CN103373158A - 一种定梁多主轴雕刻机横梁机构 - Google Patents

Abstract

一种定梁多主轴雕刻机横梁机构由横梁(4)、X向滑座(3)、X向导轨(5)、X向驱动机构、Z向滑座(10)、Z向导轨(14)、Z向驱动机构、主轴座(6)、N个主轴(7)构成，由于采用了大间距安装的两个Z向驱动机构，并采用一个以上的X向滑座或Z向滑座，加大了两侧Z向导轨安装间距，大大减小了因切削外力引起较长的主轴座在X-Z和X-Y两个平面内的偏摆变形，提高主轴座两端主轴雕刻的质量。

Description

一种定梁多主轴雕刻机横梁机构

技术领域

本发明涉及一种雕刻机横梁机构，尤其是一种定梁式、多主轴，能一次加工多个平面或圆柱工件的高生产率数控雕刻机的横梁机构，属于雕刻机技术范畴。 

背景技术：

已有多主轴数控雕刻机的主轴运动机构由横梁，X向滑座，X向导轨，X向驱动机构，Z向滑座，Z向导轨，Z向驱动机构，主轴座及其上等距地安装的3-10个主轴等构成，由于主轴数量多，主轴座的长度达1.3米-2.4米，由于采用单一的Z向驱动机构，两根Z向导轨的间距也较小，所以因切削外力引起较长的主轴座在X-Z和X-Y两个平面内的偏摆变形较大，导致主轴座两端主轴加工的质量较差， 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是避免上述现有技术的存在的不足之处，提供一种新的多主轴雕刻机的运动机构，从而大幅度提高较长的主轴座在X-Z和X-Y两个平面内抵抗变形的刚性，保证所有主轴雕刻的高质量，本发明解决技术问题采用如下技术方案。 

技术方案1，定梁多主轴雕刻机横梁机构包括横梁(4)、X向滑座(3)、X向导轨滑块付(5)、(5a)、X向驱动机构、Z向滑座(10)、Z向导轨滑块付(14)、(14a)、Z向驱动机构、主轴座(6)、N个主轴(7)，并有以下之一的装配关系： 

a，装有N个主轴(7)的主轴座(6)与Z向滑座(10)固接或制成一体，Z向滑座(10)经Z向导轨滑块付(14)、(14a)安装在X向滑座(3)上，Z向滑座(10)与X向滑座(3)之间装有Z向驱动机构，X向滑座(3)经X向导轨滑块付(5)、(5a)安装在横梁(4)上，X向滑座(3)与横梁(4)之间装有X向驱动机 构； 

b，装有N个主轴(7)的主轴座(6)与X向滑座(3)固接或制成一体，X向滑座(3)经X向导轨滑块付(5)、(5a)安装在Z向滑座(10)上，X向滑座(3)与Z向滑座(10)之间装有X向驱动机构，Z向滑座(10)经Z向导轨滑块付(14)、(14a)安装在横梁(4)上，Z向滑座(10)与横梁(4)之间装有Z向驱动机构；其特征在于： 

有两个所述Z向驱动机构，两个Z向驱动机构推力点之间的距离不小于所述N个主轴(7)总工作范围的1/3。 

技术方案2，所述Z向导轨滑块付(14)、(14a)至少有两付，Z向导轨(14)或Z向导轨滑块(14a)分别安装在至少两个X向滑座(3)上，或横梁(4)上，其总间距不小于所述N个主轴(7)总工作范围的1/3。 

技术方案3，所述左右Z向驱动机构是两个丝杠螺母副，两个丝杠螺母副与伺服电机或步进电机的连接方式为以下之一： 

a，分别与两个伺服电机或步进电机直联； 

b，通过传动机构分别与两个伺服电机或步进电机连接； 

c，通过传动机构与一个伺服电机或步进电机连接。 

技术方案4，所述左右Z向驱动机构是两个齿条齿轮副，两个齿条齿轮副的齿轮(22)与伺服电机或步进电机的连接方式为下列之一： 

a，两个齿轮(22)装在一个长轴(27)两端，该长轴通过一个减速机构与一个伺服电机或步进电机(29)连接； 

b，两个齿轮(22)分别通过各自的减速机构(24)(25)与两个伺服电机或步进电机(29)连接； 

c，两个齿轮(22)一个通过减速机构(24)(25)与长轴(27)的一端连接，另一个通过减速机构(24)(25)与一个步进电机(29)输出轴连接，步进电机(29)的另一端输出轴与长轴(27)连接； 

