CN104227163B - 一种力矩电机直驱式全浸液转台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种力矩电机直驱式全浸液转台，包括支撑壳体、力矩电机、输出转轴和工作台，所述力矩电机固定在所述支撑壳体上，并由转台前、后防护罩密封起来，所述输出转轴直接固定安装在所述力矩电机轴上，所述输出转轴密封地穿出所述前防护罩，所述工作台绝缘地安装在所述输出转轴上，在所述工作台和所述机架之间设置进电结构。本发明采用力矩电机直驱的方式，结构简单、占用空间小、分度精度高；采用气动密封+动密封+回油通道+静密封的复合密封方式，密封效果好；采用轴向进电的方式进电，进电系统安装方便，进电效果好；采用两点支撑方式，使得转台承载效果更好，动态性能更稳定。

Description

一种力矩电机直驱式全浸液转台

技术领域

本发明属于特种加工技术领域，尤其涉及一种用于电火花加工机床的全浸液数控转台。

背景技术

电火花加工技术是利用脉冲放电产生的热能来蚀除工件材料的，主要用于机械加工难以胜任的高硬度、高强度、高熔点、高韧性和高脆性材料的加工，并可完成精密、复杂形状零件的加工。电火花加工以工作液作为放电介质，常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质，如煤油、去离子水和乳化液等。因此，浸在工作液中的关键部件要具有良好的密封性能。若防护不到位，将会导致关键部件损坏。

在复杂曲面零件的加工中（例如，整体闭式叶轮的加工），多轴联动精密数控电火花加工设备得到了广泛应用，而全浸液数控转台是多轴联动精密数控电火花加工中所必须的关键功能部件。全浸液数控转台产品的结构目前主要有两种结构形式：一是采用伺服电机通过蜗轮、蜗杆自液面上部向液面底部传递动力来驱动转台旋转的结构；二是采用皮带传动的方式，伺服电机驱动谐波齿轮带动输出转轴的方式来实现转台做旋转运动的结构形式。这两类全浸液转台的制造难度大和工艺技术复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种力矩电机直驱式全浸液转台，其可以较好地满足电火花加工过程中对旋转部件的密封性、精度保证技术和可靠性技术的需求，且制造工艺简单、防护性能好。

本发明的进一步的目的在于提供一种可以达到很高密封程度的力矩电机直驱式全浸液转台。

本发明的进一步的另外一个目的在于提供一种安全、稳定、连续、占用空间小的工作台进电结构。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种力矩电机直驱式全浸液转台，包括机架、力矩电机、输出转轴和工作台，其特征在于：所述机架包括支撑壳体、前防护罩和后防护罩，所述力矩电机固定在所述支撑壳体上，并由转台前、后防护罩密封起来，所述输出转轴直接固定安装在所述力矩电机1的转子上，所述输出转轴密封地穿出所述前防护罩，所述工作台绝缘地安装在所述输出转轴上，在所述工作台和所述机架之间设置进电结构。

所述转台的密封，即连接所述工作台的输出转轴与所述前防护罩之间的动密封结构可以是采用复合密封方式。

一种复合密封结构的优选方案是，在与所述前防护罩对应的所述输出转轴上设置至少两道旋转格莱圈。

进一步地，除了设置旋转格莱圈之外，还可以在靠近力矩电机一侧的、与所述输出转轴对应的所述前防护罩上设置油封装置。

进一步地，所述输出转轴与所述前防护罩之间设置有回油通道。

所述回油通道的结构可以是：在所述输出转轴上设置有回油孔，该回油孔的一端与所述复合密封结构中各个密封结构之间的所述前防护罩和所述输出转轴之间的间隙连通，该回油孔的另一端与该输出转轴上连接的一回转接头的内腔连通，该回转接头上通过动静接头连接一静态接管的一端，该静态接管的另一端引出所述前防护罩和后防护罩与所述支撑壳体构成的密封空间。

