CN108262628A - 直驱式钻铣床及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直驱式钻铣床，包括动力机构、动力传动机构、动力驱动机构和控制系统，动力机构包括主轴总成，动力传动机构包括花键套，加装转子和定子的花键套连接在主轴总成的动力输入端，动力驱动机构包括控制驱动器，控制驱动器直接驱动花键套转动，主轴总成通过花键套转动带动旋转，控制系统包括控制驱动器和数字编码器，控制驱动器内有主控芯片，数字编码器旋转给主控芯片信号，主控芯片分析数字编码器的转速和方向，驱动由花键套加装转子和定子后形成的无极调速电机的工作。通过上述方式，本发明直驱式钻铣床及其控制方法能够优化现有结构，消除现有传动结构带动引起嘈音及温升，低转速大扭矩，减少润滑，延长使用寿命。

Description

直驱式钻铣床及其控制方法

技术领域

本发明涉及钻铣床技术领域，特别是涉及一种直驱式钻铣床及其控制方法。

背景技术

目前钻铣床主轴变速的传动方式是通过双联齿轮或皮带轮实现传动，双联齿轮或皮带轮的换速操作方便，可以迅速切换到所需要的速度。

但是齿轮传动和皮带传动的铣床普遍存在噪音问题，对齿轮加工的要求也比较高，部分产品为了降低噪音采用尼龙齿轮，但是大大降低了工作强度，经常会有破损现象，维修率高。

另外齿轮传动和皮带传动过程中温升快，容易引发主轴故障，导致主轴寿命受到影响。

此外，钻铣床的基本本身的运行状况与机体状态并无直接显示与反馈，大部分时间需要经验人员的判断与维护，导致整体寿命受到影响。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种直驱式钻铣床及其控制方法，能够优化现有结构，减少相对应的外装电机及传动齿轮或皮带轮，消除现有传动结构带动引起的嘈音及温升，低转速大扭矩力，体积小，减少润滑，免维护，延长使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种直驱式钻铣床，包括：机座以及安装在机座上的主轴箱体，主轴箱体内有：

动力机构，包括主轴总成，主轴总成包括有一沿着Z轴方向进行360°旋转的动力主轴；

动力传动机构，包括花键套、转子和定子，加装转子和定子的花键套沿着Z轴方向连接在主轴总成的动力输入端；

动力驱动机构，包括控制驱动器，控制驱动器直接驱动花键套转动，主轴总成通过花键套转动带动旋转。

在本发明一个较佳实施例中，主轴总成还包括主轴机壳，主轴机壳内部中心沿竖直方向贯穿延伸形成一动力腔室，动力腔室内具有一动力主轴；动力主轴沿着Z轴方向上具有突出主轴机壳顶端和底端设置的第一轴承座和第一轴承组，第一轴承组设置于第一轴承座内，动力主轴的顶端和底端通过相应的第一轴承组支承于相应的第一轴承座上。

在本发明一个较佳实施例中，动力传动机构包括花键套，花键套外周加装有转子和定子后形成一无极调速电机。

在本发明一个较佳实施例中，花键套沿着Z轴方向上具有突出花键套的顶端和底端设置的第二轴承座和第二轴承组，第二轴承组设置于第二轴承座内，花键套的顶端和底端通过相应的第二轴承组支承于相应的第二轴承座上。

在本发明一个较佳实施例中，主轴总成与花键套之间通过花键进行配合，主轴总成跟随花键套的自身转动通过花键配合进行正反方向旋转。

在本发明一个较佳实施例中，主轴总成上啮合连接有一进给齿轴，主轴总成旋转带动进给齿轴转动，主轴总成通过进给齿轴转动进行上下升降运动。

本发明采用的另一个技术方案是：提供一种直驱式钻铣床的控制方法，包括一控制系统，

控制系统包括控制驱动器、动力主轴和数字编码器，控制驱动器内有一主控芯片，数字编码器与主控芯片电性连接，数字编码器安装在主轴箱体一侧用于检测动力主轴的转速和方向，

数字编码器上设有与其同轴设置的可复位编码器旋钮，数字编码器通过可复位编码器旋钮进行拨动控制。

在本发明一个较佳实施例中，拨动可复位编码器旋钮，带动同轴设置的数字编码器旋转，给主控芯片信号，主控芯片采集并分析数字编码器的转速信号和方向信号，结合当前动力主轴的转速通过控制驱动器驱动由花键套加装转子和定子后形成的无极调速电机的加速、减速或停机。

