交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭，包括：準(zhǔn)直單元、擺頭C軸單元、擺頭A軸單元和聚焦單元；擺頭C軸單元和/或擺頭A軸單元采用內(nèi)置力矩電機(jī)直驅(qū)式，擺頭A軸單元固定在擺頭C單元軸擺動(dòng)端，聚焦單元固定在擺頭A軸單元擺動(dòng)端，綜上上述交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭擺頭C軸單元與擺頭A軸單元運(yùn)動(dòng)靈活，與國(guó)外傳統(tǒng)的齒輪系機(jī)械式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、精度保持性好、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型應(yīng)用于三維激光加工設(shè)備，包括三維激光切割、焊接、熔覆、熱處理加工機(jī)床，是三維激光加工機(jī)床的關(guān)鍵執(zhí)行功能部件。
【背景技術(shù)】
[0002]激光加工技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬與非金屬材料的加工。三維激光加工機(jī)床也是航空、航天、船舶、核電、汽車等領(lǐng)域鈑金類零件加工的關(guān)鍵設(shè)備。大力發(fā)展激光加工設(shè)備對(duì)國(guó)家的工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展、經(jīng)濟(jì)和國(guó)防安全具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]常見(jiàn)的激光加工包括激光切割、焊接、熔覆、熱處理等工藝方法。三維激光加工機(jī)床可實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜立體形狀零件進(jìn)行上述激光加工工藝。三維激光加工頭是三維激光加工機(jī)床實(shí)現(xiàn)三維激光加工功能最核心的關(guān)鍵執(zhí)行功能部件。國(guó)外主流三維激光加工機(jī)床上應(yīng)用的三維激光加工頭通常采用齒輪系傳動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。本文根據(jù)機(jī)加工領(lǐng)域中力矩電機(jī)直驅(qū)技術(shù)在雙擺銑頭上的應(yīng)用，采用交流永磁同步力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，結(jié)合采用柔性光纖的激光傳輸光路，設(shè)計(jì)一種專門應(yīng)用于三維激光加工領(lǐng)域的加工頭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是根據(jù)機(jī)加工領(lǐng)域中力矩電機(jī)直驅(qū)技術(shù)在雙擺銑頭上的應(yīng)用，米用交流永磁同步力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，結(jié)合基于光纖激光器的激光傳輸光路，設(shè)計(jì)一種專門應(yīng)用于三維激光加工領(lǐng)域的交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭。
[0005]為達(dá)到以上目的，通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭，包括:準(zhǔn)直單元、擺頭軸單元、擺頭A軸單元和聚焦單元，擺頭C軸單元和/或A軸單元采用交流永磁同步力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)形式；
[0007]擺頭C軸單元可實(shí)現(xiàn)連續(xù)無(wú)限制旋轉(zhuǎn)；
[0008]擺頭C軸單元包含電氣滑環(huán)；
[0009]擺頭C軸單元包含至少兩路相互隔離的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)路，用于傳輸流體介質(zhì)如水，氣體等；
[0010]準(zhǔn)直單元包括:光纖接頭、準(zhǔn)直鏡片、準(zhǔn)直鏡座、冷卻外殼、O形密封圈和鎖緊螺母；光纖接頭(光纖接頭的種類和樣式因激光器及傳輸光纖供應(yīng)商而異。)一端與光纖端部接頭連接固定，另一端固定在準(zhǔn)直鏡座上端；準(zhǔn)直鏡座加工有與光纖接頭光孔同軸心線的通光孔，下端通光孔內(nèi)壁依次加工有安裝止口和內(nèi)螺紋；準(zhǔn)直鏡片置于通光孔內(nèi)壁安裝止口處，且通過(guò)鎖緊螺母與安裝止口下端內(nèi)螺紋配合固定；準(zhǔn)直鏡片與鎖緊螺母接觸端依次設(shè)置有用于預(yù)緊固定的平墊片和波形彈簧；準(zhǔn)直鏡座外壁加工有水槽；冷卻外殼套置在準(zhǔn)直鏡座外壁，且與其外壁的水槽形成容水腔；冷卻外殼與準(zhǔn)直鏡座外壁結(jié)接合處設(shè)置有O形密封圈，且冷卻外殼加工有上述容水腔連通的進(jìn)水口和出水口 ；[0011]上述結(jié)構(gòu)具體實(shí)施時(shí)根據(jù)準(zhǔn)直鏡片焦距改變準(zhǔn)直鏡座長(zhǎng)度，使光纖輸出端面位于準(zhǔn)直鏡片焦點(diǎn)位置，這樣激光束通光準(zhǔn)直鏡后擴(kuò)束成準(zhǔn)平行光進(jìn)入后續(xù)光路。
