直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套及制動(dòng)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套及制動(dòng)方法，直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套主體為環(huán)形筒，所述環(huán)形筒的橫截面為橢圓形環(huán)，沿環(huán)形筒的高度方向，橢圓形環(huán)外緣與殼體內(nèi)壁間均設(shè)置外間隙d，橢圓形環(huán)內(nèi)緣與電機(jī)轉(zhuǎn)子外壁間均設(shè)置內(nèi)間隙c；外間隙d大于內(nèi)間隙c，且外間隙d為液壓油充滿空間；當(dāng)外間隙d內(nèi)充滿液壓油產(chǎn)生徑向液壓力時(shí)，沿橢圓形環(huán)周向方向，環(huán)形筒的內(nèi)壁面上至少一個(gè)作用點(diǎn)在液壓力作用下與電機(jī)轉(zhuǎn)子外壁緊貼而產(chǎn)生摩擦力。在保證薄壁制動(dòng)套強(qiáng)度和耐磨性的前提下，使薄壁制動(dòng)套更容易產(chǎn)生彈性變形，從而使直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)的制動(dòng)更加容易、安全可靠，避免漏油。
【專利說明】直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套及制動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)專用的薄壁制動(dòng)套及制動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)主要應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，也廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、炮塔、陀螺儀等的轉(zhuǎn)角自動(dòng)控制。直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)以其零傳動(dòng)、無傳動(dòng)誤差、無傳動(dòng)件的磨損、精度高等顯著特點(diǎn)近年來得到相關(guān)行業(yè)的高度重視，連續(xù)被列為國(guó)家重大專項(xiàng)。
[0003]直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)相關(guān)技術(shù)中，重要的的一項(xiàng)技術(shù)即為轉(zhuǎn)臺(tái)的制動(dòng)技術(shù)，目前主要的制動(dòng)方式有采用蝶形彈簧或液壓動(dòng)力的端面制動(dòng)和采用液壓為動(dòng)力的環(huán)抱式制動(dòng)兩類，前者在制動(dòng)力較大時(shí)，會(huì)引起轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)面的變形，影響轉(zhuǎn)臺(tái)的精度，因而環(huán)抱式制動(dòng)技術(shù)成為主流的制動(dòng)技術(shù)。
[0004]常用的薄壁制動(dòng)套結(jié)構(gòu)見圖1 (圖1為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與圖1同理)，箭頭所示為液壓力F的方向。環(huán)抱式制動(dòng)技術(shù)的主要工作原理是:圓環(huán)形截面的薄壁制動(dòng)套I緊貼轉(zhuǎn)子組件的外圓柱面；圓環(huán)形截面的薄壁制動(dòng)套I和殼體之間形成封閉的油腔結(jié)構(gòu)，當(dāng)在油腔間通以壓力油時(shí)，使薄壁制動(dòng)套I產(chǎn)生彈性變形，緊緊貼在轉(zhuǎn)子組件的的外圓柱面上，以兩者之間的摩擦力作為制動(dòng)力。
[0005]然而，該薄壁制動(dòng)套I在實(shí)際制動(dòng)過程中存在著一個(gè)非常嚴(yán)重的問題，即:液壓力F作用在薄壁制動(dòng)套I的外圓筒面上，在圓環(huán)形截面下，欲使薄壁制動(dòng)套I產(chǎn)生徑向的變形是很困難的，其原因在于:薄壁制動(dòng)套I的外圓筒面受力F均勻，同時(shí)，構(gòu)成薄壁制動(dòng)套I的材料各分子之間的相互牽引，使得薄壁制動(dòng)套I無法產(chǎn)生足夠徑向的變形，從而無法在轉(zhuǎn)子組件的的外圓柱面上產(chǎn)生足夠摩擦力作為制動(dòng)力。
[0006]國(guó)內(nèi)外對(duì)薄壁制動(dòng)套的材料基本都選用鈹青銅，薄壁套和轉(zhuǎn)子組件之間的摩擦力主要靠液壓系統(tǒng)的壓力來保證。關(guān)鍵是現(xiàn)有的薄壁制動(dòng)套截面形狀均為圓形，在液壓力的作用下，欲使一個(gè)圓形的截面在徑向產(chǎn)生彈性變形，是一件很困難的事。在工程實(shí)際中，大多采用提高液壓系統(tǒng)壓力和減小薄壁套的厚度來解決是薄壁套產(chǎn)生彈性變形的問題，前者不但浪費(fèi)能源，而且?guī)砹寺┯偷葐栴}，后者會(huì)造成薄壁套很快就因磨損而使制動(dòng)失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套及制動(dòng)方法，在保證薄壁制動(dòng)套強(qiáng)度和耐磨性的前提下，使薄壁制動(dòng)套更容易產(chǎn)生彈性變形，從而使直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)的制動(dòng)更加容易、安全可靠，避免漏油。
