CN117484240A - 一种刀塔旋转分度摆线马达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刀塔旋转分度摆线马达，涉及摆线液压马达的领域，其包括动力输入部分和扭矩放大装置，所述扭矩放大装置包括液压控制部分和动力输出部分；所述液压控制部分设有输入轴，所述动力输出部分包括壳体和输出轴，所述输出轴与所述液压控制部分传动连接；其还包括控制器和磁环编码器，所述磁环编码器的动环固定于所述输出轴且定环同轴套设于所述动环外并固定于所述壳体；所述控制器电连接于所述动力输入部分和所述磁环编码器；控制器根据输出轴转动的角度与动力输入部分转动的角度的偏差控制动力输入部分反向转动，从而消除输出轴因转动惯性带来的定位偏差，实现精准定位，方便机床换刀。

Description

一种刀塔旋转分度摆线马达

技术领域

本发明涉及摆线液压马达的领域，特别涉及一种刀塔旋转分度摆线马达。

背景技术

摆线马达是一种液压马达，其通过液压油进油和出油形成的压差，驱动转轴转动，从而输出转动。摆线马达结构简单、体积小、质量轻、转矩大，单位质量功率远比其他类型的液压马达大，广泛应用于塑料机械、工程机械、起重运输机械、渔业机械及专用机床等设备中。

专利申请号为CN201520212744.X的中国专利公开了一种新型摆线液压马达，工作时液压油从经油口A、阀套上的第一通油槽和第一通油孔、滑阀上的第一配油槽和阀套上的第一油路进入工作腔中，驱动转子转动，从而使得输出轴输出转动。滑阀键连接于输出轴，输出轴转动时带动滑阀转动，以满足工作腔中液压油流入和流出的需求。

摆线马达能够使用在数控机床上驱动刀架盘旋转进行机床的换刀。具体的，摆线马达可作为扭矩放大器对输入扭矩放大，从而输出一个较大的扭矩以驱动刀架盘旋转。申请号CN201110073070.6的中国专利公开了一种扭矩放大装置，如图1所示，包括沿主轴线方向按序固定连接的壳体1、定子16、后盖2构成的外筒体。该壳体1内装有包含输入阀芯4的阀芯套5，输入阀芯4与伸出壳体1的输入轴42连为一体。定子16内装有与之形成摆线针轮副的转子15。后盖2内支撑输出轴6。转子15同时与输入联动轴13和输出联动轴8的相对端啮合连接，输入联动轴13的另一端通过拨销12与阀芯套5连接，输出联动轴8的另一端通过内花键与输出轴6传动连接。壳体1的进、出油口 IN、OUT与阀芯套5配合形成配流机构。当输入轴42不转动时，油液由壳体1的进油口IN进入，阀芯套5不发生相对位移，油液通过阀芯套5直接从壳体1上的回油口回油箱。当输入轴42转动时，油液由进油口IN流入扭矩放大装置，并从输入阀芯4和阀芯套5径向孔等进入到摆线针轮副内，推动转子转动从而使得输出轴6输出与输入轴42相同转速的放大扭矩。

由于机床对换刀的角度需要精准定位，但是上述扭矩放大装置和摆线马达中，在油路切断后会因为负载的惯性不能马上停止，输出轴会继续转动一定角度，难以实现精准定位，使用起来存在不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种刀塔旋转分度摆线马达，其能消除转动惯性带来的定位偏差，实现精准定位，方便机床换刀。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

本发明提供一种刀塔旋转分度摆线马达，所述刀塔旋转分度摆线马达包括动力输入部分和扭矩放大装置，所述扭矩放大装置包括液压控制部分和动力输出部分；所述液压控制部分的输入端设有与所述动力输入部分连接的输入轴，所述动力输出部分包括壳体和输出轴，所述壳体固定于所述液压控制部分，所述输出轴转动设置于所述壳体并与所述液压控制部分传动连接；

所述刀塔旋转分度摆线马达还包括控制器和磁环编码器，所述磁环编码器包括动环和定环，所述动环固定于所述输出轴，所述定环同轴套设于所述动环外并固定于所述壳体；

所述控制器电连接于所述动力输入部分和所述磁环编码器；当所述控制器控制所述动力输入部分转动设定角度α时，所述动环和所述定环配合以测量所述输出轴的转动角度β，所述控制器控制所述动力输入部分反向转动校正角度γ，其中，校正角度γ=β-α。

