服电机的输出端上，所述摆臂轴谐波发生器与摆臂轴伺服电机的输出端通过摆臂轴电机连接盖连接成一体，所述摆臂轴柔轮的内壁与摆臂轴谐波发生器的外壁压紧连接，所述摆臂轴刚轮的内壁与摆臂轴柔轮的外壁配合连接，所述摆臂轴安装过线轴与摆臂轴刚轮的端面固定连接。

进一步地，所述摆臂轴安装过线轴的外侧套装有摆臂轴轴承压盖，所述摆臂轴轴承压盖压接在摆臂轴轴承的外圈上，所述摆臂轴轴承压盖的内圈与摆臂轴安装过线轴的外壁之间还安装有摆臂轴轴承油封。

进一步地，所述摆臂轴安装过线轴内开有过线孔，所述过线孔与走线孔连通。

进一步地，所述产品夹具组件包括夹具底座、一体设置在夹具底座顶部的胀紧轴以及套装在胀紧轴外侧的胀紧套，所述夹具底座底部固定在工作卡盘的顶面上，所述胀紧轴的侧壁上沿其轴向开有胀紧轴胀缝，所述胀紧轴的内部沿其轴向开有上大下小的锥形螺孔，所述胀紧套的侧壁上沿其轴向开有胀紧套胀缝，所述胀紧套的外壁中部开有环状的产品安装卡位，所述产品卡装在产品安装卡位内，所述夹具压紧螺丝的螺纹部分为上大下小的螺纹杆段，所述夹具压紧螺丝的螺纹部分与锥形螺孔螺接。

进一步地，所述第一空腔的底部密封连接有下端盖。

本发明具有以下优点：

1、悬臂式结构去除了尾座支撑结构，大大的减少了安装空间，节省了机床预留的安装空间，这样直接降低了机床的大小、空间、价格等。通过摇臂轴安装过线轴外设置的两个交叉滚子轴承与摇臂轴谐波减速器配合，大大的降低了摇臂轴机构转动时的上下浮动，实现了去除尾座支撑结构的同时还能保持稳定的运行，谐波减速器为扁平状结构，体积较小，使用谐波减速器与伺服电机连接驱动，在低转速时提供大扭矩同时解决了安装空间局限性。

2、在卧式安装座外侧安装对刀仪，以后在维护与检修、更换对刀仪时，直接在回转工作台上操作，降低了难度也提高了工作效率，同时避免了对刀仪在移动过程中出现震动、晃动情况，有效地提高了对刀精度。

3、在旋转轴组件和摇臂轴组件中使用谐波减速器与伺服电机配合，一方面解决了加工中需要同时承受轴向和径向载荷的情况，提高了运行的稳定性和精度，另一方面也相对容易安装、节省安装空间。摆臂轴轴承的设置具有平衡力矩的作用，有效消除了旋转时的多余震动，提高了五轴摇臂机台的精度。

4、在旋转轴组件上，用油封进行和卡盘与卧式安装座配合形成一个密封的工作台结构，有效地进行了防水防尘，而且在卡盘上没有开槽，比如U形槽、T形槽等，这样就不会出现堆料现象也减少了后续清理难度。

5、使用零背隙谐波减速器与伺服电机连接，消除了正反转时候普通齿轮传动的背隙导致角度不准的缺陷。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为图2中沿A-A的剖视结构示意图；