[0008]本發(fā)明為解決上述問題所采用的技術(shù)方案如下:
一種直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套，設(shè)置在直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)的電機(jī)轉(zhuǎn)子和殼體之間；其特征在于:直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套主體為環(huán)形筒，環(huán)形筒的上端面和下端面均對(duì)向伸出形成與殼體臺(tái)肩配合的外伸緣，上端面和下端面處的外伸緣均固定在殼體上；所述環(huán)形筒的橫截面為橢圓形環(huán)，沿環(huán)形筒的高度方向，橢圓形環(huán)外緣與殼體內(nèi)壁間均設(shè)置外間隙d，橢圓形環(huán)內(nèi)緣與電機(jī)轉(zhuǎn)子外壁間均設(shè)置內(nèi)間隙c ;外間隙d大于內(nèi)間隙C，且外間隙d為液壓油充滿空間；當(dāng)外間隙d內(nèi)充滿液壓油產(chǎn)生徑向液壓力時(shí)，沿橢圓形環(huán)周向方向，環(huán)形筒的內(nèi)壁面上至少一個(gè)作用點(diǎn)在液壓力作用下與電機(jī)轉(zhuǎn)子外壁緊貼而產(chǎn)生摩擦力。
[0009]上述技術(shù)方案中，沿橢圓形環(huán)周向方向，位于橢圓形環(huán)長(zhǎng)軸a所對(duì)應(yīng)的環(huán)形筒弧面的內(nèi)壁面上至少在短軸方向一個(gè)作用點(diǎn)與電機(jī)轉(zhuǎn)子外壁緊貼而產(chǎn)生摩擦力。
[0010]上述技術(shù)方案中，沿橢圓形環(huán)周向方向，位于橢圓形環(huán)長(zhǎng)軸a所對(duì)應(yīng)的環(huán)形筒弧面的內(nèi)壁面上至少在短軸方向兩個(gè)作用點(diǎn)與電機(jī)轉(zhuǎn)子外壁緊貼而產(chǎn)生摩擦力。
[0011]上述技術(shù)方案中，橢圓形環(huán)長(zhǎng)軸a與短軸b的長(zhǎng)度比為1-1.015之間。
[0012]上述技術(shù)方案中，橢圓形環(huán)上沿徑向設(shè)置蛇形彎曲段或波浪彎曲段。
[0013]上述技術(shù)方案中，直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套由彈性模量和泊松比更適于變形的耐磨材料制成。上述技術(shù)方案中，所述直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套一體成型。
[0014]一種采用上述直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套的制動(dòng)方法，其特征在于包括如下步驟:
1)、待直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)指令發(fā)出后，往直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套的橢圓形環(huán)外緣與殼體內(nèi)壁的外間隙d內(nèi)充滿液壓油；
2)液壓油在外間隙d內(nèi)隨著容積增大而對(duì)直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套的環(huán)形筒外壁產(chǎn)生逐步增大的徑向液壓力F ;隨著徑向液壓力F不斷增大，沿橢圓形環(huán)周向方向，直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套內(nèi)壁面上至少一個(gè)作用點(diǎn)在液壓力作用下與電機(jī)轉(zhuǎn)子外壁緊貼而產(chǎn)生摩擦力；
3)當(dāng)摩擦力使得直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套內(nèi)壁面緊貼電機(jī)轉(zhuǎn)子外壁，從而阻止電機(jī)轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，制動(dòng)完成，收回液壓油。
[0015]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明是在大量工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，改變薄壁制動(dòng)套的截面形狀，將圓形截面改為適度的橢圓形截面，截面形狀由圓形改為長(zhǎng)短州比為適當(dāng)數(shù)值的橢圓形狀，徹底改變了截面的受力性質(zhì)，在液壓力的作用下，橢圓形截面在短軸方向很容易變形，從而在直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)的制動(dòng)時(shí)，只關(guān)注制動(dòng)力就足夠了，再也不用為制動(dòng)套的變形難問題而頭疼。
