一种伺服中心架的制作方法

本实用新型涉及一种可以精确控制夹持直径和夹持力量并产生反馈信号的中心架，特别是机床配置夹持薄壁零件的伺服中心架。

背景技术：

中国专利cn104607960公开了适用于细长轴零件采用2组伺服电机，2组垂直分布的丝杠组合而成的一种伺服中心架。当夹持大直径零件时，由于其结构原理导致整体尺寸大，不能放置在车床及加工中心机床等有限工作空间里，同时由于其传动副多，不能满足超高精度的夹持，特别是对于大直径薄壁长筒类零件夹持。

目前，通用的自动中心架在车削薄壁长筒类零件时无法稳定的获得较小的夹持力，也就是其夹持的工件变形量不稳定，需要不断试错来进行生产，废品率高，生产效率低。

现有自动中心架采用液压驱动实现，其夹持力和夹持直径不能预先精确设定，不能准确控制中心架的微小夹持力和夹持直径。当遇到薄壁套筒类零件加工时，需要设定微小且稳定的夹持力，产生的变形量在稳定可感知可控制的范围内；也就是夹持直径可设定，夹持力大小可设定。但受液压流体固有特性影响，在非常小压力下中心架机构动作不灵敏，容易产生串动、爬行，不能输出设定行程，且无法获得稳定的夹持力；无法稳定控制工件变形量的大小。

技术实现要素：

为了解决背景技术中的问题，本实用新型中心架采用了一种全新的中心架驱动方式，在基本不增加目前通用的高精度液压中心架尺寸的情况下，可以提前精确设定中心架的夹持力大下和夹持直径，高效稳定的应对薄壁长筒类零件的夹持加工。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种伺服中心架，包括滚轮支撑部分、定心夹持机构部分、伺服驱动部分、以及控制系统部分；所述滚轮支撑部分和所述定心夹持机构部分机械连接，所述定心夹持机构部分和伺服驱动部分机械连接；所述控制系统部分与所述滚轮支撑部分、所述定心夹持机构部分、所述伺服驱动部分相连，且通过所述控制系统部分能够设定该伺服中心架的所述滚轮支撑部分的夹持直径和夹持力大小。

进一步的，所述定心夹持机构部分和所述伺服驱动部分连接部分采用全密封结构。

进一步的，所述定心夹持机构部分设置有中心架凸轮推板；所述伺服驱动部分包括连接套、直线顶杆、滚珠丝杠、滚珠丝杠螺母、减速机、伺服电机，所述连接套将所述中心架凸轮推板和所述直线顶杆刚性连接；所述控制系统部分包括plc、网关单元、pc、示教器、伺服电机控制器、通信电缆、电源电缆；plc和网关单元连接，网关单元和所述伺服电机的控制器连接，pc和示教器与网关单元连接。

进一步的，所述滚轮支撑部分和定心夹持机构部分通过三个滚轮支架和中心架凸轮推板实现机械联动。

进一步的，所述定心夹持机构部分通过所述中心架凸轮推板的直线运动实现所述滚轮支撑部分的张开和闭合。

进一步的，所述伺服电机和所述滚珠丝杠采用直线连接、或上下背置平行连接、或垂直连接。

进一步的，所述伺服驱动部分中滚珠丝杠两端固定，且滚珠丝杠旋转运动，所述滚珠丝杠与所述滚珠丝杠螺母连接，滚珠丝杠螺母直线运动，直线顶杆和滚珠丝杠螺母连接。

作为一种替换方案，所述伺服驱动部分的所述滚珠丝杠螺母固定，且做旋转运动，所述滚珠丝杠与所述滚珠丝杠螺母连接，所述滚珠丝杠做直线运动，所述直线顶杆和所述滚珠丝杠连接。

进一步的，使用时，通过所述控制系统部分的所述pc或所述示教器进行夹持直径大小设定或夹持力大小的设定。

进一步的，所述伺服驱动部分的所述伺服电机可用带编码器的步进电机替换。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

一是可根据零件，通过调整参数，实现夹紧并且不变形。对于直径50mm-300mm的薄壁零件，夹持力可在20n-1100n范围内精确调整，达到设定夹持力中心架停止运动，从而保证薄壁工件被夹持不产生变形；

