電動可調式車床主軸卡盤的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電動可調式車床主軸卡盤，在主軸的中部安裝有繞組與磁極構成的電磁驅動機構，其磁極轉子為空心結構，內壁設有螺紋，一外螺紋滑套旋入轉子孔內，該外螺紋滑套兩端為八邊形，穿入兩個機蓋中心的八邊形孔內；滑環(huán)上的三個支撐桿穿過主軸套上的孔，支撐桿末端的孔與連桿端部的孔同心配合，并裝入轉軸銷形成轉動副連接，滑環(huán)、連桿與卡盤滑塊形成了雙滑塊機構；每個卡盤滑塊裝入的卡盤槽內裝有彈簧，卡盤滑塊上設有燕尾槽，燕尾槽與一個卡爪上的燕尾形凸起構成滑動配合，本實用新型采用電磁機構代替液壓系統(tǒng)推動卡爪張開，結構簡單、成本低，容易調節(jié)卡爪徑向位置，且可實現(xiàn)多種尺寸毛坯的裝夾。
【專利說明】電動可調式車床主軸卡盤
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電動可調式車床主軸卡盤，屬于工業(yè)裝備設計制造【技術領域】。
【背景技術】
[0002]當前，普通車床中多采用三爪卡盤對零件毛坯進行裝夾，其結構簡單，成本低，定位精度適中，但由于采用了端面螺紋傳動，完全依靠手動進行裝夾，自動化程度低，工作效率低下，不適合用于先進制造系統(tǒng)；柔性制造和計算機集成制造系統(tǒng)中的機床多采用液壓卡盤裝夾零件，其夾持力大，穩(wěn)定性高，其原理是利用液壓缸推動杠桿機構將卡爪張開，裝入工件后，液壓缸反方向回位，依靠彈簧驅動拉塊和杠桿機構將卡爪收緊，從而加緊工件。這種液壓卡盤結構較為常見，但該卡爪機構能夠裝夾的零件尺寸范圍固定，需要拆卸卡爪位置才能裝夾尺寸差別較大的零件，而且液壓卡盤中心不能做成中空，不利于長回轉體零件毛坯的連續(xù)裝夾，且由于使用了液壓系統(tǒng)，結構復雜，成本較高。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是提供一種電動可調式車床主軸卡盤，將電磁轉矩通過螺旋副轉換為軸套的移動，從而驅動卡爪的張開，再利用彈簧彈力驅動卡爪夾緊零件。電動可調式車床主軸卡盤是一種結構簡單、實用、成本低的自動化夾具。
[0004]本實用新型的電動可調式車床主軸卡盤設有:由定子、繞組、轉子螺母和外螺紋滑套，機殼和機蓋構成的電磁驅動機構；由主軸套、滑環(huán)、連桿、卡盤滑塊和卡爪、彈簧、卡爪絲杠和卡盤構成的夾緊機構，其特征在于:
[0005]所述電動可調卡盤的電磁驅動機構徑向上設有一個兩相八極定子、8個繞組和一個四極轉子螺母，轉子螺母兩端裝入機蓋上固定的軸承內孔中，轉子螺母外壁上鑲嵌有永磁體，內壁設有螺紋與一外螺紋滑套旋合，外螺紋滑套兩端分別穿入兩個機蓋中間的八邊形孔內，當轉子螺母被驅動旋轉時，將驅動外螺紋滑套產生軸向的直線運動。外螺紋滑套的直線運動將推動滑環(huán)軸向移動，而滑環(huán)將帶動連桿驅動三個卡爪滑塊和安裝在卡盤滑塊上的卡爪張開，并壓縮與卡盤滑塊接觸的彈簧；當裝入加工零件毛坯后，控制繞組加電順序，驅動轉子螺母反轉，將使外螺紋滑套反向移動，并與滑環(huán)脫離，同時，被壓縮的彈簧將推動卡盤滑塊帶動卡爪向卡盤中心移動，從而夾緊零件。
[0006]所述電機設有I個兩相八極定子，定子上固定有8個繞組，定子中間穿過轉子螺母，并留有氣隙。
[0007]所述轉子螺母為一空心圓柱結構，內壁設有螺紋，外側固裝有四個瓦型永磁體，轉子兩端部設有軸肩，軸肩用于定位轉子螺母與軸承之間的位置。
[0008]所述外螺紋滑套為空心結構，中部設有外螺紋，并與轉子螺母內壁上的螺紋旋合在一起形成螺旋副連接，滑套兩端為八邊形結構，穿入機蓋上的八邊形孔內，滑套可相對于機蓋軸向滑動而不能轉動。[0009]所述機蓋為圓盤形，中間有八邊形孔，孔內穿過外螺紋滑套。
