CN113890261A - 直驱机构和加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种直驱机构和加工设备，其中，所述直驱机构包括电机壳体和轴承座壳，电机壳体，所述电机壳体设有入水口、出水口、第一通道、第二通道、第一连通道通和第二连通通道；入水口与第一通道连通，出水口与第二通道连通；第一通道和第二通道连通；轴承座壳与电机壳体固定连接；轴承座壳设有轴承座通道，轴承座通道的两端分别通过第一连通通道和第二连通通道连通至第一通道；其中，冷却液从入水口、第一通道、第一连通通道、轴承座通道流通对轴承座壳进行冷却，冷却液同时从入水口、第一通道、第二通道流通对电机壳体进行冷却。本发明技术方案让电机壳体和轴承座共用一个冷却水路，简化直驱机构的结构。

Description

直驱机构和加工设备

技术领域

本发明涉及机床技术领域，特别涉及一种直驱机构和加工设备。

背景技术

现有的工业机床和自动化设备中，越来越多的工业机床和自动化设备开始使用电驱动的方式，电驱动方式一般采用电机连接滚珠丝杠，并由轴承座来支撑。

而电驱动方式还可以是电机与滚珠丝杠同轴直连的结构，这种电驱动结构在重载应用场合，负载率较高的条件下，电机和轴承在运行时会出现发热严重的现象。

为解决发热问题，一般情况下客户需要自己设计轴承座的冷却结构，且外购的电机一般是没有冷却，或者不能与轴承座共用循环水路冷却。为了实现冷却，客户一般选用自然冷电机，但采用自然冷电机增加加工设备的高度或者长度，导致整个加工设备的结构复杂，管线较多。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种直驱机构和加工设备，旨在让电机壳体和轴承座共用一个冷却水路，简化直驱机构的结构。

为实现上述目的，本发明提出的一种具有一体水冷循环结构的直驱机构，所述直驱机构包括：

电机壳体，所述电机壳体设有入水口、出水口、第一通道、第二通道、第一连通道通和第二连通通道，所述入水口与所述第一通道连通，所述出水口与所述第二通道连通；所述第一通道和所述第二通道连通；

和轴承座壳，所述轴承座壳与所述电机壳体固定连接；所述轴承座壳设有轴承座通道，所述轴承座通道的两端分别通过所述第一连通通道和所述第二连通通道连通至所述第一通道；

其中，冷却液从所述入水口、所述第一通道、所述第一连通通道、所述轴承座通道流通对轴承座壳进行冷却，冷却液同时从所述入水口、所述第一通道、所述第二通道流通对电机壳体进行冷却。

在一实施例中，所述第一通道一端与所述入水口连通，所述第一通道的另一端与所述第二通道连通，所述第一通道环绕所述电机壳体的周缘延伸设置。

在一实施例中，所述第一通道的横向截面形状为几字形。

在一实施例中，所述第二通道的一端与所述出水口连通，所述第二通道环绕所述电机壳体的周缘延伸设置。

在一实施例中，所述第二通道的横向截面形状为几字形。

在一实施例中，所述轴承座通道包括：

入流道段，所述入流道段的一端与所述第一连通通道连通；

中间道段，所述中间道段的一端与所述入流道段远离所述第一连通通道的一端连通；所述中间道段环绕所述轴承座壳的周缘延伸设置；

及出流道段，所述出流道段的一端与所述中间道段远离所述入流道段的一端连通，所述出流道段的另一端与所述第二连通通道连通。

在一实施例中，所述轴承座壳包括轴承座本体和设于所述轴承座本体外壁的轴承座凸缘，所述轴承座凸缘环绕所述轴承座本体的周缘延伸设置；

所述入流道段包括：

第一进入道段，所述第一进入道段位于所述轴承座凸缘；

第二进入道段，所述第二进入道段位于所述轴承座本体，且所述第二进入道段与所述第一进入道段连通，并与所述第一进入道段呈夹角设置；

及第一连通孔，所述第一连通孔位于所述轴承座本体，并与所述第二进入道段远离所述第一进入道段的一端连通；所述第一连通孔还与所述中间道段连通。

在一实施例中，所述中间道段包括：

第一螺旋通道，所述第一螺旋通道的一端与所述第一连通孔连通，且所述第一螺旋通道环绕所述轴承座壳的周缘延伸设置；

和第二螺旋通道，所述第二螺旋通道的一端与所述第一螺旋通道远离所述第一连通孔的一端连通，所述第二螺旋通道的另一端与所述出流道段远离所述第二连通通道的一端连通；且所述第二螺旋通道环绕所述轴承座壳的周缘延伸设置，并与所述第一螺旋通道间隔设置。

