CN114714167A - 一种多轴联动主轴箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多轴联动主轴箱，包括定子、永磁体、前轴承组和后轴承组，定子固定在套筒内，前轴承组和后轴承组分别固定在套筒内部的两端；转轴安装在前轴承组和后轴承组上，永磁体固定在转轴上且与定子相对设置；内轴滑动插在转轴内；伸缩装置安装在套筒的一端且与内轴连接；联动分别与转轴和内轴连接，用于使内轴跟随转轴转动，精加工刀盘固定在转轴的一端；粗加工刀盘固定在内轴的一端，且活动位于精加工刀盘的内部；防尘装置安装在套筒的另一端，且与转轴活动连接；伸缩装置驱动内轴伸出时粗加工刀盘伸出进行粗加工，伸缩装置驱动内轴缩回时露出精加工刀盘进行精加工。该装置实现一轴多用、结构简单、体积小、占到面积小。

Description

一种多轴联动主轴箱

技术领域

本发明涉及一种主轴箱，尤其是一种多轴联动主轴箱。

背景技术

太阳能光伏行业的硅棒需要磨削加工，其中硅棒的磨倒一体机常设置两组磨削机构，分别用于粗加工和精加工。多根磨头主轴并排成对使用，能耗大，累积精度不佳，调试过程繁杂。两组磨削机构的存在，使得磨倒机占地面积极大且重量大。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种能同时实现粗加工和精加工，结构简单、体积小、占到面积小的一种多轴联动主轴箱，具体技术方案为：

一种多轴联动主轴箱，包括定子、永磁体、前轴承组和后轴承组，还包括：套筒，所述定子固定在所述套筒内，所述前轴承组和所述后轴承组分别固定在所述套筒内部的两端；转轴，所述转轴安装在所述前轴承组和所述后轴承组上，所述永磁体固定在所述转轴上，且与所述定子相对设置；内轴，所述内轴滑动插在所述转轴内；伸缩装置，所述伸缩装置安装在所述套筒的一端，且与所述内轴连接；联动装置，所述联动分别与所述转轴和所述内轴连接，用于使所述内轴跟随所述转轴转动，精加工刀盘，所述精加工刀盘固定在所述转轴的一端；粗加工刀盘，所述粗加工刀盘固定在所述内轴的一端，且活动位于所述精加工刀盘的内部；及防尘装置，所述防尘装置安装在所述套筒的另一端，且与所述转轴活动连接；所述伸缩装置驱动所述内轴伸出时所述粗加工刀盘伸出进行粗加工，所述伸缩装置驱动所述内轴缩回时露出所述精加工刀盘进行精加工。

优选的，所述伸缩装置包括：缸体，所述缸体的顶部固定在所述套筒的一端，所述缸体上设有活塞孔、缩回气路和伸出气路，所述缩回气路与所述活塞孔一端相通，所述伸出气路与所述活塞孔的另一端相通，且位于所述缸体的底部；活塞，所述活塞滑动安装在所述活塞孔内；及内轴承组，所述内轴承组的外圈固定在所述活塞的内部，所述内轴的一端安装在所述内轴承组上。

优选的，还包括复位装置，所述复位装置包括：复位杆，所述复位杆设有若干个，且沿所述活塞的轴线环形阵列设置；及弹簧，所述弹簧活动插在所述复位杆上，且分别与所述缸体和所述活塞连接，用于将活塞压向缸体的底部。

优选的，还包括除尘气路，所述除尘气路包括：第一除尘孔，所述第一除尘孔设置在所述缸体上；第二除尘孔，所述第二除尘孔设置在所述活塞上，且与所述第一除尘孔相通；第四除尘孔，所述第四除尘孔设置在所述内轴上，且沿轴向设置，所述第四除尘孔与所述第二除尘孔相通；及第五除尘孔，所述第五除尘孔设置在所述内轴上，且沿径向设置，所述第五除尘孔与所述第四除尘孔相通，所述第五除尘孔在所述内轴处于缩回状态时向外吹气。