[0010]所述滑環(huán)為圓環(huán)形，內壁套入主軸外側，在圓環(huán)一側端面上設有三個伸出的支撐桿穿過主軸套上的三個孔；每個支撐桿末端設有孔，孔內穿過轉軸銷，轉軸銷同時還穿入一連桿的末端的孔中，并用軸用擋圈定位，兩者形成轉動副連接。
[0011 ] 所述主軸套為空心圓柱結構，在圓柱一側端面上對稱開有三個缺口，三個缺口底部設有孔與軸套另一側端面貫通，孔內穿過滑環(huán)上的支撐桿。
[0012]所述卡盤為中間有孔的圓盤形結構，在盤面上圓周方向對稱開有三個橫截面為“十”型的槽，在三個槽靠近圓盤邊緣外側部分為加工為平面結構，上面開有螺紋孔，用于旋入固定彈簧蓋的螺釘。
[0013]所述卡盤滑塊為長方體，兩對稱側面上開有凸臺結構，形狀大小與卡盤上的“十”型槽配合，長方體下表面設有兩個凸起，凸起上開有燕尾槽，槽形狀與卡爪上的燕尾型凸起配合；上表面有“工”型凸起，“工”型凸起中部有孔，孔內穿過裝在連桿上安裝的轉軸銷，連桿與卡盤滑塊形成轉動副連接。
[0014]所述卡爪為長方體結構，長方體上表面一端設有臺階形結構，下表面設有截面為燕尾形的凸起，凸起形狀與卡盤滑塊上的燕尾槽配合，燕尾形凸起中部設有凸臺，上面有螺紋孔，孔內旋入卡轉絲杠，通過轉動卡爪絲杠可以調節(jié)卡爪相對于卡盤滑塊的位置。
[0015]本實用新型中的電動可調式車床主軸卡盤將磁極的轉矩通過螺旋副轉換為軸套的移動，從而驅動卡爪的張開，再利用彈簧彈力驅動卡爪夾緊零件，是一種結構簡單，控制方便，成本低的自動化機床夾具。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1、圖2是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤的內部組成結構圖；
[0017]圖2 (A)、(B)是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤卡爪張開、夾緊時的工作原理圖；
[0018]圖3、(A)、(B)是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤的卡爪位置調節(jié)原理圖；
[0019]圖4、(A)、(B)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的定子主視圖和軸測圖；
[0020]圖5、(A)、(B)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的轉子螺母主視圖和軸測圖；
[0021]圖6 (A)、(B)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的外螺紋滑套主視圖和軸測圖；
[0022]圖7 (A)、(B)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的機殼主視圖和軸測圖；
[0023]圖8 (A)、(B)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的機蓋主視圖和軸測圖；
[0024]圖9 (A)、(B)、(C)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的滑環(huán)主視圖和軸測圖；
[0025]圖10 (A)、(B)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的主軸套主視圖和軸測圖；
[0026]圖11 (A)、(B)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的連桿主視圖和軸測圖；
[0027]圖12 (A)、(B)、(C)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的卡盤滑塊主視圖和軸測圖；