所述前防护罩和后防护罩与所述支撑壳体的连接部的侧面上设置密封圈构成所述静密封。

所述静密封为O型圈密封结构。

在所述支撑壳体、前防护罩和后防护罩构成的密封空间上设置进气孔，该进气孔上连接进气管路，用以在使用中输送气体到该密封空间中构成气动密封。

该转台采用上述密封结构，使其密封等级可以达到使用的要求。尤其是采用气动密封+动密封+回油通道+静密封的复合密封方式，使其密封等级可以达到IP68。

所述工作台的进电系统为轴向进电系统。

优选地，所述轴向进电系统为：所述工作台的进电系统包括绝缘外套、进电铜环和复位弹簧，所述绝缘外套固定在所述前防护罩上，所述绝缘外套的朝向设置在所述输出转轴上的工作台的侧面上设有一环形凹槽，所述进电铜环可轴向移动地设置该环形凹槽中，在所述绝缘外套的环形凹槽的槽底与所述进电铜环的相应端面之间设置所述复位弹簧；所述进电铜环的端面与所述工作台弹性接触。

所述进电铜环和所述绝缘外套的可轴向移动的设置结构为：在所述绝缘外套上沿周向设置若干销孔，所述进电铜环上相应处设有销孔与绝缘外套上的所述销孔对应，但所述进电铜环上的所述销孔为在轴向延伸一段的长孔。

另外，所述进电铜环的朝向所述绝缘外套的所述环形凹槽槽底的侧面设置弹簧容置腔，使得所述复位弹簧嵌设在该弹簧容置腔中定位。

所述力矩电机在所述支撑壳体上的支撑结构为两点支撑方式。

所述两点支撑方式为：所述力矩电机的前部支撑在所述支撑壳体上，所述力矩电机的后部支撑在固于所述支撑壳体上的一支撑板上。

所述后防护罩上开有所述力矩电机的进电线孔和其编码器的进线孔。

在所述后防护罩上设有所述进气孔，该进气孔上设有用于进气的转接接头。

所述工作台和所述输出转轴之间的绝缘结构为：在所述输出转轴和所述工作台相邻的端面之间设置一中间绝缘垫，所述工作台穿设在所述输出转轴上，在该输出转轴侧壁和所述工作台之间通过设置在输出转轴上的绝缘套隔开。

进一步地，所述工作台通过螺栓固定在所述输出转轴上，螺栓和工作台的绝缘结构为：在所述工作台外端面上设置一外部绝缘垫，所述螺栓的端头抵在该外部绝缘垫上，两个该绝缘垫的供所述螺栓穿过的螺栓孔的孔径较小，而所述工作台上供所述螺栓穿过的螺栓孔的孔径较大，在工作台的螺栓孔段的螺栓上套设绝缘套管使得螺栓与工作台绝缘。

总之，工作台和力矩电机之间的绝缘优选是通过固定在输出转轴上的中间绝缘垫和用于压紧工作台的外部绝缘垫的共同作用下实现的。其中两个绝缘垫上通过螺栓的螺栓孔的直径比工作台上通过螺栓的螺栓孔直径小，锁紧螺栓的对应工作台处的中间段套有绝缘套管，从而避免工作台与锁紧螺栓接触，避免放电加工对力矩电机造成影响。

本发明提供的力矩电机直驱式全浸液转台的优点是：采用力矩电机直驱的方式，结构简单、占用空间小、分度精度高；进一步地，本全浸液转台的密封结构密封效果好，结构简单，尤其是在输出转轴和机架之间采用的动密封和前后防护罩和支撑壳体之间的静密封构成的复合密封方式，密封效果好，另外，在动密封处设置回油通道，可以降低最后一级动密封结构的密封压力，从而获得更好的密封效果，而向机架的由前后防护罩和支撑壳体构成的空间中输入气体的气动密封，更能够使得各处的静密封结构更加可靠，因此，本发明提供的全浸液转台的密封可以达到IP68；再有，本发明一改现有技术的碳刷径向进电传统，采用轴向进电的方式进电，进电系统安装方便，进电效果好；还有，本发明对于力矩电机采用两点支撑方式，使得转台承载效果更好，动态性能更稳定。

