CN114273684B - 一种机床主轴 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机床主轴，属于机床技术领域。它解决了使用寿命短的问题。它包括主轴箱、编码器、一端伸出主轴箱外的轴体以及设于伸出主轴箱外的轴体上且与轴体联动的转动件，主轴箱上固定有安装座，编码器包括读数件以及设于轴体上且位于安装座内侧的磁环，安装座呈环状且其一端紧靠于转动件，安装座的侧部设有沿径向贯穿的配合槽，读数件的前部固定嵌设于配合槽内，配合槽的长度和宽度尺寸与所述读数件的前部侧面尺寸相配合。它具有使用寿命长、适用性广、结构紧凑等优点。

Description

一种机床主轴

技术领域

本发明属于机床技术领域，涉及一种机床主轴。

背景技术

编码器是将检测信号或数据进行编制，并转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的装置。以工作原理划分，编码器分为光电式、磁电式和触点电刷式等，其中磁电式编码器以结构简单、抗干扰强、响应速度快等优点广泛应用于各种其他编码器所不能适用的复杂环境，现有的磁电式编码器基本上都包括磁环以及读数件(包括外壳以及设置于外壳内的感应元件，感应元件可以是脉冲式计数板)。

目前，磁电式编码器在数控机床的应用较为广泛，例如中国专利所公开的申请号为202120228325.0的一种车床用高精度同步伺服电机主轴，包括主轴，主轴表面设有电机转子，电机转子外侧设有电机定子，电机定子外安装有套筒，套筒的一端设有后轴承座，后轴承座的另一侧安装有编码器读数头座，编码器读数头座表面设有磁环编码器，磁环编码器上设有编码器读数头，其中的磁环编码器实际指的是便是上述提到的磁环，而编码器读数头实际指的便是上述提到的读数件。当主轴转动时磁环同步转动，然后读数件便能感应到磁环上等份分布的强磁点，由此读数件将信号传给动力源，从而控制动力源的工作。

目前，现有机床主轴上磁环与读数件的安装结构都是敞开式的，且磁环与读数件是非接触式的使得两者之间存在有间隙，而机床在对工件进行实际加工的过程中会产生铁屑，在主轴的高速旋转下铁屑会四处飞溅，从而可能会出现一些如铁屑等固体类物质挤在磁环与读数件之间而在后续的使用过程中造成编码器损坏，影响到使用寿命。针对上述这种情况，本领域技术人员容易想到的是另外增加一个罩壳将整个安装结构罩在里面，但是主轴上的各部件结构及位置在生产后都已设计好，而另外增加一个罩壳必然会造成主轴原有结构需要进行较大的改动。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种机床主轴，解决了使用寿命短的问题。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种机床主轴，包括主轴箱、编码器、一端伸出主轴箱外的轴体以及设于伸出主轴箱外的轴体上且与轴体联动的转动件，所述的主轴箱上固定有安装座，编码器包括读数件以及设于轴体上且位于安装座内侧的磁环，其特征在于，所述的安装座呈环状且其一端紧靠于转动件，安装座的侧部设有沿径向贯穿的配合槽，读数件的前部固定嵌设于配合槽内，配合槽的长度和宽度尺寸与所述读数件的前部侧面尺寸相配合。

安装座固定在主轴箱上，通过将安装座设置为呈环状且其一端紧靠于转动件(此处的紧靠于不是贴靠，也就是安装座与转动件没有形成接触)，意味着转动件能阻挡在安装座的一端处；同时，又在安装座的侧部设置沿径向贯穿的配合槽，将读数件的前部固定嵌设于配合槽内，通过配合槽的长度和宽度尺寸与读数件的前部侧面尺寸相配合(此处的配合槽的长度和宽度尺寸，其中一个指的是沿安装座的轴线方向的尺寸，而另一个指的是沿安装座周向的尺寸)，意味着读数件安装固定后其前部封堵在配合槽处。由此一来，使得读数件与磁环所组成的编码器能在一个较为封闭的空间内进行工作，工作环境也更加清洁，这样铁屑等固体类物质就无法再对由读数件与磁环构成的编码器造成损坏，延长了使用寿命。

相比于简单地拿个罩子把读数件跟磁环完全罩住的方式来说，本机床主轴在不涉及到主轴其他结构的改动或位置移动的情况下，仅通过安装座的改变便可实现读数件与磁环之间能在封闭的空间内进行工作，因此只要是相同结构的机床主轴均能使用，适用性更广。而且，本机床主轴从结构上来说也更加紧凑、整体性更好。