[0028]圖13 (A)、(B)、(C)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的卡爪主視圖和軸測圖；
[0029]圖14 (A)、(B)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的絲杠主視圖和軸測圖；
[0030]圖15 (A)、(B)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的卡盤主視圖和軸測圖；
[0031]圖16 (A)、(B)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的彈簧頂銷的主視圖和軸測圖；
[0032]圖17 (A)、(B)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的彈簧蓋的主視圖和軸測圖；
[0033]圖18 (A)、(B)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的傳動帶輪的主視圖和軸測圖；
[0034]圖19 (A)、(B)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的絲杠擋塊主視圖和軸測圖；
[0035]圖20 (A)、(B)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的軸承座主視圖和軸測圖；
[0036]圖21 (A)、(B)分別是本發(fā)明電動可調式車床主軸卡盤中的主軸主視圖和軸測圖?！揪唧w實施方式】
[0037]為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。
[0038]參見圖1?圖21，介紹本實用新型電動可調式車床主軸卡盤的結構組成:它將電機原理應用到機床夾具中，用于取代現(xiàn)有的液壓驅動型機床卡盤，具有成本低、結構簡的單特點。該電動卡盤設有:定子1、繞組2、轉子螺母3，外螺紋滑套4，主軸5，傳動帶輪6，滑環(huán)10，連桿18，主軸套21，卡盤20，卡盤滑塊15，卡爪17，卡爪絲杠16，彈簧14，彈簧頂銷13，彈簧蓋12，轉軸銷19 ;整個夾具的支撐部分為定子外殼9、機蓋8和前、后軸承座7。其中，由定子I，繞組2，轉子螺母3、外螺紋滑套4以及外殼9，機蓋8構成的電磁驅動機構套在主軸5的中部；由滑環(huán)10、連桿18、卡盤滑塊15、卡爪17、彈簧14構成的夾緊機構安裝在卡盤
20、彈簧定銷13、彈簧蓋12和主軸套21構成的機架上。當電磁機構上電時，轉子螺母旋轉，并利用螺旋副連接驅動外螺紋滑套移動推動滑環(huán)、連桿和卡盤滑塊以及卡爪向卡盤外側移動，此時，彈簧被壓縮，卡盤處于張開狀態(tài)(參見圖2A)，可將工件裝入卡盤中心孔內進行裝夾；然后控制電磁機構的控制方式，使轉子螺母反轉，將推動外螺紋滑套向主軸尾部移動，脫離與滑環(huán)的接觸，由于彈簧彈力作用，卡盤滑塊以及卡爪將向卡盤中心移動(參見圖2B)，夾緊零件。
[0039]參見圖1和圖2，介紹本實用新型電機中的電磁繞組的工作原理和結構組成:
[0040]本實用新型卡盤設有一個定子I (參見圖4)和一個轉子螺母3 (參見圖5)，繞組2繞制在定子I上，轉子螺母3外側鑲嵌有永磁體3A，前、后端部3C段分別裝入兩個機蓋8中心處固裝的軸承內孔中。當需要裝夾零件毛坯時，將主軸停轉，控制線圈繞組的加電順序和電流方向，可以驅動轉子螺母3旋轉；轉子螺母3內孔中設有螺紋3B與外螺紋滑套4外壁上的螺紋4A旋合在一起構成螺旋傳動副，端部4B部分則穿入前、后機蓋中心處的八邊形孔8A內，轉子螺母3的旋轉將使外螺紋滑套產生軸向運動，當其向卡盤端運動時，將推動滑環(huán)10移動，而滑環(huán)10上的孔IOB通過轉軸銷19與連桿18、卡盤滑塊15構成雙滑塊機構，滑環(huán)10的移動最終使得卡盤滑塊15向卡盤邊緣移動并將彈簧14壓縮。由于卡爪17通過絲杠16固定在卡盤滑塊15上，因此，卡盤滑塊15向卡盤邊緣的運動使得卡爪17處于張開狀態(tài)，此時可裝入零件毛坯；當調整繞組加電順序和電流方向后，能夠使轉子螺母3反向轉動，使外螺紋滑套4向主軸5的末端移動，外螺紋滑套4與滑環(huán)10分離，此時，由于彈簧14的彈力作用，卡盤滑塊15將向卡盤中心移動并帶動卡爪17 —起移動，進而將零件毛坯夾緊。
