一种结构紧凑型立式刀塔的制作方法

本实用新型涉及刀塔技术领域，特别涉及一种结构紧凑型立式刀塔。

背景技术：

刀塔又称刀架，刀塔是数控机床的自动换刀装置和刀具驱动装置的总称，刀塔常用于加工中心，且为加工中心的核心部件之一。刀塔上可沿刀盘周向安装多个刀具，刀具由程序控制能够自动实现换刀。立式刀塔为换刀时转动轴线沿竖直方向的刀塔。

现有申请公布号为cn102319908a的中国发明专利申请公开了一种立式伺服数控刀架，该数控刀架设有箱体以及设置于箱体中的传动大齿圈、电机齿轮、伺服电机、三组双联齿轮，伺服电机内置于箱体内的齿轮箱中，并且倒立安装，伺服电机的输出光轴与电机齿轮联接，双联齿轮为三组、一体结构，电机齿轮与第一组双联齿轮啮合，第三组双联齿轮与安装于箱体内侧的传动大齿圈啮合，第二组双联齿轮位于双联齿轮和双联齿轮之间，第二组双联齿轮分别通过齿轮与第一组双联齿轮和第三组双联齿轮相啮合。

伺服电机输出的转速较高，伺服电机的输出轴需要经多级减速后驱使箱体转动。上述的技术方案采用多个齿轮逐级啮合的减速方案，对刀塔顶部空间的占用较大，刀塔的体积难以做小。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑型立式刀塔，传动机构对刀塔顶部空间的占用较小，便于将刀塔的体积做小。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种结构紧凑型立式刀塔，包括底座、设置于底座上的箱体和齿轮箱，所述箱体转动设置于底座上，所述齿轮箱与底座固定，所述齿轮箱设置有伺服电机、传动机构，所述伺服电机通过传动机构驱使箱体转动，所述底座设有供伺服电机进入的安装孔，所述伺服电机位于安装孔内，所述伺服电机的输出轴同轴固定有主动齿轮，所述传动机构包括行星减速机构和单级减速机构；

所述行星减速机构包括与齿轮箱固定的固定齿盘、转动设置于齿轮箱内的输出转动件、转动设置于输出转动件上的若干行星齿轮；所述固定齿盘为内齿盘，所述主动齿轮、固定齿盘、输出转动件的轴线同轴，所述行星齿轮沿主动齿轮的周向分布，所述行星齿轮同时与主动齿轮、固定齿盘啮合；所述单级减速机构在输出转动件、箱体间建立单级减速，所述输出转动件通过单级减速机构驱使箱体转动。

通过上述技术方案，本立式刀塔在伺服电机的设置上利用了底座内空间，伺服电机能选用较大功率的同时不会对刀塔的体积产生明显影响。本立式刀塔采用了行星减速机构对伺服电机进行第一级减速，行星减速机构的总直径能设置得与电机宽度相近，行星减速机构的轴向长度也能设置得较短，行星减速机构可不占用刀塔内的顶部空间，本立式刀塔仅需后置单个单级减速机构即可满足减速需求。传动机构对刀塔顶部空间的占用较小，便于将刀塔的体积做小。

优选的，所述单级减速机构包括与输出转动件同轴固定的第一齿轮、转动设置于齿轮箱的第二齿轮、与箱体固定的从动齿盘，所述从动齿盘为内齿盘，所述从动齿盘的轴线与箱体的转动轴线重合，所述第二齿轮位于第一齿轮和从动齿盘之间，所述第二齿轮同时与第一齿轮、从动齿盘啮合。

