CN105537629B - 一种智能电主轴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能电主轴，属于机电技术领域。该智能电主轴包括外套，前轴承座和后轴承座支撑座分别安装在外套的前后两端，在前轴承与前轴承座端面结合面设置有压力传感器，压力伺服动作器与后轴承座固定连接，在压力伺服动作器前后均设置有压力传感器，进出油及油压检测阀连接液压站，在前轴承座内设置有振动传感器、温度传感器，在外套及驱动转子中设置有温度传感器，在内设置有温度传感器三，在电主轴上设置有扭矩动态检测系统。本智能电主轴通过压力伺服动作器进行调整智能电主轴内部支撑的前、后轴承预紧力，实现零件加工工艺参数化、设备智能化、从而提高生产效率，获得更稳定的零件加工质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种电主轴，特别涉及一种智能电主轴，属于机电技术领域。
背景技术
国内电主轴的设计与制造大多是参照国外电主轴的设计，较大程度上制约了我国电主轴技术创新与产业发展。国内现有的电主轴大部分采用内装异步电机通过变频进行驱动,普遍存在的缺点是：一是国内现有电主轴没有运行状态参数检测传感器，无运行状态参数信号输出；二是国内现有电主轴其运行状态参数无法进行动态检测和数据分析；三是国内现有电主轴不能对其运行参数进行智能控制；四是国内现有电主轴的轴承预紧力恒定，运行速度、承受载荷以及主轴刚性不能进行动态调整。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能电主轴。
为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：一种智能电主轴，包括外套，前轴承座和后轴承座支撑座分别安装在外套的前后两端，驱动定子与定子水套固定在外套内，前轴承固定于回转轴的前端，驱动转子以过盈形式装入主轴回转轴的中部，在回转轴的后端安装有后轴承，后轴承通过后轴承座支撑在后轴承座支撑座内，回转轴前端通过前轴承支撑于前轴承座内，后端通过后轴承及后轴承座支撑在后轴承座支撑座内，在前轴承与前轴承座端面结合面设置有压力传感器，压力伺服动作器与后轴承座固定连接，压力伺服座和压力伺服盖固定连接在后轴承座支撑座上，在后轴承座支撑座上安装有旋转编码器，旋转编码器感应轮组件安装在回转轴的后部，在压力伺服动作器前后均设置有压力传感器，进出油及油压检测阀安装在压力伺服盖上，进出油及油压检测阀连接液压站，刀具安装于回转轴前端，上述的各压力传感器、压力伺服动作器、进出油及油压检测阀、旋转编码器均连接至电主轴控制系统，进一步的，所述的前轴承和后轴承均为两套，两套轴承之间设置有轴承隔离圈，进一步的，在前轴承座内设置有振动传感器、温度传感器一，在外套中设置有温度传感器二，在驱动定子内设置有温度传感器三，上述各传感器连接至电主轴控制系统，进一步的，后轴承座支撑座与后轴承座之间设置有轴承滑套，进一步的，前轴承与前轴承座端面结合面圆周方向均布有三只压力传感器，压力伺服动作器与压力伺服座结合端面圆周方向均布有三只压力传感器，压力伺服动作器与压力伺服盖结合端面圆周方向均布有三只压力传感器，进出油及油压检测阀与压力伺服动作器和压力伺服盖间的压力腔联通，进一步的，在电主轴上刀架端设置有跳动检测系统，所述的跳动检测系统包括连接在回转轴且与回转轴同心的跳动验棒，在跳动验棒的两侧分别设置有投光器和受光器，受光器连接有运算控制器，运算控制器连接有数字显示器，进一步的，在电主轴上设置有扭矩动态检测系统，所述的扭矩动态检测系统包括回转轴，在回转轴后端部通过连接杆连接有液压伺服马达，所述的连接杆与回转轴同心，液压伺服马达通过连接杆随回转轴一起转动，液压伺服马达上设置有压力传感器和流量传感器，压力传感器和流量传感器连接至运算控制器，运算控制器连接有显示器。
