直驱双轴转台

技术领域

本发明涉及数控转台技术领域，特别是涉及一种直驱双轴转台。

背景技术

直驱双轴转台是五轴联动加工中心的核心功能部件,常用于与机床的三轴或四轴配合，用来加工复杂零件。直驱双轴转台通常包括四轴组件、五轴组件及工作台，四轴组件包括四轴电机及四轴转轴，五轴组件包括五轴电机及五轴转轴，四轴电机驱动四轴转轴转动，进而带动五轴组件及工作台整体在一定角度范围内进行摆动，五轴电机驱动五轴转轴转动，进而带动工作台绕五轴转轴所在的轴线做360°旋转运动。

在工作的过程中，四轴电机和五轴电机内的线圈会产生大量的热量，四轴转轴在摆动的过程中，也会与其他接触的零件摩擦生热，这些热量若不及时散发出去，严重时会导致四轴电机和五轴电机内的线圈产生烧断、短路现象，以及直驱双轴转台的精度降低、故障率增高、生产效率降低。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种可以有效提高散热效率的直驱双轴转台。

一种直驱双轴转台，包括：

四轴组件，包括四轴壳体、四轴电机及四轴转轴，所述四轴转轴穿设于所述四轴壳体，所述四轴电机设置于所述四轴壳体内部且位于所述四轴壳体的内侧壁与所述四轴转轴的外侧壁之间，所述四轴壳体与所述四轴电机之间形成有第一冷却通道；

前防水板及动力输出环，所述前防水板套设于所述四轴转轴的一端的外侧壁且固定于所述四轴壳体的一端，所述前防水板与所述四轴转轴之间形成有第二冷却通道，所述第二冷却通道与所述第一冷却通道相连通，所述动力输出环设置于所述四轴转轴的一端；

五轴组件，包括五轴壳体、五轴电机及五轴转轴，所述五轴壳体与所述动力输出环固定连接，所述五轴转轴穿设于所述五轴壳体，所述五轴电机设置于所述五轴壳体内且位于所述五轴壳体的内侧壁与所述五轴转轴的外侧壁之间，所述五轴壳体与所述五轴电机之间形成有第三冷却通道，所述第三冷却通道与所述第二冷却通道相连通；

工作台，设置于所述五轴转轴的一端。

在其中一个实施例中，所述四轴组件还包括冷却套，所述四轴电机包括四轴转子及四轴定子，所述四轴转子固定于所述四轴转轴上，所述四轴定子位于所述四轴转子与所述冷却套之间，所述冷却套上开设有第一凹槽，所述第一凹槽与所述四轴壳体的内侧壁之间共同形成所述第一冷却通道；或者

所述四轴电机包括四轴转子及四轴定子，所述四轴转子固定于所述四轴转轴上，所述四轴定子位于所述四轴转子与所述四轴壳体之间，所述四轴定子上开设有第一凹槽，所述第一凹槽与所述四轴壳体的内侧壁之间共同形成所述第一冷却通道。

在其中一个实施例中，所述四轴壳体上开设有第一进液管路、第一出液管路及第二出液管路，所述第一进液管路用于连通冷却源与所述第一冷却通道，所述第一出液管路用于连通所述第一冷却通道与所述第二冷却通道，所述第二出液管路用于将所述第二冷却管路与外界连通。

在其中一个实施例中，所述前防水板上开设有第二凹槽及第三凹槽，所述第二凹槽与所述第三凹槽间隔分布且两者不直接连通，所述第二凹槽与所述四轴转轴的外侧壁之间及所述第三凹槽与所述四轴转轴的外侧壁之间共同形成所述第二冷却通道。

在其中一个实施例中，所述前防水板上还开设有第一入口管路及第一出口管路，所述四轴转轴的一端开设有第一连通管路及第二连通管路，所述第一入口管路分别与所述第一出液管路及所述第二凹槽相连通，所述第一连通管路分别与所述第二凹槽及所述第三冷却通道相连通，所述第二连通管路分别与所述第三冷却通道及所述第三凹槽相连通，所述第一出口管路分别与所述第三凹槽及所述第二出液管路相连通。

在其中一个实施例中，所述动力输出环上开设有第一通路与第二通路，所述第一通路与所述第一连通管路及所述第三冷却通道相连通，所述第二通路与所述第二连通管路及所述第三冷却通道相连通。

在其中一个实施例中，所述五轴壳体上开设有第三通路及第四通路，所述第三通路分别与所述第一通路及所述第三冷却通道相连通，所述第四通路分别与所述第二通路及所述第三冷却通道相连通。

