CN110768453A - 一体化超声电机自动平衡装置 - Google Patents

Abstract

本发明一体化超声电机自动平衡装置包括：端盖、外壳、隔板、第一超声电机、第一异形配重块、第二超声电机、第二异形配重块、支撑盘、电池、第一电路板和第二电路板，在外壳内由隔板将外壳内分成两个相同空间，在左侧空间内装有第一超声电机、第一异形配重块和端盖，第一超声电机固定在隔板左侧中央，第一异形配重块固定在第一电机轴上，伸出第一电机轴由端盖支撑；在右侧空间内装有第二超声电机、第二异形配重块和支撑盘，第二超声电机固定在隔板右侧中央，第二异形配重块固定在第二电机轴上，伸出第二电机轴由支撑盘支撑，在支撑盘外侧对称地固定有第一电路板、第二电路板和电池，第一电路板和第二电路板分别与第一超声电机和第二超声电机相连。

Description

一体化超声电机自动平衡装置

技术领域

本发明涉及一种平衡装置，特别是一种一体化超声电机自动平衡装置。

背景技术

现代工业中，机械振动问题是制约旋转机械发展的一大障碍，因转子质量不平衡而引起的振动超标是旋转机械最常发生的故障，严重影响设备的运行效率、工作精度以及使用寿命等，而自动平衡装置因为能在线自动抑制旋转设备的不平衡故障，平衡速度快，且平衡过程中无需设备停机，一直被认为是解决不平衡振动故障的有效方案。

目前，自动平衡装置主要应用于磨床领域，常见的平衡形式主要有注液式、电机式和电磁滑环式三种。注液式自动平衡装置因为结构简单、旋转部分无可动部件等优势，特别适用于高速、超高速场合，但因为平衡过程中的液体飞溅以及平衡能力随平衡次数逐渐减小、辅助装置较多等问题，一直未得到广泛的推广应用。电磁滑环式自动平衡装置是利用电磁力驱动配重盘旋转的主动式平衡执行器，于1998年由Dyer S.W.等人首次提出。该类自动平衡装置具有无需复杂的辅助装置、操作简单、平衡速度快的优点，设备使用寿命更高。但传统的该类平衡装置在磨床领域一般安装在主轴外伸段的根部，会对主轴转子装置的刚度产生一定影响。所以至今在磨床领域所占市场份额很小。十几年来，国内外很多专家、学者均致力于改进电磁滑环式自动平衡装置，但在安装方式和一体式结构两方面均未取得突破成果。电机式自动平衡装置因易于安装、无需复杂的辅助装置、操作简单、平衡速度快、平衡精度高等优点，通过在运行中转子的适当位置减少或增加校正质量来实现自动平衡可在线平衡转子，在当前自动平衡市场上占据了绝对的主导地位。

发明内容

本申请的发明目的在于克服现有电磁滑环式自动平衡装置在安装方式和一体式结构两方面存在的问题，而提供一种一体化超声电机自动平衡装置。

为完成本申请的发明目的，本申请采用以下技术方案：

本发明的一种一体化超声电机自动平衡装置，它包括：端盖、外壳、隔板、第一超声电机、第一异形配重块、第二超声电机、第二异形配重块、支撑盘、电池、第一电路板和第二电路板，其中：在外壳内由隔板将外壳内部分成左右两个相同的空间，在上述左侧空间内装有第一超声电机、第一异形配重块和端盖，第一超声电机固定在隔板左侧的中央，第一电机轴从第一超声电机向外伸出，第一异形配重块通过键固定在第一电机轴上，端盖固定在外壳的左端，伸出的第一电机轴由端盖支撑；在上述右侧空间内装有第二超声电机、第二异形配重块和支撑盘，第二超声电机固定在隔板右侧的中央，第二电机轴从第二超声电机向外伸出，第二异形配重块通过键固定在第二电机轴上，支撑盘固定在外壳的右端，伸出的第二电机轴由支撑盘支撑，在支撑盘外侧对称地固定有第一电路板和第二电路板，第一电路板和第二电路板分别通过信息线与第一超声电机和第二超声电机的接线柱相连，电池固定在第一电路板和第二电路板的外侧，为第一电路板和第二电路板提供电源。

