CN210524549U - 高精度低速大转矩螺母驱动进给装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高精度低速大转矩螺母驱动进给装置，该装置包括工作台、导轨、导轨支撑座、底座、电机前端安装座、空心力矩电机、电机后端安装座和滚珠丝杠副装置，所述空心力矩电机的前后端通过电机前端安装座和电机后端安装座悬挂安装在工作台的下方，所述工作台的两侧均设有滑块，前述滑块安装在导轨上，且与导轨滑动连接，所述的导轨固定在导轨支撑座上，所述导轨支撑座与底座固定连接，所述滚珠丝杠副装置安装在底座上，且由前述空心力矩电机驱动。本实用新型在低速大转矩情况下使用时传动精度较高、中间传动环节少，具有结构紧凑、惯量小和动态性能好的优点。

Description

高精度低速大转矩螺母驱动进给装置

技术领域

本实用新型涉及高精度低速大转矩螺母驱动进给装置，更具体地，涉及一种高精度低速大转矩螺母驱动装置。

背景技术

滚珠丝杠副作为进给传动机构目前被广泛应用在数控机床上，滚珠丝杠副在低速大转矩情况下使用时，通常是伺服电机+减速器+滚珠丝杠副，或者是力矩电机+联轴器+滚珠丝杠副这两种驱动方式。减速器齿间间隙和联轴器扭转弹性变形，严重影响工件的加工精度，同时由于减速器或者联轴器的存在，增加了电机到工件的传动环节，使电机传动效率降低。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对目前滚珠丝杠副在低速大转矩情况下使用过程中存在的以上问题，提供了一种滚珠丝杠副在低速大转矩情况下使用时传动精度较高、中间传动环节少、结构紧凑、惯量小、动态性能好的螺母驱动结构。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种高精度低速大转矩螺母驱动进给装置，该装置包括工作台、导轨、导轨支撑座、底座、电机前端安装座、空心力矩电机、电机后端安装座和滚珠丝杠副装置，所述空心力矩电机的前后端通过电机前端安装座和电机后端安装座悬挂安装在工作台的下方，所述工作台的两侧均设有滑块，前述滑块安装在导轨上，且与导轨滑动连接，所述的导轨固定在导轨支撑座上，所述导轨支撑座与底座固定连接，所述滚珠丝杠副装置安装在底座上，且由前述空心力矩电机驱动。

进一步地，滚珠丝杠副装置包括第一圆螺母、丝杠支撑座和由丝杠、丝杠螺母构成的滚珠丝杠副，空心力矩电机套装在丝杠的外侧，通过丝杠螺母连接，丝杠的两端通过第一圆螺母固定在丝杠支撑座上，前述丝杠支撑座固定安装在底座上。

进一步地，丝杠的两端设有环形台阶，该环形台阶的长度小于丝杠支撑座的厚度，所述环形台阶上具有螺纹，所述空心力矩电机的中部具有空心转轴，前述空心转轴的前端具有阶梯孔，所述阶梯孔断面具有与丝杠螺母的法兰孔相配合的螺纹孔，空心转轴的孔径大于丝杠螺母的直径，所述丝杠螺母固定在前述空心转轴的阶梯孔内。

进一步地，丝杠两端环形台阶处未加工螺纹的长度比丝杠支撑座的厚度小1mm，空心转轴的孔径比丝杠螺母的直径大2mm。

进一步地，空心力矩电机包括空心转轴、前端轴承盖、电机外壳、后端轴承盖、编码器、编码器罩、后端双联角接触球轴承、定子压板、定子、转子、转子连接板和前端双联角接触球轴承；

所述前端双联角接触球轴承的外圈通过空心转轴和电机外壳径向定位，通过前端轴承盖、电机外壳的环形台阶和第一电机圆螺母轴向定位，所述后端双联角接触球轴承的外圈通过空心转轴和后端轴承盖径向定位，通过空心转轴的环形台阶、后端轴承盖的环形台阶和第二电机圆螺母轴向定位；

所述电机外壳的环形孔内具有环形台阶面，前述环形台阶面与定子的前端连接，定子的后端通过定子压板固定在电机外壳上，所述空心转轴的环形台阶端面与转子连接板的一端固定连接，转子连接板的另一端通过螺钉与转子固定连接；

所述编码器的内圈与空心转轴夹紧连接，编码器的外圈固定安装在后端轴承盖上，所述编码器置于编码器罩里，所述编码器罩固定安装在后端轴承盖上。

进一步地，定子和转子采用极槽数相近的分数槽集中绕组，且所述定子采用偶数槽配置。

进一步地，所述前端轴承盖和后端轴承盖，均设有的电机安装孔，前述电机安装孔均匀布置。

进一步地，所述后端双联角接触球轴承的尺寸比前端双联角接触球轴承小。

本实用新型的有益效果：

本实用新型采用空心力矩伺服电机+普通滚珠丝杠副驱动型设计，空心力矩电机直接驱动丝杠螺母应用于低速大转矩场合，与现有的伺服电机+减速器+丝杠两端支撑轴承或力矩电机+联轴器+丝杠两端支撑轴承相比，去除了由于减速器齿间间隙或联轴器弹性变形引起的工件加工误差，提高了工件的加工精度。