在上述的机床主轴中，所述的配合槽为方形槽，读数件的前部呈方形，读数件前部的各外侧壁紧靠于配合槽的四个槽壁。

通过上述设置，使得读数件安装固定后其前部在保证与磁环顺利配合的情况下，读数件前部侧面的尺寸能够与配合槽的长度及宽度尺寸形成配合以使其能够将配合槽封堵住，再配合上安装座一端紧靠转动件，使得磁环与读数件所组成的编码器能工作在封闭的空间内以延长使用寿命。此处的紧靠同样也指的是没有形成接触。

在上述的机床主轴中，所述的读数件靠近前部外侧具有一对凸耳，凸耳通过紧固件固定在安装座外。

凸耳的设置，实现了安装座与读数件之间的安装固定，而且凸耳是在读数件靠近前部外侧，也就是说除读数件的前部外，读数件的其他部分均位于配合槽外包括读数件上的信号连接线，这样可以进一步使得读数件的前部能不受限制地封堵在配合槽内以防止铁屑从此处对编码器造成损坏。

在上述的机床主轴中，所述的安装座的侧部设置有缺口槽，缺口槽不贯穿安装座紧靠转动件的一端，配合槽贯穿缺口槽的底壁且缺口槽的底壁于配合槽的两侧分别形成与凸耳相贴靠的配合面。

通过上述设置，使得配合槽的槽口处被遮盖起来，进一步提高了此处的封闭效果以延长使用寿命。

在上述的机床主轴中，作为另一种技术方案，所述的读数件外侧靠近前部位置处具有呈环状的安装部，安装部贴靠在配合槽槽口四周的安装座上。

安装部呈环状，安装部贴靠在配合槽槽口四周的安装座上，这样一来安装部将配合槽的槽口处完全遮盖起来，进一步提高了此处的封闭效果以延长使用寿命。

在上述的机床主轴中，所述的安装座的内侧壁为圆环面，转动件为皮带轮，转动件一端部分位于安装座的一端口内且安装座的内径略大于转动件的外径。

通过上述设置，使得安装座与转动件之间形成紧靠关系，既保证读数件与磁环所组成的编码器能在一个较为封闭的空间内工作以延长使用寿命，同时又不会对转动件的正常转动造成干涉与阻碍。

在上述的机床主轴中，所述的安装座通过铝材料压铸成型，安装座内周壁与配合槽位置相对应处具有凸环，配合槽贯穿凸环，两配合面上均设有开设至凸环内并用于两凸耳固定用的连接孔，磁环位于凸环内侧且凸环一侧面紧靠转动件位于安装座内的一端面。

凸环可以保证安装座内侧与磁环位置相对应处具有足够的壁厚来开设配合槽以及设置连接孔；同时利用凸环一侧面紧靠转动件位于安装座内的一端面能够进一步提高封闭效果以延长使用寿命。

在上述的机床主轴中，所述的主轴箱包括箱体以及固定于箱体一端的端盖，端盖上连接有与其同中心线设置的圆盖，安装座一端套在圆盖外且安装座内孔与圆盖外周壁相配合，安装座的该端外侧具有与端盖通过紧固件相固定的凸肩。

安装座一端套在圆盖外且其内孔与圆盖外周壁相配合，圆盖与端盖同中心线设置而主轴又都是从端盖中心穿过的，通过这样的设置可以保证安装座与主轴之间的同轴度，从而保证读数件与磁环之间的配合精度。

与现有技术相比，本机床主轴通过将安装座设置为呈环状且其一端紧靠于转动件，使转动件阻挡在安装座的一端处，再结合上在安装座的侧部设置沿径向贯穿的配合槽，配合槽的长度和宽度尺寸与读数件的前部侧面尺寸相配合，使得读数件与磁环所组成的编码器能在一个较为封闭的空间内进行工作，工作环境也更加清洁，这样铁屑等固体类物质就无法再对由读数件与磁环构成的编码器造成损坏，延长了使用寿命。

另外，在不涉及到主轴其他结构的改动或位置移动的情况下，仅通过安装座的改变便实现了读数件与磁环之间在封闭空间内进行工作，因此只要是相同结构的机床主轴均能使用，适用性更广。而且，本机床主轴从结构上来说也更加紧凑、整体性更好。

