高速高精度伺服动力卡盘系统

1.本发明涉及伺服卡盘技术领域，具体地，涉及一种高速高精度伺服动力卡盘系统。


背景技术：

2.卡盘是机床上用来夹紧工件的机械装置，是利用均布在卡盘体上的活动卡爪的径向移动，将工件夹紧和定位的机床附件。从使用动力上可以分为：手动卡盘、气动卡盘、液压卡盘、电动卡盘和机械卡盘。
3.现有的数控车床用机械卡盘在使用时存在一定的弊端。首先：卡盘只能控制卡爪的夹紧力，而不能同时控制卡爪的夹紧力及位移，不易直接装夹薄壁零件，且液压动力卡盘无法保证卡盘在不同转速时夹紧力恒定。其次，液压动力卡盘还存在液压系统发热量高、能耗大、效率低、噪音大，回转液压缸容易漏油并污染环境等缺陷。另外，卡盘不适宜于与不同直径的拉杆连接安装，导致卡盘的通用性较差，且卡盘结构较为复杂，安装费时费力。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，提供一种高速高精度伺服动力卡盘系统，将电机转轴的正反旋转运动转化为拉杆的往复直线运动，然后通过拉杆的往复运动带动卡爪的自动夹紧与打开，以实现同时且精确的控制卡爪的夹紧力及夹紧位移，确保卡盘在不同转速时夹紧力恒定，实现重复操作夹紧精度要求，实现高夹紧效率、高速切削需求，提高高卡盘系统工作的可靠性。
5.本发明提供了一种高速高精度伺服动力卡盘系统，包括动力机构、传动机构及卡盘夹具，其中：
6.所述动力机构包括伺服电机，伺服电机的动力输出端与联轴器连接，联轴器与减速器连接；
7.所述传动机构包括联轴节，联轴节的一端与减速器的动力输出端连接，联轴节的另一端与丝杆连接，丝杆上配装丝杆螺母，丝杆螺母上配装连接件，连接件的另一端连接拉杆；所述连接件上套设轴套，轴套端侧配装端盖，连接件与轴套之间配装第一轴承，第一轴承端侧配装第一螺母；所述轴套与端盖外配装传动筒子，轴套与联轴节之间配装第二轴承，第二轴承端侧配装第二螺母；传动筒子外套设右外套，传动筒子与右外套之间配装第三轴承，第三轴承端侧配装第三螺母，右外套端侧配装压盖，右端盖的另一端与机床主轴连接。
8.所述卡盘夹具包括盘体、楔心套、后盖、拉杆接头、法兰盘、滑座、滑块及软卡爪，所述盘体为圆柱形盘，盘体后端侧设有圆槽，盘体前端侧均匀径向设有三个t形槽；所述楔心套配装于圆槽内，楔心套中部设有后盖安装槽，后盖安装槽内设有第一接头安装孔，楔心套外壁设有三个楔形槽；所述后盖配装于后盖安装槽内，后盖为圆盘形，后盖中心设有第二接头安装孔；所述拉杆接头安装于第一接头安装孔与第二接头安装孔内，并利用第一螺钉将拉杆接头与楔心套连接，拉杆接头为圆柱形，拉杆接头中心设有拉杆安装孔；所述法兰盘通过第二螺钉安装于后盖后端侧；所述滑座为三个，滑座包括t形座，t形座底部设有楔形座，t
形座内设有t形滑槽，t形座配装于t形槽内，楔形座配装于楔形槽内；所述滑块为三个，滑块分别配装于t形滑槽内，滑块截面为t形；所述软卡爪为三个，软卡爪为长方体，利用第三螺钉将软卡爪分别安装于滑块上。
9.优选的，所述伺服电机上连接第一减速器筒子，第一减速器筒子的另一端连接第二减速器筒子，联轴器设于第一减速器筒子内，减速器的两端分别设于第一减速器筒子和第二减速器筒子内。
10.优选的，所述传动筒子的一端与第二减速器筒子连接。
11.优选的，所述传动筒子表面设有安装孔，通过安装孔将筒子固定于机床床身上。
12.优选的，所述连接件包括大径端和小径端，所述大径端配装于丝杆螺母上，大径端外侧配装第一轴承，所述小径端内配装拉杆，小径端外侧配装右外套。
13.优选的，所述盘体上设有第一螺栓孔，楔心套外壁设有第二螺栓孔槽，法兰盘上设有第三螺栓孔，螺栓通过第一螺栓孔、第二螺栓孔槽及第三螺栓孔，将盘体、楔心套与法兰盘连接于一体。
14.优选的，所述拉杆接头上设有第一连接孔，楔心套上设有第二连接孔，第一螺钉通过第一连接孔和第二连接孔，将拉杆接头与楔心套连接。
15.优选的，所述后盖上设有第三连接孔，法兰盘上设有第四连接孔，第二螺钉通过第三连接孔和第四连接孔，将法兰盘安装于后盖后端侧。