本实用新型采用空心力矩伺服电机+普通滚珠丝杠副驱动型设计，空心力矩电机直接驱动丝杠螺母，省去了中间传动环节，提高了系统的刚度和传动效率。

本实用新型采用的空心力矩伺服电机前后两端均采用背对背安装的双联角接触球轴承，与现有普通力矩电机的双轴承结构相比，大大增加了电机所能承受的轴向力。

本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1本实用新型整体结构图。

图2本实用新型空心力矩电机与滚珠丝杠副连接剖视图。

图3本实用新型空心转轴与滚珠丝杠副及转子连接剖视图。

其中1为工作台、2为导轨、3为导轨支撑座、4为第一圆螺母、5为丝杠支撑座、6为底座、7为滚珠丝杠副、8为电机前端安装座、9为空心力矩电机、10为电机后端安装座、71为丝杠、72为丝杠螺母、901为空心转轴、902为前端轴承盖、903为电机外壳、904为后端轴承盖、905为编码器、906为编码器罩、907为第二圆螺母、908为后端双联角接触球轴承、909为定子压板、910为定子、911为转子、912为转子连接板、913为第三圆螺母、914为前端双联角接触球轴承。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。

如图1-3所示：高精度低速大转矩螺母驱动进给装置，其结构包括：工作台1、导轨2、导轨支撑座3、第一圆螺母4、丝杠支撑座5、底座6、滚珠丝杠副7、电机前端安装座8、空心力矩电机9、电机后端安装座10、丝杠71、丝杠螺母72构成；电机9为空心轴力矩伺服电机，包括空心转轴901、前端轴承盖902、电机外壳903、后端轴承盖904、编码器905、编码器罩906、第二圆螺母907、后端双联角接触球轴承908、定子压板909、定子910、转子911、转子连接板912、第三圆螺母913和前端双联角接触球轴承914；

丝杠71穿过电机901空心转轴内孔后两端通过圆螺母4固定安装在丝杠支撑座5上，所述丝杠71的两端加工有环形台阶和螺纹便于和圆螺母4配合固定安装，所述丝杠71两端环形台阶处未加工螺纹的长度比丝杠支撑座5的厚度小1mm，便于圆螺母4固定加紧丝杠，所述丝杠支撑座5固定安装在底座6上。

所述空心力矩电机9前后端轴承盖均加工有均布的电机安装孔，所述空心力矩电机9前后端通过8前端电机安装座和10后端电机安装座将空心力矩电机9悬挂安装在工作台1的下方，所述工作台安装在导轨2上，所述左右导轨安装在左右导轨支撑座上，所述导轨支撑座固定安装在底座6上。为了便于滚珠丝杠副的丝杠螺母72和空心力矩电机9的空心转轴901固定连接，所述空心转轴901前端加工有阶梯孔，所述阶梯孔断面加工有与丝杠螺母72的法兰孔相配合螺纹孔，空心转轴72的孔径比丝杠螺母72的直径大2mm，所述丝杠螺母72的安装法通过螺钉固定安装在空心转轴72的阶梯孔内。

为了增大空心力矩电机9的轴向力，所述空心力矩电机9前后端均安装有背对背的前端双联角接触球轴承914和后端双联角接触球轴承908，所述前端双联角接触球轴承914通过空心转轴901和电机壳903径向定位，轴向定位则通过前端轴承盖902、电机壳903的环形台阶和圆螺母903轴向定位，所述后端双联角接触球轴承908规格型号比前端双联角接触球轴承小，后端双联角接触球轴908内外圈通过空心转轴901和后端轴承盖904径向定位，轴向定位则通过空心转轴901的环形台阶、后端轴承盖904的环形台阶和圆螺母907定位。所述前后端成组角接触球轴承出厂前已有厂家调整好游隙和预紧力，用户安装时只需紧贴内外圈端面就能达到设计要求。

为了增加转子911与空心转轴912的连接可靠性设计了转子连接板912，所述转子连接板912一端通过螺钉与空心转轴912的环形台阶端面固定连接，另一端通过螺钉与转子911固定连接。定子910安装在电机壳903的环形孔内，定子910前端通过电机壳903的环形台阶定位，后端通过固定在电机壳903上的定子压板909压住定子，防止定子轴向窜动。空心力矩电机9的后端安装编码器905，所述编码器905内圈与空心转轴901夹紧连接，外圈通过螺钉固定安装在后端轴承盖904上，所述编码器放置在编码器罩906里，所述编码器罩906固定安装在后端轴承盖905上。

为了提高空心力矩电机9的转矩密度，避免电机转动时产生单边磁拉力，提高电机轴承的寿命，电机定子910和转子911采用极槽数相近的分数槽集中绕组，且所述定子910采用偶数槽配置。