[0012]擺頭C軸單元包括:上端蓋、C軸外殼、C軸芯軸、C軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子、C軸力矩電機(jī)定子、過(guò)渡芯軸、滑環(huán)旋轉(zhuǎn)端接線座和分流塊；C軸外殼內(nèi)部加工為階梯孔，且C軸芯軸為階梯軸；c軸芯軸上端和下端均通過(guò)軸承組安裝于C軸外殼階梯孔內(nèi)，且軸承組由一端壓緊軸承內(nèi)環(huán)且與C軸芯軸可拆卸固定連接的鎖緊螺母和一端壓緊軸承外環(huán)且與C軸外殼可拆卸固定連接的軸承壓蓋組成；C軸外殼固定有用于壓緊上端軸承組的上端蓋，且上端蓋上端通過(guò)連接法蘭與準(zhǔn)直單元連接固定(此處連接法蘭的連接可通過(guò)螺紋或螺釘連接方式與冷卻水座或擺頭C軸單元連接。)；C軸芯軸上端軸承組下端套置有C軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子，且通過(guò)C軸芯軸上端軸承組與C軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子之間通過(guò)軸承隔環(huán)預(yù)緊固定；C軸外殼與安裝C軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)應(yīng)位置固定有C軸力矩電機(jī)定子；(3軸外殼的C軸力矩電機(jī)定子下端與C軸芯軸下端軸承組上端接合部設(shè)置有不少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)密封圈，且每相鄰兩個(gè)密封圈之間形成密封環(huán)路，C軸芯軸在對(duì)應(yīng)位置加工有與上述密封環(huán)路相通的孔(水、氣介質(zhì)從C軸外殼引入，在擺頭C軸單元旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，環(huán)路始終與C軸芯軸開(kāi)設(shè)的孔相通，實(shí)現(xiàn)水、氣介質(zhì)的在相對(duì)旋轉(zhuǎn)部件之間的傳遞。)，C軸外殼或者C軸力矩電機(jī)定子加工有冷卻水槽，且冷卻水槽入水口位于C軸外殼下端，出水口位于C軸外殼上端；
[0013]過(guò)渡芯軸固定在C軸芯軸下端；過(guò)渡芯軸外壁固定有電氣滑環(huán),且在C軸外殼上電氣滑環(huán)對(duì)應(yīng)位置固定有滑環(huán)電刷；滑環(huán)電刷外固定有滑環(huán)外殼，且滑環(huán)外殼下端固定有用于連接外部電纜的滑環(huán)旋轉(zhuǎn)端接線座；滑環(huán)旋轉(zhuǎn)端接線座下端固定有用于將芯軸傳遞下來(lái)的水、氣介質(zhì)分配到不同的位置經(jīng)通用接頭輸出的分流塊；滑環(huán)外殼的作用是保護(hù)電氣滑環(huán)并安裝滑環(huán)固定端接線座，滑環(huán)固定端接線座上安裝電纜接頭，連接電刷和外部電纜；
[0014]上端蓋、C軸芯軸和過(guò)渡芯軸加工有與準(zhǔn)直單元I輸出光路匹配的光線傳輸管路；
[0015]擺頭A軸單元包括:加工為“L”字形的A軸單元外殼、A軸芯軸、A軸力矩電機(jī)定子、A軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子和密封端蓋；A軸單元外殼加工有與擺頭C軸單元輸出光路匹配的“L”字型光線傳輸管路，且在“L”字型光線傳輸管路轉(zhuǎn)角處設(shè)置有用于反射光路轉(zhuǎn)向的反射裝置；A軸芯軸安裝于A軸單元外殼內(nèi)部，且位于平直部分；A軸芯軸后端通過(guò)軸承壓蓋與軸承配合固定在A軸單元外殼內(nèi)，前端通過(guò)軸承組配合固定在A軸單元外殼內(nèi)部；A軸芯軸中部套置固定有A軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子，且A軸單元外殼與A軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)應(yīng)位置安裝有A軸力矩電機(jī)定子；密封端蓋固定在A軸單元外殼前端，且能夠壓緊密封A軸芯軸前端組合軸承；
[0016]當(dāng)擺頭A軸單元處規(guī)格比較大時(shí)，在擺頭A軸單元A軸外殼或者A軸力矩電機(jī)定子處設(shè)置有與擺頭C軸單元對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有相同的冷卻系統(tǒng)；