d，两个齿轮(22)分别通过传动机构(24)(25)与一根长轴(27)的两端连接， 长轴(27)直联地，或通过减速机构与一个伺服电机或步进电机(29)连接。 

技术方案5，所述左右Z向驱动机构是两个直线伺服电机。 

技术方案6，至少两个所述X向滑座(3)分别固定在至少两组X向导轨滑块(5a)上，X向导轨(5)安装在横梁(4)上，每个X向滑座(3)上装有Z向导轨(14)或Z向导轨滑块(14a)，每两个X向滑座(3)之间以一个连接体(3c)连接。 

技术方案7，所述Z向滑座(10)有至少两个，分别固定在至少两组Z向导轨滑块(14a)上，Z向导轨(14)安装在横梁(4)上，每个Z向滑座(10)上装有X向导轨的滑块(5a)。 

以上7项技术措施可大大减小因切削外力引起较长的主轴座在X-Z和X-Y两个平面内的偏摆变形，提高主轴座两端主轴雕刻的加工质量， 

附图说明：

图1为本发明多主轴雕刻机横梁部件与正机关系示意图，本图是采用Z轴双丝杠电机直联驱动的方案。 

图1a为具有3个X滑座和3个Z向导轨的的多主轴雕刻机横梁部件的俯视图。 

图2为本发明多主轴雕刻机横梁部件，两个Z轴丝杠用两根同步带传动，用一个伺服电机或步进电机驱动的俯视图。 

图2a为本发明多主轴雕刻机横梁部件，两个Z轴丝杠分别通过两根同步带用两个伺服电机或步进电机驱动的俯视图。 

图3为本发明多主轴雕刻机横梁部件，用两个直线电机作为Z轴驱动机构的俯视图。 

图4为图2a的局部剖视图。 

图4a为图4的B--B剖视图。图4b为Z导轨滑块(14a)安装在X滑座(3)上的方案示意图。 

图5为本发明多主轴雕刻机横梁部件，Z轴驱动机构采用齿轮齿条副的局部剖视图。 

图5a为图5的B--B剖视图。 

图6为技术方案4c的局部放大图。图7为技术方案4b的局部放大图。 

图8为技术方案4a的局部放大图。图9为技术方案4d的局部放大图。 

图10为技术方案1中装配关系b的剖视图。 

图10a为图10的B--B剖视图。图10b为Z导轨的滑块(14a)安装在横梁上的方案示意图。 

图中标号： 

3X滑座，3c连接体，4横梁，5X导轨，5aX导轨滑块，6主轴座，7主轴，9Z向丝杠，9a Z向丝杠的螺母，10Z滑座，11同步齿带，12Z轴伺服或步进电机，14Z向导轨，14aZ向导轨滑块，17丝杠同步轮，18电机同步轮，19Z丝杠轴承座，21Z向齿条，22轴齿轮，23轴承座，24大齿轮，25小齿轮，26轴承座，27长轴，28连轴器，29Z向伺服或步进电机，30直线电机 

以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明 

具体实施方式：

参图1、图1a； 

1，一种定梁多主轴雕刻机横梁机构包括横梁(4)、X向滑座(3)、X向导轨滑块付(5)、(5a)、X向驱动机构、Z向滑座(10)、Z向导轨滑块付(14)、(14a)、Z向驱动机构、主轴座(6)、N个主轴(7)，并有以下之一的装配关系： 

a，装有N个主轴(7)的主轴座(6)与Z向滑座(10)固接或制成一体，Z向滑座(10)经Z向导轨滑块付(14)、(14a)安装在X向滑座(3)上，Z向滑座(10)与X向滑座(3)之间装有Z向驱动机构，X向滑座(3)经X向导轨滑块付(5)、(5a)安装在横梁(4)上，X向滑座(3)与横梁(4)之间装有X向驱动机构，如图1、图1a； 