本发明的积极有益技术效果在于：本智能电主轴通过压力伺服动作器进行调整智能电主轴内部支撑的前、后轴承预紧力，从而调整和控制智能电主轴运行参数，如最高速度、承受载荷，轴向刚性等，使得智能电主轴可以应用于多种加工工艺，电主轴内置多种传感器，通过采集传感器的输出信号可以实时查看智能电主轴所有运行参数，如温升、振动、噪声、转速、扭矩、载荷等，为更精密，更可靠的高性能智能电主轴的研发提供理论数据， 通过对智能电主轴运行时各项参数进行动态检测，结合对智能电主轴前、后轴承预紧力的调整，对智能电主轴各项运行参数进行优化分析与控制，实现零件加工工艺参数化、设备智能化、从而提高生产效率，获得更稳定的零件加工质量。
附图说明
图1是本发明的整体示意图。
图2是本发明后端部的放大示意图。
图3是本发明配置跳动检测系统及扭矩动态检测系统的示意图。
具体实施方式
为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例。这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。
结合附图对本发明进一步详细的解释，附图中各标记为：1：回转轴；2：前螺母；3：前盖；4：前轴承隔离圈；5：前轴承座；6：外套；7：驱动转子；8：驱动定子；9：定子水套；10：旋转编码器感应轮组件；11：后轴承；12：后轴承隔离圈；13：轴承滑套；14：后轴承座支撑座；15：后螺母；16：后轴承座；17：压力伺服座；18：压力伺服盖；19：压力伺服动作器；20：振动传感器；21：温度传感器一；22：前轴承与前轴承座端面结合面圆周方向上的压力传感器；23：温度传感器二；24：温度传感器三；25：旋转编码器；26：压力伺服动作器与压力伺服座结合端面圆周方向的压力传感器；27：压力伺服动作器与压力伺服盖结合端面圆周方向的压力传感器；29：进出油及油压检测阀；30：刀具；31：前轴承；38：刀柄；400：跳动验棒；401：投光器；402：受光器；500：液压伺服马达；501：连接杆；503：伺服液压马达上的压力传感器；502：流量传感器。如附图所示，一种智能电主轴，其结构为前轴承座5与后轴承座支撑座14分别安装在外套6的前后两端，驱动定子8与定子水套9固定在外套6内；两套前轴承31和前轴承隔圈4通过前螺母2固定于回转轴1的前端，驱动转子7通过过盈方式装入主轴回转轴1的中部，后螺母15将两套后轴承11、后轴承隔圈12和编码器感应轮组件10和后轴承座16安装于回转轴1的后端，安装有轴承的回转轴1通过前轴承支撑于前轴承座5和后轴承座支撑座14内，前轴承通过前盖3与前轴承座5固定连接；后轴承通过后轴承座16、轴承滑套13支撑于后轴承座支撑座14内；压力伺服动作器19与后轴承座16连接，压力伺服座17和压力伺服盖18连接于后轴承座支撑座14上；振动传感器20、温度传感器一21、压力传感器安装在前轴承座5内，三只压力传感器均匀分布设置在前轴承与前轴承座端面结合面圆周方向上，22所示为其中一个，温度传感器二23安装在外套6内、温度传感器三24安装在驱动定子8内，旋转编码器25安装在后轴承座支撑座14上，编码器感应轮组件10和安装于回转轴1的后端，在压力伺服动作器19与压力伺服座17结合端面圆周方向均布有三只压力传感器，26所示压力伺服动作器与压力伺服座结合端面圆周方向的压力传感器为其中一个，压力伺服动作器19与压力伺服盖18结合端面圆周方向均布有三只压力传感器，27所示的压力伺服动作器与压力伺服盖结合端面圆周方向的压力传感器为其中一个，进出油及油压检测阀29安装在压力伺服盖18上，进出油及油压检测阀与压力伺服动作器和压力伺服盖间的压力腔联通，进出油及油压检测阀连接液压站，刀具30安装于回转轴1前端，上述的各压力传感器、压力伺服动作器、进出油及油压检测阀、旋转编码器均连接至电主轴控制系统。在电主轴上刀架端设置有跳动检测系统，所述的跳动检测系统包括连接在回转轴且与回转轴同心的跳动验棒400，在跳动验棒400的两侧分别设置有投光器401和受光器402，受光器连接有运算控制器，运算控制器连接有数字显示器，运算控制器均可设置在控制系统中，图3中跳动验棒连接在刀柄上，在检测跳动时，首先在刀柄上安装跳动验棒，跳动验棒随回转轴高速旋转，投光器和受光器安装在跳动验棒两侧，投光器和受光器可选择采用光栅投光器和光栅受光器，投光器发出的光经跳动验棒投射到受光器形成阴影，跳动验棒在圆周方向产生的跳动导致投射到受光器阴影的变化，运算控制器采集受光器信号变化通过相关的逻辑运算转换成数字信号通过数字显示器显示动态跳动精度值，本系统中，跳动验棒挡光部分为圆柱形或轮辐形，在电主轴上设置有扭矩动态检测系统，图中扭矩动态检测系统设置在主轴后端，所述的扭矩动态检测系统包括回转轴，在回转轴后端部通过连接杆501连接有液压伺服马达500，所述的连接杆500与回转轴同心，液压伺服马达500通过连接杆501随回转轴一起转动，液压伺服马达上设置有压力传感器和流量传感器502，503所示为伺服液压马达上的压力传感器，伺服液压马达上的压力传感器和流量传感器连接至运算控制器，运算控制器连接有显示器，运算控制器均可设置到控制系统中。