图4为本发明产品夹具组件的结构示意图；

图5为本发明产品夹具组件的剖视结构示意图；

图中：

1-卧式安装座，11-下端盖，12-第一腔体，13-连接部，14-走线孔，15-第二腔体，2-旋转轴组件，21-旋转轴伺服电机，22-旋转轴谐波减速器，221-旋转轴谐波发生器，222-旋转轴柔轮，223-旋转轴刚轮，23-旋转轴轴承，24-旋转轴轴承压盖，25-旋转轴轴承油封，26-旋转轴电机连接盖，3-摆臂轴组件，31-摆臂轴伺服电机，32-摆臂轴谐波减速器，321-摇臂轴谐波发生器，322-摇臂轴柔轮，323-摇臂轴刚轮，33-摆臂轴安装座，34-摆臂轴安装过线轴，341-过线孔，35-摆臂轴轴承，36-摆臂轴轴承油封，37-摆臂轴轴承压盖，38-摆臂轴电机连接盖，4-对刀仪，5-工作卡盘，6-产品夹具组件，61-夹具底座，62-胀紧轴，621-胀紧轴胀缝，622-锥形螺孔，63-胀紧套，631-胀紧套胀缝，632-产品安装卡位，7-夹具压紧螺丝，8-产品，9-机床安装座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图3所示，一种悬臂式带谐波减速器的五轴摇臂回转装置，包括卧式安装座1、旋转轴组件2、摆臂轴组件3、工作卡盘5、产品夹具组件6和夹具压紧螺丝7，所述卧式安装座1包括第一腔体12、第二腔体15以及连接第一腔体12和第二腔体15的连接部13，所述连接部13内开有能够连通第一腔体12和第二腔体15的走线孔14，所述旋转轴组件2安装于第一腔体12内，所述摆臂轴组件3与第二腔体15连接，所述旋转轴组件2的轴线与摆臂轴组件3的轴线相互垂直，所述工作卡盘5与旋转轴组件2的输出端传动连接，所述工作卡盘5上安装有用于装载产品8的产品夹具组件6，所述产品夹具组件6上安装有用于对产品8进行定位的夹具压紧螺丝7，所述卧式安装座1的侧壁上安装有对刀仪4，旋转轴和摆臂轴联动使得安装在卧式安装座1侧边的对刀仪4可以进行角度旋转，这样就可以实现刀具对刀。安装时，将摆臂轴组件3与机床安装座9连接，旋转轴和摆臂轴与XYZ三轴移动台组合后形成五轴加工。

进一步地，如图3所示，所述旋转轴组件2包括旋转轴伺服电机21和旋转轴谐波减速器22，所述旋转轴伺服电机21固定安装在第一腔体12内，所述旋转轴伺服电机21的输出端与旋转轴谐波减速器22的输入端连接，所述旋转轴谐波减速器22的输出端与工作卡盘5传动连接。

进一步地，如图3所示，所述旋转轴谐波减速器22包括旋转轴谐波发生器221、旋转轴柔轮222和旋转轴刚轮223，所述旋转轴谐波发生器221安装在旋转轴伺服电机21的输出端上，所述旋转轴谐波发生器221与旋转轴伺服电机21的输出端通过旋转轴电机连接盖26连接成一体，所述旋转轴柔轮222的内壁与旋转轴谐波发生器221的外壁压紧连接，所述旋转轴刚轮223的内壁与旋转轴柔轮222的外壁配合连接，所述工作卡盘5与旋转轴刚轮223的端面固定连接。

进一步地，如图3所示，所述旋转轴刚轮223的外壁与卧式安装座1之间还安装有旋转轴轴承23，旋转轴轴承23为交叉滚子轴承，交叉滚子轴承内部采用滚子呈90°相互垂直交叉排列等结构特性，使得它具有高旋转精度，容易安装、节省安装空间、特别是能同时承受轴向和径向载荷，这样就能保证谐波减速器在工作中的稳定性，所述卧式安装座1上还固定有旋转轴轴承压盖24，所述旋转轴轴承压盖24压接在旋转轴轴承23的外圈上，所述旋转轴轴承压盖24的上方还安装有旋转轴轴承油封25，旋转轴轴承油封25能起到防尘防水作用。

进一步地，如图3所示，所述摆臂轴组件3包括摆臂轴伺服电机31、摆臂轴谐波减速器32、摆臂轴安装座33、摆臂轴安装过线轴34、摆臂轴轴承35，所述摆臂轴安装过线轴34的前端固定安装在第二腔体15内，所述摆臂轴安装过线轴34中部外壁上安装有摆臂轴轴承35，摆臂轴轴承35为交叉滚子轴承，所述摆臂轴安装座33同轴套装在摆臂轴安装过线轴34的外侧，且所述摆臂轴安装座33的前端内壁与摆臂轴轴承35的外圈过盈配合，所述摆臂轴伺服电机31固定安装在摆臂轴安装座33的后端，所述摆臂轴伺服电机31的输出端与摆臂轴谐波减速器32的输入端连接，所述摆臂轴谐波减速器32的输出端与摆臂轴安装过线轴34传动连接。

