CN108972023A - 一种工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台，包括：工件夹持轴直驱转台箱体、稀土永磁电机定子、稀土永磁电机转子、传动轴及防尘组件；所述稀土永磁电机定子固定安装于所述工件夹持轴直驱转台箱体的内壁；所述稀土永磁电机转子转动内置于所述工件夹持轴直驱转台箱体；所述传动轴的中部与所述稀土永磁电机转子固定连接；该工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台直接由其内部设置的稀土永磁电机定子及稀土永磁电机转子直接驱动所述传动轴转动，取代了现有技术中涡轮蜗杆及皮带驱动传动轴转动，避免出现因蜗轮蜗杆或皮带的磨损而导致的加工精度的降低；所述工件夹持轴直驱转台箱体内设置有冷却液流动腔。
Description
技术领域
本发明涉及五轴联动数控机床技术领域，具体涉及一种工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台。
背景技术
由于五轴联动数控机床具有三个直线坐标及两个旋转坐标，适用于复杂曲面的加工。现有五轴加工机床主轴旋转动力转台的结构：包括箱体和安装于主轴箱体内的主轴及支撑轴承，主轴的转动是通过伺服电机加蜗轮蜗杆或通过皮带轮驱动旋转。这种主轴旋转动力转台的结构因为有蜗轮蜗杆或皮带的存在，外形大和安装空间大，导致设备整体尺寸大，不利于安装。并且，现有主轴旋转动力转台传动方式的传递扭矩低，不具备急加速和急减速的性能，长期使用会因蜗轮蜗杆或皮带的磨损降低加工精度,同时，机械运转过程中会产生大量的热量，热量的积累会导致机械设备出现故障。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台，解决现有技术中的动力转台含有涡轮蜗杆及皮带结构，易出现蜗轮蜗杆或皮带的磨损降低加工精度，以及热量的积累会导致机械设备出现故障的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台，包括：工件夹持轴直驱转台箱体、稀土永磁电机定子、稀土永磁电机转子、传动轴及防尘组件；所述稀土永磁电机定子固定安装于所述工件夹持轴直驱转台箱体的内壁；所述稀土永磁电机转子转动内置于所述工件夹持轴直驱转台箱体；所述传动轴的中部内置于所述工件夹持轴直驱转台箱体并与所述稀土永磁电机转子固定连接，所述传动轴的一端设置有呈阶梯形布置的第一外周面及第二外周面，所述第二外周面与所述稀土永磁电机转子之间的距离小于所述第一外周面与所述稀土永磁电机转子之间的距离，所述第二外周面与所述第一外周面同轴布置，且所述第二外周面的直径大于所述第一外周面的直径，所述第二外周面与所述第一外周面之间设置有第一阶梯面；所述防尘组件包括防尘环及安装环，所述安装环同轴套设于所述传动轴的一端，所述安装环靠近所述工件夹持轴直驱转台箱体的一端与所述工件夹持轴直驱转台箱体固定连接，所述安装环上设置有连通其内外周面的第一导气槽；所述防尘环设置于所述安装环与所述传动轴之间，且所述防尘环与所述安装环固定连接，所述防尘环上设置有第一内周面及与所述第一内周面同轴布置的第二内周面，所述第二内周面的直径大于所述第一内周面的直径，所述第二内周面与所述第一内周面之间设置有第二阶梯面，所述第一内周面同轴套设于所述第一外周面，并与其间隙配合；所述第二内周面同轴套设于所述第二外周面，并与其间隙配合；所述第二阶梯面相对所述第一阶梯面布置；所述防尘环上设置有第二导气槽，所述第二导气槽的一端与所述第一导气槽连通，所述第二导气槽的另一端与所述第一内周面连通；所述工件夹持轴直驱转台箱体内设置有冷却液流动腔，所述冷却液流动腔的一端设置有冷却液进液口，所述冷却液流动腔的另一端设置有冷却液出液口。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：该工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台直接由其内部设置的稀土永磁电机定子及稀土永磁电机转子直接驱动所述传动轴转动，取代了现有技术中涡轮蜗杆及皮带驱动传动轴转动，避免出现因蜗轮蜗杆或皮带的磨损而导致的加工精度的降低；所述第一导气槽与外部输气管道连通，向所述第一导气槽内输送高压气体，高压气体会通过所述第一导气槽进入所述第二导气槽，并由所述第二导气槽喷射至所述第一内周面与所述第一外周面之间，所述第一阶梯面及所述第二阶梯面会阻挡部分高压气体产进入所述电机壳体的内部，使得大部分高压气体从所述第一内周面与所述第一外周面之间的区域向远离所述稀土永磁电机转子的一端喷出，有效防止了外部灰尘进入所述电机壳体的内部；所述冷却液流动腔内的冷却液用于快速带出工件夹持轴直驱转台箱体内部的热量，避免热量的积累导致机械设备出现故障。
