專利名稱:一種伺服中心架及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于機(jī)床上加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)為防止工件旋轉(zhuǎn)振動(dòng)而對(duì)工件輔助支撐的中心架,并發(fā)明還涉及該伺服中心架的使用方法。
背景技術(shù):
當(dāng)工件的長(zhǎng)徑比過大時(shí),其自身靜剛度和動(dòng)剛度往往都不足,對(duì)其加工時(shí),如果中間沒有支撐,工件回轉(zhuǎn)振動(dòng)過大,輕者造成工件加工后的精度差,表面粗糙度過大,重者無法進(jìn)行正常的切削加工。因此當(dāng)前普遍使用中心架對(duì)工件加以支撐,防止其因剛性不足而使其旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。
現(xiàn)行的中心架普遍都是固定在床身上的,雖然固定設(shè)置的支撐剛度比較高,但在加工過程中,既不能左右移動(dòng)又不能上升下降的中心架勢(shì)必會(huì)加工產(chǎn)生阻礙。加工過程中,中心架阻擋了刀架的進(jìn)給,使得加工工件時(shí)必須先加工工件中心架一側(cè),然后將中心架拆掉,刀架運(yùn)行到另一側(cè),之后再將中心架裝到床身上,支撐到工件加工完的一側(cè),再對(duì)工件另一側(cè)進(jìn)行加工,這樣就會(huì)有接刀,既影響精度又影響表面粗糙度。加工工件所需中心架越多,倒換中心架次數(shù)就越多,加工精度就越差,效率就越低。
發(fā)明內(nèi)容
為此,本發(fā)明為了克服固定中心架對(duì)切削加工負(fù)面影響大的缺陷,提供了一種在起到良好支撐的情況下對(duì)加工進(jìn)程影響不大的伺服中心架及其使用方法。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種伺服中心架,包括架體和設(shè)置在架體上的支撐部,所述支撐部通過豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在所述架體上,同時(shí)至少在支撐架上設(shè)置有用于檢測(cè)刀架接近的檢測(cè)裝置,以控制所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)下降,并在刀架越過中心架后,所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)復(fù)位;
所述支撐部還配有隨動(dòng)于所述支撐部并被所述架體豎直導(dǎo)向的輔助支撐裝置。依據(jù)本發(fā)明的上述伺服中心架,具有升降功能,通過匹配檢測(cè)裝置,進(jìn)行伺服控制,從而,滿足在刀架與中心架沒有沖突時(shí),支撐架對(duì)工件進(jìn)行支撐,當(dāng)?shù)都芘c中心架即將產(chǎn)生沖突時(shí),中心架下行以避開刀架,刀架可以因此而不受約束的完成相應(yīng)的加工工序,不需要接刀,加工精度容易保證,且不需要頻繁的拆卸中心架,加工效率大大提高。另一方面,借助豎直導(dǎo)向的輔助支撐,形成豎直調(diào)整和豎直導(dǎo)向的支撐結(jié)構(gòu),在非同步升降狀態(tài)下位剛性構(gòu)架,保證中心架的整體剛度。上述伺服中心架,所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)為液壓缸,其缸體構(gòu)成所述架體或者固裝在一獨(dú)立架體上,而其活塞桿固定安裝所述支撐部。上述伺服中心架,所述輔助支撐機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向桿及配置的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。上述伺服中心架,所述導(dǎo)向桿的上端與所述支撐部構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接,而下端與一調(diào)節(jié)螺母螺紋配合,其中該調(diào)節(jié)螺母豎直導(dǎo)向于所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)或者所述架體。上述伺服中心架,其特征在于,所述導(dǎo)向桿上端裝配有一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出構(gòu)件,以驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向桿繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng);同時(shí),構(gòu)建所述轉(zhuǎn)動(dòng)副的所述支撐部形成有沿所述導(dǎo)向桿的軸向延伸并與導(dǎo)向桿滑動(dòng)配合的限位套。上述伺服中心架,所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。上述伺服中心架,所述導(dǎo)向桿有兩根且共用一套所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu),并軸對(duì)稱地配置在所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)的兩邊。