CN201295857Y - 多位置精密定位机械式转位机构 - Google Patents

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任建国
汪连恩
刘炳章
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Abstract

多位置精密定位机械式转位机构，包括槽轮转位机构、轴承与V形槽组合定位机构、驱动电机、回转轴系和总支撑座。本实用新型采用轴承与V形槽组合定位机构实现高精度定位，实践中通过定位压力调整装置调整定位轴承的径向压力，保证定位机构的环境适应性；本实用新型通过优化槽轮自锁工作部与销轮月牙部之间的间隙，在保证了***转位精度的同时实现了转位机构的机械自锁，提高了***可靠性；本实用新型只是在原有的槽轮转位机构上添加了轴承与V形槽组合定位机构就能实现精密定位，结构简单、成本低廉。

Description

多位置精密定位机械式转位机构
技术领域
本实用新型涉及一种机械式转位机构，特别是涉及一种能在多个位置上精密定位的机械式转位机构，属于机械加工和精密仪器领域。
背景技术
目前转位机构应用广泛，实现方式各异，在机械加工和精密仪器领域已有多种转位***得到应用。槽轮转位机构是利用凹凸的锁止圆弧来实现定位，其优点是结构简单，但定位精度较低。同时，从可靠性方面考虑，为了使定位可靠，凹凸圆弧间的配合间隙应尽量小，但间隙过小又会影响销轮的转动，特别难以适应高、低温等恶劣自然环境。通用的精密定位机构结构复杂，控制方式多采用闭环或半闭环控制，***成本较高。如何能够实现转位和定位精度高、可靠性高、成本低、结构简单的转位机构，一直是机械加工和精密仪器两大领域里转位机构设计的一大研究热点。
实用新型内容
本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种能在多位置上精密定位的机械式转位机构。
本实用新型的技术解决方案是：多位置精密定位机械式转位机构，其特征在于：包括槽轮转位机构、轴承与V形槽组合定位机构、驱动电机、回转轴系和总支承座；
其中所述槽轮转位机构包括销轮和槽轮，销轮上安装有圆销；
所述轴承与V形槽组合定位机构包括分度圆盘、定位轴承、定位压力调整装置；
所述回转轴系包括回转轴、角接触球轴承和轴承座；
所述槽轮和分度圆盘安装在回转轴上，分度圆盘固定在槽轮上方，销轮连接在驱动电机上，定位轴承安装在定位压力调整装置上，驱动电机、定位压力调整装置和回转轴系安装在总支承座上。
所述的分度圆盘上开有V形槽，V形槽在分度圆盘的圆周上均匀分布，分度误差不大于3′，每个V形槽双边夹角为90°±30′，深度为4±0.5mm。
所述的定位压力调整装置包括片簧、片簧座和三个使片簧座产生位移的调整螺钉，调整螺钉和片簧安装在片簧座上，片簧上固定定位轴承。
所述的槽轮自锁工作部直径与销轮月牙部直径之间的差值为0.6～4.2mm，槽轮和销轮凹凸锁止弧之间的间隙为0.30～2.10mm。
所述的分度圆盘的外圆与回转轴的同轴度为0～Φ0.03mm，垂直度为0～Φ0.012mm。
所述的V形槽为3～8个。
所述的槽轮的槽与V形槽的数量对应，为3～8个。
所述的圆销为1～5个。
所述的分度圆盘材料为不锈钢2Cr13。
所述的回转轴系采用成对背靠背安装的角接触球轴承支承回转轴。
本实用新型与现有技术相比有益效果为：
(1)本实用新型采用轴承与V形槽组合定位机构实现高精度定位，经过高温(+60℃)和低温(-40℃)循环试验，每个V形槽均经过1000多次定位，当片簧上轴承与V形槽之间的正压力为5牛顿时，重复定位精度不大于15″；
(2)本实用新型通过在分度圆盘上开有不同数量的V形槽来实现多个位置的定位，通过改变圆销的数量可不同满足不同动停比的要求；
(3)本实用新型通过定位压力调整装置调整定为轴承作用于V形槽侧面上的径向压力，保证定位机构的环境适应性；
(4)本实用新型通过优化槽轮与销轮凹凸锁止弧之间的间隙，保证了粗定位与精定位互不干涉，在保证了***转位精度的同时，实现了转位机构的机械自锁，提高了***可靠性；
(5)本实用新型只是在原有的槽轮转位机构上附加了二次定位机构(轴承与V形槽组合定位机构)就能实现精确定位，结构简单、成本低廉。
附图说明
图1为本实用新型装置正视图；
图2为本实用新型四位置(单圆销)转位机构俯视图；
