CN105092228A - 一种传动切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传动切换装置，包括箱体、第一转轴、第二转轴和带轮传动机构，第一转轴和第二转轴分别可转动安装在箱体上，第一转轴和第二转轴相互平行且第一转轴位于第二转轴的下方；第一转轴和第二转轴通过所述带轮传动机构连接；箱体在对应于第一转轴和第二转轴的位置分别设置有第一动力源安装通孔和第二动力源安装通孔，以用于选择在第一动力源安装通孔或第二动力源安装通孔处安装动力源，进而通过所述动力源驱动所述第一转轴旋转。本发明极大地扩展了机床的测试平台的功能范围，简化了测试平台的系统结构和调整切换操作，降低了整个测试平台的重量和尺寸，为快速方便的开展实验研究提供了保障。

Description

一种传动切换装置

技术领域

本发明属于传动装置领域，更具体地，涉及一种传动切换装置。

背景技术

数控机床的进给系统对机床的性能具有关键性的影响；不同的进给系统其系统刚度、惯量、粘滞摩擦力、阻尼摩擦力等静动态特性均不同，这些特性对机床的精度、爬行和振动等特性有关键性的影响，因此需要搭建实验平台对进给系统动静态特性进行深入的研究，以探究其与机床本体机械特性和伺服系统参数之间的匹配关系。

目前研究进给系统机电特性的实验设施多是分别制作不同的进给传动装置。这种方式花费高，占地大，存在重复建设的问题，且无法精确保证进给系统之外的因素的一致性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种性能可靠、操作方便快速的传动切换装置，实现了机床机电综合性能测试平台不同传动方式之间简便快速的切换，可以快速实现测试平台在直接连接、减速机连接和同步齿形带连接三种传动方式之间的快速切换

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种传动切换装置，其特征在于：包括箱体、第一转轴、第二转轴和带轮传动机构，其中，

所述第一转轴和第二转轴分别可转动安装在箱体上，所述第一转轴和第二转轴相互平行且第一转轴位于第二转轴的下方；

所述第一转轴和第二转轴通过所述带轮传动机构连接；

所述箱体在对应于第一转轴和第二转轴的位置分别设置有第一动力源安装通孔和第二动力源安装通孔，以用于选择在第一动力源安装通孔或第二动力源安装通孔处安装动力源，进而通过所述动力源驱动所述第一转轴旋转。

优选地，所述箱体包括第一箱体和第二箱体，所述第二箱体上下位置可调整地安装在第一箱体上；

所述第一转轴可转动安装在所述第一箱体上，所述第二转轴从第一箱体和第二箱体贴合的两侧壁穿过，并且第二转轴远离第二动力源安装通孔的一端与所述带轮传动机构连接。

优选地，所述第一箱体上设置有多个螺纹孔，所述第二箱体在对应于第一箱体的每个所述螺纹孔的位置分别设置有长条孔，每个长条孔处均有第一螺栓穿过所述长条孔后连接在对应位置处的螺纹孔内，从而将第二箱体与第一箱体连接在一起；其中，每个长条孔均竖直设置，每个第一螺栓均水平设置。

优选地，所述第一箱体的顶端通过螺栓组连接有调整块，所述螺栓组包括第二螺栓和第三螺栓，所述调整块通过第二螺栓固定连接在所述第一箱体的顶端，所述调整块的底端与所述第二箱体的顶端存在间距，所述第三螺栓穿过所述调整块后固定连接在所述第二箱体的顶端；其中，所述第二螺栓和第三螺栓均竖直设置；拧动所述第三螺栓，能调整第二箱体的上下位置，从而调整安装在第二箱体上的第二转轴的高度，进而调整所述带轮传动机构的皮带上的预紧力。

优选地，所述螺栓组还包括竖直设置的第四螺栓，所述第四螺栓的下端能抵靠在所述第二箱体的顶端面上，从而限制第二箱体的高度。

优选地，所述带轮传动机构包括大带轮、皮带和小带轮，所述带轮传动机构包括大带轮、皮带和小带轮，所述大带轮通过第一胀紧套固定安装在所述第一转轴上，所述小带轮通过第二胀紧套固定安装在所述第二转轴上。

