CN113236273B - 用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置，包括中心转盘、与中心转盘同轴线设置的第一齿轮环、用于驱动中心转盘转动的第一电机、用于驱动第一齿轮环转动的第二电机、转动连接于中心转盘的输出轴和输入轴，输出轴和输入轴相互平行且均偏离中心转盘的轴线设置，输出轴上套接有被动齿轮，输入轴上套接有与被动齿轮啮合的主动齿轮、以及随中心转盘转动而绕第一齿轮环的轴线转动的行星齿轮，偏心刀盘包括沿中心转盘的径向排布有第一安装筒和第二安装筒的偏心连接套以及转动连接于第一安装筒的刀盘，输出轴固定连接于第二安装筒。本发明可实现对输出轴的自转转速和公转转速的分别自由调整，能够实现在同一台机械上不同断面形状的切削。

Description

用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置
技术领域
本发明涉及隧道施工设备领域，特别涉及一种用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置。
背景技术
传统大多数机械(如掘进机)的刀盘驱动模式单一，多为一组电机带动中心转盘转动进而带动输出轴和刀盘旋转的方式，该输出轴在绕中心转盘轴线公转的同时，在行星齿轮系统的作用下实现特定转速的自转，由于该方式中输出轴的公转转速和自转转速相对固定，所以，采用传统方式驱动输出轴，切削的断面形状较为单一，只能完成单一断面形状的掘进施工。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置，在传统第一电机驱动输出轴公转带动自转的前提下，增加第二电机来驱动输出轴自转，以达到改变输出轴自转转速的目的，使输出轴的自转转速和公转转速可分别自由调整，同时配合刀盘自身的转动，能够实现在同一台机械上不同断面形状的切削。
本发明通过如下方案来实现：一种用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置，包括中心转盘、与所述中心转盘同轴线设置的第一齿轮环、用于驱动所述中心转盘转动的第一电机、用于驱动所述第一齿轮环转动的第二电机、转动连接于所述中心转盘的输出轴和输入轴，所述输出轴和所述输入轴相互平行且均偏离所述中心转盘的轴线设置，所述输出轴上套接有被动齿轮，所述输入轴上套接有与所述被动齿轮啮合的主动齿轮、以及随所述中心转盘转动而绕所述第一齿轮环的轴线转动的行星齿轮，所述偏心刀盘包括偏心连接套和刀盘，所述偏心连接套沿所述中心转盘的径向排布有第一安装筒和第二安装筒，所述刀盘转动连接于所述第一安装筒，所述输出轴固定连接于所述第二安装筒。
本发明通过在传统第一电机驱动输出轴公转带动自转的前提下，将第一齿轮环设置为可转动模式，配合第二电机的驱动，实现对行星齿轮在绕中心转盘转动时产生的自转转速的干扰，以达到自由调整输出轴自转转速的目的，同时配合刀盘自身的转动，能够实现在同一台机械上不同断面的切削，使用更加灵活，可适用于具有不同切削需求的场合。
本发明用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置的进一步改进在于，所述第一电机的轴端套接有第一电机齿轮，所述中心转盘上固定有中心齿轮，所述第一电机齿轮与所述中心齿轮啮合
本发明用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置的进一步改进在于，所述第一电机的数量至少为两个，相应至少两个所述第一电机齿轮间隔布设于所述中心齿轮的外周。
本发明用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置的进一步改进在于，所述第二电机的轴端套接有第二电机齿轮，所述第二电机齿轮与第二齿轮环啮合，所述第二齿轮环同步转动地连接于所述第一齿轮环。
本发明用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置的进一步改进在于，所述第一齿轮环和所述第二齿轮环通过回转支撑固定于机壳内，所述回转支撑位于所述中心转盘的外周，且所述回转支撑的外圈与述机壳固定，所述回转支撑的内圈相对两侧分别与所述第一齿轮环和所述第二齿轮环固定。
本发明用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置的进一步改进在于，所述第二电机的数量至少为两个，相应至少两个所述第二电机齿轮间隔布设于所述第二齿轮环的内圈。