进一步地，所述动力输入部分包括一步进电机，所述步进电机的转轴连接于所述输入轴，所述步进电机电连接于所述控制器。

进一步地，所述控制器控制所述步进电机转动（α/n）角度后暂停设定时间t，其中，n为正整数。

进一步地，所述步进电机和所述扭矩放大装置之间连接有一连接板，所述连接板中部设有贯穿所述连接板的电机轴孔，所述步进电机的转轴穿过所述连接板与所述输入轴传动连接；

所述连接板朝向所述步进电机的一侧设置有第一止口，所述步进电机朝向所述连接板的一侧设置有与所述第一止口配合的第一凸起部；所述连接板朝向所述液压控制部分的一侧设置有第二止口，所述液压控制部分朝向所述连接板的一侧设置有与所述第二止口配合的第二凸起部。

进一步地，所述输入轴的靠近所述连接板的一端设置有安装口，所述步进电机的转轴插入所述安装口中并通过平键与所述输入轴连接。

进一步地，所述壳体的远离所述液压控制部分的一端盖设有一封盖，所述封盖中部设置有一避位孔，所述输出轴穿过所述避位孔伸出于所述壳体外；所述定环同轴固定于所述封盖位于所述避位孔的边沿处，所述动环固定于所述输出轴的外周并位于所述避位孔的边沿。

进一步地，所述壳体内设置有第三止口，所述封盖的外沿配合于所述第三止口，所述壳体内设置有用于卡紧所述封盖的卡簧。

进一步地，所述输出轴的位于所述壳体内的部分周向设置有相互平行的第一环形槽和第二环形槽，所述壳体内壁周向设置有第四止口，所述第四止口和第一环形槽之间共同限位有一个轴承，所述第二环形槽和所述封盖之间共同限位有一个轴承，两个所述轴承均套设于所述输出轴。

进一步地，所述液压控制部分包括外筒体、阀套、阀芯和摆线针轮副，所述外筒体上设置进油口和出油口，所述阀套固定于所述外筒体内，所述阀芯转动设置于所述阀套内，所述阀芯能够与所述阀套配合形成连通所述进油口与所述摆线针轮副的油路和连通所述出油口与所述摆线针轮副的油路，所述摆线针轮副的转子通过一联动轴传动连接于所述输出轴。

进一步地，所述联动轴沿中心轴线开设有连通所述壳体内腔的泄油孔，所述壳体上设置有连通所述壳体内腔的泄油口。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明的刀塔旋转分度摆线马达中，动力输入部分输入一个转动，该转动经过扭矩放大装置放大扭矩后由输出轴输出，驱动刀架盘旋转，动力输入部分转动到设定角度后，动力输入部分停止输入转动，扭矩放大装置的油路切断，此时扭矩输入部分和输出轴在转动惯性的作用下继续转动一定角度，动力输入部分驱动输入轴转动设定角度α，输出轴转动角度β，β＞α，此时控制器控制动力输入部分反向转动校正角度，带动输入轴反向转动γ度，扭矩放大装置驱动输出轴反向转动，以减小输出轴的转动偏差，实现精准定位，方便机床换刀。

附图说明

图1是现有技术中扭矩放大装置的结构示意图。

图2是本发明的一实施例的刀塔旋转分度摆线马达的竖向局部剖面结构示意图。

图3是本发明的一实施例的动力输入部分的竖向剖面结构示意图。

图4是本发明的一实施例的动力输出部分的竖向剖面结构示意图。

图5是本发明的一实施例的连接板的竖向剖面结构示意图。

图中：

1000、刀塔旋转分度摆线马达；100、动力输入部分；110、步进电机；111、第一凸起部；120、连接板；121、电机轴孔；122、第一止口；123、第二止口；200、扭矩放大装置；210、液压控制部分；211、外筒体；212、进油口；213、出油口；214、输入轴；215、联动轴；2151、泄油孔；216、第二凸起部；217、安装口；220、动力输出部分；221、壳体；2211、第三止口；2212、第四止口；222、输出轴；2221、第一环形槽；2222、第二环形槽；223、封盖；224、避位孔；225、卡簧；226、油封；227、O形圈；228、轴承；229、泄油口；300、磁环编码器；310、动环；320、定环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