下面通过附图和实施例对本发明做一进步说明。

附图说明

图1为本发明提供的力矩电机直驱式全浸液转台的剖面结构示意图。

图2为另一种动密封结构的本发明提供的力矩电机直驱式全浸液转台的剖面结构示意图。

图3为图2所示的力矩电机直驱式全浸液转台的立体结构示意图。

图4为图1或图2所示的力矩电机直驱式全浸液转台中进电系统的结构示意图。

图中：1、力矩电机；2、支撑壳体；3、前防护罩；4、后防护罩；5、工作台；6、输出转轴；7、旋转格莱圈；8、O型圈I；9、O型圈II；10、中间绝缘垫I；11、外绝缘垫II；12、支撑板；13、进电系统；14、力矩电机编码器进线孔；15、力矩电机进电线孔；16、进气转接头I；17、回油转接头；18、绝缘外套；19、弹簧；20、进电铜环；21、进电装置；22、旋转接头；23、回油孔；24、耐压油封。

具体实施方式

如图1和图3所示，本发明提供的力矩电机直驱式全浸液转台主要包括有：力矩电机1、支撑壳体2、前防护罩3、后防护罩4、工作台5、输出转轴6、旋转格莱圈7、O型圈I8、O型圈II9、绝缘垫I10、绝缘垫II11、支撑板12、进电系统13、进气转接头16、回油转接头17。

以支撑壳体2、前防护罩3和后防护罩4为主构成机架，力矩电机1固定在支撑壳体2上，并由转台前防护罩3、后防护罩4密封起来，输出转轴6直接固定安装在力矩电机轴上，输出转轴6密封地穿出前防护罩3，工作台5绝缘地安装在输出转轴6上，在工作台5和机架之间设置进电结构。

如图1所示，带有绝对编码器的力矩电机1固定安装在支撑壳体2上；力矩电机1在支撑壳体2上的支撑结构为两点支撑方式。

所述两点支撑方式为：力矩电机1的前部支撑在支撑壳体2上，力矩电机的后部支撑在固于支撑壳体2上的一支撑板12上。

输出转轴6直接安装在力矩电机1的转子上。

工作台5和输出转轴6之间的绝缘结构为：中间绝缘垫I10安装在工作台5与输出转轴6上的一轴肩之间，同时外绝缘垫II11通过将工作台5与输出转轴6固连的螺栓固定在工作台5的外侧面上，用于压紧并固定工作台5。

工作台5穿设在输出转轴6上，在输出转轴6侧壁和工作台5之间通过设置在输出转轴上的绝缘套隔开。

螺栓的端头抵在该外绝缘垫II11上，中间绝缘垫I10和外绝缘垫II11的供所述螺栓穿过的螺栓孔的孔径较小，而工作台5上供螺栓穿过的螺栓孔的孔径较大，在工作台5的螺栓孔段的螺栓上套设绝缘套管使得螺栓与工作台5绝缘。

总之，工作台和力矩电机之间的绝缘优选是通过固定在输出转轴上的中间绝缘垫和用于压紧工作台的外部绝缘垫的共同作用下实现的，中间绝缘垫I10和外绝缘垫II11的夹持安装状态，保证了工作台5与力矩电机1之间的绝缘。输出转轴6的对应工作台5中心孔的中间轴段上和锁紧螺栓的对应工作台5上螺栓孔的中间段均套有绝缘套管，从而避免工作台与输出转轴和锁紧螺栓接触，避免放电加工对力矩电机造成影响。

本力矩电机直驱式全浸液转台在使用中完全浸没的油液中，力矩电机的密封是关键。密封点有静密封点和动密封点。

静密封点包括机架的密封，即前后防护罩与支撑壳体之间的密封。具体地，如图1、2所示，前防护罩3固定安装在支撑壳体2上，且两者安装面之间设置O型密封圈I8，由O型密封圈I8保证油液不会渗漏。后防护罩4也是安装在支撑壳体2上，在后防护罩4和支撑壳体2的安装面之间设置O型密封圈II9，由O型密封圈II9确保两者之间的接触面不会出现加工液渗漏。