进一步的，还包括第六除尘孔，所述第六除尘孔设置在所述内轴上，且沿径向设置，所述第六除尘孔与所述第四除尘孔相通，所述第六除尘孔在所述内轴处于伸出状态时与所述第五除尘孔同时向外吹气。

优选的，所述联动装置包括：传动销，所述传动销固定在所述内轴上，且绕所述内轴的轴线环形阵列设有若干个；限位压盖，所述限位压盖固定在所述转轴的一端，所述限位压盖上设有若干第一联动槽，所述第一联动槽与所述传动销一一对应，且活动插在所述传动销上；及内挡环，所述内挡环固定在所述限位压盖上，所述内挡环上设有若干第二联动槽，所述第二联动槽与所述第一联动槽一一对应，且相通。

优选的，所述防尘装置包括：前压盖，所述前压盖固定在所述套筒的端部，且压紧在所述前轴承组的外圈上，所述前压盖上设有第一迷宫槽；第一密封环，所述第一密封环固定在所述前压盖上；内螺母，所述内螺母固定在所述转轴上，且压紧在所述前轴承组的内圈上，所述第一密封环活动插在所述内螺母上；外螺母，所述外螺母固定在所述转轴上，且压紧在所述内螺母上，所述外螺母的内端面设有第二迷宫槽，所述第二迷宫槽与所述第一迷宫槽交错设置；外盖，所述外盖固定在所述前压盖上，所述外盖上设有第一防尘环；及第一防尘槽，所述第一防尘槽为环形槽，且设置在所述精加工刀盘上，所述第一防尘槽活动插在所述第一防尘环上。

优选的，还包括气封气路，所述气封气路包括：气封进气孔，所述气封进气孔设置在所述套筒上；前盖气孔，所述前盖气孔设置在所述前压盖上，且与所述气封进气孔相通；及第一储气槽，所述第一储气槽设置在所述前压盖上，且与所述前盖气孔相通，所述第一储气槽还位于所述第一迷宫槽与所述第一密封环之间。

优选的，所述套筒上还设有若干水道。

优选的，还包括传感器，所述传感器安装在所述缸体上，且设有两个，所述内轴上设有检测环，所述检测环在所述内轴伸缩时分别与所述传感器相对。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种多轴联动主轴箱能够同时实现粗磨加工和精磨加工，实现一轴多用，减少了了主轴箱，降低了设备成本和能耗，并且结构简单、体积小、占到面积小，同时防尘效果好，能够有效保证使用寿命。

附图说明

图1是一种多轴联动主轴箱的结构示意图，且处于精加工状态；

图2是一种多轴联动主轴箱处于粗加工状态的示意图；

图3是转轴的结构示意图；

图4是内轴的结构示意图；

图5是前压盖的结构示意图；

图6是外螺母的结构示意图；

图7是外盖的结构示意图；

图8是精加工刀盘的结构示意图；

图9是限位压盖的结构示意图；

图10是内挡环的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步说明。

通过转轴32和内轴31滑动连接实现一个主轴箱进行两种加工，转轴32用于精加工，内轴31用于粗加工，通过伸缩装置实现转轴32和内轴31的加工切换。伸缩装置处于缩回状态时进行精加工，此时精加工刀盘51高于粗加工刀盘93。伸缩装置处于伸出状态时进行粗加工，此时粗加工刀盘93高出精加工刀盘51，并通过防尘装置实现防尘。

如图1至图10所示，一种多轴联动主轴箱，包括定子21、永磁体22、前轴承组41、后轴承组42、套筒1、转轴32、内轴31、伸缩装置、联动装置、精加工刀盘51、粗加工刀盘93和防尘装置。