附图说明

图1是本机床主轴的示意图。

图2是本机床主轴的剖视图。

图3是图2中A处的放大图。

图4是本机床主轴中编码器处的剖视图(剖视方向与图2相垂直)。

图5是本机床主轴中安装座、转动件及读数件之间的配合示意图。

图6是图5状态下的局部分解示意图。

图7A是安装座的示意图。

图7B是安装座的另一角度示意图。

图中，1、主轴箱；1a、箱体；1b、端盖；2、轴体；3、转动件；3a、延伸部；3b、安装台阶；4、安装座；4a、配合槽；4b、缺口槽；4b1、配合面；4c、凸肩；4d、排水槽；4e、凸环；4f、连接孔；5、磁环；6、读数件；6a、凸耳；7、圆盖。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7A和图7B所示，一种机床主轴，包括主轴箱1、编码器、一端伸出主轴箱1外的轴体2以及设于伸出主轴箱1外的轴体2上且与轴体2联动的转动件3，主轴箱1上供轴体2所伸出的一端面固定有安装座4，编码器包括读数件6以及设于伸出主轴箱1外的轴体2上且位于安装座4内侧的磁环5。安装座4呈环状且其一端紧靠于转动件3(此处的紧靠不是贴靠，也就是安装座与转动件离得很近但没有形成接触)，安装座4的侧部设置有沿径向贯穿的配合槽4a，配合槽4a不贯穿安装座4紧靠于转动件3的一端，读数件6的前部固定嵌设于配合槽4a内且配合槽4a的长度和宽度尺寸与读数件6的前部侧面尺寸相配合，此处的配合槽4a的长度和宽度尺寸，其中一个指的是沿安装座4的轴线方向的尺寸，而另一个指的是沿安装座4周向的尺寸。其中，转动件3为皮带轮，安装座4的内侧壁为圆环面，转动件3一端部分位于安装座4的一端口内且安装座4的内径略大于转动件3的外径。

其中，其中，如图2、图3、图7A和图7B所示，主轴箱1包括箱体1a以及连接于箱体1a一端的端盖1b，端盖1b上连接有与其同中心线设置且外径小于端盖1b的圆盖7，安装座4一端套在圆盖7外且安装座4内孔与圆盖7外周壁相配合，安装座4的该端外侧具有与端盖1b通过紧固件相固定的凸肩4c。圆盖7上沿径向贯穿设置有排水孔，安装座4与凸肩4c的连接处设有两端贯穿的排水槽4d，排水槽4d的一端槽口与排水孔的一端孔口相对设置。

进一步地，如图2、图3、图4、图5、图6、图7A和图7B所示，配合槽4a为方形槽，读数件6的前部呈方形，读数件6前部的各外侧壁紧靠于配合槽4a的四个槽壁，此处的紧靠于也指的是两者相邻很近但没有形成接触，读数件6具体包括外壳以及固定在外壳内的感应元件，本实施例中所指的读数件6均是指的外壳，读数件6的前部是指其外壳设置有感应元件的部分。读数件6靠近前部外侧具有一对凸耳6a，凸耳6a通过紧固件固定在安装座4外，安装座4的侧部设有缺口槽4b，缺口槽4b不贯穿安装座4紧靠转动件3的一端，配合槽4a贯穿缺口槽4b的底壁且缺口槽4b的底壁于配合槽4a的两侧分别形成与凸耳6a相贴靠的配合面4b1，缺口槽4b是沿安装座4的切线方向且配合槽4a是与缺口槽4b相垂直的。具体地，安装座4采用铝材料压铸成型，安装座4内周壁与配合槽4a位置相对应处具有凸环4e，配合槽4a贯穿配合凸环4e，两配合面4b1上均设有开设至凸环4e内并用于两凸耳6a通过紧固件固定用的连接孔4f，磁环5位于凸环4e的内侧。凸环4e一侧面紧靠转动件3位于安装座4内的一端面，转动件3位于安装座4内的一端面凸出设置有穿过凸环4e的延伸部3a，延伸部3a的外周壁与转动件3的该端面之间形成安装台阶3b，磁环5抵靠在安装台阶3b上而位于凸环4e内侧，磁环5通过穿过磁环5并固定在转动件3内的紧固件相固定，磁环5用于与读数件6相配合的部分位于其外周面，因此本实施例中磁环5与转动件3这样的固定方式并不会影响到磁环5与读数件6之间的正常配合。