本发明用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置的进一步改进在于，所述主动齿轮和所述被动齿轮的相对两侧分别设有与二者啮合的传动齿轮。
附图说明
图1示出了中心转盘、第一齿轮环、输入轴、输出轴及行星齿轮的位置关系示意图。
图2示出了装设有电机驱动装置的机械整体结构示意图。
图3示出了装设有电机驱动装置的机械内部结构示意图。
图4示出了中心齿轮、第二齿轮环、第一电机齿轮及第二电机齿轮、的位置关系示意图。
图5示出了主动齿轮、被动齿轮和传动齿轮的啮合关系示意图。
具体实施方式
为了解决传统刀盘驱动方式中输出轴公转转速和自转转速相对固定、切削断面形状单一的问题，本发明提供了一种用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置，能够分别实现对输出轴的自转转速和公转转速的自由调整，同时配合刀盘自身的转动，能够实现在同一台机械上不同断面形状的切削。
下面以具体实施例结合附图对该用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置作进一步说明。
参阅图1～图3，图1示出了中心转盘、第一齿轮环、输入轴、输出轴及行星齿轮的位置关系示意图；图2示出了装设有电机驱动装置的机械整体结构示意图；图3示出了装设有电机驱动装置的机械内部结构示意图。
一种用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置，包括中心转盘1、与该中心转盘1同轴线设置的第一齿轮环2、用于驱动该中心转盘1转动的第一电机3、用于驱动该第一齿轮环2转动的第二电机4、转动连接于该中心转盘1的输出轴5和输入轴6，该输出轴5和该输入轴6相互平行且均偏离该中心转盘1的轴线设置，该输出轴5上套接有被动齿轮51，该输入轴6上套接有与该被动齿轮51啮合的主动齿轮61、以及随该中心转盘1转动而绕该第一齿轮环2的轴线转动的行星齿轮62，该偏心刀盘包括偏心连接套71和刀盘72，该偏心连接套71沿该中心转盘1的径向排布有第一安装筒和第二安装筒，该刀盘72转动连接于该第一安装筒，该输出轴5固定连接于该第二安装筒。
具体来说，以掘进机的刀盘驱动为例，该中心转盘1和该第一齿轮环2均转动装设于掘进机的机壳8内，且中心转盘1的轴线和该第一齿轮环2的轴线均与该掘进机的掘进轴线(即输出轴5的公转轴线)重合。该第一电机3和该第二电机4均装设于该机壳8的尾端盖82上，该偏心刀盘装设于该机壳8的首端盖81。该输入轴6的首、尾两端分别通过轴承转动连接于该首端盖81和该中心转盘1的首端，该输出轴5的首端穿过该首端盖81后与该偏心刀盘连接固定，该输出轴5的尾端通过轴承转动连接于该中心转盘1的首端，该被动齿轮51通过花键套接于该输出轴5，该主动齿轮61和该行星齿轮62均通过花键套接于该输入轴6。
当利用该第一电机3驱动该中心转盘1转动时，该中心转盘1带动该输出轴5和该输入轴6绕该中心转盘1的轴线转动，进而实现该偏心刀盘的公转驱动，通过对该第一电机3驱动参数的调整，达到对该偏心刀盘的公转转速的控制。
另外，在该输入轴6绕该中心转盘1的轴线转动时，由于该行星齿轮62与该第一齿轮环2的啮合关系，该行星齿轮62将会带动该输入轴6产生一定速度的自转，进而通过主动齿轮61和被动齿轮51的传动使得该输出轴5同时进行一定速度的自转以及绕该中心转盘1的轴线的公转，完成该偏心刀盘的自转，但是，由于该自转运动是通过公转运动产生的，所以，在公转转速恒定的前提下，该自转转速是相对固定，无法调整的。
当进一步地利用该第二电机4驱动该第一齿轮环2转动时，该第一齿轮环2将通过该行星齿轮62来影响该输入轴6由公转运动而产生的自转的转速，进而影响该输出轴5及该偏心刀盘的自转转速，通过对该第二电机4驱动参数的调整，达到对该偏心刀盘的自转转速的控制。
本发明电机驱动装置通过第二电机4驱动第一齿轮环2的转动，达到对因公转运动而产生的自转的干扰的目的，进而实现了对输出轴5的自转转速的自由调整，同时配合刀盘72自身的转动，能够满足在同一台机械上不同断面的切削，使用更加灵活，可适用于具有不同切削需求的场合。另外，本发明通过该偏心连接套71的设置，使得该偏心刀盘形成摇臂式刀盘系统，以满足更多切削断面的形状和尺寸需求。
作为一较佳实施方式，该第一电机3的轴端套接有第一电机齿轮31，该中心转盘1上固定有中心齿轮11，该第一电机齿轮31与该中心齿轮11啮合
