[发明专利]交流永磁盘式力矩电机驱动的大扭矩双摆铣头

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流永磁盘式力矩电机驱动的大扭矩双摆铣头，其属于在加工中心上完成五坐标联动加工的组合机构。

背景技术

目前应用在数控机床上的双摆铣头，都是机械传动或外转子力矩电机驱动。机械传动的双摆铣头用的是普通电机(柱式电机)驱动，通过齿轮、蜗杆、涡轮等传动件降速后驱动C轴和A轴转动。由于存在机械传动付，因而产生传动误差、反向间隙、摩擦、震荡等问题。由于传动链有转动惯量，因而影响反应速度、动态性能。机械传动的双摆铣头的优点是输出扭矩较大。

外转子力矩电机驱动的双摆铣头，它是用力矩电机直接驱动A轴C轴转动，也称直驱式双摆铣头。直驱式双摆铣头反应速度快，定位精度高。但由于定子装在转子的内部使定子外径减小，散热条件差。为散热不得不在定子的内径上加上散热套，散热套必然占去了部分铁芯的空间，因而外转子力矩电机的定子铁芯的体积较小，也就影响电机输出功率。外转子力矩电机驱动的双摆铣头输出扭矩比机械传动的双摆铣头输出扭矩小。

电机的输出力矩M＝9540(N/n)η，从这个公式可以看出：电机输出扭矩M与输出功率N、计算转速n和效率η有关，与外转子的直径无关，外转子力矩电机的输出扭矩不因外转子的直径比普通电机的转子直径大而增大。为加大电机输出扭矩必须增加铁芯的体积，增加电机绕组的绕线空间。在数控机床上加工时有时需要双摆铣头输出较大的扭矩，因而研制一种大扭力矩矩电机双摆铣头是很必要的。

发明内容

为克服机械传动的双摆铣头的缺点和外转子力矩电机驱动的双摆铣头输出扭矩小、散热条件差的缺点，本发明的目的是：

(1)解决盘式力矩电机在双摆铣头的安装、传动等问题；

(2)用增加盘式电机铁芯体积、增加线圈绕组空间、加强冷却的办法增加电机功率；

(3)C轴和A轴采用可靠的夹紧定位装置。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种交流永磁盘式力矩电机驱动的大扭矩双摆铣头，它主要由C轴部分和A轴部分组成：C轴部分主要包括转台支承座和装在它上面的固定套，在固定套内部设有C轴驱动电机，C轴驱动电机驱动旋转套通过连接盘、连接盖带动A轴部分一起旋转，C轴部分还包括一个分配轴、C轴编码器和一个C轴夹紧机构；A轴部分主要包括二个A轴驱动电机，A轴驱动电机带动主轴支架绕左右侧轴承转动，使装在主轴支架上的主轴一起旋转，A轴部分还包括一个A轴编码器和二个A轴的夹紧机构。所述C轴驱动电机采用一台双联盘式力矩电机，它包括第一定子套和固定在第一定子套上的第一定子铁芯，第二定子套和固定在第二定子套上的第二定子铁芯，它还包括第一转子盘、第二转子盘和第三转子盘，第三转子盘与制动盘相连接，第一转子盘、第二转子盘和第三转子盘一起连接在旋转套上，并驱动旋转套旋转；所述C轴夹紧机构采用对第三转子盘施加外力促使旋转套停止旋转的夹紧囊式夹紧机构；所述A轴驱动电机采用二个装在主轴支架上的盘式力矩电机，安装在左侧轴承上的盘式力矩电机包括第三定子套和固定在第三定子套上的第三定子铁芯，它还包括第四转子盘和第五转子盘，第四转子盘与夹紧带相关联，第四转子盘和第五转子盘一起连接在主轴支架上，并驱动主轴支架连同主轴一起旋转；安装在右侧轴承上的盘式力矩电机包括第四定子套和固定在第四定子套上的第四定子铁芯，它还包括第七转子盘和第六转子盘，第七转子盘与夹紧带相关联，第七转子盘和第六转子盘一起连接在主轴支架上，并驱动主轴支架连同主轴一起旋转；所述A轴的夹紧机构采用夹紧带对第四转子盘和第七转子盘施加摩擦抱紧力促使制动，停止主轴旋转的菱形块夹紧机构。

所述夹紧囊式夹紧机构由外夹紧圈、内夹紧圈和夹紧囊组成，夹紧囊位于外夹紧圈和内夹紧圈的中间，外夹紧圈和内夹紧圈的夹紧面是对称的两个锥面，锥角的大小与夹紧座和制动盘、转子盘上的摩擦锥面的锥角相等，夹紧囊由弹性材料制成，截面形状是中空方形，在夹紧囊充入介质加压时，夹紧囊膨胀，因而压紧在外夹紧圈的内壁和内夹紧圈的外壁上，迫使外夹紧圈膨胀、内夹紧圈收缩。

所述菱形块夹紧机构有两个，第一菱形块夹紧机构设置在第四转子盘和左支承座之间，第二菱形块夹紧机构设置在第七转子盘和右支承座之间；所述菱形块夹紧机构包括夹紧带、第一菱形块、第二菱形块，还包括第一夹紧带勾、第二夹紧带勾、活塞、压块、调整螺栓、固定螺母，转子盘和支承座的夹紧部位都有锥形摩擦面，夹紧时，夹紧带同时夹紧在转子盘和支承座的两个锥形摩擦面上，由于支承座相对不动，于是转子盘被夹紧不动。