附图说明
图1是本发明的内部结构示意图。
图2是图1中A处的局部放大示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1～2，本实施例提供一种工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台，包括：工件夹持轴直驱转台箱体1、稀土永磁电机定子2、稀土永磁电机转子3、传动轴4、防尘组件5、转台轴承6及编码器7。
所述稀土永磁电机定子2固定安装于所述工件夹持轴直驱转台箱体1的内壁；所述稀土永磁电机转子3转动内置于所述工件夹持轴直驱转台箱体1。
所述传动轴4的中部内置于所述工件夹持轴直驱转台箱体1并与所述稀土永磁电机转子2固定连接，所述传动轴4的一端设置有呈阶梯形布置的第一外周面4a及第二外周面4b，所述第二外周面4b与所述稀土永磁电机转子3之间的距离小于所述第一外周面4a与所述稀土永磁电机转子3之间的距离，所述第二外周面4b与所述第一外周面4a同轴布置，所述第二外周面4b的直径大于所述第一外周面4a的直径，所述第二外周面4b与所述第一外周面4a之间设置有第一阶梯面4c，所述第一阶梯面4c垂直于所述第一外周面4a布置；该工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台直接由其内部设置的稀土永磁电机定子2及稀土永磁电机转子3直接驱动所述传动轴4转动，取代了现有技术中涡轮蜗杆及皮带驱动传动轴转动，避免出现因蜗轮蜗杆或皮带的磨损而导致的加工精度的降低。
所述防尘组件5包括防尘环51及安装环52，所述安装环52同轴套设于所述动力输4出轴，所述安装环52靠近所述工件夹持轴直驱转台箱体1的一端与所述工件夹持轴直驱转台箱体1固定连接，所述安装环52上设置有连通其内外周面的第一导气槽52a；所述防尘环51设置于所述安装环52与所述传动轴4之间，且所述防尘环51与所述安装环52固定连接，所述防尘环51上设置有第一内周面51a及与所述第一内周面51a同轴布置的第二内周面51b，所述第二内周面51b的直径大于所述第一内周面51a的直径，所述第二内周面51b与所述第一内周面51a之间设置有第二阶梯面51c，所述第一内周面51a同轴套设于所述第一外周面4a，并与其间隙配合；所述第二内周面51b同轴套设于所述第二外周面4b，并与其间隙配合；所述第二阶梯面51c相对所述第一阶梯面4c布置；所述防尘环51上设置有第二导气槽51d，所述第二导气槽51d的一端与所述第一导气槽52a连通，所述第二导气槽51d的另一端与所述第一内周面51a连通；所述第一导气槽52a与外部输气管道连通，向所述第一导气槽52a内输送高压气体，高压气体会通过所述第一导气槽52a进入所述第二导气槽51d，并由所述第二导气槽51d喷射至所述第一内周面51a与所述第一外周面4a之间，所述第一阶梯面4c及所述第二阶梯面51c会阻挡部分高压气体产进入所述电机壳体1的内部，使得大部分高压气体从所述第一内周面4c与所述第一外周面4a之间的区域向远离所述稀土永磁电机转子3的一端喷出，有效防止了外部灰尘进入所述电机壳体1的内部。
具体的，所述第二导气槽51d包括一第二直线型通槽51d1及一第二环形槽51d2，所述第二环形槽51d2由所述第一内周面51a上的一环形区域凹陷形成；所述第二直线型通槽51d1的一端与所述第二环形槽51d2的槽底连通，所述第二直线型通槽51d1的另一端与所述第一导气槽52a连通；所述第二环形槽51d2用于引导气流喷射至所述第一外周面4a时形成一完整的环形气流，进一步提高防尘效果；所述第二阶梯面51c垂直于所述第一内周面51a或所述第二内周面51b；所述第二环形槽51d2上靠近所述稀土永磁电机转子3的一侧壁与所述第二阶梯面51c平行布置，用于阻挡高压气流；所述第二环形槽51d2上远离所述稀土永磁电机转子3的一侧壁倾斜于所述第二阶梯面51c布置，且所述第二环形槽51d2两相对侧壁之间的间距由靠近所述第二直线型通槽51d1的一端向靠近所述第一外周面4a的一端逐渐增大，用于引导气流的向远离所述稀土永磁电机转子3的一端喷出，进一步提高防尘效果。