[0041]參見各附圖，下面具體介紹本實用新型電動卡盤各個零件的結構組成，其零件包括:定子1、繞組2、轉子螺母3、外螺紋滑套4、主軸5、傳動帶輪6、滑環(huán)10、連桿18、主軸套
21、卡盤20、卡盤滑塊15、卡爪17、卡爪絲杠16、彈簧頂銷13、彈簧蓋12、轉軸銷19、定子外殼9、機蓋8和前、后軸承座7。
[0042]本實用新型電動卡盤的定子9為外側圓環(huán)形，內側凸起構件，其凸起上分布有繞組；轉子螺母3為管狀構件，外壁鑲嵌有永磁體3A，端部設有凸臺3C，3C裝入前、后機蓋8上孔8B上安裝的軸承孔中；定子外殼9為空心圓柱體結構,整體裝入機床機架中固定。
[0043]本實用新型電動卡盤的外螺紋滑套4 (參見圖6)為空心圓柱結構，中部外側設有螺紋4A，兩端部外側橫截面形狀為八邊形4B，4B段裝入機蓋8 (參見圖8)中心的八邊形孔8A內，外螺紋滑套4相對于機蓋可以軸向移動，而不能相對轉動。滑環(huán)10 (參見圖9)為圓環(huán)中空結構，環(huán)一側端面上對稱設有三個支撐桿10A，三個支撐桿IOA分別穿過主軸套21上的三個孔21A，使得滑環(huán)10可以相對于主軸套21軸向滑動；支撐桿末端設有孔10B，轉軸銷19穿過孔IOB和連桿18 —端上的孔18A將兩者連接，連桿18另一端上的孔和卡盤滑塊15上的孔15B中穿過轉軸銷19，兩者形成轉動副連接。
[0044]卡盤滑塊15 (參見圖12)主體為長方體結構，上表面設有“工”型凸臺，凸臺中部側方開有空15B，“工”型凸臺一端設有圓柱凸起15A裝入彈簧14內，長方體下表面設有兩個方形凸臺，兩個凸臺上都開有燕尾槽I?和孔15C，燕尾槽形狀與卡爪17 (參見圖13)上的燕尾形凸起相配合，通過燕尾槽的配合，卡爪17可以相對于卡盤滑塊15移動；孔15C內穿過絲杠16 (參見圖14)，絲杠上設有兩段螺紋16A和16B，16A段螺紋旋入卡爪上的螺紋孔17B內，16B螺紋伸出15C孔的外側部分上旋套一鎖緊螺母；當絲杠16轉動時，卡爪17將相對于卡盤滑塊15移動，卡爪移動到合適位置時，轉動16B上旋套的鎖緊螺母可以將絲杠16鎖緊，固定住卡爪17相對于卡盤滑塊15的位置，從而實現(xiàn)了卡爪17裝夾零件直徑范圍的調節(jié)。此外，彈簧頂銷13 (參見圖16)旋入彈簧蓋12 (參見圖17)的螺紋孔12A內，轉動彈簧頂銷可以調整彈簧14對于卡盤滑塊15的壓力，從而實現(xiàn)裝夾力的調節(jié)。
[0045]本實用新型電動卡盤的主軸5 (參見圖21)為空心結構，前端分別套上主軸套21(參見圖10)和卡盤20 (參見圖15)，螺栓穿過20B后旋入21B孔內，將三者固聯(lián)在一起；主軸套21為圓柱形空心結構，圓柱側面開有三個槽，槽底設有孔21A，孔內穿過滑環(huán)上的支撐桿10A，兩者形成滑動副連接；主軸5后端套上帶輪6 (參見圖18)，并用螺栓將兩者固連在一起，主軸電機通過帶傳動將動力傳輸給帶輪6和主軸5。
[0046]本實用新型設計的電動卡盤滑塊卡爪張開范圍為16mm，通過絲杠調節(jié)卡爪位置后，可裝夾零件直徑范圍為44、5，盡管結構仍然存在一些需要改進之處，但是基本實現(xiàn)了實用新型目的。
[0047]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型保護的范圍之內。
【權利要求】
