CN116275632A - 高精度大负载ac轴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度大负载AC轴，包括：A轴组件，其包括：两个A轴力矩电机，其水平同轴且相对设置；固定组件，其与每个A轴力矩电机的定子连接；C轴组件，其包括：C轴力矩电机，其竖直设于两个A轴力矩电机中间，C轴壳体，其套设在C轴力矩电机的外侧，C轴力矩电机的定子与C轴壳体连接，每个A轴力矩电机的动子与C轴壳体的外侧壁连接，本发明的各旋转轴采用直驱力矩电机进行驱动，零齿槽效应且无采用伺服电机驱动时的传动结构，提高了驱动精度的同时极大的减小了结构的尺寸，可充分的满足在有限空间内的安装应用。
Description
技术领域
本发明涉及机床技术领域。更具体地说，本发明涉及一种高精度大负载AC轴。
背景技术
由于飞秒激光脉冲具有持续时间短、峰值功率极高、聚焦能力强等特点，在激光加工中飞秒激光表现出独特的优势，可实现对几乎所有材料的非热熔性冷处理，获得超精细、低损伤以及空间3D加工和处理结构。飞秒激光的这些独特的优势是其在材料的微细加工、微纳机构制作、光子器件、高密度存储、医疗和生物工程等方面得到广泛应用。
为充分发挥飞秒激光加工的超精细化加工的特点，其需要高精密、高稳定性的运动平台来提供各方向的移动和旋转。而对于一些曲面结构的超精细加工则需要高精密的AC轴结构。目前市面现有AC轴结构无法满足飞秒激光加工亚微米级加工精度的需求。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种高精度大负载AC轴，提高了驱动精度。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高精度大负载AC轴，AC轴包括绕X轴旋转的A轴以及绕Z轴旋转的C轴，包括：
A轴组件，其包括：
两个A轴力矩电机，其水平同轴且相对设置；
固定组件，其与每个A轴力矩电机的定子连接；
C轴组件，其包括：
C轴力矩电机，其竖直设于所述两个A轴力矩电机中间，
C轴壳体，其套设在所述C轴力矩电机的外侧，所述C轴力矩电机的定子与所述C轴壳体连接，每个A轴力矩电机的动子与所述C轴壳体的外侧壁连接。
优选的是，所述固定组件包括两个A轴壳体，所述两个A轴壳体与所述两个A轴力矩电机一一对应设置，每个A轴壳体套设在对应的A轴力矩电机的外侧，所述A轴力矩电机的定子与所述A轴壳体连接；
所述A轴壳体的外底部设有底座。
优选的是，所述A轴壳体为柱状，其内部设有A轴芯轴，所述A轴芯轴同轴固定套设在所述A轴力矩电机动子的内部，所述A轴芯轴靠近所述C轴壳体的端部与所述C轴壳体固接。
优选的是，所述A轴芯轴上套设有A轴轴环，所述A轴轴环位于所述A轴力矩电机与所述C轴壳体之间；
所述A轴芯轴上还套设有第一A轴环挡圈和第二A轴环挡圈，所述第一A轴环挡圈与所述A轴芯轴螺纹连接并压紧所述A轴轴环的内圈，所述第二A轴环挡圈与所述A轴壳体螺纹连接并压紧所述A轴轴环的外圈。
优选的是，所述A轴芯轴远离所述A轴轴环的端部设有A轴圆光栅，所述A轴圆光栅与所述A轴轴环通过螺钉固定。
优选的是，所述A轴壳体上固接有A轴接头固定框，所述A轴接头固定框固接有A轴读数头安装板，所述A轴读数头安装板与A轴读数头连接，所述A轴读数头与所述A轴壳体固接。
优选的是，所述C轴壳体为柱状，其内部同轴套设有C轴芯轴，所述C轴芯轴同轴固定套设在所述C轴力矩电机动子的内部。
优选的是，所述C轴芯轴上套设有C轴轴环、第一C轴环挡圈和第二C轴环挡圈，所述第一C轴环挡圈与所述C轴芯轴螺纹连接并压紧所述C轴轴环的内圈，所述第二C轴环挡圈与所述C轴壳体螺纹连接并压紧所述C轴轴环的外圈。
优选的是，所述C轴芯轴的一端设有C轴光栅安装板，所述C轴光栅安装板远离所述C轴芯轴的一侧设有C轴圆光栅，另一侧与所述C轴芯轴连接。
优选的是，所述C轴壳体的顶部敞口，且水平设有C轴负载板，所述C轴负载板与所述C轴芯轴固接。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明各旋转轴采用直驱力矩电机进行驱动，零齿槽效应且无采用伺服电机驱动时的传动结构，提高了驱动精度的同时极大的减小了结构的尺寸，可充分的满足在有限空间内的安装应用。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的其中一种技术方案所述高精度大负载AC轴的结构示意图；
