專(zhuān)利名稱(chēng)：帶壓腳的主軸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有壓腳的主軸裝置，其用于在該壓腳把工件下壓在工作臺(tái)上時(shí)對(duì)工件進(jìn)行機(jī)加工。
背景技術(shù)：
迄今為止，已經(jīng)有一種如日本專(zhuān)利特開(kāi)No.62-197903中所公開(kāi)的內(nèi)置馬達(dá)式主軸裝置，其機(jī)加工效率通過(guò)增加鉆頭，即機(jī)加工工具/刀具的移動(dòng)速度而得到提高。該主軸裝置以能提高鉆頭移動(dòng)速度，即機(jī)加工速度的方式布置，這種布置就是通過(guò)用一殼體，即該主軸裝置的一體部部分可旋轉(zhuǎn)且可移動(dòng)地支承轉(zhuǎn)子軸，即用來(lái)保持鉆頭的主軸而在機(jī)加工工件的過(guò)程中通過(guò)僅上下移動(dòng)轉(zhuǎn)子軸來(lái)提高鉆頭移動(dòng)速度。這種布置不僅能提高移動(dòng)速度，而且減少了機(jī)加工過(guò)程中的振動(dòng)。
此外，當(dāng)用將壓工件壓到工作臺(tái)上的一壓腳，即壓腳裝置下壓待機(jī)加工的工件的外周邊部分時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中的主軸裝置可以在預(yù)定位置精確地鉆孔。
然而，現(xiàn)有技術(shù)中的帶壓腳的主軸裝置除了要有移動(dòng)轉(zhuǎn)子軸的驅(qū)動(dòng)裝置外，還需要其它驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)移動(dòng)壓腳，以便能在機(jī)加工工件的過(guò)程中分別移動(dòng)壓腳和轉(zhuǎn)子軸。在這種情況下，壓腳的驅(qū)動(dòng)裝置還起著用于把壓腳壓到工件上的加壓裝置的作用，當(dāng)加壓裝置采用壓縮空氣時(shí)由于其對(duì)施壓方向的轉(zhuǎn)換響應(yīng)很慢因此很難提高機(jī)加工效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種帶壓腳的主軸裝置，即使利用壓縮空氣作為加壓裝置/手段，其機(jī)加工效率也能提高。
一種有創(chuàng)造性的帶壓腳的主軸裝置，包括一體部；一可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在該體部?jī)?nèi)并可沿一軸線移動(dòng)的主軸；設(shè)置在主軸一端的以可拆卸的方式保持用于機(jī)加工工件的機(jī)加工工具的保持裝置(筒夾)；可旋轉(zhuǎn)地與主軸連接并沿軸線可移動(dòng)地設(shè)置在體部?jī)?nèi)的支承裝置(垂直連接軸和可移動(dòng)部件)；使支承裝置和主軸一起沿軸線移動(dòng)以便使機(jī)加工工具靠近或遠(yuǎn)離工件的線性驅(qū)動(dòng)裝置(線性馬達(dá))；設(shè)置在體部?jī)?nèi)用于轉(zhuǎn)動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置(旋轉(zhuǎn)馬達(dá))；設(shè)置在主軸端部前方的用于下壓工件的壓腳裝置(壓腳)；以及用于連接支承裝置和壓腳裝置以便可以相對(duì)移動(dòng)預(yù)定量，并用于在與主軸端部分離的方向?qū)耗_裝置施加壓力的加壓裝置(空氣氣缸)。
由于帶壓腳的主軸裝置以這樣的方式布置，即共用線性驅(qū)動(dòng)裝置(線性馬達(dá))通過(guò)加壓裝置(空氣氣缸)移動(dòng)主軸和與支承裝置連接在一起的壓腳裝置，所以壓腳裝置可以與主軸同步快速移動(dòng)，從而提高了其可操作性。而且，由于加壓裝置在運(yùn)行過(guò)程中總是以預(yù)定的壓力對(duì)工件加壓，因此能夠防止機(jī)加工工具如鉆頭損壞。這種布置還使得該主軸裝置的結(jié)構(gòu)能夠簡(jiǎn)化，其尺寸能夠縮小。