16.优选的，所述滑块上设有第五连接孔，软卡爪上设有第六连接孔，第三螺钉通过第五连接孔和第六连接孔，将软卡爪分别安装于滑块上。
17.优选的，所述t形座的前端面设有第一防滑齿，软卡爪的后端面设有第二防滑齿，第一防滑齿与第二防滑齿接触配装。
18.本发明的工作原理：本发明提供了一种高速高精度伺服动力卡盘系统，包括动力机构、传动机构及卡盘夹具。本发明的高速高精度伺服动力卡盘系统，工作时，通过数控机床发脉冲控制伺服电机，由伺服电机带动减速器转动，进而带动丝杆转动，从而带动丝杆螺母沿轴向做直线运动，从而带动拉杆做直线往复运动。卡盘夹具结构中，楔心套、后盖及拉杆接头连接于一体，作为触动机关，拉杆接头与拉杆连接，工作时，由往复直线运动的拉杆带动触动机关往复运动，而滑座在楔心套的楔形槽导向作用下，反复完成夹紧与松开动作。该装置将伺服电机的正反旋转运动转化为拉杆的直线往复运动，通过拉杆的往复运动驱动卡盘的卡爪的夹紧与松开，如：伺服电机带动减速器正转，减速器带动丝杆直线运动，拉杆为拉力，卡盘夹紧；伺服电机带动减速器反转，丝杆做直线运动，拉杆为推力，卡盘松开。在该动力装置中：
19.在传动筒子表面加工两个安装孔，通过安装孔将筒子固定于机床床身上，是为了将筒子与机床床身进行固定，防止伺服电机在第三轴承作用下，发生部分转动；
20.因为机床的主轴内径较小，故需要接一个连接件过渡，又因为此系统需要承受较大的单边拉力，故采用三个第一轴承，来承受较大的单边拉力，并根据机床主轴的直径选用合适粗细的拉杆，并配合连接件使用，拉杆的另一端连接在卡盘侧；
21.因为此系统有较大拉力，但减速器不能承受拉力，故应在减速器和丝杆之间加一个联轴节，且此联轴节需能承受部分拉力，故在联轴节上加两个第二轴承，用来承受部分拉力；
22.由于右外套与机床主轴相连，因机床主轴在工件切削时会以一定的转速转动，故需要设计动静装置，即在右外套内加入第三轴承，以保证在机床主轴转动时，与右外套连接的伺服电机不会跟着转动。
23.本发明的有益效果：本发明的高速高精度伺服动力卡盘系统，通过传动系统将电机转轴的正反旋转运动转化为拉杆的往复直线运动，然后通过拉杆的往复运动带动卡爪的自动夹紧与打开，以实现同时且精确的控制卡爪的夹紧力及夹紧位移，确保卡盘在不同转速时夹紧力恒定，实现重复操作夹紧精度要求，实现高夹紧效率、高速切削需求，提高高卡盘系统工作的可靠性。此外，本发明的高速高精度伺服动力卡盘系统，通过在伺服卡盘的机构内部嵌入拉杆接头，便于卡盘与拉杆的匹配连接，提高卡盘的通用性，在卡盘安装时，可以通过更换不同规格的拉杆接头，便于与不同规格的拉杆匹配连接，以满足伺服卡盘在不同机床上的使用，且安装方便，操作简单。
附图说明
24.图1为本发明中动力机构与传动机构的轴向剖视图；
25.图2为图1中传动机构的局部放大图；
26.图3为本发明中卡盘夹具的主视图；
27.图4为图5中沿a-a的剖面图；
28.图5为本发明中卡盘夹具的爆炸图；
29.图6为图5中盘体的立体图i；
30.图7为图5中盘体的立体图ii；
31.图8为图5中楔心套的立体图i；
32.图9为图5中楔心套的立体图ii；
33.图10为图5中后盖的立体图i；
34.图11为图5中后盖的立体图ii；
35.图12为图5中拉杆接头的立体图；
36.图13为图5中法兰盘的立体图；
37.图14为图5中滑座的立体图i；
38.图15为图5中滑座的立体图ii；
39.图16为图5中滑块的立体图；
40.图17为图5中软卡爪的立体图。
41.图中：
42.动力机构1，伺服电机101，联轴器102，减速器103，第一减速器筒子104，第二减速器筒子105；
43.传动机构2，联轴节201，丝杆202，丝杆螺母203，连接件204，大径端204-1，小径端204-2，拉杆205，轴套206，端盖207，第一轴承208，第一螺母209，传动筒子210，第二轴承211，第二螺母212，右外套213，第三轴承214，第三螺母215，压盖216；