在一实施例中，所述出流道段包括：

第一排出道段，所述第一排出道段位于所述轴承座凸缘，并与所述第一进入道段间隔设置；

第二排出道段，所述第二排出道段位于所述轴承座本体，所述第二排出道段与所述第一排出道段连通，并与所述第一排出道段呈夹角设置；且所述第二排出道段与所述第二进入道段间隔设置；

及第二连通孔，所述第二连通孔位于所述轴承座本体，并与所述第二排出道段远离所述第一排出道段的一端连通；所述第二连通孔还与所述第二连通通道连通。

本发明还提出一种加工设备，所述加工设备包括冷却液储存罐和如上所述的直驱机构，所述冷却液储存罐与所述直驱机构的入水口和出水口连通。

本发明技术方案的直驱机构包括电机壳体和轴承座壳，电机壳体设有入水口、出水口、第一通道、第二通道、第一连通通道及第二连通通道，入水口与第一通道连通，出水口与第二通道连通；第一通道和第二通道连通；轴承座壳与电机壳体的第一通道远离入水口的一端固定连接；轴承座壳设有轴承座通道，轴承座通道的两端分别通过第一连接通道和第二连接通道连通至第一通道；如此，通过将电机壳体与轴承座壳连接后，电机壳体和轴承座壳就可形成一个完整的冷却水路，无需在电机壳体和轴承座壳内分别设置冷却结构，也无需在电机壳体和轴承座壳内设置管线，从而简化直驱机构的结构。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的直驱机构的立体图；

图2为本发明的直驱机构的剖面图；

图3为本发明的直驱机构的轴承座通道的出流道段和第二通道连通的剖面图；

图4为本发明的直驱机构的电机壳体的结构示意图；

图5为本发明的直驱机构的轴承座壳一视角的结构示意图；

图6为本发明的直驱机构的轴承座壳另一视角的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	电机壳体	2011a	第一进入道段
10a	入水口	2012a	第二进入道段
				10b	出水口	2013a	第一连通孔
10c	第一通道	202a	中间道段
				101c	第一入水子道	2021a	第一螺旋通道
102c	第一连通通道	2022a	第二螺旋通道
				10d	第二通道	203a	出流道段
101d	第一出水子道	2031a	第一排出道段
				102d	第二连通通道	2032a	第二排出道段
20	轴承座壳	2033a	第二连通孔
				20a	轴承座通道	21	轴承座本体
201a	入流道段	22	轴承座凸缘

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种直驱机构。

在本发明实施例中，参照图1至图5，该直驱机构包括电机壳体10和轴承座壳20，电机壳体10设有入水口10a、出水口10b、第一通道10c及第二通道10d、第一连通道通102c和第二连通通道102d，入水口10a与第一通道10c连通，出水口10b与第二通道10d连通；轴承座壳20与电机壳体10固定连接；轴承座壳20设有轴承座通道20a，轴承座通道20a的两端分别通过第一连通通道102c和第二连通通道102d连通至第一通道10c；

其中，所述冷却液从入水口10a、第一通道10c、第一连通通道102c、轴承座通道20a流通对轴承座壳20进行冷却，冷却液同时从入水口10a、第一通道10c、第二通道10d流通对电机壳体10进行冷却。

在本实施例中，直驱机构还包括电机和轴承，电机壳体10还设有安装槽，安装槽与入水口10a、出水口10b、第一通道10c及第二通道10d不连通；电机装配在安装槽内；轴承座壳20还设有装配槽，装配槽与轴承座通道20a不连通，轴承装配在装配槽内；

电机平均发热功率约为电机额定功率的5％-15％之间，属于发热量较大的区域。电机的散热需求可以通过电磁仿真进行定量核算。给电机散热是为了避免高温磁铁退磁及绝缘失效，同时避免将高温传递给轴承、滚珠丝杠等精密机械部件，影响润滑性能与使用寿命。

轴承发热量大小跟轴承所受的负载、轴承滚子类型、转速直接相关。但整体的发热功率小于电机的发热功率。轴承的散热是为了防止轴承过热，润滑脂劣化与塑料部件劣化影响轴承寿命，同时避免将热量传递给滚珠丝杠的精密机械部件。

