[实用新型]由交流永磁同步外转子式力矩电机驱动的双轴转台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种转台机构，更具体地说，涉及一种实现双轴转台任意角度转位、夹紧以便实现工件切削加工的组合机构。

背景技术

如图1所示双轴转台的传统机械式传动方案，动力源通过传动机构实现转台的驱动。其中，动力源采用伺服电机(伺服液压马达)，并将其作为一个独立的单元，无需考虑转台内部的冷却。中间传动环节采用齿轮式传动、齿轮齿条式传动或蜗轮蜗杆式传动。尽管在这种传统方案中，电气接线较少，整个产品的成本较低，但问题在于，对于齿轮、齿条或蜗轮蜗杆的加工精度通常要求较高；而且由于中间传动环节的存在，产生了转动惯量、弹性形变、反向间隙、运动滞后、摩擦、振动、噪声及磨损，久而久之使得双轴转台系统的精度和稳定性下降，因此降低了加工质量。

图2给出了内、外转子式力矩电机分别驱动双轴转台的方案。在采用力矩电机直接驱动的双轴转台方案中，现有技术基本上采用内转子的力矩电机(如图2中内转子力矩电机连接双轴转台的方案)。内转子结构和外转子结构的力矩电机相比，在相同体积的条件下，内转子式的力矩电机产生的扭矩较小。从磁力线特性而言，内转子的转动平稳性差；此外，由于转子在内，定子在外，转子的直径较小，刹车结构设计较为复杂，并且相同的刹车力作用在较小的平面上，制动效果不明显。尽管选用了液压油缸夹紧双轴转台，但为了消除传动间隙保证传动精度而设计的结构更加复杂，这些结构已经不能满足机床数控化的要求。

发明内容

本实用新型针对上述问题，为机械制造业提供一种崭新、高精度、高效的由交流永磁同步外转子式力矩电机直接驱动的数控双轴转台，用两个内装式力矩电机取代了传统的驱动、传动结构，其目的在于解决在伺服电机通过传动机构实现转台驱动的现有技术中由于中间传动环节的存在而产生转动惯量、弹性形变、反向间隙、运动滞后、摩擦、振动、噪声及磨损等问题，从而提高了双轴转台的运转精度和平稳性。本实用新型还解决了在内转子式力矩电机驱动双轴转台的现有技术中存在的输出扭矩小、刹车机构复杂、制动效果差以及力矩电机体积较大的问题。为了实现上述目的，在本方案的设计中，本实用新型还设计了用于力矩电机定子和转子的精密转角刹车定位和夹紧的液压夹紧套结构，也随之解决了一些如利用双导程螺旋式冷却结构实现力矩电机转子、定子的冷却等问题，以及内部走管、力矩电机的走线、运动件的密封、胀套材料的选择和热处理等问题。

为了解决上述问题，本实用新型构造了一种由交流永磁同步外转子式力矩电机驱动的双轴转台，包括位于中部具有竖向主轴的立式转台和位于立式转台一侧具有横向主轴的卧式转台。其中，卧式转台的台面直接固定于卧式力矩电机的转子端部，而卧式转台的固定壳体、卧式力矩电机的定子以及整体双轴转台的基座固定构成一体。立式转台的台面直接固定于立式力矩电机的转子端部，立式转台的固定壳体与立式力矩电机的定子固定为一体。此外，立式转台的壳体作为摇臂又固定于卧式转台的台面上。为了保证稳定，立式转台的壳体成型结构，另一端可以固定于旋转轴上。

上述由交流永磁同步外转子式力矩电机驱动的双轴转台，其进一步改进为，用于型壳体另一端固定的旋转轴为空心轴，在其内部可以设置高压冷却水管和电机走线。

当然，由于上述立式转台的壳体成型结构，另一端也可以对称设置第二个卧式力矩电机，具体方式为，在立式转台相对卧式转台的另一侧对称设置主轴横向的第三转台，第二个卧式力矩电机与第三转台的关联方式完全与上述卧式转台与力矩电机的关联方式相同，并且以相互对应的方式设置。

通过上述技术方案，本实用新型由交流永磁同步外转子式力矩电机驱动的双轴转台省略了传统伺服电机驱动转台的方案中设置的中间传动环节，从而消除中间环节产生的转动惯量、弹性形变、反向间隙、运动滞后、摩擦、振动、噪声及磨损，因此提高双轴转台的运转精度和平稳性。

同时本实用新型与内转子力矩电机实现转台驱动的方案相比，其有益效果在于，因为在设计力矩电机时，利用永磁体作为外转子可以使永磁体的磁场正切力作用在更大的直径上，从而比同体积的内转子力矩电机具有更高的扭矩，具有机械效益高的特点。由于转子环的直径较大可以放置更多的永磁体，就磁力线特性而言，更能实现平稳转动。另外，由于外转子结构的力矩电机能够得到较大的扭矩，因此刹车机构的设计较为容易，选用液压式刹车机构，结构简单，夹紧作用面积大，具有更大的刹车力，提高了制动效果，而且夹持平稳，对系统及传动影响小。同时，相对相同扭矩的其他种类电机，外转子力矩电机的体积较小。在相同性能条件下小体积的外转子力矩电机尤为适合用于驱动转台。