本电主轴中采用的压力伺服动作器可采用油缸的活塞，压力伺服座为油缸座，压力伺服盖为油缸盖，进出油及油压检测阀用于进出油及油压检测，油缸采用伺服控制，即采用伺服油缸，需要调整预紧力时，通过调整油缸的油压通过活塞作用到后轴承座上通过回转轴调整前后轴承的预紧力。本智能电主轴通过压力伺服动作器进行调整智能电主轴内部支撑的前、后轴承预紧力，从而调整和控制智能电主轴运行参数，如最高速度、承受载荷，轴向刚性等，使得智能电主轴可以应用于多种加工工艺，电主轴内置多种传感器，通过采集传感器的输出信号可以实时查看智能电主轴所有运行参数，如温升、振动、噪声、转速、扭矩、载荷等，为更精密，更可靠的高性能智能电主轴的研发提供理论数据，通过对智能电主轴运行时各项参数进行动态检测，结合对智能电主轴前、后轴承预紧力的调整，对智能电主轴各项运行参数进行优化分析与控制，实现零件加工工艺参数化、设备智能化，从而提高生产效率，获得更稳定的零件加工质量。
在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。
Claims (6)
1.一种智能电主轴，包括外套，前轴承座和后轴承座支撑座分别安装在外套的前后两端，驱动定子与定子水套固定在外套内，前轴承固定于回转轴的前端，驱动转子以过盈形式装入主轴回转轴的中部，在回转轴的后端安装有后轴承，其特征在于：后轴承通过后轴承座支撑在后轴承座支撑座内，回转轴前端通过前轴承支撑于前轴承座内，后端通过后轴承及后轴承座支撑在后轴承座支撑座内，在前轴承与前轴承座端面结合面设置有压力传感器，压力伺服动作器与后轴承座固定连接，压力伺服座和压力伺服盖固定连接在后轴承座支撑座上，在后轴承座支撑座上安装有旋转编码器，旋转编码器感应轮组件安装在回转轴的后部，在压力伺服动作器前后均设置有压力传感器，进出油及油压检测阀安装在压力伺服盖上，进出油及油压检测阀连接液压站，刀具安装于回转轴前端，上述的各压力传感器、压力伺服动作器、进出油及油压检测阀、旋转编码器均连接至电主轴控制系统,在电主轴上刀架端设置有跳动检测系统，所述的跳动检测系统包括连接在回转轴且与回转轴同心的跳动验棒，在跳动验棒的两侧分别设置有投光器和受光器，受光器连接有运算控制器，运算控制器连接有数字显示器。
2.根据权利要求1所述的一种智能电主轴，其特征在于：所述的前轴承和后轴承均为两套，两套轴承之间设置有轴承隔离圈。
3.根据权利要求1所述的一种智能电主轴，其特征在于：在前轴承座内设置有振动传感器、温度传感器一，在外套中设置有温度传感器二，在驱动定子内设置有温度传感器三，上述各传感器连接至电主轴控制系统。
4.根据权利要求1所述的一种智能电主轴，其特征在于：后轴承座支撑座与后轴承座之间设置有轴承滑套。
5.根据权利要求1所述的一种智能电主轴，其特征在于：前轴承与前轴承座端面结合面圆周方向均布有三只压力传感器，压力伺服动作器与压力伺服座结合端面圆周方向均布有三只压力传感器，压力伺服动作器与压力伺服盖结合端面圆周方向均布有三只压力传感器，进出油及油压检测阀与压力伺服动作器和压力伺服盖间的压力腔联通。
6.根据权利要求1所述的一种智能电主轴，其特征在于：在 电主轴上设置有扭矩动态检测系统，所述的扭矩动态检测系统包括回转轴，在回转轴后端部通过连接杆连接有液压伺服马达，所述的连接杆与回转轴同心，液压伺服马达通过连接杆随回转轴一起转动，液压伺服马达上设置有压力传感器和流量传感器，压力传感器和流量传感器连接至运算控制器，运算控制器连接有显示器。
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