具体来说，该中心齿轮11装设于该中心转盘1的尾端，且与该中心转盘1同轴线设置，该第一电机3装设于该机壳8的尾端盖82上，且该第一电机3的轴端伸入至该机壳8内，该第一电机齿轮31的外周与该中心齿轮11的外周啮合。通过上述结构，可以于机壳8外对该第一电机3进行控制，且通过控制该第一电机3的转动，带动该第一电机齿轮31和该中心齿轮11转动，进而带动该中心转盘1自转。
作为一较佳实施方式，配合图4，图4示出了中心齿轮、第二齿轮环、第一电机齿轮及第二电机齿轮、的位置关系示意图。该第一电机3的数量至少为两个，相应至少两个该第一电机齿轮31间隔布设于该中心齿轮11的外周。通过上述设置，分散了对该中心齿轮11的驱动力，保证该中心齿轮11的转动平稳性。
作为一较佳实施方式，该第二电机4的轴端套接有第二电机齿轮41，该第二电机齿轮41与第二齿轮环21啮合，该第二齿轮环21同步转动地连接于该第一齿轮环2。
具体来说，该第二电机4也装设于该尾端盖82上，且该第二电机4的轴端伸入至该机壳8内，该第一齿轮环2和该第二齿轮环21分别位于该中心转盘1的相对两侧，以实现该第一齿轮环2与该行星齿轮62的啮合、以及该第二齿轮环21的内周与该第二电机齿轮41的外周的啮合。本实施方式优选通过回转支撑22固定该第一齿轮环2和该第二齿轮环21，具体地，该位于该中心转盘1的外周，且该回转支撑22的外圈与述机壳8的内壁固定，该回转支撑22的内圈相对两侧分别与该第一齿轮环2和该第二齿轮环21固定。通过回转支撑22的设置，一方面实现了对第一齿轮环2和第二齿轮环21的支撑固定，另一方面又不会影响二者的同步转动。
作为一较佳实施方式，该第二电机4的数量至少为两个，相应至少两个该第二电机齿轮41间隔布设于该第二齿轮环21的内圈。通过上述设置，分散了对该第二齿轮环21的驱动力，保证该第二齿轮环21的转动平稳性。
较佳地，对于第一电机3和第二电机4的数量均为至少两个的情况，应注意尽量避免将第一电机3和第二电机4设置在尾端盖82的同一半径线上，以达到缩小整个电机驱动装置安装空间的目的。
作为一较佳实施方式，该主动齿轮61和该被动齿轮51的相对两侧分别设有与二者啮合的传动齿轮9。
具体来说，两个该传动齿轮9通过齿轮轴连接于该机壳10内，通过传动齿轮9的设置，保证了主动齿轮61向被动齿轮51传动的稳定性。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置，其特征在于，包括中心转盘、与所述中心转盘同轴线设置的第一齿轮环、用于驱动所述中心转盘转动的第一电机、用于驱动所述第一齿轮环转动的第二电机、转动连接于所述中心转盘的输出轴和输入轴，所述输出轴和所述输入轴相互平行且均偏离所述中心转盘的轴线设置，所述输出轴上套接有被动齿轮，所述输入轴上套接有与所述被动齿轮啮合的主动齿轮、以及随所述中心转盘转动而绕所述第一齿轮环的轴线转动的行星齿轮，所述偏心刀盘包括偏心连接套和刀盘，所述偏心连接套沿所述中心转盘的径向排布有第一安装筒和第二安装筒，所述刀盘转动连接于所述第一安装筒，所述输出轴固定连接于所述第二安装筒；
所述第一电机的轴端套接有第一电机齿轮，所述中心转盘上固定有中心齿轮，所述第一电机齿轮与所述中心齿轮啮合；
所述第二电机的轴端套接有第二电机齿轮，所述第二电机齿轮与第二齿轮环啮合，所述第二齿轮环同步转动地连接于所述第一齿轮环；
所述第一齿轮环和所述第二齿轮环通过回转支撑固定于机壳内，所述回转支撑位于所述中心转盘的外周，且所述回转支撑的外圈与述机壳固定，所述回转支撑的内圈相对两侧分别与所述第一齿轮环和所述第二齿轮环固定。
2.如权利要求1所述的用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置，其特征在于，所述第一电机的数量至少为两个，相应至少两个所述第一电机齿轮间隔布设于所述中心齿轮的外周。
3.如权利要求1所述的用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置，其特征在于，所述第二电机的数量至少为两个，相应至少两个所述第二电机齿轮间隔布设于所述第二齿轮环的内圈。
4.如权利要求1所述的用于驱动偏心刀盘公转和自转的电机驱动装置，其特征在于，所述主动齿轮和所述被动齿轮的相对两侧分别设有与二者啮合的传动齿轮。
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