在其中一个实施例中，所述五轴电机包括五轴转子及五轴定子，所述五轴转子固定于所述五轴转轴上，所述五轴定子位于所述五轴转子与所述五轴壳体之间，所述五轴定子上开设有第四凹槽，所述第四凹槽与所述五轴壳体的内侧壁之间共同形成所述第三冷却通道；或者

所述五轴组件还包括冷却套，所述五轴电机包括五轴转子及五轴定子，所述五轴转子固定于所述五轴转轴上，所述五轴定子位于所述五轴转子与所述冷却套之间，所述冷却套上开设有第四凹槽，所述第四凹槽与所述五轴壳体的内侧壁之间共同形成所述第三冷却通道。

在其中一个实施例中，还包括密封结构，所述密封结构包括气道及密封环，所述气道开设于所述五轴壳体上，所述密封环固定安装在所述五轴壳体上，所述密封环位于所述五轴壳体与所述工作台之间，且所述密封环与所述工作台之间具有间隙，所述密封环朝向所述五轴壳体的一面开设有通气槽，所述通气槽与所述气道相连通，所述通气槽的侧壁上开设有通气孔，所述通气孔与所述间隙相连通。

在其中一个实施例中，所述密封环包括固定部、凸台部及阻挡部，所述凸台部位于所述固定部与所述阻挡部之间，所述固定部上开设有固定孔，所述通气槽开设于所述凸台部的底部，所述阻挡部与所述工作台之间形成容置空间，所述容置空间内设有密封圈。

上述直驱双轴转台至少具有以下优点：

四轴壳体与四轴电机之间形成有第一冷却通道，前防水板套设于四轴转轴的一端的外侧壁且固定于四轴壳体的一端，动力输出环设置于四轴转轴的一端，前防水板与四轴转轴之间形成有第二冷却通道，第二冷却通道与第一冷却通道相连通，五轴壳体与五轴电机之间形成有第三冷却通道，第三冷却通道与第二冷却通道相连通。第一冷却通道用于对四轴壳体和四轴电机进行散热冷却，第二冷却通道用于对四轴转轴及前防水板进行散热，第三冷却通道用于对五轴壳体及五轴电机进行散热，因此，不仅能够对四轴壳体、四轴电机、五轴壳体和五轴电机进行散热冷却，还能够对五轴转轴和前防水板进行散热，将四轴电机和五轴电机中的线圈产生的热量、五轴转轴摩擦生热及五轴电机传递至五轴转轴上的热量带走，有利于提高散热效率。且第一冷却通道、第二冷却通道和第三冷却通道串联连通，使得整个直驱双轴转台结构布局紧凑。

附图说明

图1为一实施方式中的直驱双轴转台的结构示意图；

图2为图1的立体剖视图；

图3为图1的正视图；

图4为沿图3中A-A线的剖视图；

图5为沿图3中B-B线的剖视图；

图6为图1的仰视图；

图7为沿图6中C-C线的剖视图；

图8为沿图6中D-D线的剖视图；

图9为图2中E处的放大图；

图中，10、直驱双轴转台；100、四轴组件；200、前防水板；300、动力输出环；400、五轴组件；500、工作台；110、四轴壳体；120、四轴电机；130、四轴转轴；101、第一冷却通道；140、凸环；150、径轴向轴承；160、轴承座；170、深沟球轴承；180、刹车系统；190、保护罩；102、第二冷却通道；131、第一定位面；132、第二定位面；310、第三定位面；320、第四定位面；410、五轴壳体；420、五轴电机；430、五轴转轴；103、第三冷却通道；121、冷却套；122、四轴转子；123、四轴定子；124、第一凹槽；111、第一进液管路；112、第一出液管路；113、第二出液管路；210、第二凹槽；220、第三凹槽；230、第一入口管路；240、第一出口管路；133、第一连通管路；134、第二连通管路；330、第一通路；340、第二通路；411、第三通路；412、第四通路；421、五轴转子；422、五轴定子；423第四凹槽；610、气道；620、密封环；630、通气槽；640、通气孔；611、第一气道段；612、第二气道段；621、固定部；622、凸台部；623、阻挡部；624、V形密封圈。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

