CN110802422A - 一种无回差机床转台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机床转台技术领域，具体涉及一种无回差机床转台，包括：箱体、转台、第一传动轴、第二传动轴；第一齿轮，设在第一传动轴上；第二齿轮，与第一齿轮啮合，第二齿轮内壁上固定有内齿圈；第三齿轮，设在第二传动轴上；中心轴；中心轮，转动安装在中心轴上；第四齿轮，与中心轮止转连接，与第三齿轮啮合；第三传动轴；行星轮，止转安装在第三传动轴上；行星轮同时与中心轮和内齿圈啮合。有益效果：使用时第一和第二传动轴不需要反向转动，调整转速就能改变转台的转向和转速，各齿轮只朝着一个方向转动，齿面能够始终保持接触，响应及时迅速，不存在回转间隙，转台在正转和反转交替时，消除了回转误差，提高了转台的回转精度。

Description

一种无回差机床转台

技术领域

本发明涉及机床转台技术领域，具体涉及一种无回差机床转台。

背景技术

精密转台是机床的关键部件，转台的回转精度决定着机床的整体性能和加工零件的精度。目前常用的机床转台有蜗轮蜗杆转台、直驱转台、多级齿轮传动转台等，其中蜗轮蜗杆转台的蜗轮磨损较快；直驱马达转台虽然能达到高精度的目的，但直驱马达的成本较高，在转台低速运动时，力矩较小；多级齿轮传动转台的动力输入轴在正转或反转进而实现转台反转或正转的过程中，多级传动齿轮也会正转或反转，而由于传动链间隙的存在，会造成转台在正转和反转交替时，反映到转台上的转角误差会比较大，也即存在回差。

综上，上述这些转台要么存在磨损快，要么存在回转间隙，要么不能实现大减速比运动传递、制造成本高、通用性差，因此目前，随着对机械零件加工精度要求的逐步提高，传递功率大、传动比大、且无回差的高精度转台成为迫切需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不存在回转间隙的无回差机床转台。

为实现上述目的，本发明中的无回差机床转台采用如下技术方案：

一种无回差机床转台，包括：

箱体；

转台，转动安装在箱体的顶部，箱体和转台围成有用以布置齿轮和传动轴的布置腔；

第一传动轴，转动安装在箱体上，第一传动轴具有用于与第一驱动电机传动连接的连接端；

第二传动轴，转动安装在箱体上，第二传动轴具有用于与第二驱动电机传动连接的连接端，且使用时第二传动轴和第一传动轴的转向相反；

第一齿轮，设置在第一传动轴上，与第一传动轴同步转动；

第二齿轮，转动安装在箱体内，且与第一齿轮啮合传动，第二齿轮的内壁上固定有内齿圈或者第二齿轮的内壁上加工有一圈内齿，以使第一传动轴通过第一齿轮和第二齿轮的啮合传动带动内齿圈或者第二齿轮内壁上的内齿转动；

第三齿轮，设置在第二传动轴上，与第二传动轴同步转动；

中心轴，与箱体固定配合和/或与转台相互转动配合，中心轴的轴线沿上下方向延伸；

中心轮，转动安装在中心轴上；

第四齿轮，与中心轮止转连接或者与中心轮一体设置，以与中心轮同步转动，且第四齿轮与第三齿轮啮合传动，以使第二传动轴通过第三齿轮和第四齿轮的啮合传动带动中心轮转动；

第三传动轴；

行星轮，设置在第三传动轴上；

其中，第三传动轴转动安装在转台上，行星轮止转安装在第三传动轴上或者与第三传动轴一体设置，以与第三传动轴同步转动，或者第三传动轴固定安装在转台上，行星轮转动安装在第三传动轴上；

行星轮同时与中心轮和所述内齿圈啮合传动，以使行星轮、内齿圈、中心轮、第三传动轴以及转台构成行星齿轮机构，或者行星轮同时与中心轮和第二齿轮内壁上的内齿啮合传动，以使行星轮、第二齿轮内壁上的内齿、中心轮、第三传动轴以及转台构成行星齿轮机构。