b，装有N个主轴(7)的主轴座(6)与X向滑座(3)固接或制成一体，X向 滑座(3)经X向导轨滑块付(5)、(5a)安装在Z向滑座(10)上，X向滑座(3)与Z向滑座(10)之间装有X向驱动机构，Z向滑座(10)经Z向导轨滑块付(14)、(14a)安装在横梁(4)上，Z向滑座(10)与横梁(4)之间装有Z向驱动机构，如图10，图10a，图10b；其特征在于： 

设置有两个所述Z向驱动机构，两个Z向驱动机构推力点之间的距离应尽量大些，一般不小于所述N个主轴(7)总工作范围的33％，以增强主轴座(6)抵抗在X-Z平面内摆动的刚性。 

2，如图1、图1a，和图10，图10a，图10b，设置有至少两付所述Z向导轨滑块付(14)、(14a)，Z向导轨(14)或Z向导轨滑块(14a)分别安装在至少两个X向滑座(3)上，或横梁(4)上，其总间距不小于所述N个主轴(7)总工作范围的1/3。两个Z向导轨滑块付之间的距离应尽量大些，一般不小于所述N个主轴(7)总工作范围的33％，以增强主轴座(6)抵抗在X-Y面内摆动的刚性。 

3，如图2、图2a，图4、图4a，所述左右Z向驱动机构是两个丝杠螺母副，两个丝杠螺母副与伺服电机或步进电机的连接方式为以下之一： 

a，分别与两个伺服电机直联； 

b，分别通过传动机构与两个伺服电机或步进电机连接； 

c，分别通过传动机构与一个伺服电机或步进电机连接。本方式可节省一个伺服电机或步进电机，并实现左右Z向驱动机构刚性同步驱动。 

4，如图5、图5a，图6、图7、图8、图9，所述左右Z向驱动机构是两个齿条齿轮副，两个齿条齿轮副的齿轮(22)与伺服电机或步进电机的连接方式为下列之一： 

a，两个齿轮(22)装在一个长轴(27)两端，该长轴通过一个减速机构与一个伺服电机或步进电机(29)连接，如图8； 

b，两个齿轮(22)分别通过各自的减速机构(24)(25)与两个伺服电机或步进电机(29)连接，如图7； 

c，两个齿轮(22)一个通过减速机构(24)(25)与长轴(27)的一端连接，另一 个通过减速机构(24)(25)与一个步进电机(29)输出轴连接，步进电机(29)的另一端输出轴与长轴(27)连接，如图6； 

d，两个齿轮(22)分别通过传动机构(24)(25)与一根长轴(27)的两端连接，长轴(27)直联地，或通过减速机构与一个伺服电机或步进电机(29)连接，如图9。 

图6、图8、，图9所示方式可节省一个伺服电机或步进电机，并可实现左右Z向驱动机构刚性同步驱动。 

5，如图3，所述左右Z向驱动机构是两个直线伺服电机，以达到无间隙、无磨损、高精度、高响应、免维护、耐粉尘。 

6，如图1、图1a，有至少两个所述X向滑座(3)分别固定在至少两组X    向导轨滑块(5a)上，X向导轨(5)安装在横梁(4)上，每个X向滑座(3)上装有Z向导轨(14)或Z向导轨滑块(14a)，每两个X向滑座(3)之间以一个连接体(3c)连接。 

连接体(3c)可以是沿X向折至少一道弯的薄金属板，或是金属管，或是金属杆，以便联接X向滑座(3)，并保持一定的扭转柔性，和抵抗拉、压力的刚性，这不但可减轻X向滑座的质量，提高X向运动的动态性能，也可降低加长的X向滑座的制造难度，并减小了因制造误差或应力变形而导致的对X导轨的额外载荷和增大的阻力。 

7，如图10、图10a、图10b，所述Z向滑座(10)有至少两个，分别安装在至少两组Z向导轨滑块付(14)、(14a)上，Z向导轨(14)或Z向导轨滑块(14a)安装在横梁(4)上，每个Z向滑座(10)上装有X向导轨的滑块(5a)。 