優(yōu)選地，該帶壓腳的主軸裝置還可在體部和支承裝置(連接板與可移動(dòng)部件連接為一體)之間設(shè)置彈性裝置(彈簧)，以便在主軸端部和壓腳裝置(壓腳)從工件分離的方向?qū)υ撝С醒b置施加力的作用。
即使在線性驅(qū)動(dòng)裝置(線性馬達(dá))不工作時(shí)，這種布置方式也可防止主軸和壓腳裝置因自重而下落并損壞工件或機(jī)加工工具。
優(yōu)選地，帶壓腳的主軸裝置可被構(gòu)造成這樣，即支承該主軸的體部的一部分可沿與軸線方向交叉的方向(從體部)分離。
這種布置方式可以容易地和快速地更換磨損的主軸。


通過(guò)下面的描述以及附圖，可以清楚看到本發(fā)明的特性、以及其它目的、用途和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的帶壓腳的主軸裝置的部分剖開(kāi)的正視圖；圖2是本實(shí)施例的帶壓腳的主軸裝置的正視圖；圖3A和圖3B是沿圖2中A-A的剖視圖，其中圖3A所示為把主軸裝置放入基座的狀態(tài)，圖3B為把主軸裝置從基座取出的狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖對(duì)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的帶壓腳的主軸裝置進(jìn)行說(shuō)明，其中相同的參考標(biāo)號(hào)代表貫穿若干視圖的相同或相應(yīng)的部件。
圖1是本實(shí)施例帶壓腳的主軸裝置100的部分剖開(kāi)的正視圖。
主軸裝置100的主軸1(下面稱(chēng)為轉(zhuǎn)子軸)的端部1b設(shè)置有一筒夾2和一向該筒夾2施加在圖中向上的力的彈簧3。筒夾2在鉆頭40一側(cè)上有多個(gè)未在圖中示出的沿軸線○—即轉(zhuǎn)子軸1的旋轉(zhuǎn)中心軸線一的狹縫，從而該筒夾2的直徑可以徑向縮小。
鉆頭40由筒夾2即保持裝置用徑向力保持，該徑向力是在彈簧3把筒夾2向上拉、并且形成于轉(zhuǎn)子軸1內(nèi)表面的錐形面1a擠壓環(huán)繞筒夾2外周面形成的錐形面2a時(shí)產(chǎn)生的。
轉(zhuǎn)子軸1在徑向上由設(shè)置在殼體4內(nèi)的多個(gè)徑向空氣軸承5支承，并且在其端部處形成的一法蘭1f在軸線○方向上由形成于一垂直連接軸6上的推力空氣軸承7支承和定位。
一由銅制端環(huán)狀構(gòu)件形成的轉(zhuǎn)子8環(huán)繞轉(zhuǎn)子軸1設(shè)置。在殼體4內(nèi)一面對(duì)線圈/轉(zhuǎn)子8的表面上設(shè)有一線圈(定子)9。當(dāng)線圈9通電時(shí)，轉(zhuǎn)子8即轉(zhuǎn)子軸1旋轉(zhuǎn)。這樣，線圈9和轉(zhuǎn)子8就組成了一個(gè)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)17，即旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。
在筒夾2的上方設(shè)置有一壓桿10。該壓桿10可在轉(zhuǎn)子軸1內(nèi)沿軸線○移動(dòng)。殼體4固定在一基座16上。殼體4和基座16構(gòu)成本(主軸)裝置的體部。
垂直連接軸6通過(guò)螺栓11與一可移動(dòng)部件12相連接。該垂直連接軸6和可移動(dòng)部件12構(gòu)成支承裝置。在可移動(dòng)部件12的側(cè)面設(shè)置有一磁體14，該磁體14和一線圈13共同構(gòu)成一線性馬達(dá)18。線圈13設(shè)置在基座16內(nèi)并正對(duì)磁體14。當(dāng)線圈13通電時(shí)，可移動(dòng)部件12沿軸線○移動(dòng)。應(yīng)該指出，雖然線性馬達(dá)18構(gòu)成了線性驅(qū)動(dòng)裝置，但不僅線性馬達(dá)18，其他線性驅(qū)動(dòng)裝置如液壓缸也都可以被采用。