上述技术方案的有益效果在于：箱体上转动安装有第一传动轴和第二传动轴，两个传动轴分别与驱动电机传动连接，也就是说，本发明的无回差机床转台具有两个动力输入轴。其中，第一传动轴通过第一齿轮和第二齿轮的啮合传动带动内齿圈或者第二齿轮内壁上的内齿转动，第二传动轴通过第三齿轮和第四齿轮的啮合传动带动中心轮转动，而行星轮、内齿圈或第二齿轮内壁上的内齿、中心轮、第三传动轴以及转台构成行星齿轮机构，这样行星齿轮机构最多可以有两个输入元件，并且使用时第二传动轴和第一传动轴的转向相反，这样假如第一传动轴逆时针转动、第二传动轴顺时针转动，那么第一齿轮逆时针转动、第二齿轮顺时针转动，进而内齿圈或内齿顺时针转动，从而带动行星轮顺时针自转、并产生顺时针公转趋势，进而转台有顺时针转动趋势；同时另一边，第三齿轮顺时针转动、第四齿轮逆时针转动，进而中心轮逆时针转动，从而带动行星轮顺时针自转、并产生逆时针公转趋势。

因此，转台具体是顺时针转动、还是逆时针转动，完全取决于内齿圈或内齿与中心轮的转速大小，谁更大就随谁转动，进而输出与之同向的转动效果，因此想要实现转台某一方向和某一转速的输出，只需要调整第一传动轴和第二传动轴的转速即可，这通过第一驱动电机和第二驱动电机是比较方便实现的。

当然，存在某一种情况，转台不转动，行星轮不产生公转效果，此时转台转速为零。当然，还存在两种极端情况，一种情况是只有第一传动轴逆时针转动，第二传动轴不转，此时行星齿轮机构的内齿圈或内齿作为输入元件，中心轮作为制动元件，行星轮顺时针自转+顺时针公转，进而转台顺时针转动，并且此时转台的转速最大；另一种情况是只有第二传动轴顺时针转动，第一传动轴不转，此时行星齿轮机构的中心轮作为输入元件，内齿圈或内齿作为制动元件，行星轮顺时针自转+逆时针公转，进而转台逆时针转动，并且此时转台的转速也是最大的。

当然，如果反过来，第一传动轴顺时针转动、第二传动轴逆时针转动，其原理是相同的，由此可见，本发明的无回差机床转台只需要控制第一传动轴和第二传动轴转向以及转速，即可使转台做出特定转向和转速的输出，对于转台的转向和转速调整是十分方便的。

并且，第一传动轴和第二传动轴各司其职，在确定其顺时针转动或逆时针转动的转向之后，使用过程中均不需要反向转动，只要调整转速就能够改变转台的转向和转速，也就是说，对于第一传动轴所带动的传动链来说，各齿轮只需朝着一个方向转动，同时对于第二传动轴所带动的传动链来说，各齿轮也只需朝着一个方向转动，均不需要反向转动(转台除外)，因此各齿面能够始终保持接触，不存在齿侧间隙，响应及时迅速，不存在回转间隙，转台在正转和反转交替时，没有转角误差，大大提高了转台的回转精度，进而能够提高零件的加工精度。

进一步的，为了方便制造和装配，同时使结构紧凑，所述第一传动轴和第二传动轴平行或者同轴设置，第一传动轴和第二传动轴的轴线均垂直于中心轴的轴线，定义第一传动轴和第二传动轴的轴线沿左右方向延伸，第一传动轴和第二传动轴分别位于中心轴的左右两侧。

进一步的，为了方便安装，提高第一传动轴和第二传动轴的稳定性，箱体内设置有内凸台，第一传动轴和第二传动轴的一端均与箱体侧壁转动支撑配合、另一端均与内凸台转动支撑配合。

进一步的，为了方便安装第三传动轴，所述转台包括转盘和与转盘固定连接的转台本体，转台本体位于转盘的上方，转盘与箱体顶部转动支撑配合，所述第三传动轴安装在转盘上，转盘上设置有用于安装第三传动轴的安装孔，所述安装孔为通孔。

进一步的，为了方便安装中心轴中心轴与转盘相互转动配合，转盘上设置有与中心轴转动配合的配合孔，所述配合孔为通孔。

附图说明

图1为本发明中无回差机床转台的剖视图；

图2为本发明中无回差机床转台的传动原理图。

图中：1-第一轴承；2-第二轴承；3-第一齿轮；4-第一传动轴；5-第三轴承；6-中心轴；7-传动键；8-第四轴承；9-箱体；10-第三齿轮；11-第二传动轴；12-第五轴承；13-第六轴承；14-第二齿轮；15-第七轴承；16-转盘支撑轴承；17-转盘；18-转台本体；19-端盖；20-螺栓；21-第四齿轮；22-中心轮；23-第八轴承；24-第九轴承；25-第十轴承；26-第三传动轴；27-行星轮；28-内齿圈；29-内凸台。