本发明的一种一体化超声电机自动平衡装置，其中：所述一体化超声电机自动平衡装置还包括：护罩，护罩装在第一电路板、第二电路板和电池的外侧并固定在外壳的右端。

本发明的一种一体化超声电机自动平衡装置，其中：所述第一异形配重块和第二异形配重块为半圆形轮子，它们分别对称地装在左侧空间和右侧空间的中心线两侧。

本发明的一种一体化超声电机自动平衡装置，其中：所述第一异形配重块和第二异形配重块的半圆形轮子的外周有一裙边。

本发明的一种一体化超声电机自动平衡装置，其中：在端盖和第一电机轴之间装有轴承；在支撑盘和第二电机轴之间装有轴承。

本发明的一种一体化超声电机自动平衡装置，其中：所述隔板与外壳为一体。

本发明的一种一体化超声电机自动平衡装置，其中：所述电池相对于支撑盘中心线，对称地固定在第一电路板和第二电路板的外侧。

本发明的一种一体化超声电机自动平衡装置，其中：第一异形配重块和第二异形配重块由黄铜材料制成；端盖和支撑盘由铝合金材料制成。

本发明的一种一体化超声电机自动平衡装置，其中：所述一体化超声电机自动平衡装置通过连接法兰固定在旋转装置的轴端。

本发明的重点即为设计适用于轴端安装的超声电机无线调控自动平衡装置，拓展了该类平衡装置的适用领域，其内部的超声电机部分靠摩擦力驱动转环，故在非调整状态下，转环可与定环实现可靠的自锁，电机内部转环的最小旋转步进角小于1度，可以准确的驱动异形配重块到达指定位置抑制不平衡。且平衡装置采用一体式结构，没有电磁绕组和磁路，结构紧凑体积小，提高了平衡精度，大大降低了该类产品的安装难度。

整个装置以外壳隔板为对称面对称布置，借此来不影响被平衡转子本身的平衡质量。两个对称的第一超声电机和第二超声电机被固定在外壳隔板上，第一电路板和第二电路板在收到控制器的信号时，分别驱动与第一超声电机和第二超声电机键配合的第一异性异形配重块和第二异性异形配重块已达到在线平衡转子的目的。与第一超声电机和第二超声电机配合的第一异性异形配重块和第二异性异形配重块由黄铜制成，它与第一电机轴和第二电机轴的配合部分做加强设计，为充分利用外壳内部的空间并且为了提高所能平衡的最大质量，整个第一异性异形配重块和第二异性异形配重块被设计成异性结构。在第一异性异形配重块和第二异性异形配重块的外侧分别是与第一电机轴和第二电机轴通过轴承配合的端盖和支撑盘，端盖和支撑盘由铝合金制成，以便减少整个平衡装置的质量。在支撑盘的外侧，安装有两个超声电机的电路板，两个电路板也布置成关于轴对称，避免平衡装置自身的不平衡影响旋转装置的平衡质量，通过线路与两个超声电机相连以便传递控制信号。在电路板外侧布置电池。

本发明是一种可用于在旋转装置的转轴端部安装的一体化超声电机自动平衡装置，平衡装置随被平衡的旋转装置同步旋转，在平衡装置内部的一对超声电机分别驱动相应异形配重块步进转动。整个平衡装置通过连接法兰固定在被平衡旋转装置的端部，工作过程中，根据测量的振动信号，由控制器控制超声电机驱动内部的异形配重块步进旋转，形成补偿矢量，在线抑制被平衡的旋转装置的不平衡振动。

附图说明

图1为装在旋转装置上的本发明一体化超声电机自动平衡装置的剖面示意图；

图2为第二异形配重块的正向剖面示意图；

图3为第二异形配重块的侧向示意图。

在图1至图3中，标号1为端盖；标号2为外壳；标号3为第一超声电机；标号4为第二超声电机；标号5为第二异形配重块；标号6为支撑盘；标号7为第二电路板；标号8为电池；标号9为护罩；标号10为第一异形配重块；标号11为旋转装置；标号12为连接法兰；标号13为第一电机轴；标号14为第二电机轴；标号15为第一电路板；标号16为轴承；标号17为键；标号18为隔板；标号19为裙边。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种一体化超声电机自动平衡装置通过连接法兰12固定在旋转装置11的轴端，它包括：端盖1、外壳2、隔板18、第一超声电机3、第一异形配重块10、第二超声电机4、第二异形配重块5、支撑盘6、电池8、第一电路板7、第二电路板15和护罩9，在外壳2内由隔板18将外壳2内部分成左右两个相同的空间，隔板18与外壳2为一体，在上述左侧空间内装有第一超声电机3、第一异形配重块10和端盖1，第一超声电机3固定在隔板18左侧的中央，第一电机轴13从第一超声电机3向外伸出，第一异形配重块10通过键17固定在第一电机轴13上，端盖1固定在外壳2的左端，在端盖1和第一电机轴13之间装有轴承16，伸出的第一电机轴13由端盖1支撑；在上述右侧空间内装有第二超声电机4、第二异形配重块5和支撑盘6，第二超声电机4固定在隔板18右侧的中央，第二电机轴14从第二超声电机4向外伸出，第二异形配重块5通过键17固定在第二电机轴14上，支撑盘6固定在外壳2的右端，在支撑盘6和第二电机轴14之间装有轴承16，伸出的第二电机轴14由支撑盘6支撑，第一异形配重块10和第二异形配重块5由黄铜材料制成，端盖1和支撑盘6由铝合金材料制成，如图2和图3所示，第一异形配重块10和第二异形配重块5为半圆形轮子，它们分别对称地装在左侧空间和右侧空间的中心线两侧，在半圆形轮子的外周有一裙边19。