在本发明一个较佳实施例中，具体控制过程为：

当无极调速电机正转时：

编码器旋钮顺时针转动，数字编码器给主控芯片信号，根据转动的步长与转动速度，控制无极调速电机进行正向加速运动；

编码器旋钮逆时针转动，数字编码器给主控芯片信号，根据转动的步长与转动速度，控制无极调速电机进行正向减速运动；

当无极调速电机反转时：

编码器旋钮顺时针转动，数字编码器给主控芯片信号，根据转动的步长与转动速度，控制无极调速电机进行反向减速；

编码器旋钮逆时针转动，数字编码器给主控芯片信号，根据转动的步长与转动速度，控制无极调速电机进行反向加速；

开机时，主控芯片设定数字编码器的旋转，当顺时针或逆时针旋转半圈时，输出的信号为“死区”，只有当编码器旋转越过“死区”之后，电机才进行工作；

当无极调速电机正转，且转速低于30r/min时，继续逆时针旋转编码器旋钮，主控芯片会自动判定为停机, 电机停止工作；

当无极调速电机反转，且转速低于30r/min时，继续顺时针旋转编码器旋钮，主控芯片会自动判定为停机，电机停止工作。

本发明的有益效果是：本发明直驱式钻铣床及其控制方法通过花键套加装转子，并通过控制驱动器施加一定频率的电流来驱动主轴转动，主轴总成还可在花键套内上下升降，优化了结构，减少相对应的外装电机及传动齿轮或皮带轮，消除现有传动结构带动引起的嘈音及温升，低转速大扭矩力，体积小，减少润滑，免维护，延长使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明的直驱式钻铣床一较佳实施例的主视图；

图2是本发明的直驱式钻铣床一较佳实施例的左视图；

图3是图1中A处的局部放大图；

附图中各部件的标记如下：100、机座，200、主轴箱体，300、动力机构，301、动力主轴，302、主轴机壳，303、动力腔室，304、第一轴承组，305、第一轴承座，306、进给齿轴，400、动力传动机构，401、花键套、402、转子、403、定子，404、第二轴承组，405、第二轴承座，500、动力驱动机构，600、控制系统，601、控制驱动器，602、数字编码器，603、主控芯片，604、可复位编码器旋钮。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图3，本发明实施例包括：

一种直驱式钻铣床，包括：机座100以及安装在机座100上的主轴箱体200，主轴箱体200内有动力机构300、连接在动力机构300输入端的动力传动机构400以及与动力传动机构400连接的动力驱动机构500。

动力机构300包括主轴总成，主轴总成包括有一沿着Z轴方向进行360°旋转的动力主轴301。

主轴总成包括主轴机壳302，主轴机壳302内部中心沿竖直方向贯穿延伸形成一动力腔室303，动力腔室303内具有一动力主轴301。

动力主轴301沿着Z轴方向上具有突出主轴机壳302顶端和底端设置的第一轴承座305和第一轴承组304，第一轴承组304设置于第一轴承座305内，动力主轴301的顶端和底端通过相应的第一轴承组304支承于相应的第一轴承座305上。

动力传动机构400包括花键套401、转子402和定子403，加装转子402和定子403的花键套401沿着Z轴方向连接在主轴总成的动力输入端，花键套401外周加装有转子402和定子403后形成一无极调速电机。