二是将液压控制更换为伺服控制，夹紧更精确。可精确控制中心架滚轮移动的距离，移动精度±0.02mm，保证输出的中心架滚轮夹持直径大小在固定，从而获得工件准确的变形量；

并且，本技术结构紧凑，占地面面积小；加持可以通过控制行程控制力实现多点位控制。

附图说明

图1是伺服中心架整体图；

图2是伺服驱动结构剖面图；

图3是伺服控制系统构成图。

图中：

1滚轮支撑部分

2定心夹持机构部分

3伺服驱动部分

4中心架凸轮推板

5连接套

6直线顶杆

7滚珠丝杠螺母

8滚珠丝杠

9伺服电机

10减速机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型公开的一种伺服中心架，包括滚轮支撑部分1、定心夹持机构部分2、伺服驱动部分3、以及控制系统部分；滚轮支撑部分1和定心夹持机构部分2机械连接，定心夹持机构部分2和伺服驱动部分3机械连接；控制系统部分与滚轮支撑部分1、定心夹持机构部分2、伺服驱动部分3相连，且通过控制系统部分能够设定该伺服中心架的滚轮支撑部分1的夹持直径和夹持力大小。

定心夹持机构部分2和伺服驱动部分3连接部分采用全密封结构。

定心夹持机构部分2设置有中心架凸轮推板4；伺服驱动部分3包括连接套5、直线顶杆6、滚珠丝杠8、滚珠丝杠螺母7、减速机10、伺服电机9，连接套5将中心架凸轮推板4和直线顶杆6刚性连接；控制系统部分包括plc、网关单元、pc、示教器、伺服电机控制器、通信电缆、电源电缆；plc和网关单元连接，网关单元和伺服电机9的控制器连接，pc和示教器与网关单元连接。使用时，通过控制系统部分的pc或示教器进行夹持直径大小设定或夹持力大小的设定。

滚轮支撑部分1和定心夹持机构部分2通过三个滚轮支架和中心架凸轮推板4实现机械联动。定心夹持机构部分2通过中心架凸轮推板4的直线运动实现滚轮支撑部分1的张开和闭合。

伺服电机9和滚珠丝杠8采用直线连接、或上下背置平行连接、或垂直连接。伺服驱动部分3的伺服电机9可用带编码器的步进电机替换。

伺服驱动部分3中滚珠丝杠8两端固定，且滚珠丝杠8旋转运动，滚珠丝杠8与滚珠丝杠螺母7连接，滚珠丝杠螺母7直线运动，直线顶杆6和滚珠丝杠螺母7连接。

作为一种替换方案，伺服驱动部分3的滚珠丝杠螺母7固定，且做旋转运动，滚珠丝杠8与滚珠丝杠螺母7连接，滚珠丝杠8做直线运动，直线顶杆6和滚珠丝杠8连接。

结合附图，图1中，滚轮支撑部分1与定心夹持机构部分2通过机械连接，也就是三个滚轮支架和凸轮推板实现机械联动，其定心重复精度通过制造精度保证。这两部分可以直接选用各厂家成熟部件结构。伺服驱动部分3和定心夹持机构部分2通过连接套5将中心架凸轮推板4和直线顶杆6连接到一起，从而将液压驱动中心架变为伺服驱动中心架。为了夹持直径不同大小，薄壁厚度不一的零件，在选择滚轮支撑部分1和定心夹持机构部分2可以选用不同规格的型号，伺服驱动部分3也根据所需夹持力的大小选用不同规格型号的伺服电机9和不同滚珠丝杠8的导程。

图2中，定心夹持机构部分2通过中心架凸轮推板4的直线运动实现滚轮支撑部分1的张开和闭合，连接套5将中心架凸轮推板4和伺服驱动部分3的直线顶杆6无间隙的刚性连接；为了将伺服电机9的高转速小扭矩转为低速大扭矩，通过连接减速机10实现，为了将旋转运动转为直线运动，减速机10和滚珠丝杠8直连，滚珠丝杠8两端通过轴承固定，其旋转运动变为连接在滚珠丝杠8上的滚珠丝杠螺母7直线运动，滚珠丝杠螺母7不旋转，直线顶杆6和滚珠丝杠螺母7采用无间隙刚性连接。为了获得较小夹持力的设定，伺服电机9通常选用较小规格，滚珠丝杠8通常选用小导程，减速机10通常选用大的减速比。为了适应中心架安装的空间，伺服电机9和滚珠丝杠8的位置可以前后直线连接，也可以上下背置连接。由于是在加工区实用，所有元器件均进行防尘、防水、防屑设计。