具体实施时：

本实用新型使用时将滚珠丝杠副7穿过空心力矩电机9，滚珠丝杠副的丝杠71两端通过圆螺母固定在丝杠支撑座5上，丝杠支撑座5固定安装在底座6上，滚珠丝杠副的丝杠螺母72安装法兰通过螺钉与空心力矩电机9的空心转轴901的前端固定连接，空心力矩电机9的前后端分别通过前端电机安装座8、后端电机安装座10将空心力矩电机9悬挂安装在工作台1的下方，工作台1安装在滚动导轨副2上，滚动导轨副2安装在导轨支撑座3上，导轨支撑座3固定安装在底座6上。

运动时，丝杠71固定，空心力矩电机9转子911带动空心转轴901驱动丝杠螺母72转动，从而带动工作台1和空心力矩电机9一起沿着导轨做直线运动。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (8)

1.一种高精度低速大转矩螺母驱动进给装置，其特征在于该装置包括工作台(1)、导轨(2)、导轨支撑座(3)、底座(6)、电机前端安装座(8)、空心力矩电机(9)、电机后端安装座(10)和滚珠丝杠副装置，所述空心力矩电机(9)的前后端通过电机前端安装座(8)和电机后端安装座(10)悬挂安装在工作台(1)的下方，所述工作台(1)的两侧均设有滑块，前述滑块安装在导轨(2)上，且与导轨(2)滑动连接，所述的导轨(2)固定在导轨支撑座(3)上，所述导轨支撑座(3)与底座(6)固定连接，所述滚珠丝杠副装置安装在底座(6)上，且由前述空心力矩电机(9)驱动。

2.根据权利要求1所述的一种高精度低速大转矩螺母驱动进给装置，其特征在于滚珠丝杠副装置包括第一圆螺母(4)、丝杠支撑座(5)和由丝杠(71)、丝杠螺母(72)构成的滚珠丝杠副(7)，空心力矩电机(9)套装在丝杠(71)的外侧，通过丝杠螺母(72)连接，丝杠(71)的两端通过第一圆螺母(4)固定在丝杠支撑座(5)上，前述丝杠支撑座(5)固定安装在底座(6)上。

3.根据权利要求2所述的一种高精度低速大转矩螺母驱动进给装置，其特征在于丝杠(71)的两端设有环形台阶，该环形台阶的长度小于丝杠支撑座(5)的厚度，所述环形台阶上具有螺纹，所述空心力矩电机(9)的中部具有空心转轴(901)，前述空心转轴(901)的前端具有阶梯孔，所述阶梯孔断面具有与丝杠螺母(72)的法兰孔相配合的螺纹孔，空心转轴(901)的孔径大于丝杠螺母(72)的直径，所述丝杠螺母(72)固定在前述空心转轴(901)的阶梯孔内。

4.根据权利要求3所述的一种高精度低速大转矩螺母驱动进给装置，其特征在于丝杠(71)两端环形台阶处未加工螺纹的长度比丝杠支撑座(5)的厚度小1mm，空心转轴(901)的孔径比丝杠螺母(72)的直径大2mm。

5.根据权利要求1所述的一种高精度低速大转矩螺母驱动进给装置，其特征在于空心力矩电机(9)包括空心转轴(901)、前端轴承盖(902)、电机外壳(903)、后端轴承盖(904)、编码器(905)、编码器罩(906)、后端双联角接触球轴承(908)、定子压板(909)、定子(910)、转子(911)、转子连接板(912)和前端双联角接触球轴承(914)；

所述前端双联角接触球轴承(914)的外圈通过空心转轴(901)和电机外壳(903)径向定位，通过前端轴承盖(902)、电机外壳(903)的环形台阶和第一电机圆螺母(913)轴向定位，所述后端双联角接触球轴承(908)的外圈通过空心转轴(901)和后端轴承盖(904)径向定位，通过空心转轴(901)的环形台阶、后端轴承盖(904)的环形台阶和第二电机圆螺母(907)轴向定位；

所述电机外壳(903)的环形孔内具有环形台阶面，前述环形台阶面与定子(910)的前端连接，定子(910)的后端通过定子压板(909)固定在电机外壳(903)上，所述空心转轴(901)的环形台阶端面与转子连接板(912)的一端固定连接，转子连接板(912)的另一端通过螺钉与转子(911)固定连接；

所述编码器(905)的内圈与空心转轴(901)夹紧连接，编码器(905)的外圈固定安装在后端轴承盖(904)上，所述编码器(905)置于编码器罩(906)里，所述编码器罩(906)固定安装在后端轴承盖(904)上。

6.根据权利要求5所述的一种高精度低速大转矩螺母驱动进给装置，其特征在于定子(910)和转子(911)采用极槽数相近的分数槽集中绕组，且所述定子(910)采用偶数槽配置。

7.根据权利要求6所述的一种高精度低速大转矩螺母驱动进给装置，其特征在于所述前端轴承盖(902)和后端轴承盖(904)，均设有的电机安装孔，前述电机安装孔均匀布置。

8.根据权利要求6所述的一种高精度低速大转矩螺母驱动进给装置，其特征在于所述后端双联角接触球轴承(908)的尺寸比前端双联角接触球轴承(914)小。

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