图2为本发明的其中一种技术方案所述高精度大负载AC轴的剖面图。
附图标记：A轴壳体1、A轴力矩电机2、A轴芯轴3、A轴盖板14、电气接头5、A轴接头安装板6、A轴圆光栅7、A轴读数头8、A轴读数头安装板9、A轴接头固定框10、A轴轴环11、第一A轴环挡圈12、第二A轴环挡圈13、A轴防尘盖14、C轴壳体15、C轴芯轴16、C轴读数头安装板17、C轴圆光栅18、C轴光栅安装板19、C轴底部封盖20、C轴力矩电机21、C轴轴环22、C轴负载板23、第一C轴环挡圈24、第二C轴环挡圈25、A轴盖板226。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1-2所示，本发明提供一种高精度大负载AC轴，AC轴包括绕X轴旋转的A轴以及绕Z轴旋转的C轴，包括：
A轴组件，其包括：
两个A轴力矩电机2，其水平同轴且相对设置；
固定组件，其与每个A轴力矩电机2的定子连接；
C轴组件，其包括：
C轴力矩电机21，其竖直设于所述两个A轴力矩电机2中间，
C轴壳体15，其套设在所述C轴力矩电机21的外侧，所述C轴力矩电机21的定子与所述C轴壳体15连接，每个A轴力矩电机2的动子与所述C轴壳体15的外侧壁连接。
在上述技术方案中，本申请并不限制具体放入固定组件结构，其主要作用是起到了固定A轴力矩电机2的作用，C轴力矩电机21能够驱动AC轴绕Z轴旋转，A轴力矩电机2能够驱动AC轴包括绕X轴旋转。
本发明各旋转轴采用直驱力矩电机进行驱动，零齿槽效应且无采用伺服电机驱动时的传动结构，提高了驱动精度的同时极大的减小了结构的尺寸，可充分的满足在有限空间内的安装应用；AC轴整体采用摇篮结构，其中A轴由两套相同结构采用龙门双驱的方式进行驱动控制，实现高精度大扭矩的要求。
在另一种技术方案中，所述固定组件包括两个A轴壳体1，所述两个A轴壳体1与所述两个A轴力矩电机2一一对应设置，每个A轴壳体1套设在对应的A轴力矩电机2的外侧，所述A轴力矩电机2的定子与所述A轴壳体1连接；所述A轴壳体1的外底部设有底座，本申请并不限制壳体的具体结构，同时A轴力矩电机2的定子与A轴壳体1粘接固定。
在另一种技术方案中，所述A轴壳体1为柱状，其内部设有A轴芯轴3，所述A轴芯轴3同轴固定套设在所述A轴力矩电机2动子的内部，所述A轴芯轴3靠近所述C轴壳体15的端部与所述C轴壳体15固接，A轴壳体1为两边敞口的柱状，A轴壳体1远离C轴组件的端部均盖设有A轴盖板，在图2中有A轴盖板1 4和A轴盖板2 26，A轴盖板1和A轴盖板2均通过螺钉与A轴接头安装板6连接固定，A轴壳体1的另一端设有A轴防尘盖14。
在另一种技术方案中，所述A轴芯轴3上套设有A轴轴环11，所述A轴轴环11位于所述A轴力矩电机2与所述C轴壳体15之间；
所述A轴芯轴3上还套设有第一A轴环挡圈12和第二A轴环挡圈13，所述第一A轴环挡圈12与所述A轴芯轴3螺纹连接并压紧所述A轴轴环11的内圈，所述第二A轴环挡圈13与所述A轴壳体1螺纹连接并压紧所述A轴轴环11的外圈，具体的第一A轴环挡圈12和第二A轴环挡圈13的设置方式如图2所示，通过第一A轴环挡圈12和第二A轴环挡圈13对A轴轴环11起到挤压的作用，对A轴轴环11起到一定的固定作用，安装A轴轴环11即交叉滚柱轴承，其与交叉滚柱轴承相比刚性更大，旋转精度更高。
在另一种技术方案中，所述A轴芯轴3远离所述A轴轴环11的端部设有A轴圆光栅7，所述A轴圆光栅7与所述A轴轴环11通过螺钉固定，A轴圆光栅7主要用来计量转动的角位移量，A轴芯轴3采用A轴圆光栅7以及A轴读数头8一起作为位置反馈，实现结构的闭环控制，满足更高的精度要求。
在另一种技术方案中，所述A轴壳体1上固接有A轴接头固定框10，所述A轴接头固定框10固接有A轴读数头安装板9，所述A轴读数头安装板9与A轴读数头8连接，所述A轴读数头8与所述A轴壳体1固接，两个A轴力矩电机2和A轴读数头8的电源和信号线分别与各自A轴接头固定框10上安装的电气接头5连接。
在另一种技术方案中，所述C轴壳体15为柱状，其内部同轴套设有C轴芯轴16，所述C轴芯轴16同轴固定套设在所述C轴力矩电机21动子的内部，如图2所示，C轴壳体15顶部和底部均敞口，底部通过C轴底部封盖20封住，其中，C轴力矩电机21动子与C轴芯轴16通过粘胶的方式进行固定。