进一步地，如图3所示，所述摆臂轴谐波减速器32包括摆臂轴谐波发生器321、摆臂轴柔轮322和摆臂轴刚轮323，所述摆臂轴谐波发生器321安装在摆臂轴伺服电机31的输出端上，所述摆臂轴谐波发生器321与摆臂轴伺服电机31的输出端通过摆臂轴电机连接盖38连接成一体，所述摆臂轴柔轮322的内壁与摆臂轴谐波发生器321的外壁压紧连接，所述摆臂轴刚轮323的内壁与摆臂轴柔轮322的外壁配合连接，所述摆臂轴安装过线轴34与摆臂轴刚轮323的端面固定连接。

进一步地，如图3所示，所述摆臂轴安装过线轴34的外侧套装有摆臂轴轴承压盖37，所述摆臂轴轴承压盖37压接在摆臂轴轴承35的外圈上，所述摆臂轴轴承压盖37的内圈与摆臂轴安装过线轴34的外壁之间还安装有摆臂轴轴承油封36。

进一步地，如图3所示，所述摆臂轴安装过线轴34内开有过线孔341，所述过线孔341与走线孔14连通，摆臂轴安装过线轴34形成内置走线，减少安装使用空间也使得外形更加美观。

进一步地，如图4和图5所示，所述产品夹具组件6包括夹具底座61、一体设置在夹具底座61顶部的胀紧轴62以及套装在胀紧轴62外侧的胀紧套63，所述夹具底座61底部固定在工作卡盘5的顶面上，所述胀紧轴62的侧壁上沿其轴向开有胀紧轴胀缝621，所述胀紧轴62的内部沿其轴向开有上大下小的锥形螺孔622，所述胀紧套63的侧壁上沿其轴向开有胀紧套胀缝631，所述胀紧套63的外壁中部开有环状的产品安装卡位632，所述产品8卡装在产品安装卡位632内，所述夹具压紧螺丝7的螺纹部分为上大下小的螺纹杆段，所述夹具压紧螺丝7的螺纹部分与锥形螺孔622螺接。装入产品8前，先将夹具压紧螺丝7调至上限位，将产品8套入产品安装卡位632内，向下调节夹具压紧螺丝7，通过锥度配合，将胀紧套63胀开，从而使得产品安装卡位632的外壁与产品8紧配合，实现产品8的固定。

进一步地，如图3所示，所述第一空腔12的底部密封连接有下端盖11，使得第一空腔12形成一个密闭的腔体。

本发明的工作过程如下：

产品夹具组件6通过夹具压紧螺丝7固定产品8，产品夹具组件6通过工作卡盘5带动进行旋转，进而实现产品8的旋转。旋转轴组件2为工作卡盘5的旋转提供稳定的动力。

旋转轴组件2的旋转轴伺服电机21安装在卧式安装座1的第一空腔12中，旋转轴伺服电机21的输出端与旋转轴谐波减速器22相连，旋转轴谐波减速器22在低转速时候提供大扭矩，便于产品8的加工，但是由于谐波减速的特性，在加工过程中谐波减速器内部可以承受较大的载荷，但是整体是会受到到轴线径向力和径向力的冲击而影响状态，当多角度加工时必然会出现轴向和径向的冲击力，导致整个谐波减速器精度严重下降甚至损坏，所以当零件进行多角度加工时，同时受到轴向力和径向力时，需要通过在旋转轴谐波减速器22的外侧设置交叉滚子轴承来承受多角度加工时机械同时带来的轴向力和径向力这样就有效地解决了精度问题，交叉滚子轴承内部采用滚子呈90°相互垂直交叉排列的结构特性，使得它具有高旋转精度，容易安装、节省安装空间、特别是能同时承受轴向和径向载荷，这样就有效地提高了旋转轴谐波减速器22在工作中的稳定性，从而提高了加工精度。卧式安装座1的外侧设置的对刀仪4，便于以后在维护与检修、更换对刀仪4时，直接在回转工作台上操作，降低了难度也提高了工作效率。同时避免了对刀仪4在移动过程中出现震动、晃动情况，有效地提高了对刀精度。

现有的高精度四轴半或五轴转台均为具有尾座的转台，其体积和安装空间较大，无法实现小型化的需求。摇臂轴组件3通过使用摇臂轴谐波减速器32降低了摇臂时的震动，并能够提供低转速所需的大力矩，通过在摇臂轴安装过线轴34的外侧设置两个交叉棍子轴承与摇臂轴安装座33配合，有效地消除了摇臂轴组件3上下的浮动，进而实现了无需尾座即可达到高精度的技术要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。