优选的，所述第一导气槽52a包括一第一直线型通槽52a1及一第一环形槽52a2，所述第一环形槽52a2由所述安装环52的内周面上的一环形区域凹陷形成；所述第一直线型通槽52a1的一端与所述第一环形槽52a2的槽底连通，所述第一直线型通槽52a1的另一端与所述安装环52的外周面连通，且所述第一直线型通槽52a1与所述安装环52的外周面连通的一端设置有内螺纹52b，便于与外部输气管道连接；所述第二直线型通槽51d1远离所述第二环形槽51d2的一端与所述第一环形槽52a2连通；所述防尘环51与所述安装环52装配过程发生相对转动时，所述第二直线型通槽51d1均能与所述第一环形槽52a2连通，无需使所述第二直线型通槽51d1与所述第一直线型通槽52a1对齐，降低了装配难度，提高了装配效率。
所述工件夹持轴直驱转台箱体1内设置有冷却液流动腔1a，所述冷却液流动腔1a的一端设置有冷却液进液口1b，所述冷却液流动腔1a的另一端设置有冷却液出液口1c；本实施例中，所述冷却液流动腔1a呈螺旋形环绕于所述工件夹持轴直驱转台箱体1的内周面与外周面之间的区域，从而延长了冷却液在所述工件夹持轴直驱转台箱体1内流动的距离，提高散热效率。
优选的，所述工件夹持轴直驱转台箱体1包括箱体本体11及密封筒12，所述箱体本体11的外周面上设置有向内凹陷形成的冷却液流动槽，且所述冷却液流动槽呈螺旋形环绕于所述箱体本体11的外周面；所述密封筒12套设于所述箱体本体11，所述密封筒12的内周面密封抵接于所述箱体本体11的外周面，且所述密封筒12的内周面相对所述冷却流动槽的区域与所述冷却液流动槽合围形成所述冷却液流动腔，具体生产过程中，可使用数控铣床在所述箱体本体11的外周面加工出所述冷却液流动槽，随后将所述密封筒12套设于所述箱体本体11，这种合围形成所述冷却液流动腔1a的方式降低了加工难度,当所述冷却液流动腔1a发生堵塞时，可将所述密封筒12拆下，从而便于清理；本实施例中，所述箱体本体11的外周面的两端均设置有环形凹槽，所述环形凹槽内设置有O型密封圈1d，所述O型密封圈1d抵接于所述密封筒12的内周面，用于防止冷却液的泄漏。
所述转台轴承6同轴套设于所述传动轴靠近所述防尘组件的一端，具体的，所述转台轴承6设置于所述稀土永磁电机转子3与所述第二外周面4b之间的环形区域，所述转台轴承6的内圈与所述传动轴4固定连接，所述转台轴承6的外圈与所述工件夹持轴直驱转台箱体1的内周面固定连接，提高了所述传动轴4转动的稳定性。
所述编码器7设置于所述传动轴4的另一端，所述编码器7包括编码器定子及编码器转子，所述编码器转子与所述传动轴4同轴固定连接，所述编码器定子与所述电机壳体1固定连接；通过所述编码器7可精确控制所述稀土永磁电机转子3的转动角度，保证产品的加工质量。
工作原理：该工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台直接由其内部设置的稀土永磁电机定子2及稀土永磁电机转子3直接驱动所述传动轴3转动，取代了现有技术中涡轮蜗杆及皮带驱动传动轴转动，避免出现因蜗轮蜗杆或皮带的磨损而导致的加工精度的降低；所述第一导气槽52a与外部输气管道连通，向所述第一导气槽52a内输送高压气体，高压气体会通过所述第一导气槽52a进入所述第二导气槽51d，并由所述第二导气槽51d喷射至所述第一内周面51a与所述第一外周面4a之间，所述第一阶梯面4c及所述第二阶梯面51c会阻挡部分高压气体产进入所述电机壳体1的内部，使得大部分高压气体从所述第一内周面51a与所述第一外周面4a之间的区域向远离所述稀土永磁电机转子3的一端喷出，有效防止了外部灰尘进入所述电机壳体1的内部；所述冷却液流动腔1a内的冷却液用于快速带出工件夹持轴直驱转台箱体1内部的热量，避免热量的积累导致机械设备出现故障。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台，包括：工件夹持轴直驱转台箱体、稀土永磁电机定子、稀土永磁电机转子、传动轴及防尘组件；所述稀土永磁电机定子固定安装于所述工件夹持轴直驱转台箱体的内壁；所述稀土永磁电机转子转动内置于所述工件夹持轴直驱转台箱体；所述传动轴的中部内置于所述工件夹持轴直驱转台箱体并与所述稀土永磁电机转子固定连接，所述传动轴的一端设置有呈阶梯形布置的第一外周面及第二外周面，所述第二外周面与所述稀土永磁电机转子之间的距离小于所述第一外周面与所述稀土永磁电机转子之间的距离，所述第二外周面与所述第一外周面同轴布置，且所述第二外周面的直径大于所述第