一种气动式加工中心主轴调速器

摘要

本发明公开了一种气动式加工中心主轴调速器，包括调速器主体，调速器主体两端通过气缸支架连接高档气缸和低档气缸，高档气缸和低档气缸间设有穿过调速器主体两端面的拨叉轴，调速器主体两端面设有档位到位信号开关，调速器主体内部的拨叉轴上设有向下延伸出调速器主体的调速器拨叉，调速器主体一侧面设有锁紧气缸，锁紧气缸输出端设有延伸进调速器主体内的锁紧件，另一侧面设有与档位到位信号开关电性连接的电气控制板路总成，调速器主体顶面设有与电气控制板路总成电性连接的换向阀组，高档气缸、低档气缸和锁紧气缸通过管路与换向阀组连通。气缸推动使高低档位切换灵活、平稳，锁紧气缸防止窜档，机床加工精密，可进行高难复杂工艺加工。

权利要求

1.一种气动式加工中心主轴调速器，其特征在于，包括调速器主体(5)，所述调速器主体(5)两端通过气缸支架(6)连接有高档气缸(1)和低档气缸(7)，所述高档气缸(1)和低档气缸(7)之间设有穿过调速器主体(5)两端面的拨叉轴(11)，所述调速器主体(5)的两端面设有档位到位信号开关(10)，所述调速器主体(5)内部的拨叉轴(11)上设有向下延伸出调速器主体(5)的调速器拨叉(13)，所述调速器主体(5)的其中一侧面设有锁紧气缸(8)，所述锁紧气缸(8)的输出端设有延伸进调速器主体(5)内将拨叉轴(11)固定的锁紧件，另一侧面设有与档位到位信号开关(10)电性连接的电气控制板路总成(9)，所述调速器主体(5)顶面设有与电气控制板路总成(9)电性连接的换向阀组(3)，所述高档气缸(1)、低档气缸(7)和锁紧气缸(8)通过管路与换向阀组(3)连通；所述换向阀组(3)与所述调速器主体(5)顶面之间安装有与换向阀组(3)相连通的气路总成板(4)，所述气路总成板(4)的侧面上设有与气路总成板(4)内部连通的进气管口(2)。

2.根据权利要求1所述的一种气动式加工中心主轴调速器，其特征在于，所述换向阀组(3)包括分别与电气控制板路总成(9)电性连接的低档切换换向阀、高档切换换向阀(21)和锁紧气缸换向阀(23)，所述低档切换换向阀通过管路与高档气缸(1)连通，所述高档切换换向阀(21)通过管路与低档气缸(7)连通，所述锁紧气缸换向阀(23)通过管路和锁紧气缸(8)连通。

3.根据权利要求1所述的一种气动式加工中心主轴调速器，其特征在于，所述拨叉轴(11)在调速器主体(5)内的轴体上设有相间隔的高档位定位槽和低档位定位槽，所述高档位定位槽靠近高档气缸(1)一端，所述低档位定位槽靠近低档气缸(7)一端。

4.根据权利要求3所述的一种气动式加工中心主轴调速器，其特征在于，所述高档位定位槽和低档位定位槽的间距与拨叉轴(11)在调速器主体(5)上可移动的距离相等。

5.根据权利要求4所述的一种气动式加工中心主轴调速器，其特征在于，所述锁紧气缸(8)的输出端上设有与高档位定位槽和低档位定位槽相适应的锁紧销(14)。

6.根据权利要求5所述的一种气动式加工中心主轴调速器，其特征在于，所述锁紧销(14)外部设有安装于锁紧气缸(8)内端上的导向套(15)。

7.根据权利要求1所述的一种气动式加工中心主轴调速器，其特征在于，所述档位到位信号开关(10)包括高档位到位信号开关(20)和低档位到位信号开关(17)，所述高档位到位信号开关(20)靠近低档气缸(7)一端，所述低档位到位信号开关(17)靠近高档气缸(1)一端，所述高档位到位信号开关(20)和低档位到位信号开关(17)分别与电气控制板路总成(9)电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种气动式加工中心主轴调速器，其特征在于，所述电气控制板路总成(9)上设有针脚状的控制线路集成插头(24)，所述控制线路集成插头(24)上连接有DC24V的电源，所述换向阀组(3)和档位到位信号开关(10)分别通过线束与控制线路集成插头(24)连接。

说明书

一种气动式加工中心主轴调速器

技术领域

[0001] 本发明属于调速器设备领域，具体地说是一种气动式加工中心主轴调速器。

背景技术

[0002] 随着机械加工行业的突飞猛进，对机械加工精度的要求特别高，对于使用主轴电机与变速箱连接加工的数控加工中心，高低速转换频繁，变速箱切换时调速器力量过大容
易造成齿轮磨损，降低了变速箱的使用寿命，进口的调速器由于技术保护原因，内部灌有密
封胶，一旦损坏，无法进行修复，只能够报废，重新购买，造成经济浪费维修成本大幅度提
高。

