一种精密数控转轴系统技术方案

本发明专利技术公开了一种精密数控转轴系统，包括机架、输出轴和驱动系统，输出轴通过主轴承可转动地安装在机架上，驱动系统包括两套驱动装置，驱动装置包括曲柄滑块机构和丝杆螺母机构；曲柄滑块机构滑块的导轨固定在机架上，曲柄与机架的铰接端与输出轴固定，相对于输出轴的旋转角度，两套曲柄滑块机构的死点相互错开；丝杆螺母机构的丝杆通过丝杆轴承安装在机架上，螺母与曲柄滑块机构的滑块连接；两套驱动装置的丝杆同时转动，螺母带动滑块平移，两套曲柄滑块机构的曲柄共同带动输出轴旋转。本发明专利技术通过两套驱动装置共同驱动输出轴做旋转运动，可以有效避免一套曲柄滑块机构可能出现的死点问题，可以实现360度旋转定位。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种精密数控转轴系统，包括机架、输出轴和驱动系统，输出轴通过主轴承可转动地安装在机架上，驱动系统包括两套驱动装置，驱动装置包括曲柄滑块机构和丝杆螺母机构；曲柄滑块机构滑块的导轨固定在机架上，曲柄与机架的铰接端与输出轴固定，相对于输出轴的旋转角度，两套曲柄滑块机构的死点相互错开；丝杆螺母机构的丝杆通过丝杆轴承安装在机架上，螺母与曲柄滑块机构的滑块连接；两套驱动装置的丝杆同时转动，螺母带动滑块平移，两套曲柄滑块机构的曲柄共同带动输出轴旋转。本专利技术通过两套驱动装置共同驱动输出轴做旋转运动，可以有效避免一套曲柄滑块机构可能出现的死点问题，可以实现360度旋转定位。【专利说明】一种精密数控转轴系统本专利技术涉及精密定位系统，尤其涉及一种精密数控转轴系统。在旋转运动控制的应用场合，驱动电动机直接连接执行机构的组合方式固然具有间隙小，重复精度高的特点，但其缺点也是显而易见的，即由于驱动电动机的技术限制，用于定位的驱动电动机的输出扭矩往往比较低，难以满足实际需要。在电动机与执行机构的各种组合方式中，一般会以各种减速比的减速机连接，通过减速机增大输出扭矩，以满足实际需求。由于减速机通常由几组齿轮相互配合组成，而齿轮机构属于运动高副，配合公差一般比较大，难以满足精密定位的需要。而且，目前市场上高精度低间隙的减速机往往价格不菲，不适合工业现场大范围推广。采用一套曲柄滑块机构控制输出轴旋转会有死点，无法实现360度旋转定位。本专利技术要解决的技术问题是提供一种结构简单、输出轴旋转不会出现死点，可以实现360度旋转定位的精密数控转轴系统。本专利技术要解决的技术问题是提供一种通过预紧能够做到零间隙、输出精度高的精密数控转轴系统。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是，一种精密数控转轴系统，包括机架、输出轴和驱动系统，所述的输出轴通过主轴承可转动地安装在机架上，所述的驱动系统包括两套驱动装置，所述的驱动装置包括曲柄滑块机构和丝杆螺母机构；曲柄滑块机构滑块的导轨固定在机架上，曲柄与机架的铰接端与输出轴固定，相对于输出轴的旋转角度，两套曲柄滑块机构的死点相互错开；丝杆螺母机构的丝杆通过丝杆轴承安装在机架上，螺母与曲柄滑块机构的滑块连接；两套驱动装置的丝杆同时转动，螺母带动滑块平移，两套曲柄滑块机构的曲柄共同带动输出轴旋转。以上所述的精密数控转轴系统，驱动装置的丝杆与导轨平行安装，所述的螺母固定在滑块上或与滑块为一体。以上所述的精密数控转轴系统，两套曲柄滑块机构共用同一个曲柄和同一个曲柄销，两套曲柄滑块机构的连杆长度相等，导轨平行。以上所述的精密数控转轴系统，所述的主轴承、曲柄滑块机构的连杆轴承和连杆滑块轴承是经过预紧的滚珠轴承；丝杆螺母机构是经过预紧的滚珠丝杆螺母机构，导轨和滑块组合是经过预紧的直线滚珠导轨总成。以上所述的精密数控转轴系统，驱动装置包括电动机，丝杆螺母机构的丝杆由电动机带动，电动机是伺服电动机或步进电动机。以上所述的精密数控转轴系统，包括控制器，所述的电动机由控制器驱动；控制器中存储有输出轴转角与两套驱动装置滑块行程与输出轴转角的对应表或两套驱动装置丝杆转角与输出轴转角的对应表，控制器根据所述的对应表分别驱动两套驱动装置的电动机，将输出轴旋转到需要的位置。本专利技术的精密数控转轴系统结构简单，通过两套驱动装置共同驱动输出轴做旋转运动，可以有效避免一套曲柄滑块机构可能出现的死点问题，可以实现360度旋转定位。[【专利附图】【附图说明】]下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术实施例精密数控转轴系统的结构图。图2是本专利技术实施例精密数控转轴系统机构简图。