一外周面的直径，所述第二外周面与所述第一外周面之间设置有第一阶梯面；所述防尘组件包括防尘环及安装环，所述安装环同轴套设于所述传动轴的一端，所述安装环靠近所述工件夹持轴直驱转台箱体的一端与所述工件夹持轴直驱转台箱体固定连接，所述安装环上设置有连通其内外周面的第一导气槽；所述防尘环设置于所述安装环与所述传动轴之间，且所述防尘环与所述安装环固定连接，所述防尘环上设置有第一内周面及与所述第一内周面同轴布置的第二内周面，所述第二内周面的直径大于所述第一内周面的直径，所述第二内周面与所述第一内周面之间设置有第二阶梯面，所述第一内周面同轴套设于所述第一外周面，并与其间隙配合；所述第二内周面同轴套设于所述第二外周面，并与其间隙配合；所述第二阶梯面相对所述第一阶梯面布置；所述防尘环上设置有第二导气槽，所述第二导气槽的一端与所述第一导气槽连通，所述第二导气槽的另一端与所述第一内周面连通；所述工件夹持轴直驱转台箱体内设置有冷却液流动腔，所述冷却液流动腔的一端设置有冷却液进液口，所述冷却液流动腔的另一端设置有冷却液出液口。
2.根据权利要求1所述的工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台，其特征在于，所述冷却液流动腔呈螺旋形环绕于所述工件夹持轴直驱转台箱体的内周面与外周面之间的区域。
3.根据权利要求2所述的工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台，其特征在于，所述工件夹持轴直驱转台箱体包括箱体本体及密封筒，所述箱体本体的外周面上设置有向内凹陷形成的冷却液流动槽，且所述冷却液流动槽呈螺旋形环绕于所述箱体本体的外周面；所述密封筒套设于所述箱体本体，所述密封筒的内周面密封抵接于所述箱体本体的外周面，且所述密封筒的内周面相对所述冷却流动槽的区域与所述冷却液流动槽合围形成所述冷却液流动腔。
4.根据权利要求1所述的工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台，其特征在于，所述第二导气槽包括一第二直线型通槽及一第二环形槽，所述第二环形槽由所述第一内周面上的一环形区域凹陷形成；所述第二直线型通槽的一端与所述第二环形槽的槽底连通，所述第二直线型通槽的另一端与所述第一导气槽连通。
5.根据权利要求4所述的工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台，其特征在于，所述第二阶梯面垂直于所述第一内周面或所述第二内周面；所述第二环形槽上靠近所述稀土永磁电机转子的一侧壁与所述第二阶梯面平行布置，所述第二环形槽上远离所述稀土永磁电机转子的一侧壁倾斜于所述第二阶梯面布置，且所述第二环形槽两相对侧壁之间的间距由靠近所述第二直线型通槽的一端向靠近所述第一外周面的一端逐渐增大。
6.根据权利要求5所述的工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台，其特征在于，所述第一导气槽包括一第一直线型通槽及一第一环形槽，所述第一环形槽由所述安装环的内周面上的一环形区域凹陷形成；所述第一直线型通槽的一端与所述第一环形槽的槽底连通，所述第一直线型通槽的另一端与所述安装环的外周面连通，且所述第一直线型通槽与所述安装环的外周面连通的一端设置有内螺纹；所述第二直线型通槽远离所述第二环形槽的一端与所述第一环形槽连通。
7.根据权利要求1所述的工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台，其特征在于，所述的工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台还包括一转台轴承，所述转台轴承同轴套设于所述传动轴靠近所述防尘组件的一端，所述转台轴承的内圈与所述传动轴固定连接，所述转台轴承的外圈与所述工件夹持轴直驱转台箱体的内周面固定连接。
8.根据权利要求7所述的工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台，其特征在于，所述的工件夹持轴液冷稀土永磁力矩电机直驱转台还包括编码器，所述编码器设置于所述传动轴的另一端，所述编码器包括编码器定子及编码器转子，所述编码器转子与所述传动轴同轴固定连接，所述编码器定子与所述电机壳体固定连接。
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