上述伺服中心架,所述檢測(cè)裝置為接近開關(guān)。上述伺服中心架,所述檢測(cè)裝置還包括在使用狀態(tài)下設(shè)置在床身上的輔助檢測(cè)裝置。依據(jù)本發(fā)明的一種伺服中心架的使用方法,通過豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)支撐工件,并在中 心架上和在床身上均設(shè)置檢測(cè)刀架的檢測(cè)裝置;從而,驅(qū)動(dòng)刀架工進(jìn),當(dāng)兩所述檢測(cè)裝置之一發(fā)出接近信號(hào)時(shí),所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)下降到位,使中心架避開刀架,進(jìn)而在兩所述檢測(cè)裝置同時(shí)發(fā)出離開信號(hào)時(shí),所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)復(fù)位,保證設(shè)備的可靠運(yùn)行。
圖I為依據(jù)本發(fā)明的一種伺服中心架的左剖結(jié)構(gòu)示意圖,雙點(diǎn)劃線部分為床身。圖2為相應(yīng)于圖I的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、床體2、連接板3、支撐塊4、導(dǎo)向桿5、齒輪6、齒輪7、齒輪8、導(dǎo)向桿9、接近開關(guān)感應(yīng)塊10、底座11、限位套12、液壓缸13、活塞桿14、調(diào)節(jié)螺母15、限位板16、調(diào)節(jié)六方17、接近開關(guān);18、接近開關(guān)組19、拖板20、刀架。
具體實(shí)施例方式本文提出的伺服中心架涉及一個(gè)基本實(shí)現(xiàn),即中心架的上下調(diào)整。一個(gè)方面,即檢測(cè)與升降的匹配。一個(gè)保證,在具有升降功能之后中心架的剛性。應(yīng)當(dāng)理解,伺服本是閉環(huán)結(jié)構(gòu),但在很多應(yīng)用中,如數(shù)控系統(tǒng)中的很多分立部件都稱為伺服部件,典型部件如伺服電機(jī),實(shí)際上它是伺服系統(tǒng)的執(zhí)行部件。參見說明書附圖I所示的一種伺服中心架,包括架體和設(shè)置在架體上的支撐部,所述支撐部通過豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在所述架體上,同時(shí)至少在支撐架上設(shè)置有用于檢測(cè)刀架接近的檢測(cè)裝置,以控制所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)下降,并在刀架越過中心架后,所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)復(fù)位;
所述支撐部還配有隨動(dòng)于所述支撐部并被所述架體豎直導(dǎo)向的輔助支撐裝置。其中,支撐部件,如圖I中所示的支撐快3,為滾動(dòng)支撐或者滑動(dòng)支撐部件,本文中所使用的支撐部件與現(xiàn)有技術(shù)中沒有實(shí)質(zhì)的區(qū)別,都是一種半封閉的支撐部件,在此不再贅述。同時(shí),對(duì)于中心架的密度,同樣可以參考現(xiàn)有技術(shù)中的中心架密度,需要根據(jù)加工工件長(zhǎng)度進(jìn)行選擇,一般不少于兩個(gè)。在本文中所提出的伺服中心架尤其如此,因加工期間含有某一中心架脫離工件的一段時(shí)間,為了保證加工精度,在原有的密度基礎(chǔ)上,可以適當(dāng)增加一個(gè)中心架,在大多數(shù)情況下,短時(shí)間的脫離支撐不會(huì)對(duì)加工精度不會(huì)有過大的影響,可以選擇不增加。
關(guān)于上下調(diào)整,精度調(diào)整采用絲母絲杠機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)比較緊湊,如圖I所示,其中的活塞桿13替換為絲杠時(shí),絲杠上端通過軸承支撐支撐塊3上,然后通過位置固定的絲杠螺母進(jìn)行驅(qū)動(dòng)即可。不過絲母絲杠機(jī)構(gòu)成本偏高,且需要伺服控制,
在一種實(shí)現(xiàn)是采用桿系機(jī)構(gòu),通過止點(diǎn)/死點(diǎn)控制可以獲得很高的位置精度,并可以通過桿長(zhǎng)涉及匹配不同的升降范圍。不過這類機(jī)構(gòu)安裝控件要求比較大,在安裝空間有限的情況下使用相對(duì)困難?!N結(jié)構(gòu)緊湊,且位置調(diào)整精度比較高的方案是采用流體缸控制,最好采用液壓缸,功率密度大,且沖擊小。如圖I所示,所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)為液壓缸12,其缸體構(gòu)成所述架體或者固裝在一獨(dú)立架體上,而其活塞桿13固定安裝所述支撐部。數(shù)控機(jī)床一般都有獨(dú)立的液壓系統(tǒng),因此,液壓缸12的使用可以滿足改動(dòng)要求。液壓缸的缺陷在于可能會(huì)因?yàn)槊芊饧匣a(chǎn)生的漏油問題。