具体实施方式

本发明中无回差机床转台的一个实施例如图1所示，包括箱体9和固定在箱体9上的端盖19，端盖19呈环状。箱体9的顶部转动安装有转台，箱体9和转台围成有用以布置齿轮和传动轴的布置腔，本实施例中的转台包括转盘17和通过螺栓20与转盘17固定连接的转台本体18，转台本体18位于转盘17的上方，转盘17与箱体9顶部通过转盘支撑轴承16转动支撑配合，转盘支撑轴承16为平面推力轴承。

无回差机床转台包括轴线沿上下方向延伸的中心轴6，中心轴6的上端通过第九轴承24转动安装在转盘17的中部。箱体9的底壁上一体凸设有内凸台29，内凸台29为中空结构，中心轴6的底端穿过内凸台29插入箱体9的底壁上，中心轴6的中部设置有台阶，该台阶与内凸台29的顶面挡止配合，使得中心轴6相对于箱体9固定设置。

箱体9的侧壁上分别转动安装有同轴的第一传动轴4和第二传动轴11，第一传动轴4和第二传动轴11的轴线均沿左右方向延伸，并且它们的轴线均垂直于中心轴6的轴线，第一传动轴4位于中心轴6的右侧，第二传动轴11位于中心轴6的左侧。

第一传动轴4的右端通过第一轴承1和第二轴承2与箱体9的侧壁转动支撑配合，并且其右端为用于与第一驱动电机(图中未示出)传动连接的连接端。第一传动轴4的左端通过第三轴承5与内凸台29的侧壁转动支撑配合，这样可以保证第一传动轴4的稳定性，增加其刚性。

同样的，第二传动轴11的左端通过第五轴承12和第六轴承13与箱体9的侧壁转动支撑配合，并且其左端为用于与第二驱动电机(图中未示出)传动连接的连接端。第二传动轴11的右端通过第四轴承8与内凸台29的侧壁转动支撑配合，这样可以保证第二传动轴11的稳定性，增加其刚性。

第一传动轴4上止转连接有同步转动的第一齿轮3，第一齿轮3为锥齿轮。箱体9内通过第七轴承15转动安装有第二齿轮14，第二齿轮14与第一齿轮3啮合传动，第二齿轮14的底部设置有与第一齿轮3啮合传动的外锥齿，也即第二齿轮14也为锥齿轮。第二齿轮14的外壁与第七轴承15配合、内壁上固定有内齿圈28，这样就可以使第一传动轴4通过第一齿轮3和第二齿轮14的啮合传动带动内齿圈28转动。

第二传动轴11上止转连接有同步转动的第三齿轮10，第三齿轮10为锥齿轮。中心轴6上通过第八轴承23转动安装有中心轮22，中心轮22通过传动键7止转连接有第四齿轮21，因此第四齿轮21与中心轮22同步转动，并且第四齿轮21与第三齿轮10啮合传动，第四齿轮21也为锥齿轮，这样可以使第二传动轴11通过第三齿轮10和第四齿轮21的啮合传动带动中心轮22转动。

在本实施例中，第四齿轮21位于第二齿轮14的内侧，第二齿轮14与第一齿轮3的啮合位置位于中心轴6的右侧，第四齿轮21与第三齿轮10的啮合位置位于中心轴6的左侧，并且第一传动轴4和第二传动轴11同轴设置，这样的结构设置比较紧凑，避免机床转台的尺寸过大。

转盘17上通过第十轴承25转动安装有第三传动轴26，第三传动轴26的个数为两个以上，并且多个第三传动轴26围绕中心轴6呈圆周均布设置。转盘17上用于安装第三传动轴26的安装孔以及与中心轴6转动配合的配合孔均为通孔，这样可以方便第三传动轴26和中心轴6的装配。

第三传动轴26上止转安装有行星轮27，因此行星轮27与第三传动轴26同步转动，并且行星轮27同时与中心轮22和内齿圈28啮合传动，行星轮27、内齿圈28、中心轮22、第三传动轴26以及转台构成了行星齿轮机构，行星齿轮机构最多可以有两个输入元件。