[0003] 现有技术中，为保证加工中心主轴变速箱高低转速存在不稳定、窜档的问题，人们通常直接用元件长时间通电锁住档位，防止窜档，这样长时间的通电，易造成元器件损坏且
难以保证档位稳定；有些人提出应用液压控制调速器，该方法不仅工艺复杂、价格昂贵，存
在着诸如液压压力大，强势拨档极易造成打齿等方面的危险，而且降低了变速箱的使用寿
命。

发明内容

[0004] 为解决机床加工在高低速频繁切换时容易出现窜档造成磨损的问题，本发明提供一种运行灵活平稳满足精密加工的气动式加工中心主轴调速器。

[0005] 本发明是通过下述技术方案来实现的。

[0006] 一种气动式加工中心主轴调速器，包括调速器主体，所述调速器主体两端通过气缸支架连接有高档气缸和低档气缸，所述高档气缸和低档气缸之间设有穿过调速器主体两
端面的拨叉轴，所述调速器主体的两端面设有档位到位信号开关，所述调速器主体内部的
拨叉轴上设有向下延伸出调速器主体的调速器拨叉，所述调速器主体的其中一侧面设有锁
紧气缸，所述锁紧气缸的输出端设有延伸进调速器主体内将拨叉轴固定的锁紧件，另一侧
面设有与档位到位信号开关电性连接的电气控制板路总成，所述调速器主体顶面设有与电
气控制板路总成电性连接的换向阀组，所述高档气缸、低档气缸和锁紧气缸通过管路与换
向阀组连通。在换向阀组调节下气动作用于高档气缸和低档气缸对拨叉轴的交替推动，带
动调速器拨叉完成高低速的档位切换，在锁紧气缸的作用下将拨叉轴位置锁定，防止窜档，
保证了加工的精确性和稳定性，防止因窜档原因造成机床刀具受损严重故障的发生。通过
档位到位信号开关便于后期故障的判断。

[0007] 本发明的进一步改进还有，上述换向阀组与所述调速器主体顶面之间安装有与换向阀组相连通的气路总成板，所述气路总成板的侧面上设有与气路总成板内部连通的进气
管口。通过气路总成板完成外部气源与换向阀组之间的连通。

[0008] 本发明的进一步改进还有，上述换向阀组包括分别与电气控制板路总成电性连接的高档气缸换向阀、低档气缸换向阀和锁紧气缸换向阀，所述高档气缸换向阀通过管路与
高档气缸连通，所述低档气缸换向阀通过管路与低档气缸连通，所述锁紧气缸换向阀通过
管路和锁紧气缸连通。通过各换向阀分别与不同气缸形成气路连通。

[0009] 本发明的进一步改进还有，上述拨叉轴在调速器主体内的轴体上设有相间隔的高档位定位槽和低档位定位槽，所述高档位定位槽靠近高档气缸一端，所述低档位定位槽靠
近低档气缸一端。定位槽便于对拨叉轴移动至一端的位置进行固定。

[0010] 本发明的进一步改进还有，上述高档位定位槽和低档位定位槽的间距与拨叉轴在调速器主体上可移动的距离相等。

[0011] 本发明的进一步改进还有，上述锁紧气缸的输出端上设有与高档位定位槽和低档位定位槽相适应的锁紧销。通过锁紧销的伸缩与相应的定位槽配合，完成对拨叉轴向一端
移动到位后的锁紧和放开。

[0012] 本发明的进一步改进还有，上述锁紧销外部设有安装于锁紧气缸内端上的导向套。通过导向套便于完成锁紧气缸与调速器主体的对接，进而完成锁紧销与拨叉轴上的定
位槽的锁紧与放开。

[0013] 本发明的进一步改进还有，档位到位信号开关包括高档位到位信号开关和低档位到位信号开关，所述高档位到位信号开关靠近低档气缸一端，所述低档位到位信号开关靠
近高档气缸一端，所述高档位到位信号开关和低档位到位信号开关分别与电气控制板路总
成电性连接。所述高档位到位信号开关和低档位到位信号开关与电气控制板路总成电性连
接。当高档气缸推动拨叉轴向低档气缸移动，调速器拨叉在拨叉轴的拨动下辅助完成高速
齿轮的啮合，并触发高档位到位信号开关；反之亦然。

[0014] 本发明的进一步改进还有，上述电气控制板路总成上设有针脚状的控制线路集成插头，所述控制线路集成插头上连接有DC24V的电源，所述换向阀组和档位到位信号开关分
别通过线束与控制线路集成插头连接。电气控制板路总成通过控制线路集成插头经由线束
完成与换向阀组、信号开关机电源之间的电路连通。

