CN114110019A - 自主调节的电主轴转轴机构及电主轴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自主调节的电主轴转轴机构及电主轴，包括穿过电主轴机壳的转轴和若干轴承，其中第一组轴承外圈固定在电主轴机壳上，内圈套在转轴的两端，第二组轴承内圈套在转轴的两端，外圈与电主轴机壳非接触；一组单向的推挤器与电主轴机壳相对固定，推挤器对第二组轴承的外圈施以变压力，将转轴以径向方向向一侧推压使转轴同一端的第一组轴承和第二组轴承产生反向力和正向力的两个推挤局部，将第一组/第二组轴承的一边游隙排除，以此消除转轴受到外力的振动。本发明通过转轴同一端的两个轴承配合来消除滚子与轴承内外圈的游隙，由于轴承内外圈挤压是靠变压力，滚子与轴承内外圈的配合能得到释放，滚子不至于卡的过紧，转轴转动也会顺滑。
Description
技术领域
本发明属于电机领域，涉及电机转轴的稳定性，尤其涉及自主调节的电主轴转轴机构及电主轴。
背景技术
电主轴是电机的一种类别，现有问题是转轴的两端仅仅设有两个轴承作为支撑，轴承配合精密问题难解决。
情况一是轴承内外圈之间设有滚子，滚子配合太好则与轴承内外圈游隙很小，低速转动没问题，高速转动则轴承内外圈过热膨胀，滚子与轴承内外圈滚动卡死且不顺滑。
情况二是轴承游隙很大，低速转动会晃动，高速转动则轴承内外圈过热膨胀，滚子与轴承内外圈配合反而会好，滚动顺畅。
也有专利公告号CN105782252B公开了一种轴承的定位结构，为了防止轴系产生过大的径向晃动、发热等问题设置的径向顶紧结构，用以顶紧轴承的外圈，与本设计的结构相似，但是本质上解决不了上述问题，转轴在受到外力情况下在游隙范围振动很大。
发明内容
本发明的目的是针对现有的上述问题，提供一种自主调节的电主轴转轴机构及电主轴。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：自主调节的电主轴转轴机构，其特征在于包括：
一转轴，穿过电主轴机壳；
若干轴承，轴承的滚子与轴承内外圈之间具有游隙，其中第一组轴承外圈固定在电主轴机壳上，内圈套在转轴的两端，第二组轴承内圈套在转轴的两端，外圈与电主轴机壳非接触；
一组单向的推挤器，与电主轴机壳相对固定，推挤器对第二组轴承的外圈施以变压力，将转轴以径向方向向一侧推压使转轴同一端的第一组轴承和第二组轴承产生反向力和正向力的两个推挤局部，两个推挤局部用以平衡转轴相对方向的支撑，推挤局部使轴承内圈与外圈挤压偏移，将第一组/第二组轴承的一边游隙排除，以此消除转轴的振动空间，消除转轴受到外力的振动。
所述推挤器与第二组轴承使用无触接施力，所述的推挤器和第二组轴承均设有磁力结构，以磁力的互相排斥力施力。
所述的推挤器包括电磁铁，所述的第二组轴承上设有永磁体，所述电磁铁与所述永磁体互相排斥力施力。
所述的电磁铁设在电主轴外壳的两端，所述电磁铁设在电主轴外壳的端盖上。
所述的电磁铁与控制器连接，所述电主轴设有转速传感器，所述转速传感器与控制器连接，所述转速传感器用于感知电主轴转速，当感知到转轴旋转时，所述的控制器打开电磁铁。
所述第一组轴承数量有两个，并且设在电主轴机壳两端，第一组轴承用于支撑转轴。
所述第二组轴承数量有两个，并且设在电主轴机壳两端，一组推挤器的数量有两个，设在电主轴机壳两端，每个推挤器对应每个第二组轴承，前后位置的推挤器的施力方向平行并且向着同一个方向。
所述的变压力包括弹性装置施加的力。
自主调节的电主轴转轴机构，其特征在于包括：
一转轴，穿过电主轴机壳；
若干轴承，轴承的滚子与轴承内外圈之间具有游隙，其中第一组轴承外圈固定在电主轴机壳上，内圈套在转轴的两端，第二组轴承内圈套在转轴的两端，外圈与电主轴机壳非接触；
一组单向的推挤器，固定在电主轴机壳上，推挤器包括电磁铁，电磁铁设在电主轴机壳的前后端，电磁铁位于转轴的同一侧，电磁铁对第二组轴承的外圈施以磁力，所述第二组轴承上设有永磁体，永磁体与电磁铁产生排斥力，电磁铁将转轴向一侧推压使转轴同一端的第一组轴承和第二组轴承产生反向力和正向力的两个推挤局部，两个推挤局部用以平衡转轴相对方向的支撑，推挤局部使轴承内圈与外圈挤压偏移，以此消除推挤局部位置的滚子与轴承内外圈的游隙。
电主轴，其特征在于，它包括权利要求1-9所述的自主调节的电主轴转轴机构，电主轴机壳内设有定子，转轴上设有转子。
与现有技术相比，本发明通过转轴同一端的两个轴承配合来消除滚子与轴承内外圈的游隙，具体的说，将转轴向两个轴承的相对面的两边挤压，使轴承内圈偏移来夹紧滚子。