动密封点即为输出转轴和前防护罩之间的密封。输出转轴6和前防护罩3之间设置动密封结构，如图1所示，用在输出转轴6与前防护罩3之间设置的动密封结构为三道旋转格莱圈7，安装在输出转轴6上和前防护罩3上的密封圈环槽中，如此，可以确保运动过程中输出转轴6和前防护罩3之间不会出现渗漏情况。

动密封结构还可以是在图1的基础上再增加耐压油封和回油通道，如图2所示，输出转轴6设计为阶梯型结构，在第一阶梯上，输出转轴6和前防护罩3之间设置耐压油封24，其可以是TCV油封、TCN油封、TBV油封等。在第二阶梯上设置两个旋转格莱圈7，其结构与图1所示的结构相同。另外，在第二阶梯和第一阶梯交接处，输出转轴6上开有回油孔23，该回油孔23的一端与耐压油封24和与之相邻的一道旋转格莱圈7之间的前防护罩3和输出转轴之间的间隙连通，该回油孔23的另一端通到输出转轴的空心的轴心，与该输出转轴上固接的一旋转接头22的内腔连通，该旋转接头22上通过动静接头连接一静态接管的一端，该静态接管的另一端引出前防护罩3和后防护罩4与支撑壳体2构成的密封空间。具体地，静态接管转接到后防护罩4上的回油转接头17，因此便于将渗漏入腔室的加工液导出。为了保证密封，转台动密封为双层的旋转格莱圈7密封+耐压油封24的结构。通过多种密封措施可使全浸液转台的密封等级达到IP68的要求。

再有，密封结构还可以包括一气动密封结构，即在后防护罩4上设置密封接管16，向机架的密封空间中通入压缩气体，固定安装在后防护罩4上的进气转接头I16用于低于1Mpa的背压气体的接入，构成气动密封，从而提高全浸液转台的密封可靠性。

本力矩电机直驱式全浸液转台如图2所示，后防护罩4上开有力矩电机1的编码器进线孔14和力矩电机进电线孔15，两种线的转接头需满足防护等级为IP68的要求。

本力矩电机直驱式全浸液转台的进电系统采用轴向进电方式。如图1和图4所示，进电系统13主要由绝缘外套18、复位弹簧19和进电铜环20组成，绝缘外套18固定安装在前防护罩3上，绝缘外套18的朝向设置在输出转轴6上的工作台5的侧面上设有一环形凹槽，进电铜环20可轴向移动地设置该环形凹槽中，在绝缘外套18的环形凹槽的槽底与进电铜环20的相应端面之间设置复位弹簧19；进电铜环20的端面与工作台5弹性接触。在弹簧力的作用下通过进电铜环20实现轴向进电。

绝缘外套18固定在前防护罩3上，绝缘外套18的朝向设置在输出转轴6上的工作台5的侧面上设有一环形凹槽，进电铜环20可轴向移动地设置该环形凹槽中，在绝缘外套18的环形凹槽的槽底与所述进电铜环的相应端面之间设置弹簧19；进电铜环20的朝向绝缘外套18的环形凹槽槽底的侧面设置弹簧容置腔，使得弹簧19嵌设在该弹簧容置腔中定位。进电铜环20的端面与工作台5接触。

进电铜环20相对于绝缘外套18可轴向移动地设置。该可轴向移动的结构可以有很多种。例如在绝缘外套和进电铜环相邻两侧面之一上设置滑槽，另一上设置凸块嵌设在滑槽中，等等结构。本实施例给出一个销连接结构。

如图1和图3所示，进电铜环20和绝缘外套18的可轴向移动的设置结构为：在绝缘外套18上沿周向设置若干销孔，进电铜环20上相应处设有销孔与绝缘外套18上的销孔对应，进电铜环20上的销孔为在轴向延伸一段的长孔；在绝缘外套和进电铜环的相对的销孔中穿设固定销。由于进电铜环上的销孔为长孔，因此，进电铜环20可以相对于绝缘外套18在轴向上移动，在弹簧19的作用下，进电铜环20的端面即可抵压在工作台5的端面上给工作台进电。进电铜环20的抵压工作台5的端面最好为弧形面，见图1所示。进电装置21中的导线连接在穿过绝缘外套18上开设的径向进线孔，连接在一接线块上，该接线块卡设在进电铜环20上。

