CN110355749A - 一种直驱型数控加工机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直驱型数控加工机器人，包括直线电机、连接板、交叉滚子轴承、摆臂、直驱马达、导轨副、滑台板、螺母安装板、主轴安装座、电主轴、锁固螺母、角接触轴承、丝杠、丝杠螺母、深沟球轴承、联轴器以及伺服电机，直线电机、连接板、交叉滚子轴承、摆臂、直驱马达、导轨副、滑台板、螺母安装板、主轴安装座、电主轴、锁固螺母、角接触轴承、丝杠、丝杠螺母、深沟球轴承、联轴器以及伺服电机均安装于直线电机动子板上，跟随直线电机动子板做线性运动。本发明采用直线电机和直驱马达驱动摆臂的方式替代十字滑台结构，平面运动取消丝杠结构，将电主轴置于摆臂末端，由丝杠完成升降，自成一体，具有小巧、灵活、高精度的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种数控加工领域，具体涉及一种直驱型数控加工机器人。
背景技术
目前数控加工设备普遍采用滑台组合的方式进行插补加工或定点加工，一方面其工件装夹在十字滑台上，跟随滑台一起移动，上料极为不便，其主轴需要一个刚性十足的立柱或龙门支撑，使得设备庞大、笨重；另一方面通常采用伺服电机与丝杠的结构，这就需要丝杠的精度非常高，而且在受热时需要软件系统做补偿，并非一个全闭环控制方式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是一种直驱型数控加工机器人，采用直线电机和直驱马达驱动摆臂的方式替代十字滑台结构，平面运动取消丝杠结构，将电主轴置于摆臂末端，由丝杠完成升降，自成一体，具有小巧、灵活、高精度的特点。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种直驱型数控加工机器人，包括直线电机、连接板、交叉滚子轴承、摆臂、直驱马达、导轨副、滑台板、螺母安装板、主轴安装座、电主轴、锁固螺母、角接触轴承、丝杠、丝杠螺母、深沟球轴承、联轴器以及伺服电机，直线电机、连接板、交叉滚子轴承、摆臂、直驱马达、导轨副、滑台板、螺母安装板、主轴安装座、电主轴、锁固螺母、角接触轴承、丝杠、丝杠螺母、深沟球轴承、联轴器以及伺服电机均安装于直线电机动子板上，跟随直线电机动子板做线性运动；
所述摆臂由直驱马达带动，跟随直驱马达做旋转运动；所述丝杠由伺服电机驱动，带动丝杠螺母升降运动；所述电主轴跟随丝杠螺母一起做升降运动，通过主轴安装座、滑台板、导轨副与摆臂固连。
作为优选的技术方案，所述电主轴的平面XY向运动由直线电机和直驱马达合成运动而成，电主轴的垂直Z向运动由伺服电机驱动丝杠而得。电主轴的上下导向刚性和精度由导轨副获得，其Z向进给精度由丝杠与丝杠螺母的精度决定。
作为优选的技术方案，所述摆臂与直线电机动子板通过交叉滚子轴承连接在一起，由直驱马达驱动作旋转运动，所述电主轴、主轴安装板、滑台板通过导轨副安装在摆臂上，由螺母安装板安装在丝杠螺母上，所述丝杠螺母与丝杠构成丝杠副，所述丝杠与伺服电机通过联轴器固连，由伺服电机驱动，从而使得丝杠螺母升降，进而使得电主轴升降；
交叉滚子轴承的内圈与连接板、直驱马达转子轴固连，安装于直线电机动子板上，所述交叉滚子轴承的外圈与摆臂、直驱马达外壳固连，安装于摆臂上，所述丝杠通过角接触轴承、深沟球轴承、锁固螺母安装于摆臂上，所述伺服电机安装在摆臂上，与丝杠采用联轴器连接在一起。
作为优选的技术方案，所述直线电机、直驱马达、伺服电机采用的都是绝对值型编码器，具有位置记忆功能。
本发明的有益效果是：采用直线电机和直驱马达驱动摆臂的方式替代十字滑台结构，平面运动取消丝杠结构，将电主轴置于摆臂末端，由丝杠完成升降，自成一体，具有小巧、灵活、高精度的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为发明的主剖视图；
图中1、直线电机，2、连接板，3、交叉滚子轴承，4、摆臂，5、直驱马达，6、导轨副，7、滑台板，8、螺母安装板，9、电主安装座，10、电主轴，11、锁固螺母，12、角接触轴承，13、丝杠，14、丝杠螺母，15、深沟球轴承，16、联轴器，17、伺服电机，101、直线电机动子板，102、直驱马达外壳，103、直驱马达转子轴。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本发明使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“套接”、“连接”、“贯穿”、“插接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1、图2所示，本发明包含直线电机1、连接板2、交叉滚子轴承3、摆臂4、直驱马达5、导轨副6、滑台板7、螺母安装板8、主轴安装座9、电主轴10、锁固螺母11、角接触轴承12、丝杠13、丝杠螺母14、深沟球轴承15、联轴器16、伺服电机17，其中直线电机动子板101属于直线电机1，直驱马达外壳102、直驱马达转子轴103属于直驱马达，本实施例中，只是为了方便表达将其单独列出。
如图1、图2所示，所有零件安装在直线电机动子板101上，跟随直线电机1做直线运动，所述摆臂4与直线电机动子板通过交叉滚子轴承3连接在一起，由直驱马达5驱动做旋转运动，所述电主轴10、主轴安装板9、滑台板7通过导轨副6安装在摆臂4上，由螺母安装板8安装在丝杠螺母14上，所述丝杠螺母14与丝杠13构成丝杠副，所述丝杠13与伺服电机17通过联轴器16固连，由伺服电机17驱动，从而使得丝杠螺母14升降，进而使得电主轴10升降。
本实施例中，交叉滚子轴承3的内圈与连接板2、直驱马达转子轴103固连，安装于直线电机动子板101上，所述交叉滚子轴承3的外圈与摆臂4、直驱马达外壳102固连，安装于摆臂4上，所述丝杠13通过角接触轴承12、深沟球轴承15、锁固螺母安装于摆臂4上，所述伺服电机17安装在摆臂4上，与丝杠13采用联轴器16连接在一起。
电主轴10的平面XY向运动由直线电机1和直驱马达5合成运动而成，电主轴10的垂直Z向运动由伺服电机17驱动丝杠13而得。电主轴10的上下导向刚性和精度由导轨副6获得，其Z向进给精度由丝杠13与丝杠螺母14的精度决定。本发明中直线电机1、直驱马达5、伺服电机17采用绝对值型编码器，具有精度高，位置记忆功能。
本实施例中，直线电机1的直线运动，与摆臂4在正负80度左右的角度范围内摆动运动，替代了XY滑台结构形式，具有紧凑小巧的特点，大大地缩小了占地面积，同时，直接将电主轴10安装于摆臂4的末端，能够独立升降，自成一体，极大地提高了灵活性，通过直线电机1直接可以实现上下料动作，产品治具只需固定即可。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种直驱型数控加工机器人，其特征在于：包括直线电机、连接板、交叉滚子轴承、摆臂、直驱马达、导轨副、滑台板、螺母安装板、主轴安装座、电主轴、锁固螺母、角接触轴承、丝杠、丝杠螺母、深沟球轴承、联轴器以及伺服电机，直线电机、连接板、交叉滚子轴承、摆臂、直驱马达、导轨副、滑台板、螺母安装板、主轴安装座、电主轴、锁固螺母、角接触轴承、丝杠、丝杠螺母、深沟球轴承、联轴器以及伺服电机均安装于直线电机动子板上，跟随直线电机动子板做线性运动；
所述摆臂由直驱马达带动，跟随直驱马达做旋转运动；所述丝杠由伺服电机驱动，带动丝杠螺母升降运动；所述电主轴跟随丝杠螺母一起做升降运动，通过主轴安装座、滑台板、导轨副与摆臂固连。
2.如权利要求1所述的直驱型数控加工机器人，其特征在于：所述电主轴的平面XY向运动由直线电机和直驱马达合成运动而成，电主轴的垂直Z向运动由伺服电机驱动丝杠而得,电主轴的上下导向刚性和精度由导轨副获得，其Z向进给精度由丝杠与丝杠螺母的精度决定。
3.如权利要求1所述的直驱型数控加工机器人，其特征在于：所述摆臂与直线电机动子板通过交叉滚子轴承连接在一起，由直驱马达驱动作旋转运动，所述电主轴、主轴安装板、滑台板通过导轨副安装在摆臂上，由螺母安装板安装在丝杠螺母上，所述丝杠螺母与丝杠构成丝杠副，所述丝杠与伺服电机通过联轴器固连，由伺服电机驱动，从而使得丝杠螺母升降，进而使得电主轴升降；
交叉滚子轴承的内圈与连接板、直驱马达转子轴固连，安装于直线电机动子板上，所述交叉滚子轴承的外圈与摆臂、直驱马达外壳固连，安装于摆臂上，所述丝杠通过角接触轴承、深沟球轴承、锁固螺母安装于摆臂上，所述伺服电机安装在摆臂上，与丝杠采用联轴器连接在一起。
4.如权利要求1所述的直驱型数控加工机器人，其特征在于：所述直线电机、直驱马达、伺服电机采用的都是绝对值型编码器，具有位置记忆功能。
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