軸承15支承可移動(dòng)部件12以便能在基座16內(nèi)沿軸線○移動(dòng)?？梢苿?dòng)部件12與一連接板20連接為一體，即將設(shè)置在該可移動(dòng)部件12上端的法蘭12f用螺栓21固定在連接板20上。在連接板20和基座16之間插置一彈簧22，亦即彈性裝置，用于向連接板20施加在圖中向上的力。
在基座16的上方設(shè)有一缸體30。缸體30的桿31由導(dǎo)向器32支承，從而桿31沿軸線○移動(dòng)。導(dǎo)向器32位于可移動(dòng)部件12內(nèi)。當(dāng)桿31位于上端時(shí)，該桿31的端部(下端)與壓桿10的上端分離。
一對(duì)空氣氣缸50通過(guò)螺栓51固定在連接板20上。壓腳53通過(guò)螺栓54固定在空氣氣缸50的桿52上。桿52以能進(jìn)入和伸出空氣氣缸50的方式布置?？諝鈿飧?0則以?xún)蓚?cè)都能充/放氣的方式布置。當(dāng)可移動(dòng)部件12移動(dòng)時(shí)，連接板20、空氣氣缸50以及壓腳53整體移動(dòng)。然而，當(dāng)充入空氣氣缸50的空氣的方向改變時(shí)，壓腳53就獨(dú)立于連接板20上下移動(dòng)。保持在基座16內(nèi)的導(dǎo)向器55支承桿52，使其能沿軸線○移動(dòng)。將空氣供應(yīng)給空氣氣缸50，以便在機(jī)加工過(guò)程中總在活塞桿52上作用有向下的壓力?？諝鈿飧?0構(gòu)成加壓裝置。
接下來(lái)，將對(duì)本實(shí)施例帶壓腳的主軸裝置100的工作過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。
首先，說(shuō)明鉆頭40的安裝/拆卸步驟。
在更換鉆頭40時(shí)對(duì)缸體30進(jìn)行操作。當(dāng)降低桿31時(shí)，壓桿10使筒夾2克服彈簧3的力在圖中向下移動(dòng)。當(dāng)筒夾2的錐形面2a與轉(zhuǎn)子軸1的錐形面1a分離時(shí)，筒夾2保持鉆頭40的力消失，這樣就可把鉆頭40從筒夾2上拆卸下來(lái)。然后，在這種狀態(tài)下把一個(gè)新的鉆頭40插入筒夾2內(nèi)，并把桿31向上移動(dòng)以使筒夾2保持住新鉆頭40。
接著，對(duì)本實(shí)施例帶有工件壓腳的主軸裝置100的機(jī)加工操作進(jìn)行說(shuō)明。
在開(kāi)始機(jī)加工工件時(shí)，空氣氣缸50通過(guò)氣缸57內(nèi)空氣的作用把壓腳53即壓腳裝置在圖中向下壓。然后，在把軸線○定位到機(jī)加工點(diǎn)后，向線圈13通電以使連接板20克服彈簧22的力下降，直到鉆頭40的端部(鉆進(jìn)端)到達(dá)預(yù)定位置。在連接板20下降時(shí)，壓腳53和轉(zhuǎn)子軸1也一起開(kāi)始向下移動(dòng)。然后，當(dāng)壓腳53的下端接觸到工件41時(shí)，它停止下降，并把工件41向下壓，并且由于轉(zhuǎn)子軸1在繼續(xù)下降，壓腳53相對(duì)于轉(zhuǎn)子軸1上升。在這期間，壓腳53和連接板20壓縮空氣氣缸50而吸收壓腳53和轉(zhuǎn)子軸1之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。應(yīng)該指出，甚至在對(duì)工件進(jìn)行鉆孔的走刀過(guò)程中以及在壓腳53和轉(zhuǎn)子軸1端部1b之間的距離變化時(shí)，氣缸57總是被供給預(yù)定的空氣壓力，而壓腳總是以相同的壓力壓在工件上。也可以在向氣缸57中供給預(yù)定的空氣壓力后關(guān)閉閥門(mén)以保持氣缸57具有預(yù)定壓力。