本发明提供的力矩电机直驱式全浸液转台，主要包括：带有绝对编码器的力矩电机1、支撑壳体2、前防护罩3、后防护罩4、输出转轴6和前防护罩3之间的动密封、前后防护罩和支撑壳体2之间的静密封、工作台内侧与输出转轴即工作台外侧的两绝缘垫、进电机构、后支撑板12等。带有绝对编码器的力矩电机固定安装在支撑壳体上；输出转轴6直接安装在力矩电机1的转子上；工作台5两端安装面夹持在两个绝缘垫之间并固定安装在输出转轴6上；前防护罩3固定安装在支撑壳体2上，两者之间安装有O型密封圈作为静密封，且输出转轴6由安装了动密封7的前防护罩3中心孔穿出；后防护罩4也是安装在支撑壳体2上，两者之间安装有O型圈作为静密封，后防护罩4上开有力矩电机的进电线孔和其编码器的进线孔（两种线的转接头需满足防护等级为IP68的要求），并安装有用于进气的转接接头；后支撑面板12安装在支撑壳体2上，并套装在力矩电机1后端，从而实现了力矩电机的两点支撑；进电系统由绝缘外套18、弹簧19和进电铜环20组成，其固定在前防护罩3上，通过弹簧力的作用实现轴向电。该全浸液转台在工作状体需通入不高于1Mpa 的低压气体来提高全浸液转台的密封效果。本发明的进电系统采用轴向进电的优点是，可使得占用径向空间小，便于安装和转台的小型化设计。

Claims (13)

1.一种力矩电机直驱式全浸液转台，包括机架、力矩电机、输出转轴和工作台，其特征在于：所述机架包括支撑壳体、前防护罩和后防护罩，所述力矩电机固定在所述支撑壳体上，并由转台前、后防护罩密封起来，所述输出转轴直接固定安装在所述力矩电机的转子上，所述输出转轴密封地穿出所述前防护罩，所述工作台绝缘地安装在所述输出转轴上，在所述工作台和所述机架之间设置进电系统；

所述转台的密封，即连接所述工作台的输出转轴与所述前防护罩之间的动密封结构是采用复合密封方式，其是：在与所述前防护罩对应的所述输出转轴上设置至少两道旋转格莱圈；

所述输出转轴与所述前防护罩之间设置有回油通道；

所述回油通道的结构是：在所述输出转轴上设置有回油孔，该回油孔的一端与所述复合密封结构中各个密封结构之间的所述前防护罩和所述输出转轴之间的间隙连通，该回油孔的另一端与该输出转轴上连接的一回转接头的内腔连通，该回转接头上通过动静接头连接一静态接管的一端，该静态接管的另一端引出所述前防护罩和后防护罩与所述支撑壳体构成的密封空间。

2.根据权利要求1所述的力矩电机直驱式全浸液转台，其特征在于：在所述支撑壳体、前防护罩和后防护罩构成的密封空间上设置进气孔，该进气孔上连接进气管路，用以在使用中输送气体到该密封空间中构成气动密封。

3.根据权利要求2所述的力矩电机直驱式全浸液转台，其特征在于：还在靠近力矩电机一侧的、与所述输出转轴对应的所述前防护罩上设置油封装置；和/或，

所述前防护罩和后防护罩与所述支撑壳体的连接部的侧面上设置密封圈构成静密封。

4.根据权利要求3所述的力矩电机直驱式全浸液转台，其特征在于：所述静密封为O型圈密封结构。

5.根据权利要求1至4之一所述的力矩电机直驱式全浸液转台，其特征在于：所述工作台的进电系统为轴向进电系统。

6.根据权利要求5所述的力矩电机直驱式全浸液转台，其特征在于：所述轴向进电系统为：所述工作台的进电系统包括绝缘外套、进电铜环和复位弹簧，所述绝缘外套固定在所述前防护罩上，所述绝缘外套的朝向设置在所述输出转轴上的工作台的侧面上设有一环形凹槽，所述进电铜环可轴向移动地设置该环形凹槽中，在所述绝缘外套的环形凹槽的槽底与所述进电铜环的相应端面之间设置所述复位弹簧；所述进电铜环的的端面与所述工作台接触。