1.一種電動可調式車床主軸卡盤，是將電磁驅動裝置和機床夾具集成為一體的自動化機床夾具，其特征在于: 所述一種電動可調式車床主軸卡盤，主軸為空心結構，在主軸中段安裝有繞組與定、轉子構成的電磁驅動機構，其轉子為空心圓柱結構，內壁設有螺紋，一外螺紋滑套旋入轉子內壁上的螺紋內，該外螺紋滑套兩端為八邊形，穿入兩個固定機蓋的八邊形孔內，八邊形孔限制外螺紋滑套能夠相對于機蓋軸向滑動而不能轉動；繞組上電后驅動轉子轉動，轉子內螺紋與外螺紋滑套形成的螺旋傳動驅動外螺紋滑套在軸向上移動，并推動滑環(huán)移動；滑環(huán)設有三個支撐桿，分別穿入主軸套上的孔內，每個支撐桿末端的孔內裝入一個轉軸銷，轉軸銷同時裝入一個連桿端部的孔內，兩者形成轉動副連接，連桿另一端也通過轉軸銷與一卡盤滑塊形成轉動副鏈接，卡盤滑塊設有凸臺并裝入卡盤上的槽內，滑環(huán)、連桿與卡盤滑塊形成了雙滑塊機構；每個卡盤滑塊上設有燕尾槽，每個燕尾槽與一個卡爪上的燕尾凸起構成滑動配合，卡爪絲杠中部的螺紋部分旋入卡爪上的孔內，卡爪絲杠兩端的光軸部分裝入卡盤滑塊上的兩個孔內，通過擰動絲杠可調節(jié)卡爪相對于卡盤中心的位置；另外，卡盤滑塊裝入的卡盤槽內裝有彈簧，當電磁機構驅動轉子反向旋轉后，滑環(huán)沿軸向返回原位后，彈簧將推動卡盤滑塊帶動卡爪夾緊工件。
2.根據(jù)權利要求1所述的電動可調式車床主軸卡盤，其特征在于:所述轉子為一空心圓柱結構，內壁設有螺紋，外側鑲嵌有四個瓦型永磁體，轉子兩端部設有軸肩，軸肩用于轉子螺母相對于軸承定位。
3.根據(jù)權利要求1所述的電動可調式車床主軸卡盤，其特征在于:外螺紋滑套為空心結構，中部設有外螺紋，并與轉子內壁上的螺紋旋合在一起形成螺旋副連接，滑套兩端為八邊形結構，穿入機蓋上的八邊形孔內，滑套可相對于機蓋軸向滑動而不能轉動。
4.根據(jù)權利要求1所述的電動可調式車床主軸卡盤，其特征在于:所述機蓋為圓盤形，中間有八邊形孔，孔內穿過外螺紋滑套。
5.根據(jù)權利要求1所述的電動可調式車床主軸卡盤，其特征在于:所述滑環(huán)為圓環(huán)形，內壁套入主軸外側，在圓環(huán)一側端面上設有三個伸出的支撐桿，每個支撐桿末端設有孔，孔內穿過轉軸銷，轉軸銷同時還穿過一連桿末端的孔中，并用軸用擋圈定位，兩者形成轉動副連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的電動可調式車床主軸卡盤,其特征在于:所述主軸套為空心圓柱結構，在圓柱側面上圓周方向上對稱開有三個缺口，三個缺口底部設有與軸套另一側端面貫通的孔，孔內穿過滑環(huán)上的支撐桿。
7.根據(jù)權利要求1所述的電動可調式車床主軸卡盤，其特征在于:所述卡盤為中間有孔的圓盤形結構，在盤面上圓周方向對稱開有三個橫截面為“十”字型槽，在三個槽靠近圓盤邊緣外側部分為加工為平面結構，上面開有螺紋孔，用于旋入固定彈簧蓋的螺釘。
8.根據(jù)權利要求1所述的電動可調式車床主軸卡盤，其特征在于:所述卡盤滑塊為長方體，兩對稱側面上開有凸臺結構，形狀大小與卡盤上的“十”型槽配合，長方體底側面上設有兩個凸起，凸起上開有燕尾槽，槽形狀與卡爪上的燕尾型凸起配合；相對應的另一側上有“工”型凸起，“工”型凸起中部有孔，孔內穿過裝在連桿上安裝的轉軸銷，連桿與卡盤滑塊形成轉動副連接。
9.根據(jù)權利要求1所述的電動可調式車床主軸卡盤，其特征在于:所述卡爪為長方體結構，長方體一端設有臺階形結構，卡爪底面設有截面為燕尾形的凸起，凸起形狀與卡盤滑塊上的燕尾槽配合，燕尾形凸起中部設有凸臺，上面有螺紋孔，孔內旋入卡轉絲杠，通過轉動卡爪絲杠可以調節(jié)卡 爪相對于卡盤滑塊的位置。
【文檔編號】B23B31/02GK203804252SQ201420224625
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權日:2014年5月5日
【發(fā)明者】丁瑞華, 張元敏, 李瑞華, 王紅玲, 白政民 申請人:許昌學院