转轴低速旋转时，由于滚子与轴承内外圈是没有游隙的，滚子很紧，转轴不易晃动。
转轴高速旋转时，轴承内外圈会发热膨胀，由于轴承内外圈挤压是靠变压力，滚子与轴承内外圈的配合能得到释放，滚子不至于卡的过紧，转轴转动也会顺滑。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明的局部位移示意图。
图3为本发明轴承的偏移示意图。
图4为图3的主视示意图。
图5为另外的施力示意图。
图中，1电主轴机壳；2定子；3转子；4转轴；5第二组轴承；6第一组轴承；7电磁铁；8端盖；9弹簧；10滚子；11游隙。
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，本领域技术人员在没有做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。
本发明的术语“一”、“二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
图1所示，电主轴是电机的一种形式，电主轴包括电主轴机壳1和穿过电主轴机壳1的转轴4。电主轴机壳1内设有定子2，转轴4上设有转子3。
转轴4的两端设有第一组轴承6，第一组轴承6作为转轴4的支撑，本发明是为了消除轴承的游隙11而设置的。游隙11是滚子10与轴承的内外圈之间的间隙。如果第一组轴承6有了游隙11，则转轴4在转动时候会有振动的空间，导致转轴4不稳定。
第一组轴承6数量至少是两个，第一组轴承6设在电主轴机壳1前后两个位置。第一组轴承6外圈固定在电主轴机壳1上，内圈套在转轴4上。第一组轴承6安装与现有的技术一样。第一组轴承6的滚子10与轴承内外圈之间具有游隙11。
本专利的关键在于以下结构：
转轴4的两端还设有第二组轴承5，第二组轴承5内圈套在转轴4的两端，外圈与电主轴机壳1没有接触。第二组轴承5的滚子10与轴承内外圈之间具有游隙11。
设有一组单向的推挤器，推挤器与电主轴机壳1相对固定。推挤器设在转轴4的两端，推挤器挤压第二组轴承5。
图2中所示，推挤器挤压第二组轴承5的侧面，将转轴4向右边挤压，第二组轴承5与转轴4之间具有正向力的推挤局部A。同时，当转轴4向右后，第一组轴承6产生向左的反向力的推挤局部B。推挤局部A和推挤局部B在转轴4轴心的对称边上。推挤局部A和推挤局部B用以平衡转轴4相对方向的支撑力。因此转轴4的第一组轴承6和第二组轴承5都有一边消除了游隙11，推挤局部A和推挤局部B将转轴左右支撑起来，转轴4转动时就不会振动。
即所述的推挤局部A和推挤局部B的轴承内圈与外圈挤压后发生了偏移，以此消除推挤局部A和推挤局部B位置的滚子10与轴承内外圈的游隙11。
如图3-图4所示为第二组轴承5作用力后的结构，轴承左侧的滚子10与轴承内外圈之间通过挤压消除了游隙11，右侧则加大了游隙H宽度，但是起作用的部位始终是消除游隙11的左侧滚子10，右侧的滚子10不会影响转动，这样就减小了转轴4晃动的可能性。上述的游隙11H仅有几丝的程度。
当高速转动后，轴承内外圈会发热膨胀，推挤器施加的力是变压力，轴承内外圈之间的偏移量会改变，既释放出左侧滚子10的空间，虽然左侧滚子10还是和轴承内外圈之间没有游隙11，但是右侧的滚子10和轴承内外圈之间游隙11会变小。所以左侧的滚子10还是很顺滑，旋转时不会卡涩。
推挤局部A和推挤局部B不在与转轴4轴心垂直的同一直线上，因此对称性不好，对转轴4产生有偏斜力。所以要设置前后两个推挤器，推挤器的施力是同向的平行力，用来矫正转轴4的受力偏斜。
以下是对推挤器及施力方式说明；
推挤器施力在第二组轴承5的外圈，施力结构包括但是不限于以下几种情况。
一、图5所示，推挤器是柱形弹簧9，弹簧9一端顶在第二组轴承5的外圈，另外一端与电主轴机壳1相对固定。柱形弹簧9可以产生变压力，当轴承过热膨胀后自动推挤柱形弹簧9。
二、推挤器采用气动弹簧，既两段伸缩杆顶在第二组轴承5的外圈和电主轴机壳1之间，两段伸缩杆之间为真空的气体。
三、推挤器采用液压伸缩杆，原理同上。
以上机械推挤器结构优点是简单，且能达到预期的得到变压力的效果。缺点是：由于推挤器和第二组轴承5直接接触，共振后噪音会很大，达不到静音的效果。
因此优选的，采用第四种推挤器，推挤器与第二组轴承5使用无触接式施力。
推挤器和第二组轴承5均设有磁力结构，以磁力的互相排斥力施力。该施力也是变压力，或者叫做变动力，变压力是可以导致轴承的内外圈偏移的力，也是活动力，可以灵活的根据挤压供需自主变动。磁力和弹性力都属于变压力。