安装座4固定在主轴箱1上，通过将安装座4设置为呈环状且其一端紧靠于转动件3，意味着转动件3能阻挡在安装座4的一端处，使得铁屑等固体类物质无法从此处进入到安装座4内对由读数件6与磁环5所组成的编码器造成损坏。同时，又在安装座4的侧部贯穿设置配合槽4a，将读数件6的前部固定嵌设于配合槽4a内，由于配合槽4a不贯穿安装座4紧靠于转动件3的一端，且读数件6的前部尺寸与配合槽4a的尺寸相配合，意味着读数件6安装固定后其前部封堵在配合槽4a处。由上述两处的结合，使得读数件6与磁环5所组成的编码器能在一个较为封闭的空间内进行工作，工作环境也更加清洁，这铁屑等固体类物质就无法再对由读数件6与磁环5构成的编码器造成损坏，延长了使用寿命。而且，本机床主轴在不涉及到主轴其他结构的改动或位置移动的情况下，仅通过安装座4的改变便可实现读数件6与磁环5之间能在封闭的空间内进行工作，因此只要是相同结构的机床主轴均能使用，大大地提高了适用性。

实施例二

本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不同之处在于：在本实施例中，读数件6的外侧靠近前部位置处具有呈环状的安装部，安装部贴靠在配合槽4a槽口四周处的安装座4上。

实施例三

本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不同之处在于：在本实施例中，转动件3未设有延伸部3a，磁环5直接套设在轴体2外并与转动件3通过紧固件相固定。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种机床主轴，包括主轴箱(1)、编码器、一端伸出主轴箱(1)外的轴体(2)以及设于伸出主轴箱(1)外的轴体(2)上且与轴体(2)联动的转动件(3)，所述的主轴箱(1)上固定有安装座(4)，编码器包括读数件(6)以及设于轴体(2)上且位于安装座(4)内侧的磁环(5)，其特征在于，所述的安装座(4)呈环状且其一端紧靠于转动件(3)，安装座(4)的侧部设有沿径向贯穿的配合槽(4a)，读数件(6)的前部固定嵌设于配合槽(4a)内，配合槽(4a)的长度和宽度尺寸与所述读数件(6)的前部侧面尺寸相配合。

2.根据权利要求1所述的机床主轴，其特征在于，所述的配合槽(4a)为方形槽，读数件(6)的前部呈方形，读数件(6)前部的各外侧壁紧靠于配合槽(4a)的四个槽壁。

3.根据权利要求2所述的机床主轴，其特征在于，所述的读数件(6)靠近前部外侧具有一对凸耳(6a)，凸耳(6a)通过紧固件固定在安装座(4)外。

4.根据权利要求1或2或3所述的机床主轴，其特征在于，所述的安装座(4)的侧部设置有缺口槽(4b)，缺口槽(4b)不贯穿安装座(4)紧靠转动件(3)的一端，配合槽(4a)贯穿缺口槽(4b)的底壁且缺口槽(4b)的底壁于配合槽(4a)的两侧分别形成与凸耳(6a)相贴靠的配合面(4b1)。

5.根据权利要求1或2或3所述的机床主轴，其特征在于，所述的读数件(6)外侧靠近前部位置处具有呈环状的安装部，安装部贴靠在配合槽(4a)槽口四周的安装座(4)上。

6.根据权利要求1或2或3所述的机床主轴，其特征在于，所述的安装座(4)的内侧壁为圆环面，转动件(3)为皮带轮，转动件(3)一端部分位于安装座(4)的一端口内且安装座(4)的内径略大于转动件(3)的外径。

7.根据权利要求6所述的机床主轴，其特征在于，所述的安装座(4)通过铝材料压铸成型，安装座(4)内周壁与配合槽(4a)位置相对应处具有凸环(4e)，配合槽(4a)贯穿凸环(4e)，两配合面(4b1)上均设有开设至凸环(4e)内并用于两凸耳(6a)固定用的连接孔(4f)，磁环(5)位于凸环(4e)内侧且凸环(4e)一侧面紧靠转动件(3)位于安装座(4)内的一端面。

8.根据权利要求7所述的机床主轴，其特征在于，所述的主轴箱(1)包括箱体(1a)以及固定于箱体(1a)一端的端盖(1b)，端盖(1b)上连接有与其同中心线设置的圆盖(7)，安装座(4)一端套在圆盖(7)外且安装座(4)内孔与圆盖(7)外周壁相配合，安装座(4)的该端外侧具有与端盖(1b)通过紧固件相固定的凸肩(4c)。

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