專利名稱：采用管式電機驅動雙擺銑頭的c軸旋轉限位裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種采用管式電機驅動雙擺銑頭的C軸旋轉限位裝置，其屬于在加工中心上完成五坐標聯(lián)動加工的組合機構。
背景技術：
目前雙擺銑頭C軸的擺動角度多是士 180°，少有士360°的，限位裝置多是螺旋式的，螺旋式的可靠性差，磨損后定位精度受到影響。目前應用在數(shù)控機床上的雙擺銑頭，都是機械傳動或外轉子力矩電機驅動。機械傳動的雙擺銑頭用的是普通電機(柱式電機)驅動，通過齒輪、蝸桿、渦輪等傳動件降速后驅動C軸和A軸轉動。由于存在機械傳動付，因而產生傳動誤差、反向間隙、摩擦、震蕩等問題。由于傳動鏈有轉動慣量，因而影響反應速度、動態(tài)性能。機械傳動的雙擺銑頭的優(yōu)點是輸出扭矩較大。外轉子力矩電機驅動的雙擺銑頭，它是用力矩電機直接驅動A軸C軸轉動，也稱直驅式雙擺銑頭。直驅式雙擺銑頭反應速度快，定位精度高。但由于定子裝在轉子的內部使定子外徑減小，散熱條件差。為散熱不得不在定子的內徑上加上散熱套，散熱套必然占去了部分鐵芯的空間，因而外轉子力矩電機的定子鐵芯的體積較小，也就影響電機輸出功率。外轉子力矩電機驅動的雙擺銑頭輸出扭矩比機械傳動的雙擺銑頭輸出扭矩小。在數(shù)控機床上加工時有時需要雙擺銑頭輸出較大的扭矩，因而研制一種大扭力矩電機雙擺銑頭是很必要的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是(1)使C軸擺角達到士 360°，提高定位精度和可靠性；(2)為克服機械傳動的雙擺銑頭的缺點和外轉子力矩電機驅動的雙擺銑頭輸出扭矩小、散熱條件差的缺點，發(fā)明一種管式電機驅動裝置，使之傳動扭矩大，散熱條件好。本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是一種采用管式電機驅動雙擺銑頭的C軸旋轉限位裝置，它主要由C軸部分和A軸部分組成C軸部分主要包括支承座和裝在它上面的下固定套、上固定套、兩個C軸驅動電機、轉盤、分配軸、上蓋、C軸固定套和轉軸；A 軸部分主要包括A軸固定套、左殼體、右殼體、兩個A軸驅動電機，兩個A軸驅動電機帶動主軸支架繞左側軸承和右側軸承轉動，使裝在主軸支架上的主軸一起轉動；所述C軸驅動電機和A軸驅動電機分別采用C軸管式電機和A軸管式電機，在所述上蓋和轉軸之間設有一個旋轉限位裝置，旋轉限位裝置的支承套通過外壓圈固定在C軸的上蓋上，轉動套的下端通過第一軸承與支承套連接，上端通過第二軸承連接到中間盤上，中間盤通過鋼球軸承與支承套相連，裝在轉動套上的限位塊隨轉動套轉動；內套通過內壓圈連接到轉軸上，內套與轉動套不接觸，在內套的上端裝有撥盤，撥盤裝有一個撥桿，當轉軸轉動時撥盤隨之轉動， 撥桿撥動裝在中間盤上的檔塊使中間盤隨之轉動，當撥塊觸及到限位塊上的凸臺時，限位塊和與之相連的轉動套隨之轉動，當限位塊順時針轉到第二限位開關位置時，限位開關發(fā)
3出信號，使控制器控制C軸驅動電機停止轉動，或使C軸驅動電機逆向轉動，從限位開關的位置起，內套逆向轉動720度角時，撥塊撥動限位塊逆時針方向轉動到第一限位開關的位置，限位開關終止C軸驅動電機繼續(xù)轉動，或使C軸返回，當撥塊觸及不到凸臺時，轉動套在第一拉伸彈簧和第二拉伸彈簧的作用下回到原始位置。所述C軸管式電機，在下固定套內部設有C軸的下管式電機，它的第二外轉子和第二內轉子裝在轉臺支承座上，在上固定套內部設有C軸的上管式電機，它的第三外轉子和第三內轉子通過轉盤、轉軸連接在轉臺支座上，上下兩個管式電機的第二定子和第三定子通過分配軸連接在下固定套和上固定套上，內外兩個轉子和定子之間形成內外兩個氣隙， 在管式電機的定子四周設有冷卻通道。所述A軸管式電機裝在主軸支架上，當C軸管式電機轉動時，通過轉軸、轉臺支承座、A軸固定套，帶動A軸轉動，C軸與A軸管式電機聯(lián)動，實現(xiàn)主軸的A軸和C軸聯(lián)動。