[0017]電刷和滑環(huán)之間的接觸將電信號(hào)傳遞到運(yùn)動(dòng)部件上。電刷上各路導(dǎo)電環(huán)通過(guò)導(dǎo)線連接到滑環(huán)旋轉(zhuǎn)端接線座的電纜插頭上。電刷設(shè)備上的電信號(hào)連接電氣滑環(huán)和滑環(huán)電刷的作用是在相對(duì)旋轉(zhuǎn)的部件間傳遞電信號(hào)。通過(guò)旋轉(zhuǎn)密封及電氣滑環(huán)，實(shí)現(xiàn)擺頭C軸單元連續(xù)360°無(wú)限制旋轉(zhuǎn)。在過(guò)渡芯軸上電氣滑環(huán)下方安裝的分流塊，分流塊上加工一些深孔，將芯軸傳遞下來(lái)的水、氣介質(zhì)分配到不同的位置通過(guò)通用的接頭輸出，便于管路連接；
[0018]分流塊外壁固定有用于輔助定位各線路的轉(zhuǎn)接板，擺頭C軸單元與擺頭A軸單元之間的水、氣、電路連接通過(guò)上述轉(zhuǎn)接板連接，轉(zhuǎn)接板的作用是將擺頭C軸單元與擺頭A軸單元之間的水、氣、電路管線接到一個(gè)合適的位置使擺頭A軸單元在擺動(dòng)時(shí)每根管線都有足夠的彎曲運(yùn)動(dòng)空間，實(shí)現(xiàn)擺頭C軸單元與擺頭A軸單元的靈活運(yùn)動(dòng)。
[0019]聚焦單元，為現(xiàn)有激光聚焦裝置，且通過(guò)法蘭盤固定在A軸單元前端；
[0020]擺頭C軸單元上端與準(zhǔn)直單元之間的連接法蘭可采用一體式設(shè)計(jì)，即連接法蘭與準(zhǔn)直單元的冷卻外殼為一體式設(shè)計(jì)，方便維護(hù)人員的維修安裝；
[0021]采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型采用力矩電機(jī)內(nèi)置的方式(即通過(guò)轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸。)來(lái)驅(qū)動(dòng)擺頭C軸單元與擺頭A軸單元的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣的直驅(qū)方式效率高，并通過(guò)在相對(duì)應(yīng)的位置配備有水、氣、電的線路使整個(gè)結(jié)構(gòu)可穩(wěn)定運(yùn)行；
[0022]綜上本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，主要表現(xiàn)在:
[0023]1、直驅(qū)式，使旋轉(zhuǎn)高效準(zhǔn)確；
[0024]2、擺頭C軸單元可連續(xù)360°旋轉(zhuǎn)，沒(méi)有旋轉(zhuǎn)死角；
[0025]3、擺頭C軸單元與擺頭A軸單元為全閉環(huán)控制，精度高；
[0026]4、各單元組件模塊化設(shè)計(jì)，具有功能可擴(kuò)展性；
[0027]上述說(shuō)明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本實(shí)用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]本實(shí)用新型共2幅附圖，其中:
[0029]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0030]圖2為本實(shí)用新型的準(zhǔn)直單元剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖中:1、準(zhǔn)直單元，2、擺頭C軸單元，3、擺頭A軸單元，4、聚焦單元，5、轉(zhuǎn)接板，101、光纖接頭，102、準(zhǔn)直鏡片，103、準(zhǔn)直鏡座，104、冷卻外殼，105、O形密封圈，106、鎖緊螺母，107、通光孔，108、安裝止口、109、平墊片，110、波形彈簧，111、水槽，201、上端蓋，202、C軸外殼，203、C軸芯軸，204、C軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子，205、C軸力矩電機(jī)定子，206、過(guò)渡芯軸，207、滑環(huán)旋轉(zhuǎn)端接線座，208、分流塊，209、鎖緊螺母，210、軸承壓蓋，211、軸承隔環(huán)，212、電氣滑環(huán)，213、滑環(huán)電刷，214、滑環(huán)外殼，301、A軸單元外殼，302、A軸芯軸，303、A軸力矩電機(jī)定子，304、A軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子，305、密封端蓋，306、反射裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0032]如圖1和圖2所示的交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭，包括:準(zhǔn)直單元1、擺頭C軸單元2、擺頭A軸單元3和聚焦單元4，擺頭C軸單元和/或擺頭A軸單元3采用交流永磁同步力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)形式；