请参阅图1及图2，一实施方式中的直驱双轴转台10，包括四轴组件100、前防水板200、动力输出环300、五轴组件400及工作台500。

四轴组件100包括四轴壳体110、四轴电机120及四轴转轴130，四轴转轴130穿设于四轴壳体110，四轴电机120设置于四轴壳体110内部且位于四轴壳体110的内侧壁与四轴转轴130的外侧壁之间，四轴壳体110与四轴电机120之间形成有第一冷却通道101。通过向第一冷却通道101内通入冷却液，可用于冷却四轴电机120和四轴壳体110。

进一步地，四轴壳体110的内侧壁还凸出形成有凸环140，四轴转轴130的一端套设有径轴向轴承150，径轴向轴承150位于凸环140与四轴转轴130之间。四轴壳体110的内部还设置有轴承座160，四轴转轴130的另一端套设有深沟球轴承170，深沟球轴承170套设于四轴转轴130的另一端，且位于四轴转轴130于轴承座160之间。四轴电机120位于四轴壳体110内部，且位于轴承座160与凸环140之间。

进一步地，四轴转轴130的另一端还设置有刹车系统180，刹车系统180用于抱住四轴转轴130以进行刹车。具体地，刹车系统180可以为气压刹车系统。直驱双轴转台10还包括保护罩190，保护罩190设置于四轴壳体110的端面，且罩设于四轴转轴130的另一端，避免外界水汽进入。

前防水板200套设于四轴转轴130的一端的外侧壁且固定于四轴壳体110的一端，前防水板200主要用于阻挡外界水汽进入四轴壳体110内部而影响内部零部件的电气性能。前防水板200与四轴转轴130之间形成有第二冷却通道102，第二冷却通道102与第一冷却通道101相连通。第二冷却通道102用于冷却四轴转轴130及前防水板200。

动力输出环300设置于四轴转轴130的一端。具体地，四轴转轴130两端开口且呈中空状，四轴转轴130的一端形成有锥形孔，锥形孔的端面形成为第一定位面131，锥形孔的侧壁形成为第二定位面132。动力输出环300的一端为锥形，动力输出环300的一端的外侧壁形成为第三定位面310，动力输出环300朝向四轴转轴130的端面形成为第四定位面320。当动力输出环300装配至四轴转轴130上时，第三定位面310与第一定位面131相配合，第二定位面132与第四定位面320相配合，更好地实现动力输出环300与四轴转轴130之间的定位。

五轴组件400包括五轴壳体410、五轴电机420及五轴转轴430，五轴壳体410与动力输出环300固定连接，五轴转轴430穿设于五轴壳体410，五轴电机420设置于五轴壳体410内且位于五轴壳体410的内侧壁与五轴转轴430的外侧壁之间。五轴壳体410与五轴电机420之间形成有第三冷却通道103，第三冷却通道103与第二冷却通道102相连通。第三冷却通道103用于冷却五轴壳体410及五轴电机420。

工作台500设置于五轴转轴430的一端，随五轴转轴430的转动而转动。将需要加工的工件置于工作台500上，工作时，五轴电机420驱动五轴转轴430转动，进而带动工作台500做360°旋转。四轴电机120驱动四轴转动做摆动，进而带动整个五轴组件400摆动，因此置于工作台500上的工件既能实现360°旋转，又能进行摆动。

第一冷却通道101用于对四轴壳体110和四轴电机120进行散热冷却，第二冷却通道102用于对四轴转轴130及前防水板200进行散热，第三冷却通道103用于对五轴壳体410及五轴电机420进行散热，因此，不仅能够对四轴壳体110、四轴电机120、五轴壳体410和五轴电机420进行散热冷却，还能够对五轴转轴430和前防水板200进行散热，将四轴电机120和五轴电机420中的线圈产生的热量、五轴转轴430摩擦生热及五轴电机420传递至五轴转轴430上的热量带走，有利于提高散热效率。且第一冷却通道101、第二冷却通道102和第三冷却通道103串联连通，使得整个直驱双轴转台10结构布局紧凑。

进一步地，四轴组件100还包括冷却套121，四轴电机120包括四轴转子122及四轴定子123，四轴转子122固定于四轴转轴130上。例如，四轴转子122可以通过转子固定环固定于四轴转子122上。四轴定子123位于四轴转子122与冷却套121之间，冷却套121上开设有第一凹槽124，第一凹槽124与四轴壳体110的内侧壁之间共同形成第一冷却通道101。具体地，第一凹槽124可以为螺旋槽。或者，第一凹槽124为圆环形凹槽，且第一凹槽124的数量为多个，多个第一凹槽124间隔排列，每相邻两个第一凹槽124之间通过连通槽相连通。

