一种可实现四维调整的操作台支撑机构的制作方法

1.本发明涉及一种支撑机构，特别是一种可实现四维调整的操作台支撑机构。


背景技术：

2.高端卧式车铣复合加工中心是一种复合机床，多个功能部件集中安装在同一台机床内部，每个功能部件都有复杂的功能和动作，而所有部件的控制全都集中在操作台上，包括数控编程、设置机床参数、设置刀具参数等等。因此操作人员往往需要长时间地对操作台进行操作，传统的操作台是固定式的，无法根据操作者的身高、周围光线的变化情况等情况进行适应性的调整，操作人员长时间操作后，非常容易感到疲劳，而一旦疲劳，就会出现工作效率低下甚至于误操作等情况。
3.针对上述问题，现在有些厂家会为卧式车铣复合加工中心的操作台设置一个可调整的支撑机构，但现有的此类支撑机构的调整自由度相对较少，一般为二维，少数为三维，但仍然无法满足多方向调整的实际需求。
4.因此现在需要一种能够解决上述问题的方法或装置。


技术实现要素：

5.本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种结构简单，设计巧妙，布局合理，能够方便、快捷地在四个维度上进行调整的操作台支撑机构。
6.本发明的技术解决方案是：一种可实现四维调整的操作台支撑机构，其特征在于：所述的支撑机构包括固定连接在加工中心机架1上的水平导轨2，水平导轨2上滑动连接有导轨块3，导轨块3与导向滑板4的底端固定连接，所述导向滑板4的顶端则设置有一对对称分布的上导向轮5，且所述上导向轮5的转轴纵向分布，两个上导向轮5夹在与加工中心机架1固定连接的导向轮支架6的两侧，所述导向滑板4上设置有水平分布的支撑柱7，所述支撑柱7的端部设置有底部平台8，底部平台8的顶端设置有升降筒体，所述升降筒体包括底端面与底部平台8固定连接的下筒体9，在下筒体9外活动套接有上筒体10，所述升降筒体内还设置有平衡气缸11和螺旋导向管12，所述平衡气缸11的底端与下筒体9连接，顶端则与上筒体10连接，而螺旋导向管12则位于平衡气缸11的外侧，所述上筒体10的顶端面上转动连接有旋转壳体13，所述旋转壳体13的外壁上设置有旋转锁紧机构，所述旋转壳体13的底端面上开设有线缆入口14，顶端面上开设有线缆出口15，所述线缆入口14与开设在上筒体10顶端面上的弧形槽相对应，所述线缆入口14与线缆出口15分别位于旋转壳体13上某条直径的两端处，所述旋转壳体13的侧壁上螺纹连接有升降控制旋钮16，所述升降控制旋钮16的端部设置有位于旋转壳体13内部的偏心轮17，所述平衡气缸11顶端的触发轴18位于偏心轮17的下方并能够被偏心轮17触发，所述触发轴18的底部还设置有弹簧19，所述旋转壳体13的顶端面上设置有铰接座20，所述铰接座20通过转轴与操作台21转动连接，在铰接座20处还设置有与所述转轴相匹配的锁紧手轮22，
所述操作台21上连接有线缆，所述的线缆通过下筒体9底部开设的通孔进入螺旋导向管12并从螺旋导向管12顶端的开口穿出后，经过线缆入口14进入旋转壳体13的内腔，最终通过线缆出口15穿出，并与操作台21连接。
7.所述旋转锁紧机构包括螺纹连接在旋转壳体13侧壁上的顶丝23，所述顶丝23位于旋转壳体13外的一端连接有把手24，顶丝23的另一端则位于旋转壳体13内，在旋转壳体13内还设置有与顶丝23接触的锁紧块25，所述上筒体10的顶端面上设置有套接在触发轴18外侧的锁紧柱26，所述锁紧块25的一端能够与锁紧柱26的表面接触。
8.所述锁紧手轮22的端部处还套接有预压力碟簧27。
9.所述上筒体10的顶端开口处设置有线缆固定箍28。
10.所述铰接座20为空心结构，所述线缆通过开设在铰接座20底端的长豁口29穿入铰接座20内并与操作台21相连，在长豁口29处还配置有豁口镶块30。
