一種大尺寸低慣量帶限位的中空精密軸系制造技術

一種大尺寸低慣量帶限位的中空精密軸系，包括中空主軸、殼體，所述殼體內一端設有電機定子，電機定子內設有永磁體，永磁體連接中空主軸，電機定子一端連接右外罩，右外罩內設有限位塊、光電盤、光電開關、光電傳感器支架；所述殼體內另一端設有角接觸球軸承對，角接觸球軸承對連接中空主軸，角接觸球軸承對一端設有鎖緊螺母、軸承端蓋，軸承端蓋外側設有左外罩，左外罩內設有讀數頭座、讀數頭、光柵尺。力矩電機轉子與中空主軸合為一體，以減小軸系旋轉部分（X軸方向）轉動慣量，中空主軸為兩個端面放置用戶負載，采用這種布局可減輕整個軸系的重量，進一步減小Y軸方向的轉動慣量，同時又保證了中空軸系的旋轉精度，殼體的外表面焊接有上法蘭和下法蘭，用于與Y向主軸聯接，實現整體繞Y軸轉動的功能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種大尺寸低慣量帶限位的中空精密軸系。
技術介紹
在慣性導航測試設備的研制過程中，高精度大尺寸中空軸系的研制是實現整套設備技術要求的關鍵。該類軸系的研制難點主要有兩方面因素：1.提高軸系精度，降低軸系傾角回轉誤差；這就要提高中空主軸和殼體的剛性，因此就導致整個軸系重量增加；2.作為測試設備的內環軸系，盡可能的減小自身的重量和轉動慣量是研制過程中要遵守的原則，尤其是要降低Y向的轉動慣量Iy（如圖2）；這樣做有利于降低后續設計的難度，同時也可節約生產成本；因此如何將上述兩點都兼顧起來就變的尤為重要了。現有帶限位中空軸系無刷電機定子和轉子分別為獨立的部件，電機轉子需要通過螺釘或脹套的形式與主軸固聯，采用這種布局會增加整個軸系徑向的徑向尺寸，并增加轉軸的轉動慣量，增加了軸系頻響指標實現的成本；另一方面，徑向尺寸增加還會導致外部殼體尺寸增大，從而增加整個組件的重量和轉動慣量，同樣會增加軸系頻響指標實現的成本和設計難度。
技術實現思路
本專利技術其目的就在于提供一種大尺寸低慣量帶限位的中空精密軸系，力矩電機轉子與中空主軸合為一體，以減小軸系旋轉部分（X軸方向）轉動慣量，中空主軸為兩個端面放置用戶負載，采用這種布局可減輕整個軸系的重量，進一步減小Y軸方向的轉動慣量，同時又保證了中空軸系的旋轉精度，殼體的外表面焊接有上法蘭和下法蘭，用于與Y向主軸聯接，實現整體繞Y軸轉動的功能，可應用于航空航天、儀器儀表和慣性導航測試設備的標定和研制。實現上述目的而采取的技術方案，包括中空主軸、殼體，所述殼體內一端設有電機定子，電機定子內設有永磁體，永磁體連接中空主軸，電機定子一端連接右外罩，右外罩內設有限位塊、光電盤、光電開關、光電傳感器支架；所述殼體內另一端設有角接觸球軸承對，角接觸球軸承對連接中空主軸，角接觸球軸承對一端設有鎖緊螺母、軸承端蓋，軸承端蓋外側設有左外罩，左外罩內設有讀數頭座、讀數頭、光柵尺。有益效果與現有技術相比本專利技術具有以下優點。1，將中空主軸和力矩電機的轉子合為一體，在中空主軸外徑的固定位置上開槽并嵌入永磁體，構成力矩電機轉子的功能；2．力矩電機的定子外殼采用硬鋁合金，固定硅鋼片和線圈部分，同時也是其他元器件安裝的支撐部分；3．將一對角接觸球軸承分別布置在力矩電機的另一端，通過軸承端蓋和鎖緊螺母分別壓緊角接觸球軸承外圈和內圈，以便提高軸系的精度和剛度；4．在殼體的外圓部分焊接有兩個法蘭，通過螺釘與外環軸系相互連接，實現整個中空軸系組件繞Y軸轉動。附圖說明下面結合附圖對本專利技術作進一步詳述。圖1為本裝置結構剖面示意圖；圖2為本裝置結構立體示意圖；圖3為本裝置結構中立體示意圖。具體實施方式本裝置包括中空主軸4、殼體5，如圖1所示，所述殼體5內一端設有電機定子2，電機定子2內設有永磁體3，永磁體3連接中空主軸4，電機定子2一端連接右外罩1，右外罩1內設有限位塊13、光電盤14、光電開關15、光電傳感器支架16；所述殼體5內另一端設有角接觸球軸承對6，角接觸球軸承對6連接中空主軸4，角接觸球軸承對6一端設有鎖緊螺母7、軸承端蓋8，軸承端蓋8外側設有左外罩9，左外罩9內設有讀數頭座10、讀數頭11、光柵尺12。所述電機定子2與殼體5間隙配合，并用螺釘在法蘭處固定，電機定子2的外殼以及法蘭部分采用硬鋁合金，以減輕電機組件的重量。