花键套401沿着Z轴方向上具有突出花键套401的顶端和底端设置的第二轴承座405和第二轴承组404，第二轴承组404设置于第二轴承座405内，花键套401的顶端和底端通过相应的第二轴承组404支承于相应的第二轴承座405上。

动力驱动机构500包括控制驱动器，控制驱动器直接驱动花键套401转动，主轴总成通过花键套401转动带动旋转。

具体地，主轴总成与花键套401之间通过花键进行配合，主轴总成跟随花键套401的自身转动通过花键配合进行正反方向旋转。

主轴总成上还啮合连接有一进给齿轴306，主轴总成旋转带动进给齿轴306转动，主轴总成通过进给齿轴306转动进行上下升降运动。

直驱式钻铣床还包括一控制系统600，控制系统600包括控制驱动器601、动力主轴和数字编码器602，控制驱动器601内有一主控芯片603，数字编码器602与主控芯片603电性连接，数字编码器602安装在主轴箱体200一侧用于检测动力主轴301的转速和方向。

数字编码器602上设有与其同轴设置的可复位编码器旋钮604，数字编码器602通过可复位编码器旋钮604进行拨动控制。

一种直驱式钻铣床的控制方法，通过拨动可复位编码器旋钮604，带动数字编码器602旋转，给主控芯片603信号，主控芯片603采集并分析数字编码器602的转速信号和方向信号，结合当前动力主轴301的转速通过控制驱动器601驱动由花键套401加装转子402和定子403后形成的无极调速电机的加速、减速或停机。

上述直驱式钻铣床的控制方法的具体控制过程为：

当无极调速电机正转时：

编码器旋钮604顺时针转动，数字编码器602给主控芯片603信号，根据转动的步长与转动速度，控制无极调速电机进行正向加速运动；

编码器旋钮604逆时针转动，数字编码器602给主控芯片603信号，根据转动的步长与转动速度，控制无极调速电机进行正向减速运动；

当无极调速电机反转时：

编码器旋钮604顺时针转动，数字编码器602给主控芯片603信号，根据转动的步长与转动速度，控制无极调速电机进行反向减速；

编码器旋钮604逆时针转动，数字编码器602给主控芯片603信号，根据转动的步长与转动速度，控制无极调速电机进行反向加速；

开机时，主控芯片603设定数字编码器602的旋转，当顺时针或逆时针旋转半圈时，输出的信号为“死区”，防止人员误触开机；只有当数字编码器602旋转越过“死区”之后，无极调速电机才进行工作；

当无极调速电机正转，且转速低于30r/min时，继续逆时针旋转编码器旋钮604，主控芯片603会自动判定为停机, 电机停止工作；

当无极调速电机反转，且转速低于30r/min时，继续顺时针旋转编码器旋钮604，主控芯片603会自动判定为停机，电机停止工作。

进一步地，在控制系统中利用GPRS通讯模式或ZIGBEE组网通讯模式进行无线传输，GPRS通讯模式或ZIGBEE组网通讯模式的一端与控制系统的主控芯片603信号连接，另一端与云端服务器信号连接。

GPRS通讯模式或ZIGBEE组网通讯模式收集钻铣床的转速/工作时间显示/温升/故障率，然后回传至云端服务器，从而能使操作者与管理者在云端实时得到主轴工作状态，以及通过目前钻铣床的工作状态数据的分析，预先告知相关操作者与管理者进行故障筛查与机器维护。

本发明直驱式钻铣床及其控制方法的有益效果是：

取消了传统电机，将花键套加装转子和定子改成直联无级调速电机；

通过控制驱动器来施加一定频率的电流来直接驱动花键套转动，主轴总成跟随花键套的自身转动通过花键配合进行旋转，主轴总成再通过进给齿轴转动进行上下升降运动；

优化了结构，减少相对应的外装电机及传动齿轮或皮带轮的安装，消除现有传动结构带动引起的嘈音及温升，低转速大扭矩力，体积小，减少润滑，免维护，延长使用寿命。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种直驱式钻铣床，包括：机座以及安装在机座上的主轴箱体，其特征在于，主轴箱体内有：