[0033]擺頭C軸單元可實(shí)現(xiàn)連續(xù)無(wú)限制旋轉(zhuǎn)；
[0034]擺頭C軸單元包含電氣滑環(huán)；
[0035]擺頭C軸單元包含至少兩路相互隔離的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)路，用于傳輸流體介質(zhì)如水，氣體等；
[0036]準(zhǔn)直單元I包括:光纖接頭101、準(zhǔn)直鏡片102、準(zhǔn)直鏡座103、冷卻外殼104、O形密封圈105和鎖緊螺母106 ;光纖接頭101 (光纖接頭的種類和樣式因激光器及傳輸光纖供應(yīng)商而異。)一端與光纖端部接頭連接固定，另一端固定在準(zhǔn)直鏡座103上端；準(zhǔn)直鏡座103加工有與光纖接頭101光孔同軸心線的通光孔107，下端通光孔107內(nèi)壁依次加工有安裝止口 108和內(nèi)螺紋；準(zhǔn)直鏡片102置于通光孔107內(nèi)壁安裝止口 108處，且通過(guò)鎖緊螺母106與安裝止口 108下端內(nèi)螺紋配合固定；準(zhǔn)直鏡片102與鎖緊螺母106接觸端依次設(shè)置有用于預(yù)緊固定的平墊片109和波形彈簧110 ;準(zhǔn)直鏡座103外壁加工有水槽111 ;冷卻外殼104套置在準(zhǔn)直鏡座103外壁，且與其外壁的水槽111形成容水腔；冷卻外殼104與準(zhǔn)直鏡座103外壁結(jié)接合處設(shè)置有O形密封圈105，且冷卻外殼104加工有上述容水腔連通的進(jìn)水口和出水口；
[0037]上述結(jié)構(gòu)具體實(shí)施時(shí)根據(jù)準(zhǔn)直鏡片焦距改變準(zhǔn)直鏡座長(zhǎng)度，使光纖輸出端面位于準(zhǔn)直鏡片焦點(diǎn)位置，這樣激光束通光準(zhǔn)直鏡后擴(kuò)束成準(zhǔn)平行光進(jìn)入后續(xù)光路。
[0038]擺頭C軸單元2包括:上端蓋201、C軸外殼202、C軸芯軸203、C軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子204、C軸力矩電機(jī)定子205、過(guò)渡芯軸206、滑環(huán)旋轉(zhuǎn)端接線座207和分流塊208 ；C軸外殼202內(nèi)部加工為階梯孔，且C軸芯軸203為階梯軸；C軸芯軸203上端和下端均通過(guò)軸承組安裝于C軸外殼202階梯孔內(nèi)，且軸承組由一端壓緊軸承內(nèi)環(huán)且與C軸芯軸203可拆卸固定連接的鎖緊螺母209和一端壓緊軸承外環(huán)且與C軸外殼202可拆卸固定連接的軸承壓蓋210組成；C軸外殼202固定有用于壓緊上端軸承組的上端蓋201，且上端蓋201上端通過(guò)連接法蘭與準(zhǔn)直單元I連接固定(此處連接法蘭的連接可通過(guò)螺紋或螺釘連接方式與冷卻水座或擺頭C軸單元連接。)；C軸芯軸203上端軸承組下端套置有C軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子204，且通過(guò)C軸芯軸203上端軸承組與C軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子204之間通過(guò)軸承隔環(huán)211預(yù)緊固定；C軸外殼202與安裝C軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子204對(duì)應(yīng)位置固定有C軸力矩電機(jī)定子205 ；C軸外殼202的C軸力矩電機(jī)定子205下端與C軸芯軸203下端軸承組上端接合部設(shè)置有不少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)密封圈，且每相鄰兩個(gè)密封圈之間形成密封環(huán)路，C軸芯軸203在對(duì)應(yīng)位置加工有與上述密封環(huán)路相通的孔(水、氣介質(zhì)從C軸外殼引入，在擺頭C軸單元旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，環(huán)路始終與C軸芯軸開(kāi)設(shè)的孔相通，實(shí)現(xiàn)水、氣介質(zhì)的在相對(duì)旋轉(zhuǎn)部件之間的傳遞。)，C軸外殼202或者C軸力矩電機(jī)定子205加工有冷卻水槽，且冷卻水槽入水口位于C軸外殼202下端，出水口位于C軸外殼202上端；
