[发明专利]一种机床主轴的振动能量收集装置及方法

说明书

本发明涉及振动能量收集技术领域，具体为一种机床主轴的振动能量收集装置及方法，该装置包括能量收集器、机床主轴、以及主轴箱壳体，所述机床主轴设有固定轴承，所述主轴箱壳体包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁垂直于所述第二侧壁，所述固定轴承的外壁与所述第一侧壁之间设有支撑架，所述第二侧壁与所述支撑架之间设有能量收集器，所述能量收集器通过磁致伸缩材料收集所述机床主轴的振动能量，将振动能量转换成电能，进而可以实现对机床的其他元件供电，节省了部分外部电源的供给，同时不影响机床主轴的正常运行，并有利于振动的传递。

技术领域

本发明涉及振动能量收集技术领域，具体为一种机床主轴的振动能量收集装置及方法。

背景技术

在机床加工的过程中，不论是普通机床还是数控机床，都会引发振动。这些振动源出现在回转主轴、床身、刀架及刀具处等。这些振动不仅会影响零件的加工精度和表面的粗糙度，对刀具的损伤也是很大的，振动迫使工作人员降低切削速度，从而生产的效率降低。

现有技术中吸收机床振动的能量收集技术，主要是磁致伸缩式、电磁式、静电式、压电式。磁致伸缩式是基于磁致伸缩材料的性能来实现的，能在交变磁场的作用下，物体产生机械振动；或者相反，在拉伸、压缩力作用下，由于材料的长度发生变化，使材料内部磁通密度相应地发生变化，在线圈中感应电流，即将机械能先转换成磁能，再将磁能转换为电能。磁致伸缩材料能量密度高、耦合系数大，具有传感和驱动功能，对振幅变化反应灵敏，因而作为智能材料或相应器件在智能材料领域得到了越来越广泛的应用和发展。

在振动的过程中，因机床主轴直接安装零件，所以机床主轴承受了机床大部分的振动。现有采用磁致伸缩式能量收集装置的缺点是不能在机床主轴与主轴箱壳体之间的空间进行安装，因此不能最大程度的解决机床主轴产生的振动。如果采用能量收集装置吸收一部分机床主轴的振动，并将其转化为电能，将有助于机床加工精度的提高，并能节约能源，是能量收集技术的新的应用领域。

发明内容

本发明的目的是为了解决机床在加工过程中如何最大程度解决机床主轴产生的振动问题，提供了一种机床主轴的振动能量收集装置及方法。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种机床主轴的振动能量收集装置，包括能量收集器、机床主轴、以及主轴箱壳体，所述机床主轴设有固定轴承，所述主轴箱壳体包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁垂直于所述第二侧壁，所述固定轴承的外壁与所述第一侧壁之间设有支撑架，所述第二侧壁与所述支撑架之间设有能量收集器，所述能量收集器通过磁致伸缩材料收集所述机床主轴的振动能量，将振动能量转换成电能。

进一步地，所述能量收集器包括调节支撑座、第一永磁体，所述调节支撑座和所述第一永磁体设于所述能量收集器的两端，所述调节支撑座固设于所述主轴箱壳体的第二侧壁，所述第一永磁体固设于所述支撑架，所述调节支撑座与所述第一永磁体之间设有线圈骨架，所述线圈骨架设有内孔，所述内孔一端设有第一顶杆，所述第一顶杆与所述第一永磁体固接，所述内孔另一端设有第二顶杆，所述第一顶杆与所述第二顶杆之间设有磁致伸缩棒，所述磁致伸缩棒位于所述内孔中。

进一步地，所述线圈骨架设有所述第一顶杆的一端为封闭端，设有所述第二顶杆的一端为敞口端，所述敞口端设有第二永磁体，所述第二永磁体与所述第一永磁体的向对面极性相反，所述第二永磁体与所述调节支撑座固接。

进一步地，所述第一顶杆为凸台结构，凸台顶部位于所述线圈骨架的内孔，凸台底部位于所述线圈骨架外与所述第一永磁体固接，所述线圈骨架与凸台底部之间设有碟簧。

进一步地，所述第一顶杆、所述第二顶杆与所述磁致伸缩棒接触的端面均为圆弧状。

进一步地，所述碟簧的内孔、所述线圈骨架的内孔均与所述第一顶杆相配合。