通过上述技术方案，输出转动件转动时，因轮齿啮合作用，第一齿轮通过第二齿轮驱使从动齿盘转动，从动齿盘进而带动箱体产生转动，单级减速机构在传动过程中产生减速比。

优选的，所述输出转动件位于固定齿盘上方，所述行星齿轮位于输出转动件的下方，所述行星齿轮、输出转动件间通过穿设传动轴、设置轴承的方式建立转动连接。

通过上述技术方案，通过设置传动轴，实现了行星齿轮与输出转动件的转动连接，该转动连接结构不会增加行星减速机构的总直径。

优选的，所述输出转动件的底面中心设有供伺服电机的输出轴端部进入的支撑孔，所述支撑孔内设有第一轴承，所述伺服电机的输出轴通过第一轴承与支撑孔的内孔壁建立转动连接。

通过上述技术方案，第一轴承使输出转动件、伺服电机的输出轴间互相形成转动支撑，进一步提高了输出转动件、伺服电机的输出轴的转动稳定性。

优选的，所述行星齿轮的数量为三个，三个所述行星齿轮关于主动齿轮的周向均匀分布。

通过上述技术方案，行星齿轮的数量为三个较为优选，能够可靠承受主动齿轮、固定齿盘间的径向力的同时，最大化地降低了成本。

优选的，所述安装孔位于底座的中心，所述伺服电机的转轴轴线与箱体的转动轴线重合。

通过上述技术方案，伺服电机具有较大的自重，伺服电机位于刀塔的中心，使刀塔的重心靠近其中心，刀塔安装完成后的稳固性好。

优选的，所述伺服电机的下端紧靠底座的底面。

通过上述技术方案，伺服电机最大化利用了底座内的高度空间，伺服电机能选用较大的功率尺寸，且不会对刀塔的占用空间产生明显影响。

优选的，所述安装孔向下贯通底座，所述伺服电机能通过安装孔向下与底座分离，所述底座的底面设有可拆装的底盖，所述底盖将安装孔封闭。

通过上述技术方案，底盖拆除后，伺服电机能够进行拆装，且能方便伺服电机进行接线。

综上所述，本实用新型对比于现有技术的有益效果为：

1、本立式刀塔的传动机构对刀塔顶部空间的占用较小，便于将刀塔的体积做小；

2、伺服电机、行星减速机构对刀塔内的空间利用率高；

3、在减速比的转换上，各轴件、齿轮件的直径无需设置得过小，保证各轴件、齿轮件在传动时具有足够的强度。

附图说明

图1为实施例的一种结构紧凑型立式刀塔的示意图；

图2为图1的a处放大图；

图3为图2的b-b剖视图。

图中，1、底座；2、齿轮箱；3、箱体；31、刀座；32、推力轴承；4、伺服电机；11、安装孔；41、主动齿轮；12、底盖；5、行星减速机构；6、单级减速机构；51、固定齿盘；52、输出转动件；53、行星齿轮；521、第二轴承；531、传动轴；522、支撑孔；523、第一轴承；61、第一齿轮；62、第二齿轮；63、从动齿盘。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的一种结构紧凑型立式刀塔，包括底座1、设置于底座1上的齿轮箱2和箱体3，箱体3的外壁沿周向设有多个供刀具安装的刀座31。齿轮箱2固定于底座1的顶面上，箱体3套设于齿轮箱2外，箱体3与底座1通过设置于两者间的推力轴承32建立转动连接，箱体3的转动轴线沿竖直方向，推力轴承32通过上承载面支撑箱体3的重量。齿轮箱2设置有伺服电机4、传动机构，伺服电机4通过传动机构驱使箱体3转动。

底座1的底面开设有供伺服电机4进入的安装孔11，伺服电机4能通过安装孔11向下与底座1分离；安装孔11位于底座1的中心，伺服电机4位于安装孔11内，伺服电机4的机壳上端通过支架固定于齿轮箱2的底壁，伺服电机4的下端紧靠底座1的底面。伺服电机4的输出轴竖直朝上，其输出轴同轴固定有主动齿轮41，伺服电机4的转轴轴线与箱体3的转动轴线重合。底座1的底面通过螺栓固定有底盖12，底盖12将安装孔11的口部封闭，底盖12与底座1能够进行拆装。