44.卡盘夹具3，盘体301，圆槽301-1，t形槽301-2，第一螺栓孔301-3；楔心套302，后盖安装槽302-1，第一接头安装孔302-2，楔形槽302-3，第二螺栓孔槽302-4，第二连接孔302-5；后盖303，第二接头安装孔303-1，第三连接孔303-2；拉杆接头304，拉杆安装孔304-1，第
一连接孔304-2；法兰盘305，第三螺栓孔305-1，第四连接孔305-2；滑座306，t形座306-1，楔形座306-2，t形滑槽306-3，第一防滑齿306-4；滑块307，第五连接孔307-1；软卡爪308，第六连接孔308-1，第二防滑齿308-2；第一螺钉309；第二螺钉3010；第三螺钉3011；螺栓3012。
具体实施方式
45.为了使本发明技术方案更容易理解，现结合附图采用具体实施例的方式，对本发明的技术方案进行清晰、完整的描述。
46.实施例1：
47.如图1至图17所示，本实施例的高速高精度伺服动力卡盘系统，包括动力机构1、传动机构2及卡盘夹具3，其中：
48.所述动力机构1包括伺服电机101，伺服电机101的动力输出端与联轴器102连接，联轴器102与减速器103连接；
49.所述传动机构2包括联轴节201，联轴节201的一端与减速器103的动力输出端连接，联轴节201的另一端与丝杆202连接，丝杆202上配装丝杆螺母203，丝杆螺母203上配装连接件204，连接件204的另一端连接拉杆205；所述连接件204上套设轴套206，轴套206端侧配装端盖207，连接件204与轴套206之间配装第一轴承208，第一轴承208端侧配装第一螺母209；所述轴套206与端盖207外配装传动筒子210，轴套206与联轴节201之间配装第二轴承211，第二轴承211端侧配装第二螺母212；传动筒子210外套设右外套213，传动筒子210与右外套213之间配装第三轴承214，第三轴承214端侧配装第三螺母215，右外套213端侧配装压盖216，右端盖207的另一端与机床主轴连接；
50.所述卡盘夹具3包括盘体301、楔心套302、后盖303、拉杆接头304、法兰盘305、滑座306、滑块307及软卡爪308，所述盘体301为圆柱形盘，盘体301后端侧设有圆槽301-1，盘体301前端侧均匀径向设有三个t形槽301-2；所述楔心套302配装于圆槽301-1内，楔心套302中部设有后盖安装槽302-1，后盖安装槽302-1内设有第一接头安装孔302-2，楔心套302外壁设有三个楔形槽302-3；所述后盖303配装于后盖安装槽302-1内，后盖303为圆盘形，后盖303中心设有第二接头安装孔303-1；所述拉杆接头304安装于第一接头安装孔302-2与第二接头安装孔303-1内，并利用第一螺钉309将拉杆接头304与楔心套302连接，拉杆接头304为圆柱形，拉杆接头304中心设有拉杆安装孔304-1；所述法兰盘305通过第二螺钉3010安装于后盖303后端侧；所述滑座306为三个，滑座306包括t形座306-1，t形座306-1底部设有楔形座306-2，t形座306-1内设有t形滑槽306-3，t形座306-1配装于t形槽301-2内，楔形座306-2配装于楔形槽302-3内；所述滑块307为三个，滑块307分别配装于t形滑槽306-3内，滑块307截面为t形；所述软卡爪308为三个，软卡爪308为长方体，利用第三螺钉3011将软卡爪308分别安装于滑块307上。
51.实施例2：
52.如图1至图17所示，本实施例的高速高精度伺服动力卡盘系统，包括动力机构1、传动机构2及卡盘夹具3，其中：
53.所述动力机构1包括伺服电机101，伺服电机101的动力输出端与联轴器102连接，联轴器102与减速器103连接；所述伺服电机101上连接第一减速器筒子104，第一减速器筒子104的另一端连接第二减速器筒子105，联轴器102设于第一减速器筒子104内，减速器103
的两端分别设于第一减速器筒子104和第二减速器筒子105内；