7.根据权利要求6所述的力矩电机直驱式全浸液转台，其特征在于：所述进电铜环和所述绝缘外套的可轴向移动的设置结构为：在所述绝缘外套上沿周向设置若干销孔，所述进电铜环上相应处设有销孔与绝缘外套上的所述销孔对应，但所述进电铜环上的所述销孔为在轴向延伸一段的长孔；和/或，

所述进电铜环的朝向所述绝缘外套的所述环形凹槽槽底的侧面设置弹簧容置腔，使得所述复位弹簧嵌设在该弹簧容置腔中定位。

8.根据权利要求1至4之一所述的力矩电机直驱式全浸液转台，其特征在于：所述力矩电机在所述支撑壳体上的支撑结构为两点支撑方式；和/或，所述后防护罩上开有力矩电机的进电线孔和其编码器的进线孔；和/或，

所述工作台和所述输出转轴之间的绝缘结构为：在所述输出转轴和所述工作台相邻的端面之间设置一中间绝缘垫，所述工作台穿设在所述输出转轴上，在该输出转轴侧壁和所述工作台之间通过设置在输出转轴上的绝缘套隔开。

9.根据权利要求5所述的力矩电机直驱式全浸液转台，其特征在于：所述力矩电机在所述支撑壳体上的支撑结构为两点支撑方式；和/或，所述后防护罩上开有力矩电机的进电线孔和其编码器的进线孔；和/或，

所述工作台和所述输出转轴之间的绝缘结构为：在所述输出转轴和所述工作台相邻的端面之间设置一中间绝缘垫，所述工作台穿设在所述输出转轴上，在该输出转轴侧壁和所述工作台之间通过设置在输出转轴上的绝缘套隔开。

10.根据权利要求6所述的力矩电机直驱式全浸液转台，其特征在于：所述力矩电机在所述支撑壳体上的支撑结构为两点支撑方式；和/或，所述后防护罩上开有力矩电机的进电线孔和其编码器的进线孔；和/或，

所述工作台和所述输出转轴之间的绝缘结构为：在所述输出转轴和所述工作台相邻的端面之间设置一中间绝缘垫，所述工作台穿设在所述输出转轴上，在该输出转轴侧壁和所述工作台之间通过设置在输出转轴上的绝缘套隔开。

11.根据权利要求7所述的力矩电机直驱式全浸液转台，其特征在于：所述力矩电机在所述支撑壳体上的支撑结构为两点支撑方式；和/或，所述后防护罩上开有力矩电机的进电线孔和其编码器的进线孔；和/或，

所述工作台和所述输出转轴之间的绝缘结构为：在所述输出转轴和所述工作台相邻的端面之间设置一中间绝缘垫，所述工作台穿设在所述输出转轴上，在该输出转轴侧壁和所述工作台之间通过设置在输出转轴上的绝缘套隔开。

12.根据权利要求8所述的力矩电机直驱式全浸液转台，其特征在于：所述两点支撑方式为：所述力矩电机的前部支撑在所述支撑壳体上，所述力矩电机的后部支撑在固于所述支撑壳体上的一支撑板上；和/或，

所述工作台通过螺栓固定在所述输出转轴上，螺栓和工作台的绝缘结构为：在所述工作台外端面上设置一外部绝缘垫，所述螺栓的端头抵在该外部绝缘垫上，两个该绝缘垫的供所述螺栓穿过的螺栓孔的孔径较小，而所述工作台上供所述螺栓穿过的螺栓孔的孔径较大，在工作台的螺栓孔段的螺栓上套设绝缘套管使得螺栓与工作台绝缘。

13.根据权利要求2至4之一所述的力矩电机直驱式全浸液转台，其特征在于：在所述后防护罩上设有所述进气孔，该进气孔上设有用于进气的转接接头。