在另一种技术方案中，所述C轴芯轴16上套设有C轴轴环22、第一C轴环挡圈24和第二C轴环挡圈25，所述第一C轴环挡圈24与所述C轴芯轴16螺纹连接并压紧所述C轴轴环22的内圈，所述第二C轴环挡圈25与所述C轴壳体15螺纹连接并压紧所述C轴轴环22的外圈，通过第一C轴环挡圈24和第二C轴环挡圈25对C轴轴环22起到挤压的作用，对C轴轴环22起到一定的固定作用，安装C轴轴环22即交叉滚柱轴承，其与交叉滚柱轴承相比刚性更大，旋转精度更高。
在另一种技术方案中，所述C轴芯轴16的一端设有C轴光栅安装板19，所述C轴光栅安装板19远离所述C轴芯轴16的一侧设有C轴圆光栅18，另一侧与所述C轴芯轴16连接，C轴芯轴16采用C轴圆光栅18以及对应的读数头一起作为位置反馈，实现结构的闭环控制，满足更高的精度要求。
在另一种技术方案中，所述C轴壳体15的顶部敞口，且水平设有C轴负载板23，所述C轴负载板23与所述C轴芯轴16固接，本申请并不对C轴负载板23的具体结构做限制，其中，C轴力矩电机21和C轴读数头的电源和信号线与C轴壳体15上的C轴接头固定框上安装的电气接头5连接，C轴壳体15也设有C轴读数头安装板17。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明高精度大负载AC轴的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.高精度大负载AC轴，AC轴包括绕X轴旋转的A轴以及绕Z轴旋转的C轴，其特征在于，包括：
A轴组件，其包括：
两个A轴力矩电机，其水平同轴且相对设置；
固定组件，其与每个A轴力矩电机的定子连接；
C轴组件，其包括：
C轴力矩电机，其竖直设于所述两个A轴力矩电机中间，
C轴壳体，其套设在所述C轴力矩电机的外侧，所述C轴力矩电机的定子与所述C轴壳体连接，每个A轴力矩电机的动子与所述C轴壳体的外侧壁连接。
2.如权利要求1所述的高精度大负载AC轴，其特征在于，所述固定组件包括两个A轴壳体，所述两个A轴壳体与所述两个A轴力矩电机一一对应设置，每个A轴壳体套设在对应的A轴力矩电机的外侧，所述A轴力矩电机的定子与所述A轴壳体连接；
所述A轴壳体的外底部设有底座。
3.如权利要求2所述的高精度大负载AC轴，其特征在于，所述A轴壳体为柱状，其内部设有A轴芯轴，所述A轴芯轴同轴固定套设在所述A轴力矩电机动子的内部，所述A轴芯轴靠近所述C轴壳体的端部与所述C轴壳体固接。
4.如权利要求3所述的高精度大负载AC轴，其特征在于，所述A轴芯轴上套设有A轴轴环，所述A轴轴环位于所述A轴力矩电机与所述C轴壳体之间；
所述A轴芯轴上还套设有第一A轴环挡圈和第二A轴环挡圈，所述第一A轴环挡圈与所述A轴芯轴螺纹连接并压紧所述A轴轴环的内圈，所述第二A轴环挡圈与所述A轴壳体螺纹连接并压紧所述A轴轴环的外圈。
5.如权利要求4所述的高精度大负载AC轴，其特征在于，所述A轴芯轴远离所述A轴轴环的端部设有A轴圆光栅，所述A轴圆光栅与所述A轴轴环通过螺钉固定。
6.如权利要求5所述的高精度大负载AC轴，其特征在于，所述A轴壳体上固接有A轴接头固定框，所述A轴接头固定框固接有A轴读数头安装板，所述A轴读数头安装板与A轴读数头连接，所述A轴读数头与所述A轴壳体固接。
7.如权利要求1所述的高精度大负载AC轴，其特征在于，所述C轴壳体为柱状，其内部同轴套设有C轴芯轴，所述C轴芯轴同轴固定套设在所述C轴力矩电机动子的内部。
8.如权利要求7所述的高精度大负载AC轴，其特征在于，所述C轴芯轴上套设有C轴轴环、第一C轴环挡圈和第二C轴环挡圈，所述第一C轴环挡圈与所述C轴芯轴螺纹连接并压紧所述C轴轴环的内圈，所述第二C轴环挡圈与所述C轴壳体螺纹连接并压紧所述C轴轴环的外圈。
9.如权利要求8所述的高精度大负载AC轴，其特征在于，所述C轴芯轴的一端设有C轴光栅安装板，所述C轴光栅安装板远离所述C轴芯轴的一侧设有C轴圆光栅，另一侧与所述C轴芯轴连接。
10.如权利要求9所述的高精度大负载AC轴，其特征在于，所述C轴壳体的顶部敞口，且水平设有C轴负载板，所述C轴负载板与所述C轴芯轴固接。
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