關(guān)于安裝,如圖I和2,一個(gè)參考的安裝方法是伺服中心架固定在床體I中間鐺內(nèi)齊子上。升降匹配,就是把檢測(cè)裝置和如液壓缸12的控制納入到數(shù)控系統(tǒng)中,由PLC進(jìn)行控制。一是時(shí)機(jī),不宜太早,否則對(duì)加工精度會(huì)產(chǎn)生影響,也不宜太晚,可能會(huì)因此撞傷設(shè)備。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)工進(jìn)速度可以很容易的選擇檢測(cè)裝置的安裝位置。對(duì)于以上選擇,對(duì)于所說的實(shí)現(xiàn),不采用伺服控制,通過如基于手輪的絲母絲杠機(jī)構(gòu)可以進(jìn)行升降也可以實(shí)現(xiàn),但由于細(xì)長(zhǎng)軸的加工大多工時(shí)比較長(zhǎng),人力的精力必須比較集中才能避免打刀或者損壞機(jī)床絲杠,而且手動(dòng)控制時(shí),需要延伸出相關(guān)的控制部件,不利于床身的緊湊性,這里仍然傾向于伺服控制。中心架的剛度的保證一種情況是豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)自身的剛度,如絲母絲杠機(jī)構(gòu),其自身具有導(dǎo)向結(jié)構(gòu),能夠形成較好的支撐剛度。本文側(cè)重用采用輔助支撐的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)剛度更容易保證,且由于獨(dú)立設(shè)計(jì),可以更好的匹配機(jī)床的結(jié)構(gòu)?;诒疚牡幕緲?gòu)思,輔助支撐隨動(dòng)于如支撐塊2,為避免掣肘,對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單。進(jìn)一步采用平行軸線兩個(gè)以上的部件剛性連接容易形成剛性構(gòu)架的特點(diǎn),且對(duì)平行如軸類件,其徑向移動(dòng)被約束,不會(huì)發(fā)生翻轉(zhuǎn),整體剛度可以保證。關(guān)于所述輔助支撐機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向桿4及配置的導(dǎo)向結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。關(guān)于導(dǎo)向結(jié)構(gòu),可以是單獨(dú)對(duì)導(dǎo)向桿4自身的導(dǎo)向,還可以是附加于其他部件之上的導(dǎo)向,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇。為了便于系統(tǒng)協(xié)調(diào),當(dāng)如導(dǎo)向桿有多支時(shí),可以整體導(dǎo)向,設(shè)置專門的導(dǎo)向結(jié)構(gòu),當(dāng)獨(dú)立導(dǎo)向時(shí),可以設(shè)置如導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。在圖I上部所示的結(jié)構(gòu)中,所述導(dǎo)向桿4的上端與支撐塊3構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接,而下端與一調(diào)節(jié)螺母螺紋14配合,其中該調(diào)節(jié)螺母14豎直導(dǎo)向于所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)或者所述架體。使用中,通過轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)向桿,使得螺紋配合的部分動(dòng)作,調(diào)整導(dǎo)向桿的長(zhǎng)度,進(jìn)而調(diào)整豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)的止點(diǎn),從而可以針對(duì)不同軸徑的工件進(jìn)行調(diào)整,并且在加工過程中,若需切削幾刀,可以針對(duì)進(jìn)刀量進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整。因此,調(diào)節(jié)螺母14的調(diào)整最好并入伺服系統(tǒng),或者數(shù)控車床的PLC。那么,進(jìn)一步地,所述導(dǎo)向桿4上端裝配有一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出構(gòu)件,通過動(dòng)力調(diào)整,以驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向桿繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng),這種轉(zhuǎn)動(dòng)表現(xiàn)在所述如調(diào)節(jié)螺母14上,就是產(chǎn)生導(dǎo)向桿4軸向的移動(dòng),從而,如圖I所示,液壓缸12的上止點(diǎn)就會(huì)收到調(diào)節(jié)螺母14的約束,這里的上止點(diǎn)恰好對(duì)應(yīng)工件的支撐高度。進(jìn)一步地,如圖I所示,構(gòu)建所述轉(zhuǎn)動(dòng)副的所述支撐部形成有沿所述導(dǎo)向桿4的軸向延伸并與導(dǎo)向桿4滑動(dòng)配合的限位套11。