一种旋转密封结构及气动卡盘机构的制作方法

1.本发明涉及机械加工设备技术领域，尤其涉及一种旋转密封结构及气动卡盘机构。


背景技术：

2.气动卡盘是机床上的非常重要的零件，通过压缩空气带动气缸中的活塞运动，从而实现气动卡盘的夹紧和松开动作，以夹持工件。气动卡盘上需要开设气道，用以提供气源动力，气动卡盘连接于机床主轴，且通过轴承组件与气动卡盘的外壳装配，而机床主轴与轴承壳体之间有相对运动，存在间隙，机床在开始准备工作时，会进行气检与卡盘松开夹紧这两个动作，这时候外部气源通过气嘴往主轴内进气。如果密封不好，空气内的悬浮杂质将进入主轴内部，致使主轴、轴承或其他零部件发生磨损，影响机床的使用寿命和加工性能。目前，常用的主轴密封结构主要为迷宫密封装置，其结构复杂，安装步骤繁琐。
3.因此，亟需一种旋转密封结构及气动卡盘机构，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的在于提供一种旋转密封结构，具有多重密封效果，可解决主轴旋转进气过程中的密封问题，且结构简单，实用性强。
5.如上构思，本发明所采用的技术方案是：
6.一种旋转密封结构，包括：
7.传动组件，包括主轴、套设于主轴上的轴承和轴承座，所述主轴能够连接于气动卡盘，所述主轴内设有第一通路和第二通路，所述第一通路和所述第二通路的一端能够分别连通于所述气动卡盘，所述第一通路被配置为能够使所述气动卡盘夹紧工件，所述第二通路被配置为能够检测所述工件是否夹紧于所述气动卡盘上；
8.密封组件，包括多个格来圈，所述轴承座上设有第一环槽、第二环槽和多个第一密封槽，多个所述第一密封槽间隔设置，以使所述第一环槽和所述第二环槽之间设有所述第一密封槽，所述第一环槽远离所述第二环槽的一侧设有所述第一密封槽，所述第二环槽远离所述第一环槽的一侧设有所述第一密封槽，一个所述格来圈设置于一个所述第一密封槽内，且所述格来圈抵紧于所述主轴。
9.可选地，所述传动组件还包括第一陶瓷片和端盖，所述主轴通过所述第一陶瓷片和所述端盖连接于所述气动卡盘，所述第一陶瓷片和所述端盖上均设有通孔，所述通孔被配置为连通所述第一通路和所述气动卡盘，以及连通所述第二通路和所述气动卡盘。
10.可选地，所述密封组件还包括多个o型圈，所述传动组件上还设有多个第二密封槽，一个所述o型圈设置于一个所述第二密封槽内；
11.所述第二密封槽包括所述主轴上设置的两个主轴第二密封槽，一个所述主轴第二密封槽环设于所述第一通路外，另一个所述主轴第二密封槽环设于所述第二通路外，以及所述端盖上对应两个所述主轴第二密封槽开设的两个端盖第二密封槽。
12.可选地，所述第一环槽和所述第二环槽之间设有两个所述第一密封槽。
13.可选地，所述第一环槽远离所述第二环槽的一侧设有一个所述第一密封槽；
14.所述第二环槽远离所述第一环槽的一侧设有一个所述第一密封槽。
15.本发明的又一目的在于提供一种气动卡盘机构，具有良好的主轴密封性，能够保证机床加工的精度，且结构简单，应用范围广。
16.如上构思，本发明所采用的技术方案是：
17.一种气动卡盘机构，包括气动卡盘、气动组件和如上任一项所述的旋转密封结构，所述气动卡盘连接于所述主轴，所述气动组件被配置为能够向所述第一通路通入气体，以使所述气动卡盘能够夹紧工件，所述气动组件被配置为能够向所述第二通路通入气体，以检测所述工件是否夹紧于所述气动卡盘上。
18.可选地，所述气动组件包括第一进气接头和第二进气接头，所述第一进气接头连通于所述第一通路，所述第二进气接头连通于所述第二通路，所述气动卡盘上设有夹持部和通气孔，所述夹持部能够被驱动以夹持所述工件，所述通气孔能够连通于所述第二进气接头。
19.可选地，所述气动卡盘机构压力传感器，所述压力传感器被配置为检测所述第二通路内的气压值。