图3是本专利技术实施例精密数控转轴系统的数学模型。图4是本专利技术实施例滑块行程与输出轴转角对应曲线图。本专利技术实施例精密数控转轴系统的结构如图1所示，包括机架(图1中未示出)、输出轴20、控制器(图中未示出)和驱动系统，驱动系统包括两套驱动装置，每套驱动装置包括一套曲柄滑块机构和一套丝杆螺母机构。相对于输出轴20的旋转角度，两套曲柄滑块机构的死点相互错开。两套曲柄滑块机构共用同一个曲柄9和同一个曲柄销9a。曲柄9固定在输出轴20的上端，旋转输出轴20通过主轴承8安装在机架上，输出轴20受主轴承8的约束由曲柄9带动同步做旋转运动。第一套曲柄滑块机构包括连杆3、连杆滑块轴承2、滑块I和导轨12，导轨12固定在机架上。连杆3的一端通过连杆轴承10与曲柄销9a铰接，另一端通过连杆滑块轴承2与滑块I铰接。第一套丝杆螺母机构包括丝杆11和螺母14，丝杆11通过轴承安装在机架上，由电动机17通过联轴器驱动。螺母14与第一套曲柄滑块机构的滑块I连接，螺母14固定在滑块I上或与滑块I为一体。第二套曲柄滑块机构包括连杆4、连杆滑块轴承5、滑块6和导轨13，导轨13固定在机架上。连杆4的一端通过连杆轴承10与曲柄销9a铰接，另一端通过连杆滑块轴承5与滑块6铰接。第二套丝杆螺母机构包括丝杆7和螺母15，丝杆7通过轴承安装在机架上，由电动机18通过联轴器驱动。螺母15与第二套曲柄滑块机构的滑块6连接，螺母15固定在滑块6上或与滑块6为一体。其中，电动机17和18可以是伺服电动机或步进电动机。主轴承8、连杆轴承10、连杆滑块轴承2和5是经过预紧的滚珠轴承；丝杆螺母机构是经过预紧的滚珠丝杆螺母机构，导轨和滑块组合是经过预紧的直线滚珠导轨总成，通过预紧实现运动部件的零间隙。导轨12和丝杆11平行安装，共同约束滑块I沿着导轨12和丝杆11的轴向方向运动；导轨13和丝杆7平行安装，共同约束滑块6沿着导轨13和丝杆7的轴向方向运动；作为优选的技术方案，本实施例的特点之一为丝杆11、丝杆7、导轨12、导轨13的轴线共面平行。滑块I和滑块6分别沿导轨12和导轨13的轴线运动带动连杆滑块轴承2和连杆滑块轴承5随之做直线往复运动。 电动机17和电动机18工作时，丝杆11和丝杆7通过螺母14和螺母15带动滑块I和滑块6沿各自的导轨作直线运动。在滑块I和滑块6的带动下，连杆3和连杆4分别驱动曲柄9绕主轴承8的轴心做旋转运动。于是，通过滑块I和滑块6在导轨12和导轨13上的平移运动，并在连杆滑块轴承2、连杆滑块轴承5、连杆3、连杆4、连杆轴承10和主轴承8的共同约束作用下，实现了驱动旋转输出轴20的旋转运动。作为优选的技术方案，本实施例特点之一为连杆3和连杆4长度相等。作为优选的技术方案，本实施例中，旋转输出轴20的终端安装有绝对编码器，通过闭环控制消除电气定位误差。于是，给定滑块I和滑块6分别在导轨12和导轨13轴线方向的平行移动量，即可确定旋转输出轴20对应的旋转角度增量，实现精确的角度定位。下面对本专利技术精密数控转轴系统做简要的运动学分析。如图2和图3所示，在平行于丝杆7、丝杆11、导轨12、导轨13组成的平面的方向，以主轴承8的轴心为坐标原点0，以丝杆7、丝杆11、导轨12、导轨13的长轴方向作为X轴，垂直于丝杆7、丝杆11、导轨12、导轨13的方向作为Y轴，建立XY坐标系。分别以轴承2的轴心为B (Xb, Yb)，轴承5的轴心为C (Xe, Yc)，连杆轴承10的轴心为A(Xa，Ya)。设定特定时刻OA与X轴的夹角为alpha，于是，模型转化为已知0A，求滑块位置的问本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精密数控转轴系统，包括机架、输出轴和驱动系统，所述的输出轴通过主轴承可转动地安装在机架上，其特征在于，所述的驱动系统包括两套驱动装置，所述的驱动装置包括曲柄滑块机构和丝杆螺母机构；曲柄滑块机构滑块的导轨固定在机架上，曲柄与机架的铰接端与输出轴固定，相对于输出轴的旋转角度，两套曲柄滑块机构的死点相互错开；丝杆螺母机构的丝杆通过丝杆轴承安装在机架上，螺母与曲柄滑块机构的滑块连接；两套驱动装置的丝杆同时转动，螺母带动滑块平移，两套曲柄滑块机构的曲柄共同带动输出轴旋转。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭军，谢胤，
申请(专利权)人：深圳市领略数控设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44