入水口10a和出水口10b均设于电机壳体10，且入水口10a和出水口10b间隔设置；第一通道10c和第二通道10d间隔设于电机壳体10内；通过将电机壳体10与轴承座壳20固定连接，轴承座壳20的轴承座通道20a的两端分别通过第一连通通道102c和第二连通通道102d连通至第一通道10c后，使得第一通道10c、第一连接通道102c、轴承座通道20a、第二连接通道102d及第二通道10d形成一完整的冷却水路。

利用冷却液从入水口10a进入第一通道10c、第一连通通道102c、轴承座通道20a、第二连通通道102d、第一通道10c及第二通道10d，最后从出水口10b流出，使得冷却液与第一通道10c的内壁、第一连通通道102c的内壁、轴承座通道20a的内壁、第二连通通道102d的内壁及第二通道10d的内壁接触换热，进而降低电机壳体10和轴承座壳20的运行温度；从整个流通过程中来看，通过将电机壳体10与轴承座壳20固定连接后，电机壳体10和轴承座壳20就可共用一个冷却水路，无需在电机壳体10和轴承座壳20内分别设置冷却结构，也无需在电机壳体10和轴承座壳20内设置管线，从而简化直驱机构的结构。

在一实施例中，参照图2至图4，第一通道10c的一端与入水口10a连通，第一通道10c的另一端与第二通道连通，第一通道10c环绕电机壳体10的周缘延伸设置。

在本实施例中，将第一通道10c环绕电机壳体10的周缘延伸设置，即第一通道10c为圆环状，大大增加冷却液与电机壳体10的接触面积，进而提升电机壳体10的冷却效果，第一连通通道102c为直线通道。

在一实施例中，参照图2至图4，第一通道10c的横向截面形状为几字形。

在本实施例中，第一通道10c包括两个第一入水子道101c，两个第一入水子道101c并列排布设置，且两个第一入水子道101c的一端相互连通，两个第一入水子道101c远离两者连接的一端分别与第一连通通道102c和入水口10a连通；如此设置，两个第一入水子道101c连通形成的第一通道10c延伸长度更长，使得第一通道10c与冷却液的接触面积更大，进而增加第一通道10c与冷却液的换热面积，进一步提升电机壳体10的冷却效果。

在其他实施例中，第一通道10c的横向截面形状还可以设置成U形或波浪形等其他形状。

在一实施例中，参照图2至图4，第二通道10d一端与出水口10b连通，第二通道10d环绕电机壳体10的周缘延伸设置。

在本实施例中，将第二通道10d环绕电机壳体10的周缘延伸设置，即第二通道10d为圆环状，由此增大第二通道10d的延伸长度，进一步增加冷却液与电机壳体10的接触面积，进而提升电机壳体10的冷却效果。

在一实施例中，参照图2至图4，第二通道10d的横向截面形状为几字形。

在本实施例中，第二通道10d包括两个第一出水子道101d，两个第一出水子道的一端相互连通，两个第一出水子道远离两者连接的一端分别与第一通道和出水口10b连通；如此设置，两个第一出水子道连通形成的第二通道10d延伸长度更长，使得两个第一出水子道连通形成第二通道10d与冷却液的接触面积更大，进而增加第一出水道段101d与冷却液的换热面积，进一步提升电机壳体10的冷却效果。

在一实施例中，参照图1至图6，轴承座通道20a包括入流道段201a、中间道段202a及出流道段203a，入流道段201a的一端与第一通道10c连通；中间道段202a的一端与入流道段201a远离第一连通通道102c的一端连通；中间道段202a环绕轴承座壳20的周缘延伸设置；出流道段203a的一端与中间道段202a远离入流道段201a的一端连通，出流道段203a的另一端与第二连通通道102d连通。

在本实施例中，入流道段201a位于轴承座壳20的一侧壳壁，出流道段203a位于轴承座壳20的另一侧壳壁，入流道段201a与出流道段203a呈相对设置，而中间道段202a的两端分别连通入流道段201a和出流道段203a；且通过将中间道段202a环绕轴承座壳20的周缘延伸设置，进一步增加轴承座通道20a与冷却液的换热面积，进而提升轴承座壳20的冷却效果。