前轴承组41和后轴承组42均采用角接触轴承。前轴承组41安装在套筒1的一端。后轴承组42通过轴承座71安装在套筒1的另一端。后轴承座71的一端装有后挡盖72，后挡盖72位于套筒1的内部，后挡盖72压紧在后轴承组42的外圈上。后轴承座71上还装有后盖73，后盖73压紧在后轴承组42的外圈上，与后挡盖72一起固定后轴承组42的外圈。后盖73位于最外侧。

套筒1的内部的一端设有第一挡环11，前轴承组41的外圈卡在第一挡环11上。定子21固定在套筒1内，且位于第一挡环11的一侧。转轴32通过前轴承组41和后轴承组42与套筒1转动连接，转轴32上设有第二挡环321，前轴承组41的内圈卡在第二挡环321上。转轴32的另一端设有第一轴肩322，后轴承组42的内圈卡在第一轴肩322上。转轴32的另一端还装有后螺母74，后螺母74将后轴承组42的内圈压紧在第一轴肩322上，实现后轴承组42的内圈的固定。永磁体22固定在转轴32上，且与定子21相对设置，永磁体22与转轴32形成转子，定子21与转子形成电机结构，驱动转轴32转动。将电机结构集成到内部，能够减小体积。

后盖73罩住后螺母74。

套筒1上设有若干水道15，水道15环形阵列设置，水道15用于冷却套筒1，实现前轴承组41、后轴承组42和定子21的冷却，降低因高速旋转产生的高温，使其达到热平衡，保证主轴精度。后轴承座71和后盖73均设有通过，通孔与水道15相通。

转轴32为空心轴，转轴32内部的两端均装有导向环33，内轴31滑动插在导向环33上，导向环33减少内轴31与转轴32的接触面积，既能降低加工难度，同时耐磨性好。

精加工刀盘51插在转轴32的端部，并且通过第一螺母37固定在转轴32的端部。转轴32的端部还装有第二密封环38，第二密封环38还位于导向环33的一端，用于防止灰尘进入。粗加工刀盘93固定在内轴31的端部，且活动插在精加工刀盘51内。

防尘装置包括前压盖53、第一密封环56、内螺母55、外螺母54、外盖52、第一防尘槽511和气封气路。前压盖53通过螺钉固定在套筒1的端部，且压紧在前轴承组41的外圈上，前压盖53和第一挡环11实现前轴承组41的外圈固定。前压盖53上设有第一迷宫槽531。内螺母55和外螺母54均通过螺纹固定在转轴32上，且依次设置，双螺母实现防松。内螺母55和第二挡环321实现前轴承组41的内圈固定。第一密封环56固定在前压盖53上，且活动插在内螺母55上，实现活动密封。外螺母54的内端面设有第二迷宫槽541，第二迷宫槽541与第一迷宫槽531交错设置。外盖52固定在前压盖53上，外盖52上设有第一防尘环521，第一防尘环521活动插在第一防尘槽511内，第一防尘槽511为环形槽，且设置在精加工刀盘51上。第一防尘环521和第一防尘槽511形成第一道迷宫密封结构，而第一迷宫槽531和第二迷宫槽541形成第二道迷宫密封结构，实现有效防尘。

气封气路用于形成气密封。气封气路包括气封进气孔12、前盖气孔532和第一储气槽533。气封进气孔12设置在套筒1上；前盖气孔532设置在前压盖53上，且与气封进气孔12相通；第一储气槽533设置在前压盖53上，且与前盖气孔532相通，第一储气槽533还位于第一迷宫槽531与第一密封环56之间。第一储气槽533用于储存压缩空气，用于形成气幕，第一储气槽533的空间越大，压缩空气外泄的越均匀，气流越强。压缩空气通过第一迷宫槽531与第二迷宫槽541之间的间隙、外螺母54与外盖52之间的间隙、外盖52与精加工刀盘51之间的间隙，然后从第一防尘环521与第一防尘槽511之间的间隙吹气，使灰尘不会进入到主轴箱的内部。第一密封环56防止压缩空气进入到主轴箱内。迷宫密封槽配合向外的气幕能够有效防止灰尘进入到主轴箱的内部。