图3为本实用新型四位置(单圆销)转位机构槽轮机构示意图；
图4为本实用新型轴承与V形槽组合定位机构示意图；
图5为本实用新型三位置(双圆销)转位机构中槽轮机构示意图；
图6为本实用新型三位置(五圆销)转位机构中槽轮机构示意图；
图7为本实用新型四位置(三圆销)转位机构中槽轮机构示意图；
图8为本实用新型五位置(双圆销)转位机构中槽轮机构示意图。
具体实施方式
以四位置(单圆销)转位机构为例具体说明本实用新型工作原理。
如图1和图2所示本实用新型包括槽轮转位机构1、轴承与V形槽组合定位机构2、驱动电机3、回转轴系4和总支承座11。槽轮转位机构1包括销轮5和槽轮6，销轮5上安装有圆销12。轴承与V形槽组合定位机构2包括分度圆盘7、定位轴承8、定位压力调整装置9，分度圆盘7上开有四个沿圆周均匀分布的V形槽13；定位压力调整装置9包括片簧14、片簧座15和三个调整螺钉16，通过调整螺钉16使片簧座15产生沿某一圆弧的位移，进而改变片簧14的弹性变形量，达到调整作用于V形槽13上的定位压力。回转轴系4包括回转轴10、轴承和轴承座，回转轴系4采用一对背靠背安装的角接触球轴承支承回转轴10，从而支承槽轮6、分度圆盘7以及安装在分度圆盘上的工作组件。
槽轮6首先和分度圆盘7在保证同轴的前提下，用螺钉固连，然后一起安装在回转轴系4的回转轴10上。销轮5靠联轴器连接在驱动电机3的驱动轴上，定位压力调整装置9安装在总支承座11上。此时，安装在片簧14上的定位轴承8在片簧14预压力的作用下与分度圆盘7上的某一个V形槽13实现精密定位。
如图3所示槽轮转位机构，槽轮6自锁工作部(凹锁止弧)直径与销轮5月牙部(凸锁止弧)直径之间的差值为0.6～4.2mm，使凹凸锁止弧之间的间隙为0.3～2.1mm，保证槽轮机构在转位完成后自锁(粗定位)时不影响轴承与V形槽组合定位(精定位)机构的定位精度，同时又能够保证销轮不在锁止状态转动时，不会与槽轮有实体接触进而达到绝对隔离，单独由轴承与V形槽组合定位机构实现精确定位；该间隙根据凹凸锁止弧实现±1°～4°的粗定位设计。
如图4所示轴承与V形槽组合定位机构，分度圆盘7材料为不锈钢2Cr13，调质处理，上沿圆周均匀分布有四个V形槽13，根据实际使用要求，该装置四个V形槽的分度误差不大于3′。定位轴承8选用市场上常用的深沟球轴承，精度为P5级。定位压力调整装置9，依靠调整螺钉16改变片簧14的弹性变形量，来提供给定位轴承8足够的正压力施加于V形槽13上，实现精确定位。每个V形槽13双边夹角为90°±30′，深度为4±0.5mm。分度圆盘7的外圆中心线与回转轴10的同轴度为Φ0.03，与圆盘上表面(工作台面)的垂直度为Φ0.012。该圆盘加工比较容易，加工难度不大。
本实用新型的工作原理：驱动电机3带动销轮5转动，当圆销12进入槽轮的某一个槽中时，便带动槽轮6和分度圆盘7一起转动，分度圆盘7克服轴承施加于V形槽上逐渐变大的阻力，使定位轴承8从V形槽13中脱离。当销轮5旋转90°时，分度圆盘7也旋转了90°，片簧14上的定位轴承8便滚动进入到下一个V形槽13实现第二个位置的精确定位。此后，销轮5继续转动，而槽轮6和分度圆盘7则保持静止状态，直到圆销12再次旋转进入到下一个槽轮槽中。这样，销轮5每转动一周，槽轮6和分度圆盘7转动了90°，定位轴承8和V形槽13组合实现一次精确定位。销轮5继续旋转第二和第三周，便依次实现第三和第四个位置的精确定位。
驱动电机3为常用步进电机，进一步降低成本。
根据实际使用要求，通过在分度圆盘开3～8个V形槽就能够实现三、四、五、六、七、八个位置的分度转位和精密定位。若要提高工作效率，可在销轮上安装多个圆销来实现。表1中列出了多位置精密定位机构中槽轮槽数.圆销数和动停比的对应关系。其中，动停比为槽轮转位时间与停歇时间的比值。
表1
Figure Y200820123960D00081
不同槽轮槽数、圆销数的工作原理同上述四位置(单圆销)转位机构，三位置(双圆销)转位机构槽轮机构如附图5所示，三位置(五圆销)转位机构中槽轮机构如附图6所示，四位置(三圆销)转位机构中槽轮机构如附图7所示，五位置(双圆销)转位机构中槽轮机构如附图8所示，其余不同槽轮槽数、圆销数转位机构同理可知，在此不一一描述。
本实用新型未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (10)