限位套11有兩個(gè)作用,其基礎(chǔ)作用是對(duì)如調(diào)節(jié)螺母14的位置約束,也就是導(dǎo)向桿4上止點(diǎn)的約束;另一個(gè)作用是可以提高導(dǎo)向桿4的靜剛度。限位套11可以固定在圖I所示的床體I上,也可以固定在液壓缸12的缸體上,還是同時(shí)連接與床體I和液壓缸12的缸體上,其中,第三種選擇為最佳的選擇,這樣液壓缸除了底部的支點(diǎn)外,又通過限位套11獲得另一個(gè)支點(diǎn),整體剛度進(jìn)一步提高。限位套11在床體I上的安裝位置參考圖I上部所示的底座10處。另外,在圖I所示的結(jié)構(gòu)中,不僅因?yàn)榇嬖趦蓚€(gè)導(dǎo)向桿4而在上部設(shè)置兩個(gè)限位套11對(duì)床體I的連結(jié)點(diǎn),即便是只有一個(gè)導(dǎo)向桿4,也最好設(shè)置兩個(gè)連接點(diǎn),以保證整體的連接可靠性?!に鲵?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu),在結(jié)構(gòu)緊湊的情況下,容易獲得更加精確的傳動(dòng)。應(yīng)知,轉(zhuǎn)動(dòng)的獲得在機(jī)械領(lǐng)域是一種最常見的傳動(dòng)輸出方式,依據(jù)此處所公開的技術(shù)內(nèi)容,本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易選擇其他的傳動(dòng)方式,比如鏈傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)等。在圖I所示的結(jié)構(gòu)中,導(dǎo)向桿有兩根,采用齒輪5、齒輪6和齒輪7進(jìn)行傳動(dòng),所要求的是兩導(dǎo)向桿的同步驅(qū)動(dòng),這里的同步是同步升降。單一齒輪傳動(dòng)時(shí),需要考慮導(dǎo)向桿的轉(zhuǎn)向問題,為匹配同步,減少惰輪的使用,可以考慮正反螺紋的使用,以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。進(jìn)而,如前所述所述導(dǎo)向桿4有兩根且共用一套所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu),并軸對(duì)稱地配置在所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)的兩邊,調(diào)整時(shí)的產(chǎn)生平衡,不會(huì)產(chǎn)生卡滯。關(guān)于所述檢測(cè)裝置優(yōu)選接近開關(guān),作用距離滿足刀架的工進(jìn)速度與液壓缸12的響應(yīng)速度。接近開關(guān)的缺陷是可能會(huì)因?yàn)槟承┰虍a(chǎn)生誤動(dòng)作,因此,當(dāng)采用接近開關(guān)時(shí),所述檢測(cè)裝置還包括在使用狀態(tài)下設(shè)置在床身上的輔助檢測(cè)裝置。如圖I和2所示的接近開關(guān)的配置方式,為了保證安全可靠的運(yùn)行,接近檢測(cè)是,只要有一個(gè)接近開關(guān)動(dòng)作,液壓缸12就響應(yīng)該動(dòng)作。而在遠(yuǎn)離檢測(cè)時(shí),必須兩個(gè)接近開關(guān)都動(dòng)作液壓缸才能響應(yīng)量接近開關(guān),據(jù)此可以保證設(shè)備的可靠運(yùn)行。在另一些實(shí)例中,采用行程控制,可以采用行程開關(guān)的方式進(jìn)行行程控制,調(diào)整行程開關(guān)的力臂,匹配所需要的作用距離。接近開關(guān)屬于一種不接觸檢測(cè),行程開關(guān)屬于一種接觸檢測(cè),再一些實(shí)施例中,采用光電開關(guān)或者超聲傳感器進(jìn)行檢測(cè),成本稍高,但不容易受到干擾。應(yīng)用于上述伺服中心架,匹配本文提出的升降、剛度和升降與檢測(cè)匹配一種較佳的伺服中心架的使用方法,通過豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)支撐工件,并在中心架上和在床身上均設(shè)置檢測(cè)刀架的檢測(cè)裝置;從而,驅(qū)動(dòng)刀架工進(jìn),當(dāng)兩所述檢測(cè)裝置之一發(fā)出接近信號(hào)時(shí),所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)下降到位,使中心架避開刀架,進(jìn)而在兩所述檢測(cè)裝置同時(shí)發(fā)出離開信號(hào)時(shí),所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)復(fù)位。當(dāng)所使用的檢測(cè)裝置誤動(dòng)作率非常低時(shí),可以采用單獨(dú)的一個(gè)檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè),在上述的方法中不再進(jìn)行多檢測(cè)裝置的邏輯配合。
權(quán)利要求
