[发明专利]一种用于工业机器人加工的集成式超声主轴电机振动系统在审

专利信息
申请号: 202110008105.1 申请日: 2021-01-05
公开(公告)号: CN112719317A 公开(公告)日: 2021-04-30
发明(设计)人: 张存鹰;刘群生;童景琳;段欢欢;周凯凯;闫意婕;胡琳;王艳芳 申请(专利权)人: 河南牧业经济学院
主分类号: B23B19/02 分类号: B23B19/02;B06B1/06
代理公司: 郑州豫开专利代理事务所(普通合伙) 41131 代理人: 朱俊峰
地址: 450003 河*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 工业 机器人 加工 集成 超声 主轴电机 振动 系统
【说明书】:

一种用于工业机器人加工的集成式超声主轴电机振动系统,包括电机外壳,电机的主轴为三段式复合变幅杆,复合变幅杆自前向后依次为小圆柱段、圆锥段和大圆柱段,小圆柱段前端伸出电机外壳前端面,大圆柱段外圆与电机外壳内壁转动连接,大圆柱段外圆设有电机转子,大圆柱段后端面同轴线设有压电陶瓷堆,压电陶瓷堆后端面同轴线设有前无线传输盘,电机外壳后端设有与前无线传输盘平行的后无线传输盘,后无线传输盘连接有导线。本发明在保证原有的压电陶瓷堆不变的基础下,即不影响原有换能器功率的情况下,明显减小了变幅器的整体尺寸,能够满足工业机器人末端换刀装置使用要求。

技术领域

本发明属于工业机器人超声切削加工及应用领域,具体涉及一种用于工业机器人加工的集成式超声主轴电机振动系统。

背景技术

传统用于切削加工的超声振动系统,在主轴电机外围设计压电式换能器、变幅杆、无线传输单元等,将超声部件与主轴电机进行装配,完成超声加工振动系统,结构较复杂且导致系统整体结构尺寸较大,在工业机器人末端等空间受限场合无法满足工作要求。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处,提供一种靶标可多方向运动组合、提高实战训练效果的用于工业机器人加工的集成式超声主轴电机振动系统。

为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:一种用于工业机器人加工的集成式超声主轴电机振动系统,包括电机外壳,电机的主轴为三段式复合变幅杆,复合变幅杆自前向后依次为小圆柱段、圆锥段和大圆柱段,圆锥段前细后粗,小圆柱段的外径等于圆锥段细端直径,大圆柱段的直径的等于圆锥段粗端直径,小圆柱段前端伸出电机外壳前端面,大圆柱段外圆前侧和后侧分别通过第一轴承和第二轴承与电机外壳内壁转动连接,大圆柱段外圆在第一轴承和第二轴承之间设有电机转子,大圆柱段后端面同轴线设有压电陶瓷堆,压电陶瓷堆后端面同轴线设有前无线传输盘,电机外壳后端设有与前无线传输盘平行的后无线传输盘,后无线传输盘连接有导线。

压电陶瓷堆由偶数片端面极化的型号PZT-8压电陶瓷片和相应数目电极片组成,相邻两片压电陶瓷片的纵向极化方向相反,压电陶瓷片净化后通过粘合剂粘接为一体。

前无线传输盘、压电陶瓷堆和复合变幅杆的大圆柱段之间通过沿复合变幅杆中心线设置的紧固螺栓连接为一体,前无线传输盘后侧面中心处设置沉头槽,紧固螺栓的头部位于沉头槽内。

小圆柱段的前端面中心处开设有用于安装刀具的锥孔。

复合变幅杆、压电陶瓷堆和前无线传输盘三部分总长度等于超声主轴电机振动系统的一个波长,第一轴承和第二轴承分别位于一个波长的相邻两个节面的位置,复合变幅杆在节面处进行去法兰盘设计。

前无线传输盘采用重金属制成,后无线传输盘采用轻金属制成。

重金属采用铜合金或合金钢,轻金属采用钛合金或铝合金。

采用上述技术方案,本发明具有以下技术特点和有益效果:

1、本发明将电机主轴部分进行超声集成设计,将原有的均匀截面旋转主轴设计成由变幅杆、换能器、无线传输盘组成的超声振动系统,同时兼顾电机主轴和超声振动两方面的功能。实现超声振动系统与电机主轴的集成化结构。

2、将复合变幅杆、压电陶瓷堆、前无线传输盘三部分同轴线组合形成电机主轴,将该电机主轴进行一体式超声振动系统设计,三段式复合变幅杆作为压电式换能器的前盖板,同时实现换能器发射端功能和变幅杆能量传递功能;

3、为了进一步缩短尺寸,前无线传输盘的中心处进行沉头设计,使紧固螺栓的头部嵌入前无线传输盘中。

4、电机主轴的前端中心加工锥孔,安装切削加工中所需刀具。

5、在超声主轴电机内部设计无线传输系统,实现超声波电信号传递;电机的后端盖直接设计为后无线传输盘,换能器的后盖板设计为前无线传输盘,进一步缩减系统总体尺寸,实现集成化设计。

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