54.所述传动机构2包括联轴节201，联轴节201的一端与减速器103的动力输出端连接，联轴节201的另一端与丝杆202连接，丝杆202上配装丝杆螺母203，丝杆螺母203上配装连接件204，连接件204的另一端连接拉杆205；所述连接件204上套设轴套206，轴套206端侧配装端盖207，连接件204与轴套206之间配装第一轴承208，第一轴承208端侧配装第一螺母209；所述轴套206与端盖207外配装传动筒子210，轴套206与联轴节201之间配装第二轴承211，第二轴承211端侧配装第二螺母212；传动筒子210外套设右外套213，传动筒子210与右外套213之间配装第三轴承214，第三轴承214端侧配装第三螺母215，右外套213端侧配装压盖216，右端盖207的另一端与机床主轴连接；所述传动筒子210的一端与第二减速器筒子105连接；所述传动筒子210表面设有安装孔，通过安装孔将筒子固定于机床床身上；所述连接件204包括大径端204-1和小径端204-2，所述大径端204-1配装于丝杆螺母203上，大径端204-1外侧配装第一轴承208，所述小径端204-2内配装拉杆205，小径端204-2外侧配装右外套213；
55.所述卡盘夹具3包括盘体301、楔心套302、后盖303、拉杆接头304、法兰盘305、滑座306、滑块307及软卡爪308，所述盘体301为圆柱形盘，盘体301后端侧设有圆槽301-1，盘体301前端侧均匀径向设有三个t形槽301-2；所述楔心套302配装于圆槽301-1内，楔心套302中部设有后盖安装槽302-1，后盖安装槽302-1内设有第一接头安装孔302-2，楔心套302外壁设有三个楔形槽302-3；所述后盖303配装于后盖安装槽302-1内，后盖303为圆盘形，后盖303中心设有第二接头安装孔303-1；所述拉杆接头304安装于第一接头安装孔302-2与第二接头安装孔303-1内，并利用第一螺钉309将拉杆接头304与楔心套302连接，拉杆接头304为圆柱形，拉杆接头304中心设有拉杆安装孔304-1；所述法兰盘305通过第二螺钉3010安装于后盖303后端侧；所述滑座306为三个，滑座306包括t形座306-1，t形座306-1底部设有楔形座306-2，t形座306-1内设有t形滑槽306-3，t形座306-1配装于t形槽301-2内，楔形座306-2配装于楔形槽302-3内；所述滑块307为三个，滑块307分别配装于t形滑槽306-3内，滑块307截面为t形；所述软卡爪308为三个，软卡爪308为长方体，利用第三螺钉3011将软卡爪308分别安装于滑块307上；所述盘体301上设有第一螺栓孔301-3，楔心套302外壁设有第二螺栓孔槽302-4，法兰盘305上设有第三螺栓孔305-1，螺栓3012通过第一螺栓孔301-3、第二螺栓孔槽302-4及第三螺栓孔305-1，将盘体301、楔心套302与法兰盘305连接于一体；所述拉杆接头304上设有第一连接孔304-2，楔心套302上设有第二连接孔302-5，第一螺钉309通过第一连接孔304-2和第二连接孔302-5，将拉杆接头304与楔心套302连接；所述后盖303上设有第三连接孔303-2，法兰盘305上设有第四连接孔305-2，第二螺钉3010通过第三连接孔303-2和第四连接孔305-2，将法兰盘305安装于后盖303后端侧；所述滑块307上设有第五连接孔307-1，软卡爪308上设有第六连接孔308-1，第三螺钉3011通过第五连接孔307-1和第六连接孔308-1，将软卡爪308分别安装于滑块307上；所述t形座306-1的前端面设有第一防滑齿306-4，软卡爪308的后端面设有第二防滑齿308-2，第一防滑齿306-4与第二防滑齿308-2接触配装。
56.应当注意，在此所述的实施例仅为本发明的部分实施例，而非本发明的全部实现方式，所述实施例只有示例性，其作用只在于提供理解本发明内容更为直观明了的方式，而不是对本发明所述技术方案的限制。在不脱离本发明构思的前提下，所有本领域普通技术
人员没有做出创造性劳动就能想到的其它实施方式，及其它对本发明技术方案的简单替换和各种变化，都属于本发明的保护范围。