参照图1和图2，传动机构包括行星减速机构5、单级减速机构6，行星减速机构5、单级减速机构6相连形成二级减速。行星减速机构5包括与齿轮箱2固定的固定齿盘51、转动设置于齿轮箱2内的输出转动件52、转动设置于输出转动件52上的三个行星齿轮53。输出转动件52位于固定齿盘51上方，输出转动件52的上部为杆状，输出转动件52的下部为圆盘状，输出转动件52通过套设于圆盘侧壁的第二轴承521与齿轮箱2内壁建立转动连接。

参照图2和图3，行星齿轮53位于输出转动件52的下方，行星齿轮53、输出转动件52间通过穿设传动轴531、设置轴承的方式建立转动连接。输出转动件52的底面中心设有支撑孔522，支撑孔522用于供伺服电机4的输出轴端部进入；支撑孔522内设有第一轴承523，伺服电机4的输出轴通过第一轴承523与支撑孔522的内孔壁建立转动连接。在输出转动件52通过第二轴承521与齿轮箱2转动连接、伺服电机4固定于齿轮箱2底面的前提下，第一轴承523使输出转动件52、伺服电机4的输出轴间互相形成转动支撑，进一步提高了输出转动件52、伺服电机4的输出轴的转动稳定性。

固定齿盘51为内齿盘，主动齿轮41、固定齿盘51、输出转动件52的轴线同轴，主动齿轮41、固定齿盘51、行星齿轮53三者位于同一水平高度，三个行星齿轮53关于主动齿轮41的周向均匀分布，行星齿轮53同时与主动齿轮41、固定齿盘51啮合。

当伺服电机4运转时，主动齿轮41以较高的速度转动，因轮齿啮合作用，主动齿轮41驱使所有行星齿轮53产生转动，行星齿轮53在自转的同时绕主动齿轮41的轴线产生转动，行星齿轮53通过传动轴531驱使输出转动件52转动。行星减速机构5在传动的同时产生较大的减速比，极大地降低了伺服电机4输出的转速，输出转动件52为行星减速机构5的动力输出端，用于驱使箱体3转动。

参照图1和图2，单级减速机构6包括与输出转动件52同轴固定的第一齿轮61、转动设置于齿轮箱2的第二齿轮62、与箱体3固定的从动齿盘63。第一齿轮61位于传动轴531上方，第一齿轮61、第二齿轮62、从动齿盘63三者位于同一高度；第二齿轮62与齿轮箱2间通过穿设转轴、设置轴承的方式建立转动连接。从动齿盘63为内齿盘，从动齿盘63的轴线与箱体3的转动轴线重合，从动齿盘63通过螺栓固定于箱体3的内壁。第二齿轮62位于第一齿轮61和从动齿盘63之间，第二齿轮62同时与第一齿轮61、从动齿盘63啮合。

输出转动件52转动时，因轮齿啮合作用，第一齿轮61通过第二齿轮62驱使从动齿盘63转动，从动齿盘63进而带动箱体3产生转动，单级减速机构6在传动过程中产生减速比。由于行星减速机构5、单级减速机构6相连形成二级减速，则伺服电机4的输出端传递至箱体3后的转动较慢，满足换刀时的安全性能需求。

综上，本立式刀塔在伺服电机4的设置上，极大地利用了底座1的内部空间，伺服电机4能选用较大功率的同时不会对刀塔的体积产生明显影响，且伺服电机4位于刀塔的中心，刀塔的重心靠近其中心，刀塔安装完成后的稳固性好。本立式刀塔采用了行星减速机构5对伺服电机4进行第一级减速，行星减速机构5的总直径能设置得与电机宽度相近，行星减速机构5的轴向长度也能设置得较短，则行星减速机构5不易占用刀塔内空间，本立式刀塔仅需后置单个单级减速机构6即可满足减速需求。在减速比的转换上，各轴件、齿轮件的直径无需设置得过小，保证各轴件、齿轮件在传动过程中不产生断裂事故。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。