20.可选地，所述气动卡盘机构还包括底盘和第二陶瓷片，所述底盘套设于所述气动卡盘上，且通过所述第二陶瓷片连接于所述轴承座。
21.可选地，所述气动卡盘机构还包括刻度盘，所述刻度盘套设于所述气动卡盘上，所述刻度盘被配置为显示所述气动卡盘的转动角度。
22.本发明的有益效果为：
23.本发明提出的旋转密封结构，包括传动组件和密封组件，其中传动组件括主轴和套设于主轴上的轴承和轴承座，主轴用于机床上可带动工件转动，而密封组件则用于密封主轴与轴承座之间存在的间隙。具体地，主轴内设有第一通路和第二通路，同时为保证第一通路和第二通路的贯通，轴承座内设置有与第一通路的一端连通的第一环槽和与第二通路的一端连通的第二环槽。在此设置之下，密封组件既要保证主轴和轴承座之间的密封，还需要保证第一通路和第二通路的密封，因此密封组件包括多个套设于主轴上且抵紧于主轴的格来圈，而为了防止格来圈脱落松动，轴承座上设有多个第一密封槽，每个第一密封槽内容置一个格来圈。其中，多个第一密封槽间隔设置，以使第一环槽和第二环槽之间设有第一密封槽，第一环槽远离第二环槽的一侧设有第二密封槽，第二环槽远离第一环槽的一侧设有第一密封槽，从而解决主轴旋转进气过程中的密封问题，结构简单，实用性强。
24.本发明提出的气动卡盘机构，包括如上所述的旋转密封结构、气动卡盘和气动组件，气动卡盘连接于主轴，气动组件被用于向第一通路通入气体，以使工件能够被气动卡盘夹紧，气动组件被用于向所述第二通路通入气体，以检测工件是否夹紧于气动卡盘上。具有旋转密封结构的气动卡盘机构，当气动组件向主轴内的第一通路进气时，其具有较优的密封效果，可避免第一通路的气泄露到第二通路上，同时防止空气内的悬浮杂质进入主轴内部，这种多重保护为主轴的高精度运转提供保证，保证气动卡盘能够夹紧工件，从而保证机床的加工精度。
附图说明
25.图1是本发明实施例提供的气动卡盘机构的结构示意图；
26.图2是图1中a处的放大图；
27.图3是图1中b处的放大图；
28.图4是图1中c处的放大图。
29.图中：
30.1、主轴；101、第一通路；102、第二通路；103、主轴第二密封槽；2、轴承；3、轴承座；301、第一环槽；302、第二环槽；303、第一密封槽；4、第一陶瓷片；5、端盖；501、端盖第二密封槽；6、格来圈；7、o型圈；8、气动卡盘；9、第一进气接头；10、第二进气接头；11、底盘；12、第二陶瓷片；13、刻度盘。
具体实施方式
31.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
32.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
33.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
35.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
36.旋转密封在机械加工领域具有广泛的应用，旋转密封件用于防止在气动组件给旋转的旋转组件供气时出现气体泄露。例如，机床的主轴1和轴承座3之间，存在相对运动，即存在间隙，因此，当外部气源向主轴1内进气时，如果密封不好，空气内的悬浮杂质进入主轴1内部，将致使主轴1、轴承2或其他零部件发生磨损，影响机床的使用寿命和加工性能，因此需要一种旋转密封结构，以避免该问题。
37.如图1所示，本实施提供的旋转密封结构包括传动组件和密封组件。具体地，传动组件包括主轴1、轴承2和轴承座3，可以理解的，主轴1的一端可通过轴承2和轴承座3实现其
与机床其他部件的转动连接，例如电机，以向主轴1提供转动的驱动力。而主轴1的另一端能够连接于气动卡盘8，可知的，气动卡盘8是用于夹紧工件，以便于对工件进行下一步的加工。