本实施例公开了一种刀塔旋转分度摆线马达1000，参照图2，刀塔旋转分度摆线马达1000包括动力输入部分100、扭矩放大装置200、磁环编码器300和控制器。动力输入部分100连接于扭矩放大装置200，动力输入部分100用于向扭矩放大装置200输入转动，扭矩放大装置200增大转动的扭矩并输出与动力输入部分100转动速度相同的扭矩更大的转动。磁环编码器300和动力输入部分100均电连接于控制器。

参照图2和图3，扭矩放大装置200包括液压控制部分210和动力输出部分220。液压控制部分210包括外筒体211、阀套、阀芯、转子和定子。外筒体211上设置有进油口212和出油口213。阀套固定于外筒体211，阀芯可转动地设置于阀套中。转子转动设置于定子内并与定子形成摆线针轮副。高压的液压油能够经进油口212和阀套、阀芯和外筒体211之间的油路流入转子和定子之间的工作腔内，驱动转子转动。工作腔内低压的液压油经阀套、阀芯和外筒体211之间的油路从出油口213排出。

液压控制部分210的输入端为阀芯的远离转子的一端，液压控制部分210的输入端同轴连接有一输入轴214。动力输入部分100转动连接于输入轴214，从而动力输入部分100转动时带动阀芯转动，以连通液压油从进油口212流入工作腔内的油路，此时液压控制部分210的转子在液压油的压力作用下转动，以驱动动力输出同步于动力输入部分100的部分输出扭矩放大后的转动。当动力输入部分100停止转动时，阀芯停止转动以切断从进油口212流入工作腔的油路，液压油无法作用于转子驱使转子转动，转子在惯性的作用下会继续转动一定角度。

参照图2和图4，动力输出部分220包括壳体221和输出轴222，壳体221固定连接于液压控制部分210，输出轴222转动设置于壳体221并伸出于壳体221外以连接刀架盘。输出轴222的靠近液压控制部分210的一端与液压控制部分210传动连接。

具体的，转子内腔通过花键连接有一联动轴215，联动轴215远离转子的一端通过花键连接于输出轴222。从而转子转动时能够带动输出轴222转动以输出转动带动刀架盘转动，实现换刀。

磁环编码器300包括动环310和定环320，动环310固定于输出轴222，定环320同轴套设于动环310外并固定于壳体221。磁环编码器300通过记录动环310相对定环320的转动角度，从而测量输出轴222的转动角度。其中，定义刀架盘换刀时所需旋转的角度为设定角度α，刀架盘需要换刀时，控制器控制动力输入部分100转动设定角度α后动力输入部分100停止转动。输出轴222在转动设定角度α后，由于转子、输出轴222和负载的刀架盘等具有惯性，输出轴222还会转动一定角度。动环310和定环320配合测量输出轴222的转动角度β（β＞α），控制器根据设定角度α和输出轴222的转动角度β计算出输出轴222相对设定角度α的误差，控制器控制动力输入部分100反向转动校正角度γ，其中，校正角度γ=（β-α），从而带动输出轴222反向转动校正角度γ度，弥补输出轴222的转动误差，较小输出轴222的转动偏差，实现精准定位，方便机床换刀。

参照图2至图4，本实施例中，动力输入部分100包括一步进电机110，步进电机110的转轴连接于输入轴214，步进电机110电连接于控制器。通过步进电机110输入转动以控制扭矩放大装置200输出扭矩放大后的转动，步进电机110具有便于精确控制转动角度的优点，从而方便控制换刀时刀架盘转动角度的控制。此外在其他实施例中，动力输入部分100也可包括其他便于电控的转动驱动件。

其中，步进电机110采用分度转动控制，即控制器控制步进电机110转动（α/n）角度后暂停设定时间t，其中n为大于1的正整数。由此使得在换刀过程中，步进电机110分段转动至设定角度α，步进电机110每转动（α/n）的角度后暂停转动，使得扭矩放大装置200在转动至设定角度α前在转动和停止之间切换，从而最终当步进电机110转动至设定角度α并停止时扭矩放大装置200及输出轴222的转动惯性较小，进一步降低由转动惯性带来的换刀时的误差。