优选地，所述第二转轴通过两轴承、第一隔圈、第二隔圈、压紧端盖和锁紧螺母安装于第二箱体上；

所述第二箱体中设置有安装凸台，安装凸台上水平设置有贯通孔，以用使所述第二转轴从贯通孔处穿过第二箱体以及在所述贯通孔内安装所述的两轴承；

所述两轴承分别安装于第二转轴上的两轴肩处，并分别通过压紧端盖及压紧端盖上的螺钉压紧轴承的外圈，以将每个轴承轴向固定在所述第二转轴上；

所述两轴承左右设置，其中，左侧的轴承的内圈通过左锁紧螺母压紧在第二转轴的对应轴肩上，右侧的轴承的内圈通过第一隔圈和第二锁紧螺母压紧在第二转轴的轴肩上，所述左锁紧螺母和右锁紧螺栓均螺纹连接在所述第二转轴上。

优选地，所述两轴承的外圈之间设置分别与两轴承抵接的第二隔圈，改变所述第二隔圈的轴向长度可调整两轴承安装的轴向游隙。

优选地，所述动力源为伺服电机，或由伺服电机与减速机共同组成。

优选地，所述皮带传动机构的皮带为同步齿形带。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明实现了机床机电综合性能测试平台不同传动方式之间简便快速的切换；

2)本发明通过改变伺服电机或是电机与减速机的组合的安装位置，可以快速实现测试平台在直接连接、减速机连接和同步齿形带连接三种传动方式之间的快速切换；

3)本发明极大地扩展了机床的测试平台的功能范围，简化了测试平台的系统结构和调整切换操作，降低了整个测试平台的重量和尺寸，为快速方便的开展实验研究提供了保障。

附图说明

图1为本发明的直接连接传动方式结构示意图；

图2为本发明的减速机连接方式结构示意图；

图3为本发明的同步齿形带连接方式结构示意图

图4为本发明的第二箱体上连接动力源的结构示意图；

图5(a)为本发明螺栓组安装在第一箱体和第二箱体上的结构示意图；

图5(b)为图5(a)中的D-D剖视图；

其中：1-第一箱体，2-第一胀紧套，3-第一转轴，4-第一压紧端盖，5-轴承，6-大带轮，7-同步齿形带，8-压紧端盖，9-第二胀紧套，10-小带轮，11-滚动轴承，12-调整块，13-第一隔圈，14-第二隔圈，15-第二压紧端盖，16-锁紧螺母，17-第二转轴，18-第二箱体，19-联轴器，20-伺服电机，21-减速机，22-转换连接板，23-联轴器，101-第一动力源安装通孔，102-第二动力源安装通孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1～图5所示，一种传动切换装置，包括箱体、第一转轴3、第二转轴17和带轮传动机构，其中，

所述箱体作为基础支撑体，用于支撑其上的各零件；

所述第一转轴3和第二转轴17分别可转动安装在箱体上，所述第一转轴3和第二转轴17相互平行且第一转轴3位于第二转轴17的下方；

所述第一转轴3和第二转轴17通过所述带轮传动机构连接；优选地，所述带轮传动机构包括大带轮6、皮带和小带轮10，所述大带轮6通过第一胀紧套2固定安装在所述第一转轴3上，所述小带轮10通过第二胀紧套9固定安装在所述第二转轴17上。

所述箱体在对应于第一转轴3和第二转轴17的位置分别设置有第一动力源安装通孔101和第二动力源安装通孔102，以用于选择在第一动力源安装通孔101或第二动力源安装通孔102处安装动力源，进而通过所述动力源驱动所述第一转轴3旋转。优选地，所述动力源为伺服电机20，或由伺服电机20与减速机21共同组成。

进一步，所述箱体包括第一箱体1和第二箱体18，所述第二箱体18上下位置可调整地安装在第一箱体1上；所述第一转轴3可转动安装在所述第一箱体1上，所述第二转轴17从第一箱体1和第二箱体18贴合的两侧壁穿过，并且第二转轴17远离第二动力源安装通孔102的一端与所述带轮传动机构连接。更进一步优选地，所述第一箱体1上设置有多个螺纹孔，所述第二箱体18在对应于第一箱体1的每个所述螺纹孔的位置分别设置有长条孔181，每个长条孔181处均有第一螺栓183穿过所述长条孔181后连接在对应位置处的螺纹孔内，从而将第二箱体18与第一箱体1连接在一起；其中，第一螺栓183上还穿接有垫片182；每个长条孔181均竖直设置，每个第一螺栓183均水平设置。这样，拧松第一螺栓183，使第二箱体18相对于第一箱体1上下运动，可以调整第二箱体18的高度，然后再拧紧第一螺栓183，则第二箱体18的位置可再被固定。

优选地，所述第一箱体1的顶端通过螺栓组连接有调整块12，所述螺栓组包括第二螺栓121和第三螺栓123，所述调整块12通过第二螺栓121固定连接在所述第一箱体1的顶端，所述调整块12的底端与所述第二箱体18的顶端存在间距，所述第三螺栓123穿过所述调整块12后固定连接在所述第二箱体18的顶端；其中，所述第二螺栓121和第三螺栓123均竖直设置；拧动所述第三螺栓123，能调整第二箱体18的上下位置，从而调整安装在第二箱体18上的第二转轴17的高度，进而调整所述皮带传动机构的皮带上的预紧力。优选地，所述皮带传动机构的皮带为同步齿形带7。

进一步，所述螺栓组还包括竖直设置的第四螺栓122，所述第四螺栓122的下端能抵靠在所述第二箱体18的顶端面上，从而限制第二箱体18的高度。当通过第三螺栓123将皮带的预紧力调整到位后，拧紧第四螺栓122抵紧第二箱体18的顶面，便可以将第二箱体18的位置牢牢固定。

进一步，所述第二转轴17通过两第二轴承11、第一隔圈13、第二隔圈14、压紧端盖8和锁紧螺母16安装于第二箱体18上；所述第二箱体18中设置有安装凸台，安装凸台上水平设置有贯通孔，以用使所述第二转轴17从贯通孔处穿过第二箱体18以及在所述贯通孔内安装所述的两第二轴承11；

所述两第二轴承11分别安装于第二转轴17上的两轴肩处，并分别通过压紧端盖8及压紧端盖8上的螺钉压紧第二轴承11的外圈，以将每个第二轴承11轴向固定在所述第二转轴17上；

所述两第二轴承11左右设置，其中，左侧的第二轴承11的内圈通过左锁紧螺母16压紧在第二转轴17的对应轴肩上，右侧的第二轴承11的内圈通过第一隔圈13和第二锁紧螺母16压紧在第二转轴17的轴肩上，所述左锁紧螺母16和右锁紧螺栓均螺纹连接在所述第二转轴17上。优选地，所述两第二轴承11的外圈之间设置分别与两第二轴承11抵接的第二隔圈14，改变所述第二隔圈14的轴向长度可调整两轴承安装的轴向游隙。

动力源用于输入所需的驱动动力，其可以直接采用伺服电机20(如图1、图3)，也可以在伺服电机20的基础上进一步加装一减速机21(如图2)。减速机21采用行星减速机，也可以采用其他类型的减速机21。减速机21通过一转换连接板22连接在第一箱体1或第二箱体18上。

第一箱体1为本快速切换装置的支撑部分，第一转轴3、第二箱体18都安装在第一箱体1上，大带轮6、小带轮10、第二转轴17等也间接的安装在第一箱体1上。其中第一转轴3通过两个第一轴承5安装在第一箱体1上，并用第一压紧端盖84压紧第一轴承5以固定第一转轴3的位置。大带轮6通过第一胀紧套2安装在第一转轴3上。安装时先将第一转轴3上的右侧的第一轴承5安装于第一箱体1内，然后将大带轮6放入箱体空腔，随后穿入第一转轴3及其上的第一胀紧套2，并通过箱体左侧安装第一压紧端盖84的通孔拧紧第一胀紧套2上的螺钉以将大带轮6固定在第一转轴3上。最后安装左侧的第一轴承5及压紧端盖8，将第一转轴3及其上的大带轮6安装到位。

第一箱体1的右侧还有一个较小的腔体用于容纳第一联轴器23，腔体的右侧壁上加工有第一动力源安装通孔101。第一动力源安装通孔101的直径大于第一联轴器23的外径，因此第一联轴器23安装时可以直接通过该安装通孔安装于第一转轴3和动力源的输入轴上。

小带轮10通过两组第二胀紧套9安装固定于第二转轴17上。压紧端盖8通过螺钉安装在小带轮10上，拧紧压紧端盖8上的螺钉，则压紧端盖8与小带轮10间的间隙缩小，第二胀紧套9胀紧小带轮10与第二转轴17。

第一箱体1的上部右侧壁上开有一通孔，其孔径大于小带轮10的外径。第二转轴17安装时，先将第二转轴17按照上段所述的方法安装于第二箱体18中，再将小带轮10按照前述的方法安装于第二转轴17的左侧端部，然后将第二转轴17的左侧连同小带轮10穿过第一箱体1上部的通孔，并使第二箱体18靠紧在第一箱体1上部右侧的端面上。

在第二箱体18与第一箱体1相贴合的壁上向左右各延伸出一段壁板，在其上开有四个椭圆形槽孔，并通过垫片和穿过其中的螺钉固定在第一箱体1上，如图4所示。其中槽孔结构允许第二箱体18的位置可以相对于第一箱体1上下调整，用以保证同步齿形带7的张紧动作。

同步齿形带7的张紧机构由调整块12及其上的螺钉构成，如图5所示。调整块12由一组螺钉固定在第一箱体1上，另两组螺钉和用于调整第二箱体18相对于第一箱体1的位置以实现同步齿形带7的张紧。具体调整过程如下：拧紧螺栓组将调整块12紧固在第一箱体1上；松开螺栓组一定的距离；交替拧紧螺栓组的螺钉；不断重复前两步的调整过程，缓慢张紧同步齿形带7直到达到其所要求的预紧力，最后紧固螺栓组。

如图1所示为本发明的直接连接传动方式结构示意图。此时伺服电机20通过螺栓和垫片直接连接在第一动力源安装通孔101上，电机的输出轴通过第一联轴器23与第一转轴3连接；在本实施例中采用无齿隙弹性联轴直接与第一转轴3相连。这时本发明装置可将伺服电机20的动力通过第一联轴器23、第一转轴3直接传递到运动的执行机构或变换机构比如滚珠丝杠等。第二箱体18上的第二动力源安装通孔102不连接动力源，此时大带轮6、小带轮10、第二转轴17等虽然由于无法拆卸掉而跟随第一转轴3一起转动，但在计算时可以将它们折算成负载转动惯量予以考虑，而不会影响实验结果。

如图2所示为本发明的减速机21连接方式结构示意图。此时动力源为伺服电机20与减速机21的组合。先将伺服电机20与减速机21装配在一起，然后再将减速机21的输出端口安装在转换连接板22上，转换连接板22的另一端通过螺钉与垫片连接在第一箱体1的第一动力源安装通孔101上。同时减速机21的输出轴通过第一联轴器23在本实施例中采用无齿隙弹性联轴直接与第一转轴3相连。这时本发明装置可将伺服电机20的动力先通过减速机21减速后再通过第一联轴器23、第一转轴3直接传递到运动的执行机构或变换机构比如滚珠丝杠等。此时第二箱体18上的第二动力源安装通孔102不连接动力源。

如图3所示为本发明装置的同步齿形带7连接方式结构示意图。此时伺服电机20通过螺栓和垫片连接在第二箱体18上的第二动力源安装通孔102上，电机的输出轴通过第二联轴器19连接第二转轴17；在本实施例中采用无齿隙弹性联轴与第二转轴17相连。这时本发明装置将伺服电机20的动力先通过第二联轴器19输出到第二转轴17，再通过带轮和同步齿形带7减速后传输到第一转轴3，最后通过第一转轴3将动力传递到运动的执行机构或变换机构比如滚珠丝杠等。此时第一箱体1上的第二动力源安装通孔102不连接动力源。此种连接方式的传动比与上段所述的减速机21连接方式的传动比相同。

当然本实施例亦可实现在上一段所述的同步齿形带7连接方式的基础上将动力源改为伺服电机20与减速机21的组合。将减速机21的输出端口安装在转换连接板22上，转换连接板22的另一端通过螺钉与垫片连接在第二箱体18上的第二动力源安装通孔102上。同时减速机21的输出轴通过第二联轴器19直接与第二转轴17相连。从而实现减速机21连接与同步齿形带7连接组合的传动方式。由于此传动方式在实际的机械如机床中并不多见，也并非进给传动实验研究的重点，因此在本发明装置中并未将其列为单独的一种传动方式。