[0016]I)通過實(shí)驗(yàn)分析得到制動(dòng)效果不好的原因在于無法產(chǎn)生彈性變形，同時(shí)克服傳統(tǒng)改進(jìn)技術(shù)的一味“做薄”思路，突破傳統(tǒng)，不做薄壁厚，而是改變薄壁制動(dòng)套的截面形狀，使薄壁制動(dòng)套更容易產(chǎn)生彈性變形，很好的解決了圓形薄壁套變形困難的問題，顯著提高了直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)的可靠性；同時(shí)避免了圓形薄壁套的強(qiáng)度損失和耐磨性差的問題。
[0017]2)在創(chuàng)造性動(dòng)機(jī)的驅(qū)使下，發(fā)明人通過多次實(shí)驗(yàn)得到了合適的橢圓環(huán)截面的長(zhǎng)短軸之比，使得由此形成的本發(fā)明的技術(shù)方案比現(xiàn)有技術(shù)中通用的圓形截面的變形量增大了百分之50-70%;由于形狀改變，真正達(dá)到了一兩撥千斤的作用，使得薄壁套和轉(zhuǎn)子組件間有足夠大的摩擦力，從而保證了轉(zhuǎn)臺(tái)的制動(dòng)更加可靠。
[0018]3)在橢圓形的基礎(chǔ)上，可以增加徑向蛇形彎曲段或者波浪彎曲段，從而進(jìn)一步增加變形效果。
[0019]4)選用彈性模量和泊松比更適于變形的耐磨材料作為薄壁制動(dòng)套的材料；進(jìn)一步保證變形效果。
[0020]【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中的薄壁制動(dòng)套工作原理圖。
[0022]圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的薄壁制動(dòng)套的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為圖2的薄壁制動(dòng)套安裝狀態(tài)的局部放大示意圖。
[0024]圖4為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的薄壁制動(dòng)套的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2-4中各附圖標(biāo)記如下:2、薄壁制動(dòng)套；3、伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子組件；4、伺服電機(jī)定子組件；5、工作臺(tái)；6、轉(zhuǎn)臺(tái)軸承；7、殼體；8、油孔。[0026]
【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖2-4所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套2，設(shè)置在直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)的電機(jī)轉(zhuǎn)子和殼7體之間；直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)的工作臺(tái)5通過轉(zhuǎn)臺(tái)軸承6由電機(jī)驅(qū)動(dòng)；電機(jī)轉(zhuǎn)子為伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子組件3，轉(zhuǎn)子內(nèi)部為伺服電機(jī)定子組件4 ;薄壁制動(dòng)套2主體為環(huán)形筒，環(huán)形筒的上端面和下端面均對(duì)向伸出形成與殼體7臺(tái)肩配合的外伸緣，上端面和下端面處的外伸緣均固定在殼體7上；所述環(huán)形筒的橫截面為橢圓形環(huán)，沿環(huán)形筒的高度方向，橢圓形環(huán)外緣與殼體內(nèi)壁間均設(shè)置外間隙山橢圓形環(huán)內(nèi)緣與電機(jī)轉(zhuǎn)子外壁間均設(shè)置內(nèi)間隙c ;外間隙d大于內(nèi)間隙C，且外間隙d為液壓油充滿空間；當(dāng)外間隙d內(nèi)充滿液壓油產(chǎn)生徑向液壓力時(shí)，沿橢圓形環(huán)周向方向，環(huán)形筒的內(nèi)壁面上至少一個(gè)作用點(diǎn)在液壓力作用下與伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子組件3外壁緊貼而產(chǎn)生摩擦力。在優(yōu)選的實(shí)施例中，內(nèi)間隙c為0.1mm，外間隙d為10mm。
[0028]上述技術(shù)方案中，沿橢圓形環(huán)周向方向，位于橢圓形環(huán)長(zhǎng)軸a所對(duì)應(yīng)的環(huán)形筒弧面的內(nèi)壁面上至少一個(gè)作用點(diǎn)與電機(jī)轉(zhuǎn)子外壁緊貼而產(chǎn)生摩擦力。
[0029]上述技術(shù)方案中，橢圓形環(huán)長(zhǎng)軸a與短軸b的長(zhǎng)度比為1-1.018之間。在最優(yōu)的實(shí)施例中，橢圓形環(huán)長(zhǎng)軸a與短軸b的長(zhǎng)度比為1.015。
[0030]上述技術(shù)方案中，橢圓形環(huán)上沿徑向設(shè)置蛇形彎曲段或波浪彎曲段(是否可以增加變形效果，您自己考慮)。
[0031]上述技術(shù)方案中，直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套由彈性模量和泊松比更適于變形的耐磨材料制成。