步进电机110和扭矩放大装置200之间连接有一连接板120。连接板120贴合于液压控制部分210的外筒体211并通过螺钉固定于外筒体211上。连接板120中部设有贯穿连接板120的电机轴孔121，步进电机110的转轴穿过连接板120与输入轴214传动连接。步进电机110的主体通过螺钉固定于连接板120上。由此使得步进电机110和扭矩放大装置200整体连接得更紧凑。

参照图3和图5，本实施例中，连接板120为一圆形板。连接板120朝向步进电机110的一侧设置有第一止口122，步进电机110朝向连接板120的一侧设置有与第一止口122配合的第一凸起部111。连接板120朝向液压控制部分210的一侧设置有第二止口123，液压控制部分210的外筒体211朝向连接板120的一侧设置有与第二止口123配合的第二凸起部216。由此，通过第一凸起部111和第一止口122的配合，以及第二凸起部216和第二止口123的配合，实现步进电机110和连接板120的定位及外筒体211和连接板120的定位，方便步进电机110、连接板120及外筒体211的连接。

输入轴214的靠近连接板120的一端设置有安装口217，安装口217与电机轴孔121同轴设置。步进电机110的转轴穿过电机轴孔121后插入安装口217中并通过平键与输入轴214连接，从而实现步进电机110与输入轴214的扭矩传递。

参照图4，壳体221的远离液压控制部分210的一端盖设有一封盖223。封盖223固定盖设于壳体221的远离液压控制部分210的一侧开口，以遮挡输出轴222和壳体221之间的间隙。封盖223中部设置有一避位孔224，输出轴222穿过避位孔224伸出于壳体221外。定环320同轴固定于封盖223位于避位孔224的边沿处，动环310固定于输出轴222的外周并位于避位孔224的边沿。由此使得定环320相对于扭矩放大装置200的外壳体221固定，而动环310随输出轴222转动，从而测量输出轴222的转动角度。

壳体221内设置有第三止口2211，封盖223的外沿配合于第三止口2211，即封盖223的外沿抵接于第三止口2211，第三止口2211限位封盖223使得封盖223不能朝向壳体221内部移动。壳体221内设置有用于卡紧封盖223的卡簧225，卡簧225卡紧封盖223远离第三止口2211的一侧，从而使得封盖223限位于卡簧225和第三止口2211之间，实现封盖223与壳体221的固定安装。

其中，封盖223内沿同轴设置有一油封226。油封226同轴设置于避位孔224外。油封226抵接于封盖223和输出轴222之间，从而密封输出轴222和避位孔224之间的间隙，避免避位孔224处漏油。封盖223的外沿同轴套设有一O形圈227，O形圈227抵接于壳体221内壁和封盖223外沿之间，以密封封盖223和壳体221之间的间隙。

参照图4，输出轴222的位于壳体221内的部分周向设置有相互平行的第一环形槽2221和第二环形槽2222。壳体221内壁周向设置有第四止口2212，第四止口2212和第一环形槽2221之间共同限位有一个轴承228，第二环形槽2222和封盖223之间共同限位有一个轴承228，两个轴承228的内圈均套设于输出轴222外，轴承228的外圈抵接于壳体221内壁。从而，输出轴222通过两个轴承228支撑于壳体221内，降低输出轴222转动时与壳体221之间的摩擦。

参照图4，联动轴215沿中心轴线开设有连通壳体221内腔的泄油孔2151，壳体221上设置有连通壳体221内腔的泄油口229。由此，扭矩放大装置200工作时泄漏的液压油能够经联动轴215上的泄油孔2151和壳体221上的泄油口229排出。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种刀塔旋转分度摆线马达，所述刀塔旋转分度摆线马达(1000)包括动力输入部分(100)和扭矩放大装置(200)，所述扭矩放大装置(200)包括液压控制部分(210)和动力输出部分(220)；所述液压控制部分(210)的输入端设有与所述动力输入部分(100)连接的输入轴(214)，所述动力输出部分(220)包括壳体(221)和输出轴(222)，所述壳体(221)固定于所述液压控制部分(210)，所述输出轴(222)转动设置于所述壳体(221)并与所述液压控制部分(210)传动连接；