后轴承座71和后盖73均设有通过，通孔与气封进气孔12相通。

伸缩装置包括缸体61、活塞62、内轴承组64和复位装置。缸体61的顶部固定在后盖73上，缸体61上设有活塞孔和缩回气路611，活塞孔为通孔，缩回气路611与活塞孔的一端相通。缸体61的另一端装有后缸盖67，伸出气路671设置在后缸盖67上，且与活塞孔相通。缩回气路611要穿过后缸盖67。活塞62滑动安装在活塞孔内。活塞62上设有轴承孔，内轴承组64安装在轴承孔内，内轴31安装在内轴承组64上，内轴31的端部装有后内压盖66，后内压盖66将后轴承组42的内圈压紧在内轴31的轴肩上。活塞62上还装有活塞后盖63，活塞后盖63固定在活塞62的尾部，将内轴承组64的外圈压紧在轴承孔上。

后缸盖67、活塞62和活塞后盖63上装有定位销60，定位销60防止活塞62转动，使活塞62只能沿轴向往复移动。

复位装置，复位装置包括复位杆68和弹簧69，复位杆68设有若干个，且固定在缸体61上，复位杆68沿活塞62的轴线环形阵列设置。弹簧69活动插在复位杆68上，且分别与缸体61和活塞62连接，用于将活塞62压向缸体61的底部。复位装置实现活塞62的自动复位。由于内轴31安装在活塞62上，活塞62的复位端的面积较小，通过弹簧69提高复位力，从而保证活塞62自动复位。

联动装置包括传动销34、限位压盖35和内挡环36，传动销34固定在内轴31上，且绕内轴31的轴线对称设有两个；限位压盖35固定在转轴32的一端，限位压盖35对此设有两个第一联动槽351，第一联动槽351与传动销34一一对应，且活动插在传动销34上；内挡环36固定在限位压盖35上，内挡环36上对称设有两个第二联动槽361，第二联动槽361与第一联动槽351一一对应，且相通。传动销34、第一联动槽351和第二联动槽361实现内轴31跟随转轴32同步转动。

还包括除尘气路，除尘气路包括依次相通的第一除尘孔612、第二除尘孔621、第三除尘孔672、第四除尘孔312、第五除尘孔313和第六除尘孔314。第一除尘孔612设置在缸体61上；第二除尘孔621设置在活塞62上；第三除尘孔672设置在活塞后盖63上，第四除尘孔312设置在内轴31上，且沿轴向设置；第五除尘孔313设置在内轴31上，且沿径向设置，第五除尘孔313与第四除尘孔312相通，第五除尘孔313在内轴31处于缩回状态时向外吹气。第六除尘孔314设置在内轴31上，且沿径向设置，第六除尘孔314与第四除尘孔312相通，第六除尘孔314在内轴31处于伸出状态时与第五除尘孔313同时向外吹气。

还包括传感器81，传感器81安装在缸体61上，且设有两个，内轴31上设有检测环311，检测环311在内轴31伸缩时分别与传感器81相对，分别对粗加工、精加工两种状态进行监控，异常则报警。

粗加工刀盘93上装有粗砂轮92，精加工刀盘51上装有精砂轮91。精砂轮91通过转轴32驱动，转轴32直接与轴承组连接，稳定性更高，能够保证精度。

精加工时，压缩空气通过缩回气路611进入到活塞孔内，压缩空气和弹簧69将活塞62向后缸体61推动，活塞62压在后缸盖67上，活塞62带动内轴31向后移动，从而使粗加工刀盘93和粗砂轮92处于缩回状态，粗砂轮92的端面明显低于精砂轮91的端面，在精加工过程中，粗砂轮92不会接触到工件。

