CN110524009B - 一种超声波主轴及其组装方法 - Google Patents

一种超声波主轴及其组装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超声波主轴，其通过设置垫片，使得无线发射组件和/或无线接收组件的位置可调，从而在组装过程当中，可通过垫片对无线发射组件与无线接收组件的间距进行调节，进而可有效地降低组装难度；其次，该超声波主轴还通过设置窗口，解决了无线发射组件与无线接收组件的间距难以检测的问题，利用该窗口，可对间距进行检测，再结合垫片的调整功能，可迅速地制定出准确的调整方案，进而可有效地降低劳动量，提高工作效率。另外，本发明还提供了一种上述超声波主轴的组装方法，该组装方法可确保无线发射组件与无线接收组件的间距准确，并且操作简单，易于实施。

Description

一种超声波主轴及其组装方法
技术领域
本发明涉及超声波加工技术领域，尤其涉及一种超声波主轴及其组装方法。
背景技术
在加工作业的过程中导入高频的振动加工机制，不仅可改善切削加工面的表面粗糙度和提高加工精度，更可降低切削阻力，增加刀具的寿命，因而逐渐地被广泛应用。
现有的超声波主轴通常是由座体和旋转轴组成，旋转轴可转动地架设于座体内，其中，座体设有与外部电源电连接的无线发射组件，旋转轴设有与无线发射组件间隔相对设置的无线接收组件。如此，座体与旋转轴可形成非接触式的电性导通，其具有不易磨损、性能稳定等优点。然而，上述结构仍存在如下缺陷：由于无线发射组件与无线接收组件必须间隔一定的距离，而该距离为设计的理论数值，无法进行调整，因此只能通过提高组装精度来保证无线发射组件与无线接收组件的间距，这无形中增加了超声波主轴的组装难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种方便组装的超声波主轴及其组装方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种超声波主轴，其包括：
筒座；
旋转轴，可转动地穿设于所述筒座的内部；
无线发射组件，设置于所述筒座的内部；
无线接收组件，设置于所述旋转轴上并与所述无线发射组件在所述旋转轴的轴向上相对设置，且所述无线发射组件与所述无线接收组件之间设有间隙；
其中，所述无线发射组件背向所述无线接收组件的一侧和/或所述无线接收组件背向所述无线发射组件的一侧设有垫片。
作为优选方案，所述筒座开设有通向所述间隙的窗口，且所述窗口设有开闭装置。
作为优选方案，所述筒座包括主壳体和后端盖，所述旋转轴可转动地穿设于所述主壳体的内部，所述后端盖设于所述主壳体的后端并罩住所述旋转轴的后端，所述无线发射组件设于所述后端盖的内部，且所述无线发射组件与所述后端盖之间设有所述垫片，所述无线接收组件设于所述旋转轴的后端。
作为优选方案，所述无线发射组件包括发射架和发射线圈，所述发射架与所述后端盖固定连接，所述发射架朝向所述无线接收组件的表面设有第一凹槽，所述发射线圈固定于所述第一凹槽内；
所述无线接收组件包括接收架和接收线圈，所述接收架与所述旋转轴固定连接，所述接收架朝向所述无线发射组件的表面设有第二凹槽，所述接收线圈固定于所述第二凹槽内；
所述发射架与所述后端盖之间设有所述垫片，所述发射架与所述接收架之间设有所述间隙。
作为优选方案，所述发射架固定于所述后端盖的内底部，所述垫片设于所述发射架的后端面与所述后端盖的内底面之间，所述第一凹槽设于所述发射架的前端面，所述第二凹槽设于所述接收架的后端面，所述间隙设于所述发射架的前端面与所述接收架的后端面之间。
作为优选方案，所述发射架、所述发射线圈、所述接收架以及所述接收线圈均为环形，且四者的中心线与所述旋转轴的轴线相重合。
作为优选方案，所述旋转轴的后端设有编码器齿轮，所述无线接收组件设于所述编码器齿轮上。
本发明的另一目的在于提供一种上述超声波主轴的组装方法，其包括如下步骤：
将筒座、旋转轴、无线发射组件、无线接收组件以及垫片预组装；
通过设置在筒座上的窗口，使用测量工具对无线发射组件与无线接收组件之间的间隙进行测量，得到间隙的实际宽度L1；
将间隙的实际宽度L1与间隙的理论宽度L0进行比较，其中，L0的范围为0.1至1.5mm；
若L1在0.1至1.5mm的范围内，则组装完毕；
