[发明专利]一种差动螺旋机构及基于差动螺旋机构的多轴机床

摘要

一种差动螺旋机构，它是由螺母旋转单元（1）、花键套旋转单元（2）、丝杠花键轴（3）和机架（4）组成；螺母旋转单元（1）和花键套旋转单元（2）固连在机架（4）两端，丝杠花键轴（3）贯穿螺母旋转单元（1）与花键套旋转单元（2）之间并在上述二单元之间运转。本发明是利用差动原理使两个相对位置确定的电机分别驱动两个不同導程的螺母，并通过这两个螺母同时驱动一个两端具有不同導程的螺杆，使螺杆同时做轴线方向的移动和绕轴线的旋转运动的差动螺旋动力头，并利用一或多个螺旋动力头与其它移动或旋转运动单元共同构成各种形式的多轴联动机床，用两个差动螺旋动力头与一个移动运动单元构成一种全新的五轴联动叶片加工机床。

主权项

一种差动螺旋机构，其特征在于：它是由螺母旋转单元（1）、花键套旋转单元（2）、丝杠花键轴（3）和机架（4）组成；螺母旋转单元（1）和花键套旋转单元（2）固连在机架（4）两端，丝杠花键轴（3）贯穿螺母旋转单元（1）与花键套旋转单元（2）之间并在上述二单元之间运转；所述螺母旋转单元（1），是由光栅读数头（101），光栅刻度盘（102），螺母单元左端盖（103），螺母左轴承（104），滚动螺母左半（105），电机定子（106），电机转子（107），滚动螺母右半（108），螺母单元右端盖（109）和螺母右轴承（110）组成；滚动螺母左半（105），电机转子（107），滚动螺母右半（108）通过螺钉连接为螺母转子组件，它们通过螺母左轴承（104）和螺母右轴承（110）分别支撑于螺母单元左端盖（103）和螺母单元右端盖（109）上，螺母单元左端盖（103）和螺母单元右端盖（109）与电机定子（106）通过螺钉连接于该螺母旋转单元的壳体上，而壳体又通过螺钉连接于机架（4）上；其作用是利用电机定子（106）和电机转子（107）构成的伺服电机驱动滚动螺母左半（105）和滚动螺母右半（108）构成的滚动螺母旋转，该螺母因具有相对丝杠的旋转运动而驱动丝杠花键轴做轴向运动，螺母的旋转角度通过由光栅读数头（101）和光栅刻度盘（102）组成的光栅或其它角度检测装置进行检测以实现闭环控制；该光栅读数头是是光栅的组成部分之一，用于读取光栅刻度盘的位置数据，它通常与光栅刻度盘构成一个整体作为回转光栅标准件；该光栅刻度盘是回转光栅的刻度装置，其上刻有条纹，其当前位置利用干涉原理被光栅读数头读取并传递给数控系统；该螺母单元左端盖和右端盖用于将电机定子固定于机架上并用于固定光栅读数头和为螺母轴承提供安装空间；该螺母左轴承和右轴承用于支撑电机定子和滚动螺母；该滚动螺母左半和右半共同组成一个滚动螺母，它们通常安装在一起用于消除间隙，也能安装于电机转子的两端用于提高螺母的支撑长度，但存在电机转子的温度影响需要充分冷却；该电机定子和电机转子组成伺服电机，通常是力矩电机的定子和转子组成，必要时将电机转子更换成齿轮或齿形带轮，其回转运动通过外部的伺服电机传送给该齿轮或齿形带轮；所述花键套旋转单元（2），是由光栅读数头（201）、光栅刻度盘（202）、花键单元右端盖（203）、花键套右轴承（204）、滚动花键套右半（205），电机定子（206）、电机转子（207）、滚动花键套左半（208）、花键单元左端盖（209）和花键套左轴承（21）组成；滚动花键套右半（205），电机转子（207），滚动花键套左半（208）通过螺钉连接为花键套转子组件，它们通过花键套右轴承（104）和花键套左轴承（110）分别支撑于花键单元右端盖（203）和花键单元左端盖（209）上，花键单元右端盖（203）和花键单元左端盖（209）与电机定子（206）通过螺钉连接于该花键套旋转单元的壳体上，而壳体又通过螺钉连接于机架（4）上；光栅读数头（201）固定于花键单元右端盖（203）上，光栅刻度盘（102）固定于滚动花键套右半（205）上，它们用于测量花键套转子组件的角位移；其作用是利用电机定子（206）和电机转子（207）构成的伺服电机驱动花键套转子组件旋转，该花键套转子组件通过花键带动丝杠花键轴做同速回转运动，花键套转子组件的旋转角度通过由光栅读数头（201）和光栅刻度盘（202）组成的光栅或其它角度检测装置进行检测以实现闭环控制；该光栅读数头是光栅的组成部分之一，用于读取光栅刻度盘的位置数据，它通常与光栅刻度盘构成一个整体作为回转光栅标准件；该光栅刻度盘是回转光栅的刻度装置，其上刻有条纹，其当前位置利用干涉原理被光栅读数头读取并传递给数控系统；该花键套转子组件单元左端盖和右端盖用于将电机定子固定于机架上并用于固定光栅读数头和为花键套轴承提供安装空间；该花键套左轴承和右轴承用于支撑电机定子和滚动花键；该滚动花键左半和右半共同组成一个滚动花键套，它们只用一个来实现同样的功能，而同时采用两个则提高支撑刚度，在只采用二者之一时另一部分的内部保留大的圆孔；该电机定子和电机转子组成伺服电机，通常是力矩电机的定子和转子组成，必要时将电机转子更换成齿轮或齿形带轮，其回转运动通过外部的伺服电机传送给该齿轮或齿形带轮；所述丝杠花键轴（3）的一部分是滚动丝杠，另一部分是滚动花键，分别与滚动螺母和滚动花键啮合；所述机架（4）是由焊接或铸造工艺制作的箱式金属结构件，它是该机构的基体，其它三单元与之相互连接。