当然，在其他的实施方式中，四轴电机120包括四轴转子122及四轴定子123，四轴转子122固定于四轴转轴130上，四轴定子123位于四轴转子122与四轴壳体110之间，四轴定子123上开设有第一凹槽124，第一凹槽124与四轴壳体110的内侧壁之间共同形成第一冷却通道101。即，在该实施方式中，第一凹槽124直接开设于四轴定子123上，而省去了冷却套121。

请参阅图3至图5，四轴壳体110上开设有第一进液管路111、第一出液管路112及第二出液管路113，第一进液管路111用于连通冷却源与第一冷却通道101，第一出液管路112用于连通第一冷却通道101与第二冷却通道102，第二出液管路113用于将第二冷却通道102与外界连通。第一进液管路111、第一出液管路112及第二出液管路113均开设在四轴壳体110上，通过第一进液管路111和第二出液管路113与外界连接，相较于传统的四轴组件100和五轴组件400上分别设计相互独立的进液管路和出液管路的方式，本实施方式中的布局更加紧凑合理。

进一步地，前防水板200上开设有第二凹槽210及第三凹槽220，第二凹槽210与第三凹槽220间隔分布且两者不直接连通，第二凹槽210与四轴转轴130的外侧壁之间及第三凹槽220与四轴转轴130的外侧壁之间共同形成第二冷却通道102。在本实施方式中，第一凹槽124与第二凹槽210均为圆环形凹槽，且两者沿四轴转轴130的轴向方向间隔排列。

请参阅图3至图8，进一步地，前防水板200上还开设有第一入口管路230及第一出口管路240，四轴转轴130的一端开设有第一连通管路133及第二连通管路134，第一入口管路230分别与第一出液管路112及第二凹槽210相连通，第一连通管路133分别与第二凹槽210及第三冷却通道103相连通，第二连通管路134分别与第三冷却通道103及第三凹槽220相连通，第一出口管路240分别与第三凹槽220及第二出液管路113相连通。即，第一冷却通道101通过前防水板200上的第一入口管路230、四轴转轴130上的第一连通管路133与第三冷却通道103相连通，冷却液在第三冷却通道103循环后再由流向第二连通管路134、第二凹槽210，进而由第二出液管路113流出四轴壳体110。

进一步地，动力输出环300上开设有第一通路330与第二通路340，第一通路330与第一连通管路133及第三冷却通道103相连通，第二通路340与第二连通管路134及第三冷却通道103相连通。因为动力输出环300位于前防水板200与五轴壳体410之间，而前防水板200与五轴壳体410上均形成有冷却通道，因此在动力输出环300上开设第一通路330和第二通路340，结构设计上更加合理。

进一步地，五轴壳体410上开设有第三通路411及第四通路412，第三通路411分别与第一通路330及第三冷却通道103相连通，第四通路412分别与第二通路340及第三冷却通道103相连通。

即，请参阅图4，冷却源的冷却液从第一进液管路111通入至第一冷却通道101，请参阅图5，经第一冷却通道101循环后流向第一出液管路112，然后流向第一入口管路230，第一入口管路230与第二凹槽210相连通，请参阅图8，冷却液流向第二凹槽210后，再流向与第二凹槽210相连通的第一连通管路133，第一连通管路133与第一通路330相连通，第一通路330与第三冷却通道103相连通，因此，冷却液由第一通路330流向第三通路411，并由第三通路411流入第三冷却通道103。请参阅图7，冷却液在第三冷却通道103循环后，流向第四通路412，并由第四通路412流向第二通路340，再流向第二连通管路134，由第二连通管路134流向第三凹槽220，请再次参阅图4，冷却液由第三凹槽220流向第一出口管路240，并流向第二出液管路113，从而流出四轴壳体110，完成四轴组件100与五轴组件400的冷却液循环。

请再次参阅图2，五轴电机420包括五轴转子421及五轴定子422，五轴转子421固定于五轴转轴430上，五轴定子422位于五轴转子421与五轴壳体410之间，五轴定子422上开设有第四凹槽423，第四凹槽423与五轴壳体410的内侧壁之间共同形成第三冷却通道103。第四凹槽423可以为螺旋形凹槽。或者第四凹槽423可以为圆环形凹槽，且第四凹槽423数量为多个，多个第四凹槽423沿五轴转轴430的轴向间隔排列，每相邻两个第四凹槽423之间通过连通槽相连通。