[0039]過(guò)渡芯軸206固定在C軸芯軸203下端；過(guò)渡芯軸206外壁固定有電氣滑環(huán)212，且在C軸外殼202上電氣滑環(huán)212對(duì)應(yīng)位置固定有滑環(huán)電刷213 ;滑環(huán)電刷213外固定有滑環(huán)外殼214，且滑環(huán)外殼214下端固定有用于連接外部電纜的滑環(huán)旋轉(zhuǎn)端接線座207 ;滑環(huán)旋轉(zhuǎn)端接線座207下端固定有用于將芯軸傳遞下來(lái)的水、氣介質(zhì)分配到不同的位置經(jīng)通用接頭輸出的分流塊208 ;滑環(huán)外殼214的作用是保護(hù)電氣滑環(huán)212并安裝滑環(huán)固定端接線座207，滑環(huán)固定端接線座207上安裝電纜接頭，連接電刷和外部電纜；
[0040]上端蓋201、C軸芯軸203和過(guò)渡芯軸206加工有與準(zhǔn)直單元I輸出光路匹配的光線傳輸管路；
[0041]擺頭A軸單元3包括:加工為“L”字形的A軸單元外殼301、A軸芯軸302、A軸力矩電機(jī)定子303、A軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子304和密封端蓋305 ；A軸單元外殼301加工有與擺頭C軸單元2輸出光路匹配的“L”字型光線傳輸管路，且在“L”字型光線傳輸管路轉(zhuǎn)角處設(shè)置有用于反射光路轉(zhuǎn)向的反射裝置306 ；A軸芯軸302安裝于A軸單元外殼301內(nèi)部，且位于平直部分；A軸芯軸302后端通過(guò)軸承壓蓋307與軸承配合固定在A軸單元外殼301內(nèi)，前端通過(guò)軸承組配合固定在A軸單元外殼301內(nèi)部；A軸芯軸302中部套置固定有A軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子304，且A軸單元外殼301與A軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子304對(duì)應(yīng)位置安裝有A軸力矩電機(jī)定子303 ;密封端蓋305固定在A軸單元外殼301前端，且能夠壓緊密封A軸芯軸302前端組合軸承；
[0042]當(dāng)擺頭A軸單元3處規(guī)格比較大時(shí)，在擺頭A軸單元3A軸外殼301或者A軸力矩電機(jī)定子303處設(shè)置有與擺頭C軸單元2對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有相同的冷卻系統(tǒng)；
[0043]電刷和滑環(huán)之間的接觸將電信號(hào)傳遞到運(yùn)動(dòng)部件上。電刷上各路導(dǎo)電環(huán)通過(guò)導(dǎo)線連接到滑環(huán)旋轉(zhuǎn)端接線座207的電纜插頭上。電刷設(shè)備上的電信號(hào)連接電氣滑環(huán)212和滑環(huán)電刷213的作用是在相對(duì)旋轉(zhuǎn)的部件間傳遞電信號(hào)。通過(guò)旋轉(zhuǎn)密封及電氣滑環(huán)，實(shí)現(xiàn)擺頭C軸單元連續(xù)360°無(wú)限制旋轉(zhuǎn)。在過(guò)渡芯軸上電氣滑環(huán)下方安裝的分流塊208，分流塊208上加工一些深孔，將芯軸傳遞下來(lái)的水、氣介質(zhì)分配到不同的位置通過(guò)通用的接頭輸出，便于管路連接；
[0044]分流塊208外壁固定有用于輔助定位各線路的轉(zhuǎn)接板5，擺頭C軸單元2與擺頭A軸單元3之間的水、氣、電路連接通過(guò)上述轉(zhuǎn)接板連接5，轉(zhuǎn)接板5的作用是將擺頭C軸單元2與擺頭A軸單元3之間的水、氣、電路管線接到一個(gè)合適的位置使擺頭A軸單元在擺動(dòng)時(shí)每根管線都有足夠的彎曲運(yùn)動(dòng)空間，實(shí)現(xiàn)擺頭C軸單元與擺頭A軸單元的靈活運(yùn)動(dòng)。
[0045]聚焦單元4，為激光聚焦裝置，且通過(guò)法蘭盤固定在A軸單元3前端；
[0046]擺頭C軸單元2上端與準(zhǔn)直單元I之間的連接法蘭可采用一體式設(shè)計(jì)，即連接法蘭與準(zhǔn)直單元I的冷卻外殼104為一體式設(shè)計(jì)，方便維護(hù)人員的維修安裝；
[0047]采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型采用力矩電機(jī)內(nèi)置的方式:擺頭C軸單元，由C軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子204依次帶動(dòng)軸芯軸203、過(guò)渡芯軸206以及固定在過(guò)渡芯軸206中部的電氣滑環(huán)212和下端的分流塊208轉(zhuǎn)動(dòng)，分流塊208的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)固定在下端的擺頭A軸單元轉(zhuǎn)動(dòng)；擺頭A軸單元，由A軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子304帶動(dòng)A軸芯軸302，A軸芯軸302轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