其特征在于，所述刀塔旋转分度摆线马达(1000)还包括控制器和磁环编码器(300)，所述磁环编码器(300)包括动环(310)和定环(320)，所述动环(310)固定于所述输出轴(222)，所述定环(320)同轴套设于所述动环(310)外并固定于所述壳体(221)；

所述控制器电连接于所述动力输入部分(100)和所述磁环编码器(300)；当所述控制器控制所述动力输入部分(100)转动设定角度α时，所述动环(310)和所述定环(320)配合以测量所述输出轴(222)的转动角度β，所述控制器控制所述动力输入部分(100)反向转动校正角度γ，其中，校正角度γ=β-α。

2.如权利要求1所述的一种刀塔旋转分度摆线马达，其特征在于，所述动力输入部分(100)包括一步进电机(110)，所述步进电机(110)的转轴连接于所述输入轴(214)，所述步进电机(110)电连接于所述控制器。

3.如权利要求2所述的一种刀塔旋转分度摆线马达，其特征在于，所述控制器控制所述步进电机(110)转动（α/n）角度后暂停设定时间t，其中，n为正整数。

4.如权利要求2所述的一种刀塔旋转分度摆线马达，其特征在于，所述步进电机(110)和所述扭矩放大装置(200)之间连接有一连接板(120)，所述连接板(120)中部设有贯穿所述连接板(120)的电机轴孔(121)，所述步进电机(110)的转轴穿过所述连接板(120)与所述输入轴(214)传动连接；

所述连接板(120)朝向所述步进电机(110)的一侧设置有第一止口(122)，所述步进电机(110)朝向所述连接板(120)的一侧设置有与所述第一止口(122)配合的第一凸起部(111)；所述连接板(120)朝向所述液压控制部分(210)的一侧设置有第二止口(123)，所述液压控制部分(210)朝向所述连接板(120)的一侧设置有与所述第二止口(123)配合的第二凸起部(216)。

5.如权利要求4所述的一种刀塔旋转分度摆线马达，其特征在于，所述输入轴(214)的靠近所述连接板(120)的一端设置有安装口(217)，所述步进电机(110)的转轴插入所述安装口(217)中并通过平键与所述输入轴(214)连接。

6.如权利要求1所述的一种刀塔旋转分度摆线马达，其特征在于，所述壳体(221)的远离所述液压控制部分(210)的一端盖设有一封盖(223)，所述封盖(223)中部设置有一避位孔(224)，所述输出轴(222)穿过所述避位孔(224)伸出于所述壳体(221)外；所述定环(320)同轴固定于所述封盖(223)位于所述避位孔(224)的边沿处，所述动环(310)固定于所述输出轴(222)的外周并位于所述避位孔(224)的边沿。

7.如权利要求6所述的一种刀塔旋转分度摆线马达，其特征在于，所述壳体(221)内设置有第三止口(2211)，所述封盖(223)的外沿配合于所述第三止口(2211)，所述壳体(221)内设置有用于卡紧所述封盖(223)的卡簧(225)。

8.如权利要求7所述的一种刀塔旋转分度摆线马达，其特征在于，所述输出轴(222)的位于所述壳体(221)内的部分周向设置有相互平行的第一环形槽(2221)和第二环形槽(2222)，所述壳体(221)内壁周向设置有第四止口(2212)，所述第四止口(2212)和第一环形槽(2221)之间共同限位有一个轴承(228)，所述第二环形槽(2222)和所述封盖(223)之间共同限位有一个轴承(228)，两个所述轴承(228)均套设于所述输出轴(222)。

9.如权利要求1所述的一种刀塔旋转分度摆线马达，其特征在于，所述液压控制部分(210)包括外筒体(211)、阀套、阀芯和摆线针轮副，所述外筒体(211)上设置进油口(212)和出油口(213)，所述阀套固定于所述外筒体(211)内，所述阀芯转动设置于所述阀套内，所述阀芯能够与所述阀套配合形成连通所述进油口(212)与所述摆线针轮副的油路和连通所述出油口(213)与所述摆线针轮副的油路，所述摆线针轮副的转子通过一联动轴(215)传动连接于所述输出轴(222)。

10.如权利要求9所述的一种刀塔旋转分度摆线马达，其特征在于，所述联动轴(215)沿中心轴线开设有连通所述壳体(221)内腔的泄油孔(2151)，所述壳体(221)上设置有连通所述壳体(221)内腔的泄油口(229)。