當(dāng)鉆頭40通過(guò)其刃部在工件41中開(kāi)了一個(gè)預(yù)期深度的孔時(shí)，通入線圈13的電流方向反轉(zhuǎn)以通過(guò)線性馬達(dá)18，即線性驅(qū)動(dòng)裝置，升起連接板20。這里，壓腳53被空氣氣缸50向下壓。因此，鉆頭40首先從工件41內(nèi)拔出，然后壓腳53從工件41上分離。
因?yàn)樵谏鲜龅牟僮髦?，可移?dòng)部件12、連接板20、空氣氣缸50、壓腳53、轉(zhuǎn)子軸1以及鉆頭40在上升/下降方向上連接在一起，所以當(dāng)連接板20被線性馬達(dá)18降低時(shí)，連接板20、空氣氣缸50、壓腳53及其它部件一起下降，從而不用控制供給空氣氣缸50的空氣就可使壓腳53壓在工件上。因此，壓腳53可以隨著可移動(dòng)部件12以及連接板20被同時(shí)和快速地降低，而不必控制圖中未示出的連接在空氣氣缸50上的電磁閥來(lái)控制空氣流量。這就提高了鉆孔工作的效率。
而且，在完成鉆孔工作后用線性馬達(dá)18升起連接板20的過(guò)程中，可以在向空氣氣缸50供給空氣的狀態(tài)下把連接板20、空氣氣缸50、壓腳53及其它部件一起升起。在這種情況下，因?yàn)榛钊麠U52中的活塞緊靠在氣缸57的底面上，所以壓腳53會(huì)一起升起。然而，當(dāng)開(kāi)始上升時(shí)，壓腳53的上升較晚。在這種情況下，也可以通過(guò)向空氣氣缸50的相對(duì)一側(cè)充氣以使壓腳53向離開(kāi)工件41的方向移動(dòng)，從而使壓腳53與工件41更快地分離并轉(zhuǎn)換到下一鉆孔工作。
根據(jù)本實(shí)施例，壓腳53和轉(zhuǎn)子軸1是由線性馬達(dá)18，即共用驅(qū)動(dòng)源，經(jīng)由連接板20進(jìn)行操縱的，從而不需提供任何專(zhuān)門(mén)的裝置，就能使壓腳53和轉(zhuǎn)子軸1同步移動(dòng)。
應(yīng)該指出，雖然上面所述的實(shí)施例中在可移動(dòng)部件12的側(cè)面設(shè)置了磁體14，但當(dāng)可移動(dòng)部件12用磁性材料比如鐵制成時(shí)就不需再使用該磁體14。
此外，由于主軸體部70是易耗件需要替換，本實(shí)施例的主軸裝置100被設(shè)計(jì)成可快速更換該體部70的結(jié)構(gòu)。主軸體部70包括轉(zhuǎn)子軸1、殼體4和垂直連接軸6。該主軸體部70還包括設(shè)置于轉(zhuǎn)子軸1內(nèi)的筒夾2、彈簧3、轉(zhuǎn)子8，設(shè)置于殼體4內(nèi)的徑向空氣軸承5和線圈9，以及形成于垂直連接軸6內(nèi)的推力空氣軸承7。
圖2為本實(shí)施例的主軸裝置100的正視圖，圖3A和圖3B是沿圖2中A-A的剖視圖，其中圖3A所示為把主軸體部放入基座的狀態(tài)，圖3B為把主軸體部從基座取出的狀態(tài)。
殼體4裝配在形成于基座16內(nèi)的一U形凹槽61中，并被一碗形蓋62通過(guò)一壓力橡膠件63固定在基座16上。有兩個(gè)壓力橡膠件63沿軸線○布置，當(dāng)用螺栓64把蓋62固定到基座16上時(shí)，這兩個(gè)壓力橡膠件63在蓋62和殼體4之間被壓縮，這樣就通過(guò)其彈性把殼體4壓在基座16上。
因?yàn)橹鬏S裝置100為上述結(jié)構(gòu)，所以通過(guò)旋開(kāi)螺栓11時(shí)旋開(kāi)螺栓64，并從基座16上取下蓋62，就能如圖3B所示容易地把主軸體部70從基座16內(nèi)取出。從而，就能夠容易地更換主軸體部或?qū)ρb置內(nèi)部進(jìn)行維護(hù)。
應(yīng)該指出，在這種情況下，預(yù)先移走壓腳53后，就能較容易地進(jìn)行更換(主軸體部)。