)與其固定的聚焦單元4轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0048]綜上上述交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭與國(guó)外傳統(tǒng)的齒輪系機(jī)械式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、精度保持性好、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0049]本文涉及的三維激光加工頭主要針對(duì)采用光纖激光發(fā)生器，結(jié)合光纖傳輸光路，設(shè)計(jì)一種易于應(yīng)用集成、安裝簡(jiǎn)單方便、功能擴(kuò)展性強(qiáng)的三維激光加工頭。該加工頭可實(shí)現(xiàn)三維激光切割、焊接、熔覆及表面熱處理等多種加工工藝。
[0050]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上訴揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭，其特征在于:包括準(zhǔn)直單元(I)、擺頭C軸單元(2)、擺頭A軸單元(3)和聚焦單元(4)，所述擺頭C軸單元(2)和/或擺頭A軸單元(3)采用交流永磁同步力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭，其特征在于:所述擺頭C軸單元(2)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)無(wú)限制旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭，其特征在于:所述擺頭C軸單元(2)包含電氣滑環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭，其特征在于:所述擺頭C軸單元(2)包含至少兩路相互隔離的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)路，用于傳輸流體介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭，其特征在于:所述準(zhǔn)直單元(I)包括:光纖接頭(101)、準(zhǔn)直鏡片(102)、準(zhǔn)直鏡座(103)、冷卻外殼(104)、0形密封圈(105)和鎖緊螺母(106);所述光纖接頭(101) —端與光纖端部接頭連接固定，另一端固定在準(zhǔn)直鏡座(103)上端；所述準(zhǔn)直鏡座(103)加工有與光纖接頭(101)光孔同軸心線的通光孔(107)，下端通光孔(107)內(nèi)壁依次加工有安裝止口(108)和內(nèi)螺紋；所述準(zhǔn)直鏡片(102)置于通光孔(107)內(nèi)壁安裝止口(108)處，且通過(guò)鎖緊螺母(106)與安裝止口(108)下端內(nèi)螺紋配合固定；所述準(zhǔn)直鏡片(102)與鎖緊螺母(106)接觸端依次設(shè)置有用于預(yù)緊固定的平墊片(109)和波形彈簧(110);所述準(zhǔn)直鏡座(103)外壁加工有水槽(111);所述冷卻外殼(104)套置在準(zhǔn)直鏡座(103)外壁，且與其外壁的水槽(111)形成容水腔；所述冷卻外殼(104)與準(zhǔn)直鏡座(103)外壁結(jié)接合處設(shè)置有O形密封圈(105)，且冷卻外殼(104)加工有上述容水腔連通的進(jìn)水口和出水口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭，其特征在于:所述擺頭C軸單元(2)包括:上端蓋(201)、C軸外殼(202)、C軸芯軸(203)、C軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子(204)、C軸力矩電機(jī)定子(205)、過(guò)渡芯軸(206)、滑環(huán)旋轉(zhuǎn)端接線座(207)和分流塊(208);所述C軸外殼(202)內(nèi)部加工為階梯孔，且所述C軸芯軸(203)為階梯軸；所述C軸芯軸(203)上端和下端均通過(guò)軸承組安裝于C軸外殼(202)階梯孔內(nèi)，且所述軸承組由一端壓緊軸承內(nèi)環(huán)且與C軸芯軸(203)可拆卸固定連接的鎖緊螺母(209)和一端壓緊軸承外環(huán)且與C軸外殼(202)可拆卸固定連接的軸承壓蓋(210)組成；所述C軸外殼(202)固定有用于壓緊上端軸承組的上端蓋(201)，且所述上端蓋(201)上端通過(guò)連接法蘭與準(zhǔn)直單元(I)連接固定；所述C軸芯軸(203)上端軸承組下端套置有C軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子(204)，且通過(guò)C軸芯軸(203)上端軸承組與C軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