动力机构，包括主轴总成，主轴总成包括有一沿着Z轴方向进行360°旋转的动力主轴；

动力传动机构，包括花键套、转子和定子，加装转子和定子的花键套沿着Z轴方向连接在主轴总成的动力输入端；

动力驱动机构，包括控制驱动器，控制驱动器直接驱动花键套转动，主轴总成通过花键套转动带动旋转。

2.根据权利要求1所述的直驱式钻铣床，其特征在于，主轴总成还包括主轴机壳，主轴机壳内部中心沿竖直方向贯穿延伸形成一动力腔室，动力腔室内具有一动力主轴，动力主轴沿着Z轴方向上具有突出主轴机壳顶端和底端设置的第一轴承座和第一轴承组，第一轴承组设置于第一轴承座内，动力主轴的顶端和底端通过相应的第一轴承组支承于相应的第一轴承座上。

3.根据权利要求2所述的直驱式钻铣床，其特征在于，动力传动机构包括花键套，花键套外周加装有转子和定子后形成一无极调速电机。

4.根据权利要求3所述的直驱式钻铣床，其特征在于，花键套沿着Z轴方向上具有突出花键套的顶端和底端设置的第二轴承座和第二轴承组，第二轴承组设置于第二轴承座内，花键套的顶端和底端通过相应的第二轴承组支承于相应的第二轴承座上。

5.根据权利要求1所述的直驱式钻铣床，其特征在于，主轴总成与花键套之间通过花键进行配合，主轴总成跟随花键套的自身转动通过花键配合进行正反方向旋转。

6.根据权利要求5所述的直驱式钻铣床，其特征在于，主轴总成上啮合连接有一进给齿轴，主轴总成旋转带动进给齿轴转动，主轴总成通过进给齿轴转动进行上下升降运动。

7.一种直驱式钻铣床的控制方法，其特征在于，包括一控制系统，

控制系统包括控制驱动器、动力主轴和数字编码器，控制驱动器内有一主控芯片，数字编码器与主控芯片电性连接，数字编码器安装在主轴箱体一侧用于检测动力主轴的转速和方向，

数字编码器上设有与其同轴设置的可复位编码器旋钮，数字编码器通过可复位编码器旋钮进行拨动控制。

8.根据权利要求7所述的直驱式钻铣床的控制方法，其特征在于，拨动可复位编码器旋钮，带动同轴设置的数字编码器旋转，给主控芯片信号，主控芯片采集并分析数字编码器的转速信号和方向信号，结合当前动力主轴的转速通过控制驱动器驱动由花键套加装转子和定子后形成的无极调速电机的加速、减速或停机。

9.根据权利要求8所述的直驱式钻铣床的控制方法，其特征在于，具体控制过程为：

当无极调速电机正转时：

编码器旋钮顺时针转动，数字编码器给主控芯片信号，根据转动的步长与转动速度，控制无极调速电机进行正向加速运动；

编码器旋钮逆时针转动，数字编码器给主控芯片信号，根据转动的步长与转动速度，控制无极调速电机进行正向减速运动；

当无极调速电机反转时：

编码器旋钮顺时针转动，数字编码器给主控芯片信号，根据转动的步长与转动速度，控制无极调速电机进行反向减速；

编码器旋钮逆时针转动，数字编码器给主控芯片信号，根据转动的步长与转动速度，控制无极调速电机进行反向加速；

开机时，主控芯片设定数字编码器的旋转，当顺时针或逆时针旋转半圈时，输出的信号为“死区”，只有当数字编码器旋转越过“死区”之后，无极调速电机才进行工作；

当无极调速电机正转，且转速低于30r/min时，继续逆时针旋转编码器旋钮，主控芯片会自动判定为停机, 电机停止工作；

当无极调速电机反转，且转速低于30r/min时，继续顺时针旋转编码器旋钮，主控芯片会自动判定为停机，电机停止工作。