粗加工时，压缩空气通过伸出气路671进入到活塞孔内，压缩空气推动活塞62向缸体61移动，活塞62带动内轴31伸出，此时，粗砂轮92的端面明显高于精砂轮91的端面，在粗加工过程中，粗砂轮92不会接触到工件。

在粗加工和精加工的过程中，气密封和除尘气路一直吹气。除尘气路中的压缩空气依次经过第一除尘孔612、第二除尘孔621、第三除尘孔672、第四除尘孔312，精加工时，压缩空气通过第五除尘孔313吹出，粗加工时，压缩空气通过第五除尘孔313和第六除尘孔314吹出，第六除尘孔314提高出气量，从而解决粗打磨时粉尘量大的问题，有效防止粉尘进入主轴箱内。除尘气路进行吹气，使粉尘不会进入到精加工刀盘51与粗加工刀盘93之间。

采用内置式电机，集成一体化，相比于机械式主轴和伺服电机的配置，大大减少了轴向长度，提高了主轴精度。转轴32由内置电机驱动旋转，转轴32带动内轴31旋转，通过安装在内轴31上的传动销34径向限位、传动旋转。转速最高4000RPM，提供48Nm的超大扭矩。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多轴联动主轴箱，包括定子(21)、永磁体(22)、前轴承组(41)和后轴承组(42)，其特征在于，还包括：

套筒(1)，所述定子(21)固定在所述套筒(1)内，所述前轴承组(41)和所述后轴承组(42)分别固定在所述套筒(1)内部的两端；

转轴(32)，所述转轴(32)安装在所述前轴承组(41)和所述后轴承组(42)上，所述永磁体(22)固定在所述转轴(32)上，且与所述定子(21)相对设置；

内轴(31)，所述内轴(31)滑动插在所述转轴(32)内；

伸缩装置，所述伸缩装置安装在所述套筒(1)的一端，且与所述内轴(31)连接；

联动装置，所述联动装置分别与所述转轴(32)和所述内轴(31)连接，用于使所述内轴(31)跟随所述转轴(32)转动，

精加工刀盘(51)，所述精加工刀盘(51)固定在所述转轴(32)的一端；

粗加工刀盘(93)，所述粗加工刀盘(93)固定在所述内轴(31)的一端，且活动位于所述精加工刀盘(51)的内部；及

防尘装置，所述防尘装置安装在所述套筒(1)的另一端，且与所述转轴(32)活动连接；

所述伸缩装置驱动所述内轴(31)伸出时所述粗加工刀盘(93)伸出进行粗加工，所述伸缩装置驱动所述内轴(31)缩回时露出所述精加工刀盘(51)进行精加工。

2.根据权利要求1所述的一种多轴联动主轴箱，其特征在于，所述伸缩装置包括：

缸体(61)，所述缸体(61)的顶部固定在所述套筒(1)的一端，所述缸体(61)上设有活塞孔、缩回气路(611)和伸出气路(671)，所述缩回气路(611)与所述活塞孔一端相通，所述伸出气路(671)与所述活塞孔的另一端相通，且位于所述缸体(61)的底部；