子(204)之間通過(guò)軸承隔環(huán)(211)預(yù)緊固定；所述C軸外殼(202)與安裝C軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子(204)對(duì)應(yīng)位置固定有C軸力矩電機(jī)定子(205);所述C軸外殼(202)的C軸力矩電機(jī)定子(205)下端與C軸芯軸(203)下端軸承組上端接合部設(shè)置有不少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)密封圈，且每相鄰兩個(gè)密封圈之間形成密封環(huán)路，C軸芯軸(203)在對(duì)應(yīng)位置加工有與上述密封環(huán)路相通的孔；所述C軸外殼(202)或者C軸力矩電機(jī)定子(205)加工有冷卻水槽，且所述冷卻水槽入水口位于C軸外殼(202)下端，出水口位于C軸外殼(202)上端； 所述過(guò)渡芯軸(206)固定在C軸芯軸(203)下端；所述過(guò)渡芯軸(206)外壁固定有電氣滑環(huán)(212)，且在C軸外殼(202)上電氣滑環(huán)(212)對(duì)應(yīng)位置固定有滑環(huán)電刷(213);所述滑環(huán)電刷(213)外固定有滑環(huán)外殼(214)，且所述滑環(huán)外殼(214)下端固定有用于連接外部電纜的滑環(huán)旋轉(zhuǎn)端接線座(207);所述滑環(huán)旋轉(zhuǎn)端接線座(207)下端固定有用于將芯軸傳遞下來(lái)的水、氣介質(zhì)分配到不同的位置經(jīng)通用接頭輸出的分流塊(208)； 所述上端蓋(201)、C軸芯軸(203)和過(guò)渡芯軸(206)加工有與準(zhǔn)直單元(I)輸出光路匹配的光線傳輸管路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭，其特征在于所述擺頭A軸單元(3)包括:加工為“L”字形的A軸單元外殼(301)、A軸芯軸(302)、A軸力矩電機(jī)定子(303)、A軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子(304)和密封端蓋(305);所述A軸單元外殼(301)加工有與擺頭C軸單元(2)輸出光路匹配的“L”字型光線傳輸管路，且在“L”字型光線傳輸管路轉(zhuǎn)角處設(shè)置有用于反射光路轉(zhuǎn)向的反射裝置(306);所述A軸芯軸(302)安裝于A軸單元外殼(301)內(nèi)部，且位于平直部分；所述A軸芯軸(302)后端通過(guò)軸承壓蓋(307)與軸承配合固定在A軸單元外殼(301)內(nèi)，前端通過(guò)軸承組配合固定在A軸單元外殼(301)內(nèi)部；所述A軸芯軸(302)中部套置固定有A軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子(304)，且所述A軸單元外殼(301)與A軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子(304)對(duì)應(yīng)位置安裝有A軸力矩電機(jī)定子(303);所述密封端蓋(305)固定在A軸單元外殼(301)前端，且能夠壓緊密封A軸芯軸(302)前端組合軸承； 所述聚焦單元(4)通過(guò)法蘭盤固定在A軸單元(3)前端。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭，其特征在于:所述擺頭C軸單元(2)上端與準(zhǔn)直單元(I)之間的連接法蘭可采用一體式設(shè)計(jì)，即連接法蘭與準(zhǔn)直單 元(I)的冷卻外殼(104)為一體式設(shè)計(jì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭，其特征在于:所述分流塊(208)外壁固定有用于輔助定位各線路的轉(zhuǎn)接板(5)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的交流永磁同步力矩電機(jī)直驅(qū)式三維激光加工頭，其特征在于:當(dāng)擺頭A軸單元(3)處規(guī)格比較大時(shí)，在擺頭A軸單元(3)A軸外殼(301)或者A軸力矩電機(jī)定子(303)處設(shè)置有與擺頭C軸單元(2)對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有相同的冷卻系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】B23K26/00GK203751519SQ201320808711
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】杜長(zhǎng)林, 付志江, 蔡春剛, 吳福海, 王雪, 楊金明 申請(qǐng)人:大連光洋科技工程有限公司