在支撑盘6外侧对称地固定有第一电路板7和第二电路板15，第一电路板7和第二电路板15分别通过信息线与第一超声电机3和第二超声电机4的接线柱相连，电池8相对于支撑盘6中心线，对称地固定在第一电路板7和第二电路板15的外侧，为第一电路板7和第二电路板15提供电源，护罩9装在第一电路板7、第二电路板15和电池8的外侧并固定在外壳2的右端。

如图1所示，在控制器的控制下，第一电路板15和第二电路板7分别驱动第一超声电机3的第一电机轴13和第二超声电机4的第二电机轴14，相对旋转一个角度，第一异形配重块10和第二异形配重块5也随之相对地旋转了一个角度，在线抑制了旋转装置11的不平衡振动。

工作过程中，第一异形配重块10和第二异形配重块5一方面要分别在第一超声电机3和第二超声电机4的驱动下转动，另一方面与第一超声电机3和第二超声电机4一起随着旋转装置11旋转。当需要平衡装置动作时，第一超声电机3和第二超声电机4内部的静环上的压电陶瓷在控制信号作用下，基于逆压电效应驱动动环带动第一电机轴13和第二电机轴14旋转，进而使第一异形配重块10和第二异形配重块5分别随着第一电机轴13和第二电机轴14旋转到达指定位置，从而在线抑制旋转装置11的不平衡振动。

为了充分利用结构内部空间、使可平衡的质量尽可能的最大化，同时减小整个装置的轴向尺寸，故将配重块上方设计成突起；为了减小对轴的影响，在与轴配合部分做了加强设计；在设计时为了减小整个装置的轴向尺寸，故而省去了配重盘，将配重块与配重盘整合为一体。

以上所述的实施仅仅是对本发明自动平衡装置的优选实施方式进行描述，并非对本发明自动平衡装置的范围进行限定，在不脱离本发明自动平衡装置设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明自动平衡装置的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明自动平衡装置权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种一体化超声电机自动平衡装置，它包括：端盖(1)、外壳(2)、隔板(18)、第一超声电机(3)、第一异形配重块(10)、第二超声电机(4)、第二异形配重块(5)、支撑盘(6)、电池(8)、第一电路板(7)和第二电路板(15)，其特征在于：在外壳(2)内由隔板(18)将外壳(2)内部分成左右两个相同的空间，在上述左侧空间内装有第一超声电机(3)、第一异形配重块(10)和端盖(1)，第一超声电机(3)固定在隔板(18)左侧的中央，第一电机轴(13)从第一超声电机(3)向外伸出，第一异形配重块(10)通过键(17)固定在第一电机轴(13)上，端盖(1)固定在外壳(2)的左端，伸出的第一电机轴(13)由端盖(1)支撑；在上述右侧空间内装有第二超声电机(4)、第二异形配重块(5)和支撑盘(6)，第二超声电机(4)固定在隔板(18)右侧的中央，第二电机轴(14)从第二超声电机(4)向外伸出，第二异形配重块(5)通过键(17)固定在第二电机轴(14)上，支撑盘(6)固定在外壳(2)的右端，伸出的第二电机轴(14)由支撑盘(6)支撑，在支撑盘(6)外侧对称地固定有第一电路板(7)和第二电路板(15)，第一电路板(7)和第二电路板(15)分别通过信息线与第一超声电机(3)和第二超声电机(4)的接线柱相连，电池(8)固定在第一电路板(7)和第二电路板(15)的外侧，为第一电路板(7)和第二电路板(15)提供电源。

2.如权利要求1所述一体化超声电机自动平衡装置，其特征在于：所述一体化超声电机自动平衡装置还包括：护罩(9)，护罩(9)装在第一电路板(7)、第二电路板(15)和电池(8)的外侧并固定在外壳(2)的右端。

3.如权利要求2所述一体化超声电机自动平衡装置，其特征在于：所述第一异形配重块(10)和第二异形配重块(5)为半圆形轮子，它们分别对称地装在左侧空间和右侧空间的中心线两侧。

4.如权利要求3所述一体化超声电机自动平衡装置，其特征在于：所述第一异形配重块(10)和第二异形配重块(5)的半圆形轮子的外周有一裙边(19)。

5.如权利要求4所述一体化超声电机自动平衡装置，其特征在于：在端盖(1)和第一电机轴(13)之间装有轴承(16)；在支撑盘(6)和第二电机轴(14)之间装有轴承(16)。

6.如权利要求5所述一体化超声电机自动平衡装置，其特征在于：所述隔板(18)与外壳(2)为一体。

7.如权利要求6所述一体化超声电机自动平衡装置，其特征在于：所述电池(8)相对于支撑盘(6)中心线，对称地固定在第一电路板(7)和第二电路板(15)的外侧。

8.如权利要求7所述一体化超声电机自动平衡装置，其特征在于：所述第一异形配重块(10)和第二异形配重块(5)由黄铜材料制成；端盖(1)和支撑盘(6)由铝合金材料制成。

9.如权利要求8所述一体化超声电机自动平衡装置，其特征在于：所述一体化超声电机自动平衡装置通过连接法兰(12)固定在旋转装置(11)的轴端。

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