本发明的无回差机床转台在使用时，第一传动轴4和第二传动轴11均作为动力输入轴，并且第一传动轴4和第二传动轴11的转向相反，这样假如第一传动轴4逆时针转动(图1中从右向左看)、第二传动轴11顺时针转动(图1中从左向右看)，那么第一齿轮3逆时针转动、第二齿轮14顺时针转动，进而内齿圈28顺时针转动，从而带动行星轮27顺时针自转、并产生顺时针公转趋势，进而转台有顺时针转动趋势；同时另一边，第三齿轮10顺时针转动、第四齿轮21逆时针转动，进而中心轮22逆时针转动，从而带动行星轮27顺时针自转、并产生逆时针公转趋势。

因此，转台具体是顺时针转动、还是逆时针转动，完全取决于内齿圈28与中心轮22的转速大小，谁更大就随谁转动，进而输出与之同向的转动效果，因此想要实现转台某一方向和某一转速的输出，只需要调整第一传动轴4和第二传动轴11的转速即可，这通过第一驱动电机和第二驱动电机是比较方便实现的。

在此，设定第一齿轮3的齿数为Z1，第二齿轮14的齿数为Z2，第三齿轮10的齿数为Z3，第四齿轮21的齿数为Z4，中心轮22的齿数为Z5，行星轮27的齿数为Z6，内齿圈28的齿数为Z7，第一传动轴4的输入转速n1(逆时针转动)，第二传动轴11的输入转速n2(顺时针转动)，转台的转速为n3，结合图2，通过计算得到第四齿轮21的转速为：

内齿圈28的转速为：

根据差动轮系传动比计算公式：

得到转台的转速：

其中，当n3为正值时，转台顺时针旋转，当n3为负值时，转台逆时针旋转。当然，存在某一种情况，转台不转动，行星轮27不产生公转效果，此时转台转速为零。

当然，还存在两种极端情况，一种情况是只有第一传动轴4逆时针转动，第二传动轴11不转，此时行星齿轮机构的内齿圈28作为输入元件，中心轮22作为制动元件，行星轮27顺时针自转+顺时针公转，进而转台顺时针转动，并且此时转台的转速最大。此时的传动比为：

另一种情况是只有第二传动轴11顺时针转动，第一传动轴4不转，此时行星齿轮机构的中心轮22作为输入元件，内齿圈28作为制动元件，行星轮27顺时针自转+逆时针公转，进而转台逆时针转动，并且此时转台的转速也是最大的。此时的传动比为：

当然，如果反过来，第一传动轴4顺时针转动、第二传动轴11逆时针转动，其原理是相同的，由此可见，本发明的无回差机床转台只需要控制第一传动轴4和第二传动轴11转向以及转速，即可使转台做出特定转向和转速的输出，对于转台的转向和转速调整是十分方便的。

并且，第一传动轴4和第二传动轴11各司其职，在确定其顺时针转动或逆时针转动的转向之后，使用过程中均不需要反向转动，只要调整转速就能够改变转台的转向和转速，也就是说，对于第一传动轴4所带动的传动链来说，各齿轮只需朝着一个方向转动，同时对于第二传动轴11所带动的传动链来说，各齿轮也只需朝着一个方向转动，均不需要反向转动(转台除外)，因此各齿面能够始终保持接触，不存在齿侧间隙，响应及时迅速，不存在回转间隙，转台在正转和反转交替时，没有转角误差，大大提高了转台的回转精度，进而能够提高零件的加工精度。

在无回差机床转台的其他实施例中，中心轴与转盘并非相互转动配合，中心轴的顶端距离转盘还有一定距离，两者根本不接触，此时中心轴只要与箱体固定配合即可，并且此时可以通过转盘与箱体的装配关系来确定转盘的转动中心。

在无回差机床转台的其他实施例中，中心轴仅与转盘相互转动配合，而不与箱体固定配合。

在无回差机床转台的其他实施例中，转台不是组合件，而是一体部件。

在无回差机床转台的其他实施例中，箱体内不设置内凸台，第一传动轴和第二传动轴仅与箱体侧壁转动支撑配合。

在无回差机床转台的其他实施例中，第一传动轴可以设置在中心轴的左侧，第二传动轴设置在中心轴的右侧，相应的齿轮啮合位置需进行调整。

在无回差机床转台的其他实施例中，第一传动轴和第二传动轴分别位于中心轴的左右两侧时，两个轴也可以不同轴，而是平行设置或者相交设计。

在无回差机床转台的其他实施例中，第一传动轴和第二传动轴也可以不是平行或者同轴设置，例如可以是轴线垂直的交叉设置，此时第一齿轮和第二齿轮是圆柱齿轮啮合，或者是第三齿轮和第四齿轮是圆柱齿轮啮合。