所述光柵尺12安裝在中空主軸4外表面，讀數頭11通過讀數頭座10轉接，用螺釘固定在軸承端蓋8端面上，讀數頭座10、讀數頭11和光柵尺12三個零件構成角度編碼器組件，以實時測量軸系轉動的角度值。所述限位塊13安裝在中空主軸4端面處，并與電機定子2組成機械限位組件；光電盤14固聯在限位塊13端面上，光電開關15通過光電傳感器支架16固聯在電機定子2法蘭處以上零件構成電氣限位組件。所述殼體5外表面焊接有上法蘭17和下法蘭18，如圖2所示，用于聯接Y向軸系主軸，實現繞Y軸旋轉；用螺釘將用戶負載固定在中空主軸4的內部，直徑的大小和中空主軸4的長度可根據負載大小和軸系精度稍作調整。實施例本裝置包括：右外罩1、電機定子2、永磁體3、中空主軸4、殼體5、角接觸球軸承對6、鎖緊螺母7、軸承端蓋8、左外罩9、讀數頭座10、讀數頭11、光柵尺12、限位塊13、光電盤14、光電開關15、光電傳感器支架16共同組成一個帶限位軸系組件，如圖1所示。殼體5內部固定電機定子2和角接觸球軸承對6，并用軸承端蓋8壓緊軸承外圈；角接觸球軸承對6內圈套在中空主軸4左端，并用鎖緊螺母7壓緊軸承內圈，共同組成中空軸系。中空主軸4右端外表面加工出大小相等的溝槽，并在溝槽內鑲嵌相應大小及數量的永磁體3，構成無刷力矩電機的轉子部分，驅動中空主軸4旋轉，中空主軸4的另外一端放置在角接觸球軸承對6。電機定子2與殼體5間隙配合，并用螺釘在電機定子法蘭處固定，電機定子2的外殼以及電機定子法蘭部分采用硬鋁合金，以減輕電機組件的重量，如圖3所示。左外罩9和右外罩1分別用螺釘固定在殼體5上，以保護各種傳感器和支撐配重塊。光柵尺12安裝在中空主軸4外表面，讀數頭11通過讀數頭座10轉接，用螺釘固定在軸承端蓋8端面上；讀數頭座10、讀數頭11和光柵尺12三個零件構成角度編碼器組件，以實時測量軸系轉動的角度值；限位塊13安裝在中空主軸4端面處，并與電機定子2組成機械限位組件；光電盤14固聯在限位塊13端面上，光電開關15通過光電傳感器支架16固聯在電機定子2法蘭處以上零件構成電氣限位組件。殼體5外表面焊接有上法蘭17和下法蘭18，用于聯接Y向軸系主軸，實現繞Y軸旋轉；用螺釘將用戶負載固定在中空主軸4的內部，直徑的大小和中空主軸4的長度可根據負載大小和軸系精度稍作調整，如圖2所示。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大尺寸低慣量帶限位的中空精密軸系，包括中空主軸（4）、殼體（5），其特征在于，所述殼體（5）內一端設有電機定子（2），電機定子（2）內設有永磁體（3），永磁體（3）連接中空主軸（4），電機定子（2）一端連接右外罩（1），右外罩（1）內設有限位塊（13）、光電盤（14）、光電開關（15）、光電傳感器支架（16）；所述殼體（5）內另一端設有角接觸球軸承對（6），角接觸球軸承對（6）連接中空主軸（4），角接觸球軸承對（6）一端設有鎖緊螺母（7）、軸承端蓋（8），軸承端蓋（8）外側設有左外罩（9），左外罩（9）內設有讀數頭座（10）、讀數頭（11）、光柵尺（12）。

【技術特征摘要】
1.一種大尺寸低慣量帶限位的中空精密軸系，包括中空主軸（4）、殼體（5），其特征在于，所述殼體（5）內一端設有電機定子（2），電機定子（2）內設有永磁體（3），永磁體（3）連接中空主軸（4），電機定子（2）一端連接右外罩（1），右外罩（1）內設有限位塊（13）、光電盤（14）、光電開關（15）、光電傳感器支架（16）；所述殼體（5）內另一端設有角接觸球軸承對（6），角接觸球軸承對（6）連接中空主軸（4），角接觸球軸承對（6）一端設有鎖緊螺母（7）、軸承端蓋（8），軸承端蓋（8）外側設有左外罩（9），左外罩（9）內設有讀數頭座（10）、讀數頭（11）、光柵尺（12）。2.根據權利要求1所述的一種大尺寸低慣量帶限位的中空精密軸系, 其特征在于，所述電機定子（2）與殼體（5）間隙配合，并用螺釘在法蘭處固定，電機定子（2）的外殼以及法蘭部分采用硬鋁合金，以減輕電機組件的重量。3.根據權利要求1所述的一種大尺寸低慣量帶限位的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉喜平，李科，候偉欽，
申請(專利權)人：九江精密測試技術研究所，
類型：發明
國別省市：江西;36