38.当然，为实现气动卡盘8对于工件的夹紧，主轴1内还需设置向气动卡盘8提供气体的通路，可选地，本实施例中，主轴1内设置有第一通路101和第二通路102，且第一通路101和第二通路102分别连通于气动卡盘8。当外部气源通过第一通路101连通于气动卡盘8时，可使气动卡盘8的夹持部产生夹紧或松开的动作，以将工件夹紧或者松开。而当工件被夹紧后，当外部气源向第二通路102通气时，若工件被夹紧于气动卡盘8中，则气体会被工件封堵于第二通路102中，而工件若未被夹紧于气动卡盘8中，那气体则会通过气动卡盘8与工件之间的间隙，而后泄露至外部环境中。可选地，气动卡盘8上可设置有连通外部环境的通气孔，在工件夹紧于气动卡盘8中时，该通气孔与第二通孔的连通将会被阻断，而当工件未夹紧于气动卡盘8中时，该通气孔与第二通孔将保持连通。另外，关于气动卡盘8的具体工作原理为本领域的公知常识，在此不再赘述。
39.在此设置之下，为保证主轴1与轴承座3的密封，以及第一通路101和第二通路102与外部气源的连通，且保证第一通路101与第二通路102的分隔，本实施例中选用多个格来圈6以进行密封。具体地，如图1和图2所示，因为第一通路101需要与外部气源连通，则第一通路101必须两端均贯通于主轴1设置，而为保证第一通路101的进气效率，轴承座3上设置有第一环槽301，以增大第一通路101处主轴1和轴承座3的间隙，第一环槽301环设于轴承座3内，可保证主轴1在转动过程中第一通路101始终与第一环槽301连通。如图1和图3所示，第二通路102与第一通路101的设置类似，其也为两端贯通主轴1设置，为保证第二通路102的进气，轴承座3上设置有第二环槽302，以增大第二通路102处主轴1和轴承座3的间隙，在主轴1的转动过程中第二通路102与第二环槽302始终连通。当然，轴承座3上还设置有多个第一密封槽303，第一密封槽303的数量与格来圈6的数量一致，一个第一密封槽303内设置一个格来圈6，可知的，第一密封槽303也为环形结构，且为保证格来圈6的密封效果，多个第一密封槽303间隔设置。
40.可选地，本实施例中，第一密封槽303的间隔设置为第一密封槽303间隔设置于第一环槽301和第二环槽302的两侧。如图1至图3所示，第一环槽301和第二环槽302的之间设置有第一密封槽303，第一环槽301远离第二环槽302的一侧设置有第一密封槽303，第二环槽302远离第一环槽301的一侧设置有第一密封槽303。可知的，格来圈6由一个增强ptfe方形滑环和o型橡胶圈组合而成，使用格来圈6与主轴1抵接，不仅几乎不发生吹气脱落现象，可实现很好的密封效果，同时还可减小启动抵抗。如图1所示，在第一通路101两侧的两个第一密封槽303内设置格来圈6，即可起到密封第一通路101的作用，避免气体流过上方轴承2，而在第二通路102两侧的两个第一密封槽303内设置格来圈6，即可起到密封第二通路102的作用，同时第一通路101和第二通路102之间的两个格来圈6则能够将第一通路101与第二通路102隔开，以起到双重密封的作用。
41.如图1所示，本实施例中，第一环槽301和第二环槽302之间设有两个第一密封槽303。但是，在其他实施例中，也可以根据密封要求以及主轴1的启动负载选择设置一个以上的第一密封槽303。
42.与之类似地，本实施例中，第一环槽301远离第二环槽302的一侧设有一个第一密
封槽303。但是，在其他实施例中，也可以根据密封要求以及主轴1的启动负载选择设置一个以上的第一密封槽303。而第二环槽302远离第一环槽301的一侧本实施例中也是设置了一个第一密封槽303，在其他实施例中，也依然可以根据密封要求以及主轴1的启动抵抗选择设置一个以上的第一密封槽303。
