经济型数控升降台铣床的升降台升降采用步进电动机驱动, 由于步进电动机不带抱闸装置, 在停电状态下, 升降台会因自重而自动下移, 故需要采用升降台平衡机构进行控制。本文提出一种新型的升降台平衡机构, 其垂向自锁机构的设计具有结构简单、成本低、精度高、装配简便等特点。

　　1. 传统的升降台平衡机构

　　如图1 所示, 驱动电动机1 由同步带轮2、3 将运动传到轴Ⅱ, 轴Ⅱ右端锥齿轮4 带动大锥齿轮7 使滚珠丝杠Ⅲ旋转, 升降台上升或下降。图中右端为平衡机构,该装置由超越离合器和自锁器组成。工作原理是丝杠通过锥齿轮8 和轴Ⅳ带动单向超越离合器的星轮15 转动。升降台上升时, 星轮15 转向使滚柱17 与超越离合器的外环11 脱开。外环11 不随星轮15 转动, 自锁器不起作用。升降台下降时, 星轮15 转向使滚子17 楔在星轮15与外环11 之间, 使外环11 与轴Ⅳ一起转动, 外环11 与两端固定不动的摩擦环10、12 形成相对运动, 在碟形弹簧13 作用下, 产生摩擦力, 增大升降台下降阻力,起自锁作用。旋转螺母14 可改变摩擦力的大小。

　　这种传统机构存在以下问题: ① 动力和锁紧机构分为两部分, 有两道相互垂直且位置度要求很高的孔, 结构复杂, 加工难度大。②两对锥齿轮副存在齿轮间隙,传动精度低。③共有20 余种零件, 生产成本高。

图 1

1. 电动机 2、3. 同步带轮 4、7、8. 锥齿轮 5. 轴承座6. 轴承 9. 轴 10、12. 摩擦环 11. 外环13. 碟形弹簧 14. 螺母 15. 星轮 16、18. 螺钉17. 滚柱 19. 套筒

 　2. 新型升降台平衡机构

　　如图2 所示, 大同步带轮安装在滚珠丝杠12 上,平衡装置安装在电动机轴上端, 由小同步带轮1 连接。步进电动机通过同步带轮1、11 把运动传给滚珠丝杠12, 带动丝杆旋转, 升降台上升或下降。平衡装置仍由超越离合器和自锁器组成。自锁器改由钢球6、压缩弹簧9、平端紧定螺钉8 各6 件组成。工作原理是小带轮1旋转带动轴2 转动, 升降台上升时, 星轮5 转向使滚柱10 与超越离合器的外环4 脱开。外环4 不随星轮5 转动, 自锁器不起作用。升降台下降时, 星轮5 转向使滚柱10 楔在星轮5 与外环4 之间, 使外环与轴一起转动,外环与两端固定不动的摩擦环3 形成相对运动, 产生摩擦力, 起自锁作用。旋动紧定螺钉8 可改变摩擦力的大小。

图 2

1、11. 带轮 2. 轴 3. 摩擦环 4. 外环 5. 星轮6. 钢球 7. 压盖 8. 紧定螺钉 9. 压缩弹簧10. 滚柱 12. 滚珠丝杠 13. 升降台

　　3. 结语

　　动力和锁紧机构合二为一, 取消了两道垂直孔, 加工简单。同步带轮直接装在垂向丝杠上, 缩短了传动链, 消除了齿轮传动误差, 精度提高了0. 02mm。取消了图1 中的轴Ⅱ及其轴上锥齿轮4、轴套、挡圈、垫圈、轴承、轴承座、圆螺母等十几个零件, 节约成本50% 。用六个紧定螺钉压紧压缩弹簧, 调整方便可靠。