所述管式電機的定子采用管狀結構，定子的四周有冷卻通道a，內轉子的外壁貼有永磁材料b，裝在定子的孔內，并與定子的內壁形成氣隙，外轉子的內壁貼有永磁材料c，裝在定子的外面，并與定子的外壁形成氣隙，管式電機有內外兩個轉子，形成兩個氣隙。本發(fā)明的有益效果這種采用管式電機驅動雙擺銑頭的C軸旋轉限位裝置，它主要由C軸部分和A軸部分組成，C軸驅動電機和A軸驅動電機都是采用管式電機，在C軸的上蓋和轉軸之間設有一個旋轉限位裝置，該旋轉限位裝置是由三個相互間可相對自由轉動的套圈和兩組限位開關組成，可使C軸旋轉士360°，這種限位裝置工作可靠，不磨損，定位精度高。管式電機驅動裝置是由內轉子、外轉子和管式定子和冷卻機構組成，它有內外兩組氣隙，可充分利用磁場能量，效率高，環(huán)繞管式定子鐵芯的四周有冷卻通道，可對電機進行充分冷卻，因而可輸入較大的電流，使電機的輸出功率大，低速扭矩大。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。圖1是一種管式電機驅動的大扭矩雙擺銑頭。圖2是圖1中的C軸旋轉限位裝置放大圖。圖3是C軸旋轉限位裝置立體簡圖。圖4是圖1的B-B剖面圖。圖5是圖1中的管式電機內外轉子立體簡圖。圖6是圖1中的管式電機的管式定子立體簡圖。圖7是圖5的A-A剖面圖。圖中1、第一外轉子，2、第一定子，3、左殼體，4、第一內轉子，5、左側軸承，6、A軸固定套，7、轉臺軸承，8、C軸固定套，9、第二外轉子，10、第二定子，11、下固定套，12、分配軸， 13、上固定套，14、第三定子，15、第三外轉子，16、轉盤，17、上蓋，18、上軸承，19、支承套，20、 第一軸承，21、轉動套，22、限位塊，22. 1、凸臺，23、第二軸承，24、夾緊螺釘，25、撥盤，25. 1、 撥桿，26、擋圈，27、中間盤，27. 1、檔塊，27. 2、撥塊，28、鋼球軸承，29、彈簧用吊環(huán)螺釘，30、 內套，31、內壓圈，32、外壓圈，33、鍵，34、第三內轉子，35、轉軸，36、第二內轉子，37、支承座， 38、右殼體，39、右側軸承，40、第四內轉子，41、第四定子，42、第四外轉子，43、主軸支架，44、 主軸，45、第一限位開關，46、第二限位開關，47、第一彈簧拉釘，48、第一拉伸彈簧，49、第二拉伸彈簧，50、第二彈簧拉釘。
具體實施例方式圖1是一種帶有C軸旋轉限位裝置和管式電機驅動雙擺銑頭，它有兩部分組成， C軸部分和A軸部分。C軸部分主要包括支承座37和裝在它上面的下固定套11、上固定套 13、兩個C軸驅動電機、轉盤16、分配軸12、上蓋17、C軸固定套8、轉軸35和旋轉限位裝置； 裝有第二定子10的下固定套11和裝有第三定子14的上固定套13及分配軸12用螺釘連接在一起，上蓋17固定在上固定套13的頂部，下固定套11通過C軸固定套8連接到轉臺軸承7的外環(huán)上，并用螺釘連接到滑枕上，固定不動；第二外轉子第二內轉子裝到支承座37 上，轉軸35也裝在支承座37上，裝有第三外轉子15和第三內轉子34的轉盤16固定在轉軸35上，因此，當轉子轉動時可帶動裝在轉臺軸承7內環(huán)上的支座37 —起轉動，也就帶動了裝在支承座37下面的A軸一起轉動。A軸部分主要包括A軸固定套6、左殼體3、右殼體 38、兩個A軸驅動電機、主軸支架43。在左殼體3內裝有第一定子2，在右殼體38內裝有第四定子41，第一外轉子1、第一內轉子4、第四外轉子42、第四內轉子40裝在主軸支架43上， 當?shù)谝煌廪D子1、第一內轉子4、第四外轉子42、第四內轉子40轉動時，裝在左軸承5、右軸承39上的裝有主軸的主軸支架43隨之轉動。C軸驅動電機和A軸驅動電機分別采用C軸管式電機和A軸管式電機，當A、C軸同時轉動時可實現(xiàn)AC軸兩軸聯(lián)動。