在一实施例中，参照图1至图6，轴承座壳20包括轴承座本体21和设于轴承座本体21外壁的轴承座凸缘22，轴承座凸缘22环绕轴承座本体21的周缘延伸设置；入流道段201a包括第一进入道段2011a、第二进入道段2012a及第一连通孔2013a，第一进入道段2011a位于轴承座凸缘22；第二进入道段2012a位于轴承座本体21，且第二进入道段2012a与第一进入道段2011a连通，并与第一进入道段2011a呈夹角设置；第一连通孔2013a位于轴承座本体21，并与第二进入道段2012a远离第一进入道段2011a的一端连通；第一连通孔2013a还与中间道段202a连通。

在本实施例中，轴承座凸缘22设有多个安装孔，便于轴承座壳20与加工设备的其他部件可拆卸连接。轴承座本体21包括轴承座筒体和套设在轴承座筒体外壁的轴承座外壳，轴承座凸缘22设于轴承座筒体的一端外壁，轴承座外壳与所述轴承座凸缘22抵接。第一进入道段2011a为沿轴承座凸缘22的径向延伸形成的直线通道，第二连通通道102c为沿轴承座本体21的轴向延伸形成的直线通道。

通过在轴承凸缘设置第一进入道段2011a，且通过将第一进入道段2011a和第二连通通道102c呈夹角设置，进一步增加入流道段201a的延伸长度，从而增大冷却液与轴承座壳20的换热面积，从而提升轴承座壳20的冷却效果。

进一步地，轴承座壳20与电机壳体10之间装设有O型圈作轴向密封，以密封轴承座壳20与电机壳体10的缝隙，避免冷却液泄漏。

在一实施例中，参照图1至图6，中间道段202a包括第一螺旋通道2021a和第二螺旋通道2022a，第一螺旋通道2021a的一端与第一连通孔2013a连通，且第一螺旋通道2021a环绕轴承座壳20的周缘延伸设置；第二螺旋通道2022a的一端与第一螺旋通道2021a远离第一连通孔2013a的一端连通，第二螺旋通道2022a的另一端与出流道段203a远离第二连通通道102d的一端连通；且第二螺旋通道2022a环绕轴承座壳20的周缘延伸设置，并与第一螺旋通道2021a间隔设置。

在本实施例中，轴承座筒体的外壁设有第一螺旋水槽和第二螺旋水槽，第一螺旋水槽的一端与第二螺旋水槽的一端连通，第一螺旋水槽的另一端通过设置挡肩与第二螺旋水槽的另一端实现隔断，如此，第一螺旋水槽和第二螺旋水槽可沿同一螺旋延伸线依次排布，进而让第一螺旋水槽和第二螺旋水槽形成完整的螺旋水槽。

第一连通孔2013a位于第一螺旋水槽邻近挡肩的位置，并与第一进入道段2011a连通；第二连通孔2033a则位于第二螺旋水槽邻近挡肩的位置，并与第一排出道段2031a连通；轴承座外壳与轴承座筒体连接，使得第一螺旋水槽形成第一螺旋通道2021a，第二螺旋水槽形成第二螺旋通道2022a；且第一螺旋通道2021a和第二螺旋通道2022a均环绕轴承座筒体的外壁设置，进而增加中间道段202a的延伸长度，从而进一步提升轴承座壳20的冷却效果。

在一实施例中，参照图1至图6，出流道段203a包括第一排出道段2031a、第二排出道段2032a及第二连通孔2033a，第一排出道段2031a位于轴承座凸缘22，并与第一进入道段2011a间隔设置；第二排出道段2032a位于轴承座本体21，第二排出道段2032a与第一排出道段2031a连通，并与第一排出道段2031a呈夹角设置；且第二排出道段2032a与第二进入道段2012a间隔设置；第二连通孔2033a位于轴承座本体21，并与第二排出道段2032a远离第一排出道段2031a的一端连通；第二连通孔2033a还与第二连通通道102d连通。

在本实施例中，通过在轴承凸缘设置第一排出道段2031a，且通过将第一排出道段2031a和第二排出道段2032a呈夹角设置，进一步增加出流道段203a的延伸长度，从而增大冷却液与轴承座壳20的换热面积，从而提升轴承座壳20的冷却效果。

本发明还提出一种加工设备，参照图2，该加工设备包括冷却液储存罐和所述直驱机构，所述冷却液储存罐与所述直驱机构的入水口10a和出水口10b连通，该直驱机构的具体结构参照上述实施例，由于本加工设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