雖然已就本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到在本發(fā)明的概念范圍內(nèi)的各種變型，這些變型都為下面的權(quán)利要求書(shū)所限定。
權(quán)利要求
1.一種帶壓腳的主軸裝置，包括一體部；一可旋轉(zhuǎn)地安裝于所述體部?jī)?nèi)并可沿一軸線移動(dòng)的主軸；安裝在所述主軸一端的以可拆卸的方式保持用于機(jī)加工工件的一機(jī)加工工具的保持裝置；與所述主軸可旋轉(zhuǎn)地連接并沿該軸線可移動(dòng)地設(shè)置在所述體部?jī)?nèi)的支承裝置；使所述支承裝置和所述主軸一起沿該軸線移動(dòng)以使所述機(jī)加工工具靠近或遠(yuǎn)離工件的線性驅(qū)動(dòng)裝置；設(shè)置在所述體部?jī)?nèi)的用于使所述主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置；設(shè)置在所述主軸端部前方的用于下壓工件的壓腳裝置；以及用于連接所述支承裝置和所述壓腳裝置以便能相對(duì)移動(dòng)預(yù)定量，并用于在與所述主軸端部分離的方向?qū)λ鰤耗_裝置施加壓力的加壓裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的帶壓腳的主軸裝置，還包括設(shè)置在所述體部和所述支承裝置之間的用于在所述主軸端部和所述壓腳裝置從工件分離的方向?qū)λ鲋С醒b置施加力的作用的彈性裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的帶壓腳的主軸裝置，其特征在于支承所述主軸的所述體部的一部分可沿與所述軸線方向交叉的方向分離。
4. 如權(quán)利要求1所述的帶壓腳的主軸裝置，其特征在于所述保持裝置是一筒夾；所述支承裝置是一在所述軸線方向與所述主軸可旋轉(zhuǎn)地連接成一體的垂直連接軸和一與所述垂直連接軸連接成一體的可移動(dòng)部件；所述線性驅(qū)動(dòng)裝置是一使所述可移動(dòng)部件沿軸線移動(dòng)的線性馬達(dá)；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置是一旋轉(zhuǎn)馬達(dá)；所述壓腳裝置是一壓腳；以及所述加壓裝置是一插置在所述可移動(dòng)部件和所述壓腳之間的空氣氣缸。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種帶壓腳的主軸裝置，該裝置在即使利用壓縮空氣作為壓腳的加壓手段時(shí)，也可以提高其機(jī)加工效率。帶壓腳的主軸裝置包括在一基座內(nèi)可旋轉(zhuǎn)并可沿一軸線移動(dòng)的轉(zhuǎn)子軸；設(shè)在該轉(zhuǎn)子軸一端的一筒夾；一線性馬達(dá)，其用來(lái)移動(dòng)與該轉(zhuǎn)子軸可旋轉(zhuǎn)地連接并可移動(dòng)地設(shè)置在體部?jī)?nèi)的可移動(dòng)部件，使其與轉(zhuǎn)子軸一起沿軸線移動(dòng)從而使一鉆頭靠近或遠(yuǎn)離工件；用于使該轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)；設(shè)置在筒夾端部前方并可下壓工件的壓腳；以及用于連接可移動(dòng)部件與壓腳以便能相對(duì)移動(dòng)預(yù)定量，并在與筒夾分離的方向?qū)耗_施加壓力的空氣氣缸。
文檔編號(hào)B23B47/28GK1593823SQ20041007375
公開(kāi)日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月9日
發(fā)明者鈴木伸彥, 伊藤靖, 田中慎治 申請(qǐng)人:日立比亞機(jī)械股份有限公司