[0032]經(jīng)大量的試驗(yàn)，最終選用的薄壁制動(dòng)套的材料如下:
【權(quán)利要求】
1.一種直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套，設(shè)置在直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)的電機(jī)轉(zhuǎn)子和殼體之間；其特征在于:直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套主體為環(huán)形筒，環(huán)形筒的上端面和下端面均對(duì)向伸出形成與殼體臺(tái)肩配合的外伸緣，上端面和下端面處的外伸緣均固定在殼體上；所述環(huán)形筒的橫截面為橢圓形環(huán)，沿環(huán)形筒的高度方向，橢圓形環(huán)外緣與殼體內(nèi)壁間均設(shè)置外間隙d，橢圓形環(huán)內(nèi)緣與電機(jī)轉(zhuǎn)子外壁間均設(shè)置內(nèi)間隙c ;外間隙d大于內(nèi)間隙C，且外間隙d為液壓油充滿空間；當(dāng)外間隙d內(nèi)充滿液壓油產(chǎn)生徑向液壓力時(shí)，沿橢圓形環(huán)周向方向，環(huán)形筒的內(nèi)壁面上至少一個(gè)作用點(diǎn)在液壓力作用下與電機(jī)轉(zhuǎn)子外壁緊貼而產(chǎn)生摩擦力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套，其特征在于:沿橢圓形環(huán)周向方向，位于橢圓形環(huán)長(zhǎng)軸a所對(duì)應(yīng)的環(huán)形筒弧面的內(nèi)壁面上至少在短軸方向一個(gè)作用點(diǎn)與電機(jī)轉(zhuǎn)子外壁緊貼而產(chǎn)生摩擦力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套，其特征在于:沿橢圓形環(huán)周向方向，位于橢圓形環(huán)長(zhǎng)軸a所對(duì)應(yīng)的環(huán)形筒弧面的內(nèi)壁面上至少在短軸方向兩個(gè)作用點(diǎn)與電機(jī)轉(zhuǎn)子外壁緊貼而產(chǎn)生摩擦力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套，其特征在于:橢圓形環(huán)長(zhǎng)軸a與短軸b的長(zhǎng)度比為1-1.015之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套，其特征在于:橢圓形環(huán)上沿徑向設(shè)置蛇形彎曲段或波浪彎曲段。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或5所述的直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套，其特征在于:直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套由彈性模量和泊松比更適于變形的耐磨材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或5所述的直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套，其特征在于:所述直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套一體成型。
8.一種采用上權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套的制動(dòng)方法，其特征在于包括如下步驟: 1)、待直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)指令發(fā)出后，往直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套的橢圓形環(huán)外緣與殼體內(nèi)壁的外間隙d內(nèi)充滿液壓油； 2)液壓油在外間隙d內(nèi)隨著容積增大而對(duì)直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套的環(huán)形筒外壁產(chǎn)生逐步增大的徑向液壓力F ;隨著徑向液壓力F不斷增大，沿橢圓形環(huán)周向方向，直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套內(nèi)壁面上至少一個(gè)作用點(diǎn)在液壓力作用下與電機(jī)轉(zhuǎn)子外壁緊貼而產(chǎn)生摩擦力； 3)當(dāng)摩擦力使得直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)薄壁制動(dòng)套內(nèi)壁面緊貼電機(jī)轉(zhuǎn)子外壁，從而阻止電機(jī)轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，制動(dòng)完成，收回液壓油。
【文檔編號(hào)】F16D65/02GK103883647SQ201410128056
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】劉海岷 申請(qǐng)人:武漢輕工大學(xué)