在本实施例中，加工设备通过采用如上所述的直驱机构，冷却液储存罐的冷却液通过直驱机构的入水口10a通入至内部，以与直驱机构的电机壳体10和轴承座壳20换热，使得直驱机构的散热效果更好，以提升加工设备的运行稳定性。其中，直驱机构的电机壳体10用于装设电机，而轴承座壳20内装设轴承，直驱机构可以调节电机壳体10的循环水路的流量，并考虑散热需求的不同，轴承与电机选型的不同，是将入水口10a处约5-20％的冷却液流量引流到轴承座部位进行散热。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种直驱机构，其特征在于，所述直驱机构包括：

电机壳体，所述电机壳体设有入水口、出水口、第一通道、第二通道、第一连通道通和第二连通通道，所述入水口与所述第一通道连通，所述出水口与所述第二通道连通；所述第一通道和所述第二通道连通；

和轴承座壳，所述轴承座壳与所述电机壳体固定连接；所述轴承座壳设有轴承座通道，所述轴承座通道的两端分别通过所述第一连通通道和所述第二连通通道连通至所述第一通道；

其中，冷却液从所述入水口、所述第一通道、所述第一连通通道、所述轴承座通道流通对轴承座壳进行冷却，冷却液同时从所述入水口、所述第一通道、所述第二通道流通对电机壳体进行冷却。

2.如权利要求1所述的直驱机构，其特征在于，所述第一通道一端与所述入水口连通，所述第一通道的另一端与所述第二通道连通，所述第一通道环绕所述电机壳体的周缘延伸设置。

3.如权利要求2所述的直驱机构，其特征在于，所述第一通道的横向截面形状为几字形。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的直驱机构，其特征在于，所述第二通道的一端与所述出水口连通，所述第二通道环绕所述电机壳体的周缘延伸设置。

5.如权利要求4所述的直驱机构，其特征在于，所述第二通道的横向截面形状为几字形。

6.如权利要求1至3中任意一项所述的直驱机构，其特征在于，所述轴承座通道包括：

入流道段，所述入流道段的一端与所述第一连通通道连通；

中间道段，所述中间道段的一端与所述入流道段远离所述第一连通通道的一端连通；所述中间道段环绕所述轴承座壳的周缘延伸设置；

及出流道段，所述出流道段的一端与所述中间道段远离所述入流道段的一端连通，所述出流道段的另一端与所述第二连通通道连通。

7.如权利要求6所述的直驱机构，其特征在于，所述轴承座壳包括轴承座本体和设于所述轴承座本体外壁的轴承座凸缘，所述轴承座凸缘环绕所述轴承座本体的周缘延伸设置；

所述入流道段包括：

第一进入道段，所述第一进入道段位于所述轴承座凸缘；

第二进入道段，所述第二进入道段位于所述轴承座本体，且所述第二进入道段与所述第一进入道段连通，并与所述第一进入道段呈夹角设置；

及第一连通孔，所述第一连通孔位于所述轴承座本体，并与所述第二进入道段远离所述第一进入道段的一端连通；所述第一连通孔还与所述中间道段连通。

8.如权利要求7所述的直驱机构，其特征在于，所述中间道段包括：

第一螺旋通道，所述第一螺旋通道的一端与所述第一连通孔连通，且所述第一螺旋通道环绕所述轴承座壳的周缘延伸设置；

和第二螺旋通道，所述第二螺旋通道的一端与所述第一螺旋通道远离所述第一连通孔的一端连通，所述第二螺旋通道的另一端与所述出流道段远离所述第二连通通道的一端连通；且所述第二螺旋通道环绕所述轴承座壳的周缘延伸设置，并与所述第一螺旋通道间隔设置。

9.如权利要求8所述的直驱机构，其特征在于，所述出流道段包括：

第一排出道段，所述第一排出道段位于所述轴承座凸缘，并与所述第一进入道段间隔设置；

第二排出道段，所述第二排出道段位于所述轴承座本体，所述第二排出道段与所述第一排出道段连通，并与所述第一排出道段呈夹角设置；且所述第二排出道段与所述第二进入道段间隔设置；

及第二连通孔，所述第二连通孔位于所述轴承座本体，并与所述第二排出道段远离所述第一排出道段的一端连通；所述第二连通孔还与所述第二连通通道连通。

10.一种加工设备，其特征在于，所述加工设备包括冷却液储存罐和如权利要求1至9中任一项所述的直驱机构，所述冷却液储存罐与所述直驱机构的入水口和出水口连通。

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