更优选的，推挤器采用电磁铁7，第二组轴承5上设有一圈永磁体，永磁体可以设在第二组轴承5的外圈。电磁铁7与永磁体互相以排斥力施力。
电磁铁7与控制器连接，电主轴设有转速传感器，转速传感器与控制器连接，转速传感器用于感知电主轴转速，当电主轴旋转时，所述的控制器自动的打开电磁铁7。
上述的电磁铁7也可以固定在电主轴机壳1的两侧端盖8上，两侧端盖8可以拆卸连接，这样便于电磁铁7的安装固定。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.自主调节的电主轴转轴机构，其特征在于包括：
一转轴，穿过电主轴机壳；
若干轴承，轴承的滚子与轴承内外圈之间具有游隙，其中第一组轴承外圈固定在电主轴机壳上，内圈套在转轴的两端，第二组轴承内圈套在转轴的两端，外圈与电主轴机壳非接触；
一组单向的推挤器，与电主轴机壳相对固定，推挤器对第二组轴承的外圈施以变压力，将转轴以径向方向向一侧推压使转轴同一端的第一组轴承和第二组轴承产生反向力和正向力的两个推挤局部，两个推挤局部用以平衡转轴相对方向的支撑，推挤局部使轴承内圈与外圈挤压偏移，将第一组/第二组轴承的一边游隙排除。
2.根据权利要求1所述的自主调节的电主轴转轴机构，其特征在于，所述推挤器与第二组轴承使用无触接施力，所述的推挤器和第二组轴承均设有磁力结构，以磁力的互相排斥力作为施力。
3.根据权利要求2所述的自主调节的电主轴转轴机构，其特征在于，所述的推挤器包括电磁铁，所述的第二组轴承上设有永磁体，所述电磁铁与所述永磁体互相排斥力施力。
4.根据权利要求3所述的自主调节的电主轴转轴机构，其特征在于，所述的电磁铁设在电主轴外壳的两端，所述电磁铁设在电主轴外壳的端盖上。
5.根据权利要求3或4所述的自主调节的电主轴转轴机构，其特征在于，所述的电磁铁与控制器连接，所述电主轴设有转速传感器，所述转速传感器与控制器连接，所述转速传感器用于感知电主轴转速，当感知到转轴旋转时，所述的控制器打开电磁铁。
6.根据权利要求1-4任一所述的自主调节的电主轴转轴机构，其特征在于，所述第一组轴承数量有两个，并且设在电主轴机壳两端，第一组轴承用于支撑转轴。
7.根据权利要求1-4任一所述的自主调节的电主轴转轴机构，其特征在于，所述第二组轴承数量有两个，并且设在电主轴机壳两端，一组推挤器的数量有两个，设在电主轴机壳两端，每个推挤器对应每个第二组轴承，前后位置的推挤器的施力方向平行并且向着同一个方向。
8.根据权利要求1所述的自主调节的电主轴转轴机构，其特征在于，所述的变压力包括弹性装置施加的力。
9.自主调节的电主轴转轴机构，其特征在于包括：
一转轴，穿过电主轴机壳；
若干轴承，轴承的滚子与轴承内外圈之间具有游隙，其中第一组轴承外圈固定在电主轴机壳上，内圈套在转轴的两端，第二组轴承内圈套在转轴的两端，外圈与电主轴机壳非接触；
一组单向的推挤器，与电主轴机壳相对固定，推挤器包括电磁铁，电磁铁设在电主轴机壳的前后端，电磁铁位于转轴的同一侧，电磁铁对第二组轴承的外圈施以磁力，所述第二组轴承上设有永磁体，永磁体与电磁铁产生排斥力，电磁铁将转轴向一侧推压使转轴同一端的第一组轴承和第二组轴承产生反向力和正向力的两个推挤局部，两个推挤局部用以平衡转轴相对方向的支撑，推挤局部使轴承内圈与外圈挤压偏移，以此消除推挤局部位置的滚子与轴承内外圈的游隙。
10.电主轴，其特征在于，它包括权利要求1-9任一所述的自主调节的电主轴转轴机构，电主轴机壳内设有定子，转轴上设有转子。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Self regulating electric spindle rotation mechanism and electric spindle Granted publication date: 20231222 Pledgee: Baiyang Sub Branch of Zhejiang Wuyi Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Zhejiang Yawei Precision Machine Tool Co.,Ltd. Registration number: Y2024980014185 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |