CN114193177A

CN114193177A - 一种直驱式数控精密转台及机床

Info

Publication number: CN114193177A
Application number: CN202210049717.XA
Authority: CN
Inventors: 朱长春; 杨锐俊
Original assignee: Shanghai Saika Pml Precision Mechanism Ltd
Current assignee: Shanghai Saika Pml Precision Mechanism Ltd
Priority date: 2022-01-17
Filing date: 2022-01-17
Publication date: 2022-03-18

Abstract

本发明公开了一种直驱式数控精密转台及机床，其中，所述精密转台包括转台轴承、回转主轴、转台轴承座、力矩电机的转子、力矩电机的定子、连接法兰盘、回转工作台、连接法兰底盘和衬套；所述力矩电机的转子通过所述连接法兰盘与所述回转主轴刚性连接；所述转台轴承的内圈安装在所述回转主轴上，所述回转工作台与所述回转主轴刚性连接；所述力矩电机的定子与所述连接法兰底盘和衬套装配连接在一起；所述转台轴承的外圈安装在所述转台轴承座上，所述转台轴承座与所述固定力矩电机定子的衬套刚性连接。本发明结构简单、安装调试方便、装配周期短、精度稳定性高且便于维修维护。

Description

一种直驱式数控精密转台及机床

技术领域

本发明涉及机床领域，更具体地，涉及一种直驱式数控精密转台及机床。

背景技术

数控转台是一种重要的机床附件，主要应用在加工中心和数控镗铣床上，作为第四轴参与坐标轴的控制。数控转台的应用，为机床提供了回转坐标，通过第四轴、第五轴驱动转台完成等分、不等分或连续的回转加工，使客户加工复杂曲面变成可能，扩大了机床的加工范围。

与本发明最接近的现有技术存在的技术问题：

传统数控转台的结构设计中，一般采用双齿轮消隙传动或蜗轮蜗杆副传动方式，其缺点是机械结构复杂、传动链较长、零件数量较多且关键零件制造精度要求高、装配复杂、传动效率较低等；使用一段时间后，由于机械传动链的磨损，齿轮副或蜗轮蜗杆副的反向间隙增大，需要进一步的维修调整。另外由于涡轮蜗杆副的传动比大，使得数控转台的最高转速受到极大限制，满足不了市场上对数控机床旋转坐标轴的进给和快速进给速度越来越高的要求。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种直驱式数控精密转台及机床的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种直驱式数控精密转台，包括：转台轴承、回转主轴、转台轴承座、力矩电机的转子、力矩电机的定子、连接法兰盘、回转工作台、连接法兰底盘和衬套；

所述力矩电机的转子通过所述连接法兰盘与所述回转主轴刚性连接；

所述转台轴承的内圈安装在所述回转主轴上，所述回转工作台与所述回转主轴刚性连接；

所述力矩电机的定子与所述连接法兰底盘和衬套装配连接在一起；

所述转台轴承座与所述衬套刚性连接，所述衬套为所述固定力矩电机定子的衬套。

根据第一方面所述的技术方案，所述精密转台还包括：编码器定位轴、角度编码器和深沟球轴承；所述编码器定位轴固定设置在所述回转工作台上；所述编码器定位轴的下方装配有深沟球轴承，同时在编码器定位轴上还安装了所述角度编码器。

根据第一方面所述的技术方案，所述精密转台还包括液压制动装置，所述液压制动装置安装在所述转台轴承座内，用于制动所述精密转台。

根据第一方面所述的技术方案，所述液压制动装置从下往上依次设置为弹簧、液压缸和刹车片；所述液压缸受到弹簧的作用，产生轴向推力而抱住刹车片，进而制止所述回转工作台的回转运动，完成所述回转工作台的制动。

根据第一方面所述的技术方案，所述精密转台还包括多油路旋转接头的套筒和多油路旋转接头的转轴；

所述多油路旋转接头的套筒与所述连接法兰底盘刚性连接，所述多油路旋转接头的转轴与回转主轴刚性连接。

根据第一方面所述的技术方案，所述多油路旋转接头具有5-15个液压或空气的控制回路，并通过所述回转工作台对外设置有5-15个油路的快速接口。

根据第一方面所述的技术方案，所述精密转台还包括：防尘盖板；

所述防尘盖板盖设在整个精密转台的外部。

根据第一方面所述的技术方案，在所述转台的台体与防尘盖板之间还设有V型密封圈。

根据第一方面所述的技术方案，所述连接法兰盘与所述回转主轴的刚性连接为通过紧固螺栓完成刚性连接。

根据本发明的第二方面，提供了一种机床，包括本发明第一方面任一项所述的直驱式数控精密转台。

根据本发明公开的实施例，本申请从市场需求和应用的角度出发，设计上采用力矩电机直接驱动回转工作台旋转，实现回转工作台的角度定位和旋转进给，克服了传统数控转台的诸多缺点，具有如下有益效果：

1、回转工作台由力矩电机直接驱动，中间没有任何传动副，实现“零”反向间隙，且理论上无机械传动链磨损和无传动效率损失。

2、由于力矩电机有极高的静态和动态负载刚性，即使在高速回转运动下，也能保持很高的定位精度和重复定位精度。

3、力矩电机直接驱动回转工作台，能够提供较大的扭矩，参与车削加工，实现车铣复合功能。

4、设计上采用液压制动装置，实现回转工作台在任意角度制动抱死后的强力切削加工；以及在机床非正常断电时，能够立刻制动抱死回转工作台，起到保护刀具和机床的作用。

5、设计上采用多油路旋转接头机构，可提供数控转台10个油路的快速接口，用户可通过连接这些油路接口，很方便实现工装工具的自动装夹，为自动化切削加工提供端口。

6、结构简单、安装调试方便、装配周期短、精度稳定性高且便于维修维护。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为根据实施例提供的一种直驱式数控精密转台示意图。

图中标示如下：

11-转台轴承、12-回转主轴、13-转台轴承座、14-防尘盖板、19-回转工作台、117-转台固定螺栓、120-编码器定位轴、20-力矩电机的转子、21-力矩电机的定子、22-连接法兰盘、23-衬套、25-连接法兰底盘、41-多油路旋转接头的套筒、42-多油路旋转接头的转轴、48-角度编码器、413-深沟球轴承、50-液压制动装置。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

实施例一：

本实施例提供一种直驱式数控精密转台，如图1所示，包括，转台轴承11、回转主轴12、转台轴承座13、力矩电机的转子20、力矩电机的定子21、连接法兰盘22、回转工作台19、连接法兰底盘25和衬套23；

力矩电机的转子20通过连接法兰盘22和紧固螺栓，和回转主轴12刚性连接；转台轴承11的内圈装配连接在回转主轴12上，回转工作台19与回转主轴12直接刚性连接在一起。

力矩电机的定子21，通过紧固螺栓与连接法兰底盘25、衬套23装配连接在一起；转台轴承11的外圈装配连接在转台轴承座13上，然后转台轴承座13与固定力矩电机定子21的衬套23刚性连接在一起，所述衬套23通过转台固定螺栓117固定在转台上。

如此，力矩电机在得电后立即驱使力矩电机的转子20旋转，在转台轴承11的支撑下，直接驱动回转主轴12作旋转运动，进而驱动回转工作台19作回转运动。由于中间没有任何传动副，实现“零”反向间隙，力矩电机的理论传动效率为100％，效率损失为零。力矩电机能够提供较大扭矩，回转工作台可以参与联动控制和切削加工，实现数控机床的第四轴功能；同时配合车刀，也可以实现车铣复合功能。

由于力矩电机有极高的静态和动态负载刚性，即使在高速回转运动下，也能保持很高的定位精度和重复定位精度。编码器定位轴120通过螺栓紧固在回转工作台19上，同时编码器定位轴120的下方装配有支撑深沟球轴承413，然后安装高精密的角度编码器48，角度编码器48(俗称圆光栅)是安装在编码器定位轴120的底部，然后用锁紧螺母锁紧固定。使编码器定位轴120和圆形的转台刚性连接，一起作旋转运动。如此可以实现回转工作台回转运动的全闭环控制，进而能够完成高精度的角度定位和分度功能。

液压制动装置50安装在转台轴承座13内，起到制动锁紧回转工作台的用途。液压制动装置包括液压缸、弹簧和刹车片；所述液压缸受到设置在内部的弹簧的作用，产生轴向推力而抱住刹车片，进而制止所述回转工作台的回转运动，完成所述回转工作台的制动。在一些实施例中，具体的，液压制动装置50从下往上依次为：线圈式的弹簧(一圈共8个)、液压缸的活塞、刹车片。弹簧轴向推动活塞，活塞轴向压住刹车片，产生制动，俗称盘式刹车。当设备处于断电状态下，由于液压制动装置50的液压缸受到内部一圈弹簧力的作用，产生较小的轴向推力而抱住刹车片，进而制止回转工作台的回转运动，对设备操作者和设备本身起到安全保护的作用；当设备处于通电状态下，此时液压制动装置50的液压缸不仅受到内部弹簧力的轴向推力，而且受到高压的作用下，产生很大的轴向推力而锁紧回转工作台，这样可以满足工件的强力切削加工，而确保转台的整体刚性以及加工精度。当然，通过反向液压也可以轻松实现解除回转工作台的锁紧，实现转台的联动加工。