在无回差机床转台的其他实施例中，当第三传动轴与转台转动配合时，行星轮与第三传动轴也可以是一体设置的，即第三传动轴为齿轮轴。

在无回差机床转台的其他实施例中，第三传动轴可以固定在转台上，无法相对于转台转动，此时需要将行星轮转动安装在第三传动轴上。

在无回差机床转台的其他实施例中，第一齿轮与第一传动轴也可以是一体设置，即第一传动轴为齿轮轴，当然，第三齿轮与第二传动轴也可以是一体设置，第二传动轴也为齿轮轴。

在无回差机床转台的其他实施例中，第二齿轮的内壁上没有固定内齿圈，而是加工有一圈内齿，该内齿与行星轮啮合，并与行星轮、中心轮、第三传动轴以及转台构成行星齿轮机构。

在无回差机床转台的其他实施例中，第四齿轮可以与中心轮一体设置，实现同步转动。

Claims (5)

1.一种无回差机床转台，其特征在于，包括：

箱体；

转台，转动安装在箱体的顶部，箱体和转台围成有用以布置齿轮和传动轴的布置腔；

第一传动轴，转动安装在箱体上，第一传动轴具有用于与第一驱动电机传动连接的连接端；

第二传动轴，转动安装在箱体上，第二传动轴具有用于与第二驱动电机传动连接的连接端，且使用时第二传动轴和第一传动轴的转向相反；

第一齿轮，设置在第一传动轴上，与第一传动轴同步转动；

第二齿轮，转动安装在箱体内，且与第一齿轮啮合传动，第二齿轮的内壁上固定有内齿圈或者第二齿轮的内壁上加工有一圈内齿，以使第一传动轴通过第一齿轮和第二齿轮的啮合传动带动内齿圈或者第二齿轮内壁上的内齿转动；

第三齿轮，设置在第二传动轴上，与第二传动轴同步转动；

中心轴，与箱体固定配合和/或与转台相互转动配合，中心轴的轴线沿上下方向延伸；

中心轮，转动安装在中心轴上；

第四齿轮，与中心轮止转连接或者与中心轮一体设置，以与中心轮同步转动，且第四齿轮与第三齿轮啮合传动，以使第二传动轴通过第三齿轮和第四齿轮的啮合传动带动中心轮转动；

第三传动轴；

行星轮，设置在第三传动轴上；

其中，第三传动轴转动安装在转台上，行星轮止转安装在第三传动轴上或者与第三传动轴一体设置，以与第三传动轴同步转动，或者第三传动轴固定安装在转台上，行星轮转动安装在第三传动轴上；

行星轮同时与中心轮和所述内齿圈啮合传动，以使行星轮、内齿圈、中心轮、第三传动轴以及转台构成行星齿轮机构，或者行星轮同时与中心轮和第二齿轮内壁上的内齿啮合传动，以使行星轮、第二齿轮内壁上的内齿、中心轮、第三传动轴以及转台构成行星齿轮机构。

2.根据权利要求1所述的无回差机床转台，其特征在于，所述第一传动轴和第二传动轴平行或者同轴设置，第一传动轴和第二传动轴的轴线均垂直于中心轴的轴线，定义第一传动轴和第二传动轴的轴线沿左右方向延伸，第一传动轴和第二传动轴分别位于中心轴的左右两侧。

3.根据权利要求2所述的无回差机床转台，其特征在于，箱体内设置有内凸台，第一传动轴和第二传动轴的一端均与箱体侧壁转动支撑配合、另一端均与内凸台转动支撑配合。

4.根据权利要求1~3任意一项所述的无回差机床转台，其特征在于，所述转台包括转盘和与转盘固定连接的转台本体，转台本体位于转盘的上方，转盘与箱体顶部转动支撑配合，所述第三传动轴安装在转盘上，转盘上设置有用于安装第三传动轴的安装孔，所述安装孔为通孔。

5.根据权利要求4所述的无回差机床转台，其特征在于，中心轴与转盘相互转动配合，转盘上设置有与中心轴转动配合的配合孔，所述配合孔为通孔。

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