[0015] 本发明的有益效果是：1.在换向阀组的作用下使高档气缸和低档气缸对拨叉轴的交替推动，带动调速器拨叉完成高低速的档位切换，在锁紧气缸的作用下将拨叉轴位置锁
定，防止窜档，保证了加工的稳定性，防止因窜档原因造成机床刀具受损严重故障的发生。
2.通过档位到位信号开关便于后期故障的判断。3. 通过气动推动和气动锁定对调速器拨
叉及拨叉轴置精确稳定控制，保证了变速箱变速切换灵活、平稳，高低档位信号传输快速、
准确，利于机床的精密加工，可实现高难度复杂工艺加工。

附图说明

[0016] 图1为本发明具体实施方式的整体结构结构示意图。

[0017] 图2为本发明具体实施方式的气缸推动系统结构示意图。

[0018] 图3为本发明具体实施方式的调速器拨叉示意图。

[0019] 图4为本发明具体实施方式的电气控制部件示意图。

[0020] 图5为本发明具体实施方式的换向阀组示意图。

[0021] 图6为本发明具体实施方式的锁紧气缸示意图。

[0022] 附图中：1、高档气缸，2、进气管口，3、换向阀组，4、气路总成板，5、调速器主体，6、气缸支架，7、低档气缸，8、锁紧气缸，9、电气控制板路总成，10、档位到位信号开关，11、拨叉
轴，12、安装板，13、调速器拨叉，14、锁紧销，15、导向套，16、安装盖板，17、低档位到位信号
开关，18、高档气缸安装支架，19、低档气缸安装支架， 20、高档位到位信号开关，21、高档切
换换向阀，22、低挡切换换向阀，23、锁紧气缸换向阀，24、控制线路集成插头。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图对本发明的实施方式做进一步说明。

[0024] 如附图所示，一种气动式加工中心主轴调速器，调速器主体5，所述调速器主体5两端通过气缸支架6连接有高档气缸1和低档气缸7，所述气缸支架6包括高档气缸安装支架18
和低档气缸安装支架19，所述高档气缸安装支架18通过紧固螺母将高档气缸安装支架18与
高档气缸1连接，所述低档气缸安装支架19通过紧固螺母将低档气缸安装支架19与低档气
缸7连接，所述高档气缸1和低档气缸7的输出端在同一轴线上，所述高档气缸1和低档气缸7
之间设有同轴线的拨叉轴11，所述拨叉轴11穿过调速器主体5的两端面。初始状态下，高档
气缸1或是低档气缸7的输出端与拨叉轴11之间留有间隙。在高档气缸1和低档气缸7的输出
端交替顶出作用下实现拨叉轴11在调速器主体5上往复移动。所述调速器主体5的两端面设
有档位到位信号开关10。通过高档气缸1和低档气缸7分别对拨叉轴11推动，配合档位到位
信号开关10实现对高低档调整的精确控制，并便于后期故障判断。拨叉轴11向一端移动到
尽头时，位于该端的档位到位信号开关10被拨叉轴11触发。所述调速器主体5内部的拨叉轴
11上设有向下延伸出调速器主体5的调速器拨叉13。所述调速器拨叉13末端在拨叉轴11的
往复带动下分别辅助完成高低速齿轮的啮合。所述调速器主体5的底面设有安装板12。通过
安装板12将调速器主体5安装于变速箱上。所述调速器主体5的其中一侧面通过安装盖板16
连接由锁紧气缸8，所述锁紧气缸8的输出端设有延伸进调速器主体5内将拨叉轴11固定的
锁紧件。通过锁紧气缸8的锁紧件对移动至其中一端尽头的拨叉轴11位置进行锁定，进而保
证变速箱内的高速齿轮或低速齿轮的处于啮合状态。所述调速器主体5另一侧面设有与档
位到位信号开关10电性连接的电气控制板路总成9。所述调速器主体5顶面设有与电气控制
板路总成9电性连接的换向阀组3，所述高档气缸1、低档气缸7和锁紧气缸8通过管路与换向
阀组3连通。通过换向阀组3对气源的调配完成高档气缸1、低档气缸7和锁紧气缸8之间的动
作。所述电气控制板路总成9感知到档位到位信号开关10被触发后，驱动换向阀组3调配气
源逐一完成高档气缸1、低档气缸7和锁紧气缸8的动作。

[0025] 所述换向阀组3与所述调速器主体5顶面之间安装有与换向阀组3相连通的气路总成板4，所述气路总成板4的侧面上设有与气路总成板4内部连通的进气管口2。通过气路总
成板4完成外部气源与换向阀组3之间的连通。

[0026] 所述换向阀组3包括分别与电气控制板路总成9电性连接的高档切换换向阀21、低档切换换向阀和锁紧气缸换向阀23，所述低档切换换向阀通过管路与高档气缸1连通，所述
高档切换换向阀21通过管路与低档气缸7连通，所述锁紧气缸换向阀23通过管路和锁紧气
缸8连通。各换向阀通过管路分别与不同气缸完成气路连通。

[0027] 所述拨叉轴11在调速器主体5内的轴体上设有相间隔的高档位定位槽和低档位定位槽，所述高档位定位槽靠近高档气缸1一端，所述低档位定位槽靠近低档气缸7一端。高档
位定位槽和低档位定位槽辅助拨叉轴11移动至一端的位置时被固定。

[0028] 所述高档位定位槽和低档位定位槽的间距与拨叉轴1在调速器主体5上可移动的距离相等。

[0029] 所述锁紧气缸8的输出端上设有与高档位定位槽和低档位定位槽相适应的锁紧销14。通过锁紧销14的伸缩与相应的定位槽配合，完成在拨叉轴11向一端移动到位后的锁紧
和放开。

[0030] 所述锁紧销14外部设有安装于锁紧气缸8内端上的导向套15。通过导向套15便于完成锁紧气缸8与调速器主体5的对接，进而完成锁紧销14与拨叉轴11上的定位槽的锁紧与
放开。

[0031] 所述档位到位信号开关10包括高档位到位信号开关20和低档位到位信号开关17，所述高档位到位信号开关20靠近低档气缸7一端，所述低档位到位信号开关17靠近高档气
缸1一端，所述高档位到位信号开关20和低档位到位信号开关17分别与电气控制板路总成9
电性连接。当高档气缸1推动拨叉轴11向低档气缸7移动，调速器拨叉13在拨叉轴11的拨动
下辅助完成变速箱内高速齿轮的啮合，并对高档位到位信号开关20触发；反之亦然。

[0032] 所述电气控制板路总成9上设有针脚状的控制线路集成插头24，所述控制线路集成插头24上连接有DC24V的电源，所述换向阀组3和档位到位信号开关10分别通过线束与控
制线路集成插头2410连接。电气控制板路总成9通过控制线路集成插头24经线束完成与换
向阀组3、档位到位信号开关10及电源之间的电路连通。

[0033] 使用原理：确保满足动力源的压力后，当机床需要进行调速满足不同加工工艺的要求时，具体切换调速如下：

[0034] 1.从低转速切换到高转速时，机床给出切换高转速的信号，通过控制线路集成插头24传递给电气控制板路总成9高速切换信号，首先锁紧气缸换向阀23导通控制锁紧气缸8
收回锁紧销14，使拨叉轴11可以灵活运动，低档切换换向阀进而控制高档气缸1推动拨叉轴
11前进，进而带动调速器拨叉13运动至高档的位置，变速箱内的高速齿轮啮合后，此时高档
位到位信号开关20将被触发并将信号传递给电气控制板路总成9，锁紧气缸8推出锁紧销
14，将拨叉轴11的位置锁紧固定，低档切换换向阀得到缩回的信号后驱动高档气缸1退回，
从而使机床主轴能够完成从低速向高速的切换，满足了高速的加工要求。

[0035] 2.从高转速切换到低转速时，机床给出切换低转速的信号，通过控制线路集成插头24传递给电气控制板路总成9低速切换信号，首先锁紧气缸换向阀23导通控制锁紧气缸8
收回锁紧销14，使拨叉轴11可以灵活运动，高档切换换向阀21进而控制低档气缸7推动拨叉
轴11前进，进而带动调速器拨叉13运动至低档的位置，变速箱内低速齿轮啮合后，此时低档
位到位信号开关17被触发并将信号传递给电气控制板路总成9，锁紧气缸8推出锁紧销14，
将拨叉轴11的位置锁紧固定，高档切换换向阀21得到缩回的信号后驱动低档气缸7退回，从
而使机床主轴能够完成从高速切向低速切换，满足了低速的加工要求。

[0036] 本发明所述的一种气动式加工中心主轴调速器，1.在换向阀组的作用下使高档气缸和低档气缸对拨叉轴的交替推动，带动调速器拨叉完成高低速的档位切换，在锁紧气缸
的作用下将拨叉轴位置锁定，防止窜档，保证了加工的稳定性，防止因窜档原因造成机床刀
具受损严重故障的发生。2.通过档位到位信号开关便于后期故障的判断。3. 通过气动推动
和气动锁定对调速器拨叉及拨叉轴置精确稳定控制，保证了变速箱变速切换灵活、平稳，高
低档位信号传输快速、准确，利于机床的精密加工，可实现高难度复杂工艺加工。

[0037] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同、相似部分互相参见即可。

[0038] 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”“内侧”等如果存在是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。应该理解这样使用的数据在适
当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些
以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的
包含。

[0039] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明
将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。