当然，在其他的实施方式中，五轴组件还包括冷却套，五轴电机包括五轴转子及五轴定子，五轴转子固定于五轴转轴上，五轴定子位于五轴转子与冷却套之间，冷却套上开设有第四凹槽，第四凹槽与五轴壳体的内侧壁之间共同形成第三冷却通道。同理，第四凹槽可以为螺旋形凹槽。或者第四凹槽可以为圆环形凹槽，且第四凹槽数量为多个，多个第四凹槽沿五轴转轴的轴向间隔排列，每相邻两个第四凹槽之间通过连通槽相连通。

请参阅图2及图9，直驱双轴转台10还包括密封结构，密封结构用于提高五轴组件400与工作台500之间的密封性能，防止外界水汽进入五轴壳体410内。具体地，密封结构包括气道610及密封环620，气道610开设于五轴壳体410上，密封环620固定安装在五轴壳体410上，密封环620位于五轴壳体410与工作台500之间，且密封环620与工作台500之间具有间隙，密封环620朝向五轴壳体410的一面开设有通气槽630，通气槽630与气道610相连通，通气槽630的侧壁上开设有通气孔640，通气孔640与间隙相连通。

因此，向气道610内通入气体，气体进入通气槽630内，并通过通气孔640吹向密封环620与工作台500之间的间隙处，在密封环620与工作台500之间的间隙处形成正压气幕，有效避免外界水汽或杂质粉尘通过间隙进入内部，提高了密封性能。而且本方案中通过在转台壳体与工作台500之间增加一密封环620，通过密封环620上的通气槽630和通气孔640来对气体进行导流而形成气幕密封结构，密封效果更好。

具体地，气道610包括第一气道段611及第二气道段612，第一气道段611与第二气道段612相互垂直相交设置。例如，第一气道段611沿水平方向延伸设置，第二气道段612沿竖直方向延伸设置。第一气道段611的一端连接有接头，第二气道段612的一端与通气槽630相连通。因此，第二气道段612连通通气槽630后由第一气道段611水平方向从五轴壳体410的侧面引出，相较于传统直接通过第二气道段612沿竖直方向从底面引出的方式，本实施方式中第二气道段612的长度更短，因此可以有效增强五轴壳体410的强度，而且第一气道段611从五轴壳体410的侧面连接接头，接头再通过中空的四轴转轴130引出，布局方式更合理，防止气管暴露于外面而遭到损坏。当然，在其他的实施方式中，第一气道段611也可以与第二气道段612呈夹角相交设置，例如呈锐角或者呈钝角。

进一步地，通气槽630为环形凹槽。对应地，通气孔640的数量可以为多个，多个通气孔640沿周向间隔分布。密封环620包括固定部621、凸台部622及阻挡部623，凸台部622位于固定部621与阻挡部623之间，固定部621上开设有固定孔，通过将紧固件穿设于固定孔内，以将密封环620固定于五轴壳体410上。通气槽630开设于凸台部622的底部，因此，通气槽630的槽口朝向气道610，向气道610内通入的气体会由槽口进入通气槽630内。阻挡部623与工作台500之间形成容置空间，容置空间内设置有密封圈。当气幕密封方式启动、未启动或失效时，密封圈可以起到进一步密封作用。

进一步地，环形凹槽具有内侧壁、外侧壁和底壁，内侧壁与外侧壁相对设置，底壁位于内侧壁与外侧壁之间，通气孔640开设于外侧壁上且贯穿凸台部622的侧面。

具体地，密封圈为V形密封圈624，V形密封圈624的唇边与阻挡部623相抵，V形密封圈624的唇口朝向凸台部622的侧面，以使V形密封圈624、工作台500及凸台部622共同围成一积液空间。因此，即使外界水汽通过间隙进入内部，也会被阻挡在积液空间内，防止水汽透过轴承而进入内部空间对定子和转子等零部件造成损坏。

进一步地，固定部621的底部开设有凹槽，凹槽内设置有O型密封圈。O型密封圈主要对密封环620与转台壳体之间起密封作用。具体地，O型密封圈位于固定孔与通气槽630之间，可以在起到密封作用的同时，防止O型密封圈从密封环620与五轴壳体410之间脱落。

进一步地，凸台部622的顶面高于固定部621的顶面及阻挡部623的顶面，以使工作台500与密封环620之间形成迷宫式间隙。因此，可以延长外界水汽或粉尘杂质进入内部的路径，减小水汽或粉尘杂质进入内部的概率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。