夹持工件的直径范围覆盖50mm-300mm；夹持力的设定覆盖20n-1100n。对于零件直径公差变化较大的场合，采用先设定夹持力的数值，当滚轮支撑部分1的滚子接触工件产生的压力等于设定时，伺服电机9停止旋转。当零件直径公差变化较小，大批量生产时，为了提高效率节省夹持动作时间，可以设定夹持直径，让滚轮支撑部分1快速到位。

图3是伺服中心架的控制系统。plc和网关单元连接，网关单元和伺服电机9的控制器连接，pc和示教器与网关单元连接。使用时通过pc或示教器进行夹持直径大小设定或夹持力大小的设定，通常简单的设定选择示教器，复杂的设定选用pc进行。

本实用新型公开了一种全新的中心架驱动方式，可以提前精确设定中心架的夹持力大下和夹持直径，高效稳定的应对薄壁长筒类零件的夹持加工。对于直径50mm-300mm的薄壁零件，夹持力可在20n-1100n范围内精确调整，达到设定夹持力中心架停止运动，从而保证薄壁工件被夹持不产生变形；可精确控制中心架滚轮移动的距离，移动精度±0.02mm，可以准确输出的中心架滚轮夹持直径大小，从而获得工件精确的变形量。

本申请中，目前通用的高精度中心架定心夹持机构和滚轮支撑部分保持不变，将尾部驱动油缸及活塞杆去除，改为伺服电机或步进电机带编码器连接减速机、滚珠丝杠、滚珠丝杠螺母、直线顶杆，直线顶杆和中心架凸轮推板连接。伺服电机根据控制器设定的旋转角速度和回转总角度转变成直线顶杆的直线位移距离，位移精度和选定的滚珠丝的精度有关，滚轮夹持工件停止后的保持力和选定的滚珠丝杠导程有关；伺服电机也可以根据控制器设定的扭矩值，在直线顶杆阻力矩达到设定扭矩时停止电机转动，滚轮以设定力夹持工件。通过pc或示教盒、plc三种标准方式与步进电机带编码器或伺服电机的控制器连接，进行参数设定。

本申请的目的是二者兼顾，既解决现有中心架技术缺陷，又同时降低制造成本，提供一种精度高，灵活可靠，成本较低的中心架。

伺服中心架可以实现零件由毛坯到成品的整个夹紧过程，通过伺服电机来控制中心架的定位操作，以设定的推力来夹紧工件，可通过感应力的大小调整推力大小实现工件的夹紧而不使其变形，从而实现了点位控制。

因此本申请的伺服中心架，包括滚轮支撑部分、定心夹持机构部分、伺服驱动部分、控制系统部分。滚轮支撑部分通过凸轮和定心夹持机构部分连接，定心夹持机构部分和伺服驱动部分通过直线顶杆连接；通过控制系统可以设定中心架夹持直径和夹持力大小。伺服驱动部分配有连接套，直线顶杆，滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母，减速机，伺服电机。控制系统部分配有plc,网关单元，pc，示教器，伺服电机控制器，通信电缆，电源电缆。设计中一种方法是伺服驱动部分中滚珠丝杠两端固定，滚珠丝杠旋转运动，滚珠丝杠螺母直线运动，直线顶杆和滚珠丝杠螺母连接；也可以设计为伺服驱动部分可以选择滚珠丝杠螺母固定只做旋转运动，滚珠丝杠做直线运动，直线顶杆和滚珠丝杠连接。

定心夹持机构部分和伺服驱动连接部分采用全密封结构。伺服电机和滚珠丝杠可以直线连接，可以上下背置平行连接，可以垂直连接。伺服驱动部分可以选择伺服电机，也可选择带编码器的步进电机。通过伺服电机来控制中心架的定位操作，以设定的推力来夹紧工件，并且可通过力感应实现工件的夹紧而不使其变形，从而实现了智能控制。因此本设计相对现有技术来说：结构紧凑，占地面面积小；加持可以通过控制行程控制力实现多点位控制；可根据零件，通过调整参数，实现夹紧并且不变形；将液压控制更换为伺服控制，夹紧更精确。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。