Claims (7)

1.一种定梁多主轴雕刻机横梁机构包括横梁(4)、X向滑座(3)、X向导轨滑块付(5)、(5a)、X向驱动机构、Z向滑座(10)、Z向导轨滑块付(14)、(14a)、Z向驱动机构、主轴座(6)、N个主轴(7)，并有以下之一的装配关系：

a，装有N个主轴(7)的主轴座(6)与Z向滑座(10)固接或制成一体，Z向滑座(10)经Z向导轨滑块付(14)、(14a)安装在X向滑座(3)上，Z向滑座(10)与X向滑座(3)之间装有Z向驱动机构，X向滑座(3)经X向导轨滑块付(5)、(5a)安装在横梁(4)上，X向滑座(3)与横梁(4)之间装有X向驱动机构；

b，装有N个主轴(7)的主轴座(6)与X向滑座(3)固接或制成一体，X向滑座(3)经X向导轨滑块付(5)、(5a)安装在Z向滑座(10)上，X向滑座(3)与Z向滑座(10)之间装有X向驱动机构，Z向滑座(10)经Z向导轨滑块付(14)、(14a)安装在横梁(4)上，Z向滑座(10)与横梁(4)之间装有Z向驱动机构；其特征在于：

有两个所述Z向驱动机构，两个Z向驱动机构推力点之间的距离不小于所述N个主轴(7)总工作范围的1/3。

2.按权利要求1所述的定梁多主轴雕刻机横梁机构，其特征在于：所述Z向导轨滑块付(14)、(14a)至少有两付，Z向导轨(14)或Z向导轨滑块(14a)分别安装在至少两个X向滑座(3)上，或横梁(4)上，其总间距不小于所述N个主轴(7)总工作范围的1/3。

3.按权利要求1所述的定梁多主轴雕刻机横梁机构，其特征在于：所述左右Z向驱动机构是两个丝杠螺母副，两个丝杠螺母副与伺服电机或步进电机的连接方式为以下之一：

a，分别与两个伺服电机或步进电机直联；

b，分别通过传动机构与两个伺服电机或步进电机连接；

c，分别通过传动机构与一个伺服电机或步进电机连接。

4.按权利要求1所述的定梁多主轴雕刻机横梁机构，其特征在于：所述左右Z向驱动机构是两个齿条齿轮副，两个齿条齿轮副的齿轮(22)与伺服电机或步进电机的连接方式为下列之一：

a，两个齿轮(22)装在一个长轴(27)两端，该长轴通过一个减速机构与一个伺服电机或步进电机(29)连接；

b，两个齿轮(22)分别通过各自的减速机构(24)(25)与两个伺服电机或步进电机(29)连接；

c，两个齿轮(22)一个通过减速机构(24)(25)与长轴(27)的一端连接，另一个通过减速机构(24)(25)与一个步进电机(29)输出轴连接，步进电机(29)的另一端输出轴与长轴(27)连接；

d，两个齿轮(22)分别通过传动机构(24)(25)与一根长轴(27)的两端连接，长轴(27)直联地，或通过减速机构与一个伺服电机或步进电机(29)连接。

5.按权利要求1所述的定梁多主轴雕刻机横梁机构，其特征在于：所述左右Z向驱动机构是两个直线伺服电机。

6.按权利要求1所述的定梁多主轴雕刻机横梁机构，其特征在于：至少两个所述X向滑座(3)分别固定在至少两组X向导轨滑块(5a)上，X向导轨(5)安装在横梁(4)上，每个X向滑座(3)上装有Z向导轨(14)或Z向导轨滑块(14a)，每两个X向滑座(3)之间以一个连接体(3c)连接。

7.按权利要求1所述的定梁多主轴雕刻机横梁机构，其特征在于：所述Z向滑座(10)有至少两个，分别安装在至少两组Z向导轨滑块付(14)、(14a)上，Z向导轨(14)或Z向导轨滑块(14a)安装在横梁(4)上，每个Z向滑座(10)上装有X向导轨的滑块(5a)。

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