本装置在进行测试时，工作过程如下：

根据需要测试的进给传动方式先将动力源按照上述其中一种连接方式连接到本传动切换设备上，再将本传动切换设备安装到实验测试平台上，调整好电机伺服系统的参数和实验平台的其他设备后便可开始进行实验。如需要改变实验平台的进给传动方式，只需改变动力源的安装位置便可实现进给传动方式的快速切换

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种传动切换装置，其特征在于：包括箱体、第一转轴、第二转轴和带轮传动机构，其中，

所述第一转轴和第二转轴分别可转动安装在箱体上，所述第一转轴和第二转轴相互平行且第一转轴位于第二转轴的下方；

所述第一转轴和第二转轴通过所述带轮传动机构连接；

所述箱体在对应于第一转轴和第二转轴的位置分别设置有第一动力源安装通孔和第二动力源安装通孔，以用于选择在第一动力源安装通孔或第二动力源安装通孔处安装动力源，进而通过所述动力源驱动所述第一转轴旋转。

2.根据权利要求1所述的一种传动切换装置，其特征在于：所述箱体包括第一箱体和第二箱体，所述第二箱体上下位置可调整地安装在第一箱体上；

所述第一转轴可转动安装在所述第一箱体上，所述第二转轴从第一箱体和第二箱体贴合的两侧壁穿过，并且第二转轴远离第二动力源安装通孔的一端与所述带轮传动机构连接。

3.根据权利要求2所述的一种传动切换装置，其特征在于：所述第一箱体上设置有多个螺纹孔，所述第二箱体在对应于第一箱体的每个所述螺纹孔的位置分别设置有长条孔，每个长条孔处均有第一螺栓穿过所述长条孔后连接在对应位置处的螺纹孔内，从而将第二箱体与第一箱体连接在一起；其中，每个长条孔均竖直设置，每个第一螺栓均水平设置。

4.根据权利要求2所述的一种传动切换装置，其特征在于：所述第一箱体的顶端通过螺栓组连接有调整块，所述螺栓组包括第二螺栓和第三螺栓，所述调整块通过第二螺栓固定连接在所述第一箱体的顶端，所述调整块的底端与所述第二箱体的顶端存在间距，所述第三螺栓穿过所述调整块后固定连接在所述第二箱体的顶端；其中，所述第二螺栓和第三螺栓均竖直设置；拧动所述第三螺栓，能调整第二箱体的上下位置，从而调整安装在第二箱体上的第二转轴的高度，进而调整所述带轮传动机构的皮带上的预紧力。

5.根据权利要求4所述的一种传动切换装置，其特征在于：所述螺栓组还包括竖直设置的第四螺栓，所述第四螺栓的下端能抵靠在所述第二箱体的顶端面上，从而限制第二箱体的高度。

6.根据权利要求1所述的一种传动切换装置，其特征在于：所述带轮传动机构包括大带轮、皮带和小带轮，所述大带轮通过第一胀紧套固定安装在所述第一转轴上，所述小带轮通过第二胀紧套固定安装在所述第二转轴上。

7.根据权利要求2所述的一种传动切换装置，其特征在于：所述第二转轴通过两轴承、第一隔圈、第二隔圈、压紧端盖和锁紧螺母安装于第二箱体上；

所述第二箱体中设置有安装凸台，安装凸台上水平设置有贯通孔，以用使所述第二转轴从贯通孔处穿过第二箱体以及在所述贯通孔内安装所述的两轴承；

所述两轴承分别安装于第二转轴上的两轴肩处，并分别通过压紧端盖及压紧端盖上的螺钉压紧轴承的外圈，以将每个轴承轴向固定在所述第二转轴上；

所述两轴承左右设置，其中，左侧的轴承的内圈通过左锁紧螺母压紧在第二转轴的对应轴肩上，右侧的轴承的内圈通过第一隔圈和第二锁紧螺母压紧在第二转轴的轴肩上，所述左锁紧螺母和右锁紧螺栓均螺纹连接在所述第二转轴上。

8.根据权利要求7所述的一种传动切换装置，其特征在于：所述两轴承的外圈之间设置分别与两轴承抵接的第二隔圈，改变所述第二隔圈的轴向长度可调整两轴承安装的轴向游隙。

9.根据权利要求7所述的一种传动切换装置，其特征在于：所述动力源为伺服电机，或由伺服电机与减速机共同组成。

10.根据权利要求1所述的一种传动切换装置，其特征在于：所述皮带传动机构的皮带为同步齿形带。