圖2是C軸旋轉限位裝置放大圖，圖3是它的立體簡圖，圖4是B-B剖面圖，它設在上蓋17和轉軸35之間，旋轉限位裝置的支承套19通過外壓圈32固定在C軸的上蓋17 上，轉動套21的下端通過第一軸承20與支承套19連接，上端通過第二軸承23連接到中間盤27上，中間盤27通過鋼球軸承28與支承套19相連，裝在轉動套21上的限位塊22隨轉動套21轉動；內套30通過內壓圈31連接到轉軸35上，內套30與轉動套21不接觸，在內套30的上端裝有撥盤25，撥盤25上裝有一個撥桿25. 1，當轉軸35轉動時撥盤25隨之轉動，撥桿25. 1撥動裝在中間盤27上的檔塊27. 1使中間盤隨之轉動，當裝在中間盤27上的撥塊27. 2觸及到限位塊22上的凸臺22. 1時，限位塊22和與之相連的轉動套21隨之轉動，當限位塊22順時針轉到第二限位開關46位置時，限位開關46發(fā)出信號，使控制器控制 C軸驅動電機停止轉動，或使C軸驅動電機逆向轉動，從限位開關46的位置起，內套30逆向轉動720度角時，撥塊27. 2撥動限位塊22逆時針方向轉動到第一限位開關45的位置， 限位開45關終止C軸驅動電機繼續(xù)轉動，或使C軸返回，當撥塊27. 2觸及不到限位塊22 上的凸臺時，轉動套21在第一拉伸彈簧48和第二拉伸彈簧49的作用下回到原始位置。撥盤25、中間盤27、轉動套21之間相對位置如圖3所示，這時，撥盤25上的撥桿25. 1和中間盤27上的檔塊27. 1處于左右對稱的位置，而中間盤27上的檔塊27. 1和27. 2是左右對稱的，因而，撥盤25旋轉士 180°時，撥桿25. 1才能觸及中間盤27上的檔塊27. 1，同樣，中間盤27旋轉士 180°時，撥塊27. 2才能撥動轉動套21上的限位塊22順時針或逆時針方向轉動。只有當撥盤25旋轉士360°時，轉動套21上的限位塊22才能到達第一限位開關45 或第二限位開關46的位置。轉動套21轉動的角度不大，第一拉伸彈簧48和第二拉伸彈簧 49的伸縮長度也不大。在下固定套11的內部設有C軸的下管式電機，它的第二外轉子9和第二內轉子36 裝在轉臺支承座37上，在上固定套13的內設有C軸的上管式電機，它的第三外轉子15和第三內轉子；34通過轉盤16、轉軸35連接在轉臺支座37上，上下兩個管式電機的第二定子 10和第三定子14通過分配軸12連接在下固定套11和上固定套13上，內外兩個轉子和定子之間形成內外兩個氣隙，在管式電機的定子四周設有冷卻通道。A軸左側管式電機的第一定子2裝在左殼體3內，第一外轉子1、第一內轉子4裝在主軸支架43的左側，A軸右側管式電機的第四定子41裝在右殼體38內，第四外轉子42、 第四內轉子40裝在主軸支架43的右側，當A軸左右兩側電機的轉子轉動時，主軸支架43 繞左側軸承5和右側軸承39轉動。裝在主軸支架43內的主軸44隨之轉動。當C軸管式電機轉動時，通過轉軸35、支承座37、A軸固定套6，帶動A軸轉動。C軸管式電機與A軸管式電機同時轉動時可實現(xiàn)A軸和C軸聯(lián)動。管式電機的定子采用管狀結構(圖6)，定子的四周有冷卻通道a(圖7)，內轉子的外壁貼有永磁材料b(圖幻，裝在定子的孔內，并與定子的內壁形成氣隙，外轉子的內壁貼有永磁材料c，裝在定子的外面，并與定子的外壁形成氣隙。
權利要求
1.一種采用管式電機驅動雙擺銑頭的C軸旋轉限位裝置，它主要由C軸部分和A軸部分組成c軸部分主要包括支承座(37)和裝在它上面的下固定套(11)、上固定套(13)、兩個C軸驅動電機、轉盤(16)、分配軸(12)、上蓋(17)、C軸固定套(8)和轉軸(35) ；A軸部分主要包括A軸固定套(6)、左殼體(3)、右殼體(38)、兩個A軸驅動電機，兩個A軸驅動電機帶動主軸支架繞左側軸承( 和右側軸承(39)轉動，使裝在主軸支架上的主軸G4) —起轉動；其特征是所述C軸驅動電機和A軸驅動電機分別采用C軸管式電機和 A軸管式電機，在所述上蓋(17)和轉軸(3 之間設有一個旋轉限位裝置，旋轉限位裝置的支承套(19)通過外壓圈(3 固定在C軸的上蓋(17)上，轉動套的下端通過第一軸承OO)與支承套(19)連接，上端通過第二軸承03)連接到中間盤、2Τ)上，中間盤、2Τ) 通過鋼球軸承08)與支承套(19)相連，裝在轉動套上的限位塊0 隨轉動套轉動；內套(30)通過內壓圈(31)連接到轉軸(35)上，內套(30)與轉動套不接觸， 在內套(30)的上端裝有撥盤(25)，撥盤0 裝有一個撥桿1)，當轉軸(3 轉動時撥盤05)隨之轉動，撥桿1)撥動裝在中間盤(XT)上的檔塊饑1)使中間盤(XT)隨之轉動，當撥塊饑2)觸及到限位塊02)上的凸臺1)時，限位塊02)和與之相連的轉動套隨之轉動，當限位塊02)順時針轉到第二限位開關G6)位置時，限位開關G6) 發(fā)出信號，使控制器控制C軸驅動電機停止轉動，或使C軸驅動電機逆向轉動，從限位開關 (46)的位置起，內套(30)逆向轉動720度角時，撥塊饑2)撥動限位塊02)逆時針方向轉動到第一限位開關0 的位置，限位開關0 終止C軸驅動電機繼續(xù)轉動，或使C軸返回，當撥塊饑2)觸及不到凸臺1)時，轉動套在第一拉伸彈簧G8)和第二拉伸彈簧G9)的作用下回到原始位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種采用管式電機驅動雙擺銑頭的C軸旋轉限位裝置，其特征是所述C軸管式電機，在下固定套(11)內部設有C軸的下管式電機，它的第二外轉子 (9)和第二內轉子(36)裝在轉臺支承座(37)上，在上固定套(1 內部設有C軸的上管式電機，它的第三外轉子(巧)和第三內轉子(34)通過轉盤(16)、轉軸(3 連接在轉臺支座 (37)上，上下兩個管式電機的第二定子(10)和第三定子(14)通過分配軸(1 連接在下固定套(11)和上固定套(1 上，內外兩個轉子和定子之間形成內外兩個氣隙，在管式電機的定子四周設有冷卻通道。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種采用管式電機驅動雙擺銑頭的C軸旋轉限位裝置，其特征是所述A軸管式電機的轉子裝在主軸支架上，當C軸管式電機轉動時，通過轉軸 (35)、轉臺支承座(37)、A軸固定套(6)，帶動A軸轉動，C軸與A軸管式電機聯(lián)動，實現(xiàn)主軸 (44)的A軸和C軸聯(lián)動。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的一種采用管式電機驅動雙擺銑頭的C軸旋轉限位裝置， 其特征是所述管式電機的定子采用管狀結構，定子的四周有冷卻通道a，內轉子的外壁貼有永磁材料b，裝在定子的孔內，并與定子的內壁形成氣隙，外轉子的內壁貼有永磁材料C， 裝在定子的外面，并與定子的外壁形成氣隙，管式電機有內外兩個轉子，形成兩個氣隙。
全文摘要
一種采用管式電機驅動雙擺銑頭的C軸旋轉限位裝置，屬于在加工中心上完成五坐標聯(lián)動加工的組合機構。這種采用管式電機驅動雙擺銑頭的C軸旋轉限位裝置，它主要由C軸部分和A軸部分組成，C軸驅動電機和A軸驅動電機采用管式電機，在C軸的上蓋和轉軸之間設有一個旋轉限位裝置，該旋轉限位裝置是由三個相互間可相對自由轉動的套圈和兩組限位開關組成，可使C軸旋轉±360°，這種限位裝置工作可靠，不磨損，定位精度高。管式電機驅動裝置是由內轉子、外轉子和管式定子和冷卻機構組成，它有內外兩組氣隙，可充分利用磁場能量，效率高，環(huán)繞管式定子鐵芯的四周有冷卻通道，可對電機進行充分冷卻，因而可輸入較大的電流，使電機的輸出功率大，低速扭矩大。
文檔編號B23Q5/10GK102179717SQ201110102918
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月24日 優(yōu)先權日2011年4月24日
發(fā)明者楊振強, 楊有君, 梁延德 申請人:大連理工大學