43.另外，参照图1可知，传动组件还包括第一陶瓷片4和端盖5，本实施例中主轴1通过第一陶瓷片4和端盖5连接于气动卡盘8。其中，端盖5与气动卡盘8通过穿设于两者中间的螺钉固定连接，而第一陶瓷片4为绝缘体，可有效隔绝端盖5至主轴1的电流，避免气动卡盘8在夹紧电极时，部分电流通过主轴1导向驱动主轴1转动的电机，以保证设备安全。当然，为保证第一通路101和第二通路102可连通于气动卡盘8，则第一陶瓷片4和端盖5上也应设置有通孔，可选地，第一陶瓷片4和端盖5上分别设置有两个通孔，即其中一个通孔与第一通路101连通，另一个通孔和第二通路102连通。
44.在利用第一陶瓷片4隔绝端盖5和主轴1的情况下，虽然两者之间已采用紧固件固定，但是机械固定难免存在间隙，可能导致气体在从第一通路101、第二通路102流入通孔时产生泄露。则本实施例中，密封组件还包括设置在第一陶瓷片4处的多个o型圈7，与格来圈6的设置类似的，需要先在传动组件上设置多个第二密封槽，而后在每个第二密封槽内均设置一个o型圈7。
45.具体地，如图4所示，第二密封槽包括在主轴1上设置的两个主轴第二密封槽103，且一个主轴第二密封槽103环设于第一通路101外，另一个主轴第二密封槽103环设于第二通路102外。可选地，当o型圈7放置于主轴第二密封槽103内时，气体可从o型圈7中间通过，而当o型圈7已放置于主轴第二密封槽103内时，将第一陶瓷片4与主轴1连接，此时o型圈7夹设于前述两者之间，且与前述两者均抵接，以实现密封。端盖5上对应两个主轴第二密封槽103开设有两个端盖第二密封槽51，且一个端盖第二密封槽51内设置一个o型圈7，当端盖5与气动卡盘8连接时，该o型圈7即可与前述两者均抵接，以实现密封。
46.为进一步说明旋转密封结构在机床上的广泛应用，本实施例还提供一种气动卡盘机构，包括如上所述的旋转密封结构和气动卡盘8，另外，基于气动卡盘8的工作原理，还设置有向气动卡盘8提供外部气源的气动组件，当气动卡盘8连接于主轴1，则气动组件即可向第一通路101内通入气体，当气体进入气动卡盘8的单向阀时，即可使工件夹紧于气动卡盘8上。但是，在工件已夹紧于气动卡盘8上后，即不再向第一通路101通气，而是利用气动组件向第二通路102通气，进入第二通路102的气体若是通过气动卡盘8而泄露到外部环境中，则说明工件并未完全夹紧于气动卡盘8上。
47.本实施例中，如图1所示，气动组件包括第一进气接头9和第二进气接头10，其中第一进气接头9连通于第一通路101，第二进气接头10连通于第二通路102。可选地，第一进气接头9和第二进气接头10同侧设置，而第一通路101和第二通路102可分别设置于两侧。当外部气源通过第一进气接头9注入气动卡盘8之后，即可推动气动卡盘8上的夹持部运动以夹紧工件，夹紧后第一进气接头9停止通气，此时夹持部的气缸处于保压状态，以夹持工件。此后，即可通过第二进气接头10向第二通路102通气，若工件处于夹紧状态，则第二通路102内的气体将不能通过设置于气动卡盘8上的通气孔泄露，即工件将成为第二通路102连通于通气孔的阻碍，但若是工件有松动，则气体将会从通气孔溢出。
48.进一步地，本实施例提供的气动卡盘机构还包括压力传感器，该压力传感器用于
实时检测第二通路102内的气压值。可选地，压力传感器能够信号连接于报警器，当压力传感器检测到的气压值小于预设值时，则会将信号传输至报警器，以提醒工作人员检查工件夹紧情况。
49.可选地，气动卡盘机构还包括底盘11和第二陶瓷片12，本实施例中，气动卡盘8通过螺钉连接于端盖5，而底盘11则是套设于端盖5和气动卡盘8上，以对两者实现保护，当气动卡盘8机构应用于电火花机床上时，会有电刷等设置于底盘11内，因此，底盘11还需通过第二陶瓷片12连接于轴承座3，可知的，第二陶瓷片12为绝缘件。
50.可选地，气动卡盘机构还包括刻度盘13，刻度盘13套设于气动卡盘8上，刻度盘13被用于记录气动卡盘8的转动角度。
51.以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。