多油路旋转接头的套筒41与连接法兰底盘25刚性连接，多油路旋转接头的转轴42与回转主轴12刚性连接。多油路旋转接头提供了1-15个液压或空气的控制回路，并在回转工作台上提供1-15个油路的快速接口，在一些实施例中，可以优选为10个快速接口，这样用户可通过连接这些油路接口，很方便实现工装工具的自动装夹和其他的功能利用，也为自动化切削加工提供端口；有效解决了传统转台因无此功能而独立设计和制造液压或空气回路装置的烦恼，并为用户有效降低成本和提高安全性、便利性。

在一些实施例中，防尘盖板14和V型密封圈的配合使用，有效阻止了灰尘和铁屑的侵入，进而提高转台的使用寿命。

实施例二：

本实施例提供一种机床，包括实施例一中任一项所述的直驱式数控精密转台。

综上，本发明提供的一种直驱式数控精密转台及机床，其回转工作台由力矩电机直接驱动，中间没有任何传动副，实现“零”反向间隙，且理论上无机械传动链磨损和无传动效率损失；由于力矩电机有极高的静态和动态负载刚性，即使在高速回转运动下，也能保持很高的定位精度和重复定位精度；力矩电机直接驱动回转工作台，能够提供较大的扭矩，参与车削加工，实现车铣复合功能；设计上采用液压制动装置，实现回转工作台在任意角度制动抱死后的强力切削加工；以及在机床非正常断电时，能够立刻制动抱死回转工作台，起到保护刀具和机床的作用；设计上采用多油路旋转接头机构，可提供数控转台10个油路的快速接口，用户可通过连接这些油路接口，很方便实现工装工具的自动装夹，为自动化切削加工提供端口。本申请结构简单、安装调试方便、装配周期短、精度稳定性高且便于维修维护。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种直驱式数控精密转台，其特征在于，包括：转台轴承、回转主轴、转台轴承座、力矩电机的转子、力矩电机的定子、固定力矩电机定子、连接法兰盘、回转工作台、连接法兰底盘和衬套；

所述转台轴承的外圈安装在所述转台轴承座上，所述转台轴承座与所述衬套刚性连接，所述衬套为所述固定力矩电机定子的衬套。

2.根据权利要求1所述的直驱式数控精密转台，其特征在于，所述精密转台还包括：编码器定位轴、角度编码器和深沟球轴承；所述编码器定位轴固定设置在所述回转工作台上；所述编码器定位轴的下方装配有深沟球轴承，同时在编码器定位轴上还安装了所述角度编码器。

3.根据权利要求2所述的直驱式数控精密转台，其特征在于，所述精密转台还包括液压制动装置，所述液压制动装置安装在所述转台轴承座内，用于制动所述精密转台。

4.根据权利要求3所述的直驱式数控精密转台，其特征在于，所述液压制动装置从下往上依次设置为弹簧、液压缸和刹车片；所述液压缸受到弹簧的作用，产生轴向推力而抱住刹车片，进而制止所述回转工作台的回转运动，完成所述回转工作台的制动。

5.根据权利要求4所述的直驱式数控精密转台，其特征在于，所述精密转台还包括多油路旋转接头的套筒和多油路旋转接头的转轴；

6.根据权利要求5所述的直驱式数控精密转台，其特征在于，所述多油路旋转接头具有5-15个液压或空气的控制回路，并通过所述回转工作台对外设置有5-15个油路的快速接口。

7.根据权利要求6所述的直驱式数控精密转台，其特征在于，所述精密转台还包括：防尘盖板；

所述防尘盖板盖设在整个精密转台的外部。

8.根据权利要求7所述的直驱式数控精密转台，其特征在于，在所述转台的台体与防尘盖板之间还设有V型密封圈。

9.根据权利要求1所述的直驱式数控精密转台，其特征在于，所述连接法兰盘与所述回转主轴的刚性连接为通过紧固螺栓完成刚性连接。

10.一种机床，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的直驱式数控精密转台。