若L1不在0.1至1.5mm的范围内，则调整已安装的垫片，直至L1落入0.1至1.5mm的范围内，组装完毕。
在上述组装方法中，所述调整已安装的垫片的步骤包括：
选取可使L1落入0.1至1.5mm的范围内的匹配垫片；
使用匹配垫片替换已安装的垫片。
在上述组装方法中，所述调整已安装的垫片的步骤包括：
若L1>1.5mm，则选取可使L1落入0.1至1.5mm的范围内的增补垫片；
将增补垫片与已安装的垫片组合安装。
在上述组装方法中，将间隙的实际宽度L1与间隙的理论宽度L0进行比较，其中，L0的范围为0.5至1mm；
若L1在0.5至1mm的范围内，则组装完毕；
若L1不在0.5至1mm的范围内，则调整已安装的垫片，直至L1落入0.5至1mm的范围内，组装完毕。
本发明实施例提供一种超声波主轴，与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明提供的超声波主轴通过设置垫片，使得无线发射组件和/或无线接收组件的位置可调，从而在组装过程当中，可通过垫片对无线发射组件与无线接收组件的间距进行调节，使其不完全依赖于组装精度，进而可有效地降低组装难度；其次，该超声波主轴还通过设置窗口，解决了无线发射组件与无线接收组件的间距在组装完成后难以检测的问题，利用该窗口，可方便快捷地对间距进行检测，再结合垫片的调整功能，可迅速地制定出准确的调整方案，不再只依赖于经验的判断，进而可有效地降低劳动量，提高工作效率。
另外，本发明还提供了一种上述超声波主轴的组装方法，该组装方法以垫片和窗口为实施基础，可确保无线发射组件与无线接收组件的间距准确，并且操作简单，易于实施。
附图说明
图1是本发明实施例的超声波主轴的示意图；
图2是图1中I区域的局部示意图。
图中：1、筒座；11、主壳体；12、后端盖；2、旋转轴；3、无线发射组件；31、发射架；32、发射线圈；4、无线接收组件；41、接收架；42、接收线圈；5、间隙；6、垫片；7、窗口；8、编码器齿轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作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。
应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
另外，还需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”的含义包括“内部”、“外部”、“上部”、下部”等。术语“前端”和“后端”指的是，刀具在使用过程时，靠近加工工件的一端为“前端”，远离加工工件的一端为“后端”。
如图1所示，本发明实施例的第一方面在于提供一种超声波主轴，其主要包括筒座1、旋转轴2、无线发射组件3以及无线接收组件4。
具体地，如图1和图2所示，筒座1为不动件，旋转轴2可转动地穿设于筒座1的内部；无线发射组件3同样设置于筒座1的内部，无线接收组件4则设置于旋转轴2上并与无线发射组件3相对设置，而且，无线发射组件3与无线接收组件4之间设有间隙5。如此，通过与电源电连接，无线发射组件3可产生稳定的感应磁场，随着旋转轴2相对于无线发射组件3做旋转运动，无线接收组件4可通过切割磁感线而产生感应电流，也即，利用电磁感应原理，旋转轴2与筒座1之间可形成非接触式的电性导通。
进一步地，如图1所示，无线发射组件3背向无线接收组件4的一侧设有垫片6，其用于调整无线发射组件3和/或无线接收组件4的位置；筒座1开设有通向间隙5的窗口7，其用于检测间隙5的宽度；另外，窗口7还设有开闭装置(图未示)，在无需对间隙5的宽度进行检测时，开闭装置关闭窗口7，以防止杂质进入筒座1的内部，影响超声波主轴的正常运转。
基于上述结构，垫片6使得无线发射组件3的位置可调，从而在组装过程当中，可通过垫片6对无线发射组件3与无线接收组件4的间距进行调节，使其不完全依赖于组装精度，进而可有效地降低组装难度；其次，窗口7解决了无线发射组件3与无线接收组件4的间距在组装完成后难以检测的问题，利用该窗口7，可方便快捷地对间距进行检测，再结合垫片6的调整功能，可迅速地制定出准确的调整方案，不再只依赖于经验的判断，进而可有效地降低劳动量，提高工作效率。
需要说明的是，在其他实施例中，还可以在无线接收组件4背向无线发射组件3的一侧设置垫片6，抑或是，在无线发射组件3和无线接收组件4相背离的两侧设置垫片6，此种结构同样可以获得间隙5可调的技术效果，因原理相同，故后文不再赘述。
进一步地，如图1所示，筒座1包括主壳体11和后端盖12，主壳体11呈圆筒状，旋转轴2穿设于主壳体11内，后端盖12设于主壳体11的后端并罩住旋转轴2的后端，无线发射组件3设于后端盖12的内部，垫片6设于无线发射组件3与后端盖12之间，无线接收组件4设于旋转轴2的后端，窗口7设于后端盖12上。
再进一步地，如图1所示，旋转轴2的后端设有编码器齿轮8，无线接收组件4设于编码器齿轮8上。
更进一步地，如图1和图2所示，无线发射组件3包括发射架31和发射线圈32，发射架31设置于后端盖12内，并且，垫片6设于发射架31与后端盖12之间，发射架31朝向无线接收组件4的表面设有第一凹槽，发射线圈32固定于第一凹槽内；更具体地，第一凹槽内设有第一铁氧体(图未示)，发射线圈32设于第一铁氧体的容纳槽内。对应的，无线接收组件4包括接收架41和接收线圈42，接收架41固定于编码器齿轮8的后端面，接收架41朝向无线发射组件3的表面设有第二凹槽，接收线圈42固定于第二凹槽内；更具体地，第二凹槽内设有第二铁氧体(图未示)，接收线圈42设于第二铁氧体的容纳槽内。如此，发射架31与接收架41之间的间隙5即为上述无线发射组件3与无线接收组件4之间的间隙5。
可选地，如图1和图2所示，作为本发明提供的超声波主轴的一种具体实施方式，第一凹槽与第二凹槽正对设置，也即，发射线圈32与接收线圈42正对设置，如此可确保接收线圈42切割更多的磁感线，以产生最大的电流。
可选地，如图1和图2所示，作为本发明提供的超声波主轴的一种具体实施方式，发射架31朝向接收架41的表面平行于接收架41朝向发射架31的表面，也即，发射架31与接收架41之间的间隙5为均匀间隙5，由此可保证接收线圈42在随着旋转轴2转动时始终处于均匀的磁场内。
可选地，如图1所示，作为本发明提供的超声波主轴的一种具体实施方式，无线接收组件4与无线发射组件3前后布置。具体而言，发射架31固定于后端盖12的内底部，垫片6设于发射架31的后端面与后端盖12的内底面之间，第一凹槽设于发射架31的前端面；接收架41固定于旋转轴2的后端面，第二凹槽设于接收架41的后端面，间隙5设于发射架31的前端面与接收架41的后端面之间。如此，间隙5所在的平面垂直于旋转轴2的轴线，窗口7设于后端盖12的侧壁，以便于对间隙5进行检测。
可选地，如图1所示，作为本发明提供的超声波主轴的一种具体实施方式，发射架31、发射线圈32、接收架41以及接收线圈42均为环形，并且，四者的中心线与旋转轴2的轴线相重合。基于此，发射线圈32可产生覆盖接收线圈42的整个旋转轨迹的均匀感应磁场，与此同时，整个接收线圈42始终处于该感应磁场内，从而，旋转轴2与筒座1之间可产生稳定且持续的电流。
本发明实施例的第二方面在于提供一种上述超声波主轴的组装方法，其包括如下步骤：
S1，将筒座1、旋转轴2、无线发射组件3、无线接收组件4以及垫片6预组装；
S2，通过设置在筒座1上的窗口7，使用测量工具对无线发射组件3与无线接收组件4之间的间隙5进行测量，得到间隙5的实际宽度L1；
S3，将间隙5的实际宽度L1与间隙5的理论宽度L0进行比较，其中，L0的范围为0.1至1.5mm(含端点)；
S4，若L1在0.1至1.5mm的范围内，则组装完毕；
S5，若L1不在0.1至1.5mm的范围内，则调整已安装的垫片6，直至L1落入0.1至1.5mm的范围内，组装完毕。
在上述组装方法中，步骤S1包括：
S11，将无线接收组件4安装于旋转轴2上，将无线发射组件3安装于后端盖12内；
S12，将旋转轴2安装于主壳体11内，将后端盖12安装于主壳体11的后端。
在上述组装方法中，步骤S5包括：
S51，选取可使L1落入0.1至1.5mm的范围内的匹配垫片6；
S52，拆下后端盖12，使用匹配垫片6替换已安装的垫片6。
或者，步骤S5包括：
S51′，若L1>1.5mm，即间隙5的宽度过大，则选取可使L1落入0.1至1.5mm的范围内的增补垫片；
S52′，拆下后端盖12，将增补垫片6与已安装的垫片6组合安装。
可选地，在其他实施例中，间隙5的理论宽度L0可以取更小的范围，例如0.5至1mm(含端点)。此时，若L1在0.5至1mm的范围内，则组装完毕；若L1不在0.5至1mm的范围内，则调整已安装的垫片，直至L1落入0.5至1mm的范围内，组装完毕。
综上，本发明实施例提供了一种超声波主轴，与现有技术相比，其组装难度低，可减少工作量，提高工作效率。另外，本发明实施例还提供了一种上述超声波主轴的组装方法，该组装方法可确保无线发射组件3与无线接收组件4的间距准确，并且操作简单，易于实施。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超声波主轴，其特征在于，包括：
筒座；
旋转轴，可转动地穿设于所述筒座的内部；
无线发射组件，设置于所述筒座的内部；
无线接收组件，设置于所述旋转轴上并与所述无线发射组件在所述旋转轴的轴向上相对设置，且所述无线发射组件与所述无线接收组件之间设有间隙；
其中，所述无线发射组件背向所述无线接收组件的一侧和/或所述无线接收组件背向所述无线发射组件的一侧设有垫片, 可通过所述垫片对所述无线发射组件与所述无线接收组件的间距进行调节；
所述筒座开设有通向所述间隙的窗口，且所述窗口设有开闭装置;
所述筒座包括主壳体和后端盖，所述旋转轴可转动地穿设于所述主壳体的内部，所述后端盖设于所述主壳体的后端并罩住所述旋转轴的后端，所述无线发射组件设于所述后端盖的内部，所述无线接收组件设于所述旋转轴的后端。
2.根据权利要求1所述的超声波主轴，其特征在于，所述无线发射组件与所述后端盖之间设有所述垫片。
3.根据权利要求2所述的超声波主轴，其特征在于，所述无线发射组件包括发射架和发射线圈，所述发射架与所述后端盖固定连接，所述发射架朝向所述无线接收组件的表面设有第一凹槽，所述发射线圈固定于所述第一凹槽内；
所述无线接收组件包括接收架和接收线圈，所述接收架与所述旋转轴固定连接，所述接收架朝向所述无线发射组件的表面设有第二凹槽，所述接收线圈固定于所述第二凹槽内；
所述发射架与所述后端盖之间设有所述垫片，所述发射架与所述接收架之间设有所述间隙。
4.根据权利要求3所述的超声波主轴，其特征在于，所述发射架固定于所述后端盖的内底部，所述垫片设于所述发射架的后端面与所述后端盖的内底面之间，所述第一凹槽设于所述发射架的前端面，所述第二凹槽设于所述接收架的后端面，所述间隙设于所述发射架的前端面与所述接收架的后端面之间。
5.根据权利要求3所述的超声波主轴，其特征在于，所述发射架、所述发射线圈、所述接收架以及所述接收线圈均为环形，且四者的中心线与所述旋转轴的轴线相重合。
6.根据权利要求1所述的超声波主轴，其特征在于，所述旋转轴的后端设有编码器齿轮，所述无线接收组件设于所述编码器齿轮上。
7.一种权利要求1-6任一项所述的超声波主轴的组装方法，其特征在于，包括如下步骤：
将筒座、旋转轴、无线发射组件、无线接收组件以及垫片预组装；
通过设置在筒座上的窗口，使用测量工具对无线发射组件与无线接收组件之间的间隙进行测量，得到间隙的实际宽度；
将间隙的实际宽度与间隙的理论宽度/>进行比较，其中，/>的范围为0.1至1.5mm；
若在0.1至1.5mm的范围内，则组装完毕；
若不在0.1至1.5mm的范围内，则调整已安装的垫片，直至/>落入0.1至1.5mm的范围内，组装完毕。
8.根据权利要求7所述的超声波主轴的组装方法，其特征在于，所述调整已安装的垫片的步骤包括：
选取可使落入0.1至1.5mm的范围内的匹配垫片；
使用匹配垫片替换已安装的垫片。
9.根据权利要求7所述的超声波主轴的组装方法，其特征在于，所述调整已安装的垫片的步骤包括：
若1.5mm，则选取可使/>落入0.1至1.5mm的范围内的增补垫片；
将增补垫片与已安装的垫片组合安装。
10.根据权利要求7所述的超声波主轴的组装方法，其特征在于，将间隙的实际宽度与间隙的理论宽度/>进行比较，其中，/>的范围为0.5至1mm；
若在0.5至1mm的范围内，则组装完毕；
若不在0.5至1mm的范围内，则调整已安装的垫片，直至/>落入0.5至1mm的范围内，组装完毕。
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