1.一種伺服中心架,包括架體和設(shè)置在架體上的支撐部,其特征在于,所述支撐部通過豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在所述架體上,同時(shí)至少在支撐架上設(shè)置有用于檢測(cè)刀架接近的檢測(cè)裝置,以控制所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)下降,并在刀架越過中心架后,所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)復(fù)位; 所述支撐部還配有隨動(dòng)于所述支撐部并被所述架體豎直導(dǎo)向的輔助支撐裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的伺服中心架,其特征在于,所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)為液壓缸,其缸體構(gòu)成所述架體或者固裝在一獨(dú)立架體上,而其活塞桿固定安裝所述支撐部。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的伺服中心架,其特征在于,所述輔助支撐機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向桿及配置的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伺服中心架,其特征在于,所述導(dǎo)向桿的上端與所述支撐部構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接,而下端與一調(diào)節(jié)螺母螺紋配合,其中該調(diào)節(jié)螺母豎直導(dǎo)向于所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)或者所述架體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的伺服中心架,其特征在于,其特征在于,所述導(dǎo)向桿上端裝配有一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出構(gòu)件,以驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向桿繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng);同時(shí),構(gòu)建所述轉(zhuǎn)動(dòng)副的所述支撐部形成有沿所述導(dǎo)向桿的軸向延伸并與導(dǎo)向桿滑動(dòng)配合的限位套。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的伺服中心架,其特征在于,所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伺服中心架,其特征在于,所述導(dǎo)向桿有兩根且共用一套所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu),并軸對(duì)稱地配置在所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)的兩邊。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的伺服中心架,其特征在于,所述檢測(cè)裝置為接近開關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的伺服中心架,其特征在于,所述檢測(cè)裝置還包括在使用狀態(tài)下設(shè)置在床身上的輔助檢測(cè)裝置。
10.一種伺服中心架的使用方法,其特征在于,通過豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)支撐工件,并在中心架上和在床身上均設(shè)置檢測(cè)刀架的檢測(cè)裝置;從而,驅(qū)動(dòng)刀架工進(jìn),當(dāng)兩所述檢測(cè)裝置之一發(fā)出接近信號(hào)時(shí),所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)下降到位,使中心架避開刀架,進(jìn)而在兩所述檢測(cè)裝置同時(shí)發(fā)出離開信號(hào)時(shí),所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)復(fù)位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種伺服中心架及其使用方法,其采用支撐部通過豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在所述架體上,同時(shí)至少在支撐架上設(shè)置有用于檢測(cè)刀架接近的檢測(cè)裝置,以控制所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)下降,并在刀架越過中心架后,所述豎直調(diào)整機(jī)構(gòu)復(fù)位;所述支撐部還配有隨動(dòng)于所述支撐部并被所述架體豎直導(dǎo)向的輔助支撐裝置。依據(jù)本發(fā)明在起到良好支撐的情況下對(duì)加工進(jìn)程影響不大。
文檔編號(hào)B23Q1/76GK102896503SQ20121045920
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月15日
發(fā)明者王曉剛 申請(qǐng)人:山東普利森集團(tuán)有限公司