1、多位置精密定位机械式转位机构，其特征在于：包括槽轮转位机构(1)、轴承与V形槽组合定位机构(2)、驱动电机(3)、回转轴系(4)和总支承座(11)；
其中所述槽轮转位机构(1)包括销轮(5)和槽轮(6)，销轮(5)上安装有圆销(12)；
所述轴承与V形槽组合定位机构(2)包括分度圆盘(7)、定位轴承(8)、定位压力调整装置(9)；
所述回转轴系(4)包括回转轴(10)、角接触球轴承和轴承座；
所述槽轮(6)和分度圆盘(7)安装在回转轴(10)上，分度圆盘(7)固定在槽轮(6)上方，销轮(5)连接在驱动电机(3)上，定位轴承(8)安装在定位压力调整装置(9)上，驱动电机(3)、定位压力调整装置(9)和回转轴系(4)安装在总支承座(11)上。
2、根据权利要求1所述的多位置精密定位机械式转位机构，其特征在于：所述的分度圆盘(7)上开有V形槽(13)，V形槽(13)在分度圆盘(7)的圆周上均匀分布，分度误差不大于3′，每个V形槽(13)双边夹角为90°±30′，深度为4±0.5mm。
3、根据权利要求1所述的多位置精密定位机械式转位机构，其特征在于：所述的定位压力调整装置(9)包括片簧(14)、片簧座(15)和三个使片簧座(15)产生位移的调整螺钉(16)，调整螺钉(16)和片簧(14)安装在片簧座(15)上，片簧(14)上固定定位轴承(8)。
4、根据权利要求1所述的多位置精密定位机械式转位机构，其特征在于：所述的槽轮(6)自锁工作部直径与销轮(5)月牙部直径之间的差值为0.6～4.2mm，槽轮(6)和销轮(5)凹凸锁止弧之间的间隙为0.30～2.10mm。
5、根据权利要求1所述的多位置精密定位机械式转位机构，其特征在于：所述的分度圆盘(7)的外圆与回转轴(10)的同轴度为0～Φ0.03mm，垂直度为0～Φ0.012mm。
6、根据权利要求1所述的多位置精密定位机械式转位机构，其特征在于：所述的V形槽(13)为3～8个。
7、根据权利要求1所述的多位置精密定位机械式转位机构，其特征在于：所述的槽轮(6)的槽与V形槽(13)的数量对应，为3～8个。
8、根据权利要求1所述的多位置精密定位机械式转位机构，其特征在于：所述的圆销(12)为1～5个。
9、根据权利要求1所述的多位置精密定位机械式转位机构，其特征在于：所述的分度圆盘(7)材料为不锈钢2Cr13。
10、根据权利要求1所述的多位置精密定位机械式转位机构，其特征在于：所述的回转轴系(4)采用成对背靠背安装的角接触球轴承支承回转轴(10)。
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