活塞(62)，所述活塞(62)滑动安装在所述活塞孔内；及

内轴承组(64)，所述内轴承组(64)的外圈固定在所述活塞(62)的内部，所述内轴(31)的一端安装在所述内轴承组(64)上。

3.根据权利要求2所述的一种多轴联动主轴箱，其特征在于，还包括复位装置，所述复位装置包括：

复位杆(68)，所述复位杆(68)设有若干个，且沿所述活塞(62)的轴线环形阵列设置；及

弹簧(69)，所述弹簧(69)活动插在所述复位杆(68)上，且分别与所述缸体(61)和所述活塞(62)连接，用于将活塞(62)压向缸体(61)的底部。

4.根据权利要求2所述的一种多轴联动主轴箱，其特征在于，还包括除尘气路，所述除尘气路包括：

第一除尘孔(612)，所述第一除尘孔(612)设置在所述缸体(61)上；

第二除尘孔(621)，所述第二除尘孔(621)设置在所述活塞(62)上，且与所述第一除尘孔(612)相通；

第四除尘孔(312)，所述第四除尘孔(312)设置在所述内轴(31)上，且沿轴向设置，所述第四除尘孔(312)与所述第二除尘孔(621)相通；及

第五除尘孔(313)，所述第五除尘孔(313)设置在所述内轴(31)上，且沿径向设置，所述第五除尘孔(313)与所述第四除尘孔(312)相通，所述第五除尘孔(313)在所述内轴(31)处于缩回状态时向外吹气。

5.根据权利要求4所述的一种多轴联动主轴箱，其特征在于，还包括第六除尘孔(314)，所述第六除尘孔(314)设置在所述内轴(31)上，且沿径向设置，所述第六除尘孔(314)与所述第四除尘孔(312)相通，所述第六除尘孔(314)在所述内轴(31)处于伸出状态时与所述第五除尘孔(313)同时向外吹气。

6.根据权利要求2所述的一种多轴联动主轴箱，其特征在于，还包括传感器(81)，所述传感器(81)安装在所述缸体(61)上，且设有两个，所述内轴(31)上设有检测环(311)，所述检测环(311)在所述内轴(31)伸缩时分别与所述传感器(81)相对。

7.根据权利要求1所述的一种多轴联动主轴箱，其特征在于，所述联动装置包括：

传动销(34)，所述传动销(34)固定在所述内轴(31)上，且绕所述内轴(31)的轴线环形阵列设有若干个；

限位压盖(35)，所述限位压盖(35)固定在所述转轴(32)的一端，所述限位压盖(35)上设有若干第一联动槽(351)，所述第一联动槽(351)与所述传动销(34)一一对应，且活动插在所述传动销(34)上；及

内挡环(36)，所述内挡环(36)固定在所述限位压盖(35)上，所述内挡环(36)上设有若干第二联动槽(361)，所述第二联动槽(361)与所述第一联动槽(351)一一对应，且相通。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种多轴联动主轴箱，其特征在于，所述防尘装置包括：

前压盖(53)，所述前压盖(53)固定在所述套筒(1)的端部，且压紧在所述前轴承组(41)的外圈上，所述前压盖(53)上设有第一迷宫槽(531)；

第一密封环(56)，所述第一密封环(56)固定在所述前压盖(53)上；

内螺母(55)，所述内螺母(55)固定在所述转轴(32)上，且压紧在所述前轴承组(41)的内圈上，所述第一密封环(56)活动插在所述内螺母(55)上；

外螺母(54)，所述外螺母(54)固定在所述转轴(32)上，且压紧在所述内螺母(55)上，所述外螺母(54)的内端面设有第二迷宫槽(541)，所述第二迷宫槽(541)与所述第一迷宫槽(531)交错设置；

外盖(52)，所述外盖(52)固定在所述前压盖(53)上，所述外盖(52)上设有第一防尘环(521)；及

第一防尘槽(511)，所述第一防尘槽(511)为环形槽，且设置在所述精加工刀盘(51)上，所述第一防尘槽(511)活动插在所述第一防尘环(521)上。

9.根据权利要求8所述的一种多轴联动主轴箱，其特征在于，还包括气封气路，所述气封气路包括：

气封进气孔(12)，所述气封进气孔(12)设置在所述套筒(1)上；

前盖气孔(532)，所述前盖气孔(532)设置在所述前压盖(53)上，且与所述气封进气孔(12)相通；及

第一储气槽(533)，所述第一储气槽(533)设置在所述前压盖(53)上，且与所述前盖气孔(532)相通，所述第一储气槽(533)还位于所述第一迷宫槽(531)与所述第一密封环(56)之间。

10.根据权利要求1所述的一种多轴联动主轴箱，其特征在于，所述套筒(1)上还设有若干水道(15)。

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