11.本发明同现有技术相比，具有如下优点：本种结构形式的可实现四维调整的操作台支撑机构，其结构简单，设计巧妙，布局合理，它针对传统的无法调整式或调整自由度较少的操作台在工作时所存在的问题，设计出一种特殊的结构，它可以通过简单的操作，控制操作台实现平移（水平方向上的直线运动）、升降（z轴方向上的直线运动）、旋转（水平面上的旋转运动）以及俯仰摆动四个自由度的调整，从而让使用者以最舒服、便捷的姿态对操作台进行操作，提高了使用者的操作体验，进而防止其在长时间的操作过程中感到疲倦，避免因注意力不集中而出现操作失误的问题。并且这种支撑结构的制作工艺简单，制造成本低廉，因此可以说它具备了多种优点，特别适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。
附图说明
12.图1是本发明实施例的整体结构示意图。
13.图2是本发明实施例的俯视图。
14.图3是本发明实施例中导向滑板部分的结构示意图。
15.图4是本发明实施例的侧视图。
16.图5是本发明实施例中升降筒体部分的剖视图。
17.图6是本发明实施例中升降筒体与操作台连接部分的结构示意图。
18.图7是图5中的a部放大图。
19.加工中心机架1，水平导轨2，导轨块3，导向滑板4，上导向轮5，导向轮支架6，支撑柱7，底部平台8，下筒体9，上筒体10，平衡气缸11，螺旋导向管12，旋转壳体13，线缆入口14，线缆出口15，升降控制旋钮16，偏心轮17，触发轴18，弹簧19，铰接座20，操作台21，锁紧手轮22，顶丝23，把手24，锁紧块25，锁紧柱26，预压力碟簧27，线缆固定箍28，长豁口29，豁口镶块30。
具体实施方式
20.下面将结合附图说明本发明的具体实施方式如下：如图1至图7所示，一种可实现四维调整的操作台支撑机构，它包括固定连接在加工中心机架1上的水平导轨2，水平导轨2上滑动连接有导轨块3，导轨块3与导向滑板4的底端固定连接，所述导向滑板4的顶端则设
置有一对对称分布的上导向轮5，且所述上导向轮5的转轴纵向分布，两个上导向轮5夹在与加工中心机架1固定连接的导向轮支架6的两侧，所述导向滑板4上设置有水平分布的支撑柱7，所述支撑柱7的端部设置有底部平台8，底部平台8的顶端设置有升降筒体，所述升降筒体包括底端面与底部平台8固定连接的下筒体9，在下筒体9外活动套接有上筒体10，所述升降筒体内还设置有平衡气缸11和螺旋导向管12，所述平衡气缸11的底端与下筒体9连接，顶端则与上筒体10连接，而螺旋导向管12则位于平衡气缸11的外侧，所述上筒体10的顶端面上转动连接有旋转壳体13，所述旋转壳体13的外壁上设置有旋转锁紧机构，所述旋转壳体13的底端面上开设有线缆入口14，顶端面上开设有线缆出口15，所述线缆入口14与开设在上筒体10顶端面上的弧形槽相对应，所述线缆入口14与线缆出口15分别位于旋转壳体13上某条直径的两端处，所述旋转壳体13的侧壁上螺纹连接有升降控制旋钮16，所述升降控制旋钮16的端部设置有位于旋转壳体13内部的偏心轮17，所述平衡气缸11顶端的触发轴18位于偏心轮17的下方并能够被偏心轮17触发，所述触发轴18的底部还设置有弹簧19，所述旋转壳体13的顶端面上设置有铰接座20，所述铰接座20通过转轴与操作台21转动连接，在铰接座20处还设置有与所述转轴相匹配的锁紧手轮22，所述操作台21上连接有线缆，所述的线缆通过下筒体9底部开设的通孔进入螺旋导向管12并从螺旋导向管12顶端的开口穿出后，经过线缆入口14进入旋转壳体13的内腔，最终通过线缆出口15穿出，并与操作台21连接。
21.所述旋转锁紧机构包括螺纹连接在旋转壳体13侧壁上的顶丝23，所述顶丝23位于旋转壳体13外的一端连接有把手24，顶丝23的另一端则位于旋转壳体13内，在旋转壳体13内还设置有与顶丝23接触的锁紧块25，所述上筒体10的顶端面上设置有套接在触发轴18外侧的锁紧柱26，所述锁紧块25的一端能够与锁紧柱26的表面接触。
22.所述锁紧手轮22的端部处还套接有预压力碟簧27。
23.所述上筒体10的顶端开口处设置有线缆固定箍28。
24.所述铰接座20为空心结构，所述线缆通过开设在铰接座20底端的长豁口29穿入铰接座20内并与操作台21相连，在长豁口29处还配置有豁口镶块30。
25.本发明实施例的可实现四维调整的操作台支撑机构的工作过程如下：需要让操作台21在水平方向上横移时，只需要手动推动底部平台8或升降筒体，让导向滑板4沿着水平导轨2作水平方向上的直线运动，待操作台21运动至合适位置后停止推动即可。
26.需要改变操作台21的高度时，操作者首先旋动升降控制旋钮16，升降控制旋钮16旋转时会带动偏心轮17动作，偏心轮17下压触发轴18，平衡气缸11解锁，操作人员可以上提或下压操作台21，在平衡气缸11的作用下，操作人员可以轻松地实现操作台21在z轴方向上的位置调整，升降过程中，下筒体9不动，套接在其外侧的上筒体10会相对于下筒体9作升降动作（即升降筒体整体拉长或缩短），以实现对操作台21的高度的调整，调整至合适高度后，反向旋转升降控制旋钮16，偏心轮17反向转动，失去偏心轮17的压力后，在弹簧19的作用下，触发轴18回到初始位置，此时平衡气缸11重新回到锁定状态，对操作台21的高度进行定位。
27.需要驱动操作台21在水平面上旋转时，操作者首先打开旋转锁紧机构，解除旋转
壳体13与上筒体10之间的锁定，然后把持着操作台21，驱动旋转壳体13相对于上筒体10旋转，旋转至合适的角度后，重新利用旋转锁紧机构将旋转壳体13和上筒体10之间锁定即可；上述的旋转锁紧机构的工作过程如下：通过把手24驱动顶丝23转动，由于顶丝23与旋转壳体13之间为螺纹连接，因此其转动的同时也会沿自身的轴向运动，推动锁紧块25在旋转壳体13内水平运动，锁紧块25的端面压在锁紧柱26的外表面并施加一定的压力，由于锁紧柱26为上筒体10的一部分，而锁紧块25则位于旋转壳体13内，因此锁紧块25与锁紧柱26之间的摩擦力会将上筒体10与旋转壳体13之间锁定；需要解除二者之间的锁定时，反向旋转顶丝23，顶丝23反向运动，不再对锁紧块25施加压力，此时锁紧块25与锁紧柱26之间仅为接触关系但并无摩擦力，因此旋转壳体13可以相对于上筒体10自由转动。
28.需要调节操作台21的俯仰角度时，操作者旋动锁紧手轮22，锁紧手轮22解除对转轴的锁定，操作者把持着操作台21施力，改变其俯仰角度，角度合适后重新旋紧锁紧手轮22，将操作台21固定在当前的角度上即可；由于在锁紧手轮22的端部设置有预压力碟簧27，即便在锁紧手轮22处于非锁定状态下，预压力碟簧27也会对转轴施加一定的压力，可以防止操作台23因偏重而快速转动而导致其与其他机构发生碰撞。
29.由于旋转壳体13能够相对于上筒体10转动，因此穿接在二者中的各种线缆可能会在它们相对旋转的过程中扭曲甚至打结，为了防止出现上述问题，将旋转壳体3的线缆入口14开设在其底端面上，而线缆出口15则开设在其顶端面上，且线缆入口14和线缆出口15位于异侧（即线缆入口14与线缆出口15分别位于旋转壳体13上某条直径的两端处），线缆从线缆入口14进入旋转壳体13的内腔后，沿水平方向布线，然后向上穿过线缆出口15，这样当旋转壳体13旋转时，线缆的位于旋转壳体13内的水平段也会随之旋转，也就是说线缆相对于旋转壳体13不定，因此线缆不会相互缠绕或打结；而旋转壳体13相对于上筒体10转动的过程中，上筒体10的顶端面上开设的弧形槽则可以防止线缆被夹在旋转壳体13与上筒体10之间，保证线缆的不会因受到剪切力而被破坏。
30.全套装置通过导向滑板4安装在加工中心机架1上，导向滑板4下面两点和上面一点共同形成一个三点滚动支撑结构，实现了导向滑板4最薄和最小导向跨度及最少承重块数量的结构设计，确保整体操作台21的滑动支撑部件在极其狭窄空间与其它部件高度集成在一起并实现平稳滑动，位于上方的上导向轮5通过导向轮支架6的微调实现与下端两个导轨块3的等距度要求，通过偏心轮17的偏心结构实现了上导向轮5和导轨块3载荷的负间隙滚动支撑设计；操作台21所需连接的线缆，从螺旋导向管12中引出后，通过上筒体10顶部的开口进入旋转壳体13，在上筒体10顶部的开口处还设置有线缆固定箍28，线缆固定箍28能够保证线缆不会在工作过程中滑动，防止线缆磨损；由于线缆的前端一般都会有体积较大的接头，为了让接头能够顺利通过，在铰接座20的底端还开设有长豁口29，而当接头连接到操作台21上之后，用豁口镶块30重新插接到长豁口29处，可以让铰接座20的入口部分重新形成一个光滑的圆孔，这样当操作台21做出俯仰动作时，可保护线缆不会被磨损。

技术特征：
1.一种可实现四维调整的操作台支撑机构，其特征在于：所述的支撑机构包括固定连接在加工中心机架（1）上的水平导轨（2），水平导轨（2）上滑动连接有导轨块（3），导轨块（3）与导向滑板（4）的底端固定连接，所述导向滑板（4）的顶端则设置有一对对称分布的上导向轮（5），且所述上导向轮（5）的转轴纵向分布，两个上导向轮（5）夹在与加工中心机架（1）固定连接的导向轮支架（6）的两侧，所述导向滑板（4）上设置有水平分布的支撑柱（7），所述支撑柱（7）的端部设置有底部平台（8），底部平台（8）的顶端设置有升降筒体，所述升降筒体包括底端面与底部平台（8）固定连接的下筒体（9），在下筒体（9）外活动套接有上筒体（10），所述升降筒体内还设置有平衡气缸（11）和螺旋导向管（12），所述平衡气缸（11）的底端与下筒体（9）连接，顶端则与上筒体（10）连接，而螺旋导向管（12）则位于平衡气缸（11）的外侧，所述上筒体（10）的顶端面上转动连接有旋转壳体（13），所述旋转壳体（13）的外壁上设置有旋转锁紧机构，所述旋转壳体（13）的底端面上开设有线缆入口（14），顶端面上开设有线缆出口（15），所述线缆入口（14）与开设在上筒体（10）顶端面上的弧形槽相对应，所述线缆入口（14）与线缆出口（15）分别位于旋转壳体（13）上某条直径的两端处，所述旋转壳体（13）的侧壁上螺纹连接有升降控制旋钮（16），所述升降控制旋钮（16）的端部设置有位于旋转壳体（13）内部的偏心轮（17），所述平衡气缸（11）顶端的触发轴（18）位于偏心轮（17）的下方并能够被偏心轮（17）触发，所述触发轴（18）的底部还设置有弹簧（19），所述旋转壳体（13）的顶端面上设置有铰接座（20），所述铰接座（20）通过转轴与操作台（21）转动连接，在铰接座（20）处还设置有与所述转轴相匹配的锁紧手轮（22），所述操作台（21）上连接有线缆，所述的线缆通过下筒体（9）底部开设的通孔进入螺旋导向管（12），并从螺旋导向管（12）顶端的开口穿出后，经过线缆入口（14）进入旋转壳体（13）的内腔，最终通过线缆出口（15）穿出，并与操作台（21）连接。2.根据权利要求1所述的可实现四维调整的操作台支撑机构，其特征在于：所述旋转锁紧机构包括螺纹连接在旋转壳体（13）侧壁上的顶丝（23），所述顶丝（23）位于旋转壳体（13）外的一端连接有把手（24），顶丝（23）的另一端则位于旋转壳体（13）内，在旋转壳体（13）内还设置有与顶丝（23）接触的锁紧块（25），所述上筒体（10）的顶端面上设置有套接在触发轴（18）外侧的锁紧柱（26），所述锁紧块（25）的一端能够与锁紧柱（26）的表面接触。3.根据权利要求1所述的可实现四维调整的操作台支撑机构，其特征在于：所述锁紧手轮（22）的端部处还套接有预压力碟簧（27）。4.根据权利要求1所述的可实现四维调整的操作台支撑机构，其特征在于：所述上筒体（10）的顶端开口处设置有线缆固定箍（28）。5.根据权利要求1所述的可实现四维调整的操作台支撑机构，其特征在于：所述铰接座（20）为空心结构，所述线缆通过开设在铰接座（20）底端的长豁口（29）穿入铰接座（20）内并与操作台（21）相连，在长豁口（29）处还配置有豁口镶块（30）。

技术总结
本发明公开一种可实现四维调整的操作台支撑机构，其特征在于：所述的支撑机构包括固定连接在加工中心机架（1）上的水平导轨（2），水平导轨（2）上滑动连接有导轨块（3），导轨块（3）与导向滑板（4）的底端固定连接，所述导向滑板（4）的顶端则设置有一对对称分布的上导向轮（5），且所述上导向轮（5）的转轴纵向分布，两个上导向轮（5）夹在与加工中心机架（1）固定连接的导向轮支架（6）的两侧，所述导向滑板（4）上设置有水平分布的支撑柱（7）。置有水平分布的支撑柱（7）。置有水平分布的支撑柱（7）。


技术研发人员：孟国兴 招瑞丰 张迩瀚 李治 王长斌 王巨冰 郝秋菊
受保护的技术使用者：通用技术集团大连机床有限责任公司
技术研发日：2023.08.10
技术公布日：2023/10/15