一种双电机差动驱动的双摆头结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控机床中的A/B轴双摆头结构，特别是涉及一种双电机差动驱动的双摆头结构。
【背景技术】
[0002]具有A/B轴双摆头的数控机床，能够满足特殊曲面的切削要求，特别是具有A/B轴双摆式铣头的五轴联动数控铣床，已经在飞机制造等领域广泛应用。
[0003]目前，已有的A/B轴双摆头多采用蜗轮蜗杆驱动，且两套蜗轮蜗杆同轴设置，并通过在在蜗杆一端加载蝶形弹簧或调整套等施加一定预载荷，进而使传动齿轮与输出端扇形齿条之间形成反向啮合，从而消除传动间隙，用以提高传动精度，但是这种机械消隙方式会随着时间的增长使消隙可靠性逐渐降低。
[0004]另外，现有的A/B轴双摆头采用的旋转伺服电机加减速器的驱动方式，导致A/B轴双摆头的机械结构复杂且庞大，在摆动过程中摆头中心的移动会形成附加扭矩，这往往需要通过液压油缸来平衡，因此，现有的A/B轴双摆头不宜大角度摆动，从而限制了摆头的摆动范围。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种双电机差动驱动的双摆头结构，使A/B轴双摆头具备了较大的摆角和扭矩，通过对双电机之间的协调控制还具备了电气消隙能力，提高传动精度的同时还具有较高的消隙可靠性。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种双电机差动驱动的双摆头结构，包括U型支撑、俯仰摆轴、第一差动输入单元、第二差动输入单元、差动输出单元、主轴箱、主轴电机及回转摆轴；所述第一差动输入单元包括第一主动伺服电机及减速器、第一从动伺服电机及减速器、第一主动蜗杆、第一主动蜗轮、第一主动锥齿轮、第一从动蜗杆、第一从动蜗轮、第一从动锥齿轮、第一空心转轴及第一从动转轴；所述第二差动输入单元包括第二主动伺服电机及减速器、第二从动伺服电机及减速器、第二主动蜗杆、第二主动蜗轮、第二主动锥齿轮、第二从动蜗杆、第二从动蜗轮、第二从动锥齿轮、第二空心转轴及第二从动转轴；所述差动输出单元包括第三主动锥齿轮及第三从动锥齿轮；
[0007]所述俯仰摆轴的两端采用空心轴结构，俯仰摆轴中部设置为空心架结构，俯仰摆轴通过轴承安装在U型支撑内侧；
[0008]所述主轴电机与主轴箱相连，主轴箱与回转摆轴一端相连，回转摆轴通过轴承安装在俯仰摆轴空心架上，回转摆轴另一端位于俯仰摆轴空心架内侧，所述第三主动锥齿轮及第三从动锥齿轮串联套装在回转摆轴另一端；所述第三主动锥齿轮同时与第一主动锥齿轮及第二主动锥齿轮相啮合，所述第三从动锥齿轮同时与第一从动锥齿轮及第二从动锥齿轮相啮合；所述第一主动锥齿轮固定套装在第一空心转轴一端，所述第二主动锥齿轮固定套装在第二空心转轴一端，所述第一空心转轴另一端穿过俯仰摆轴一端空心轴位于U型支撑外侧，所述第二空心转轴另一端穿过俯仰摆轴另一端空心轴位于U型支撑外侧；
[0009]所述第一主动蜗轮固定套装在第一空心转轴另一端，第一主动蜗轮与第一主动蜗杆相啮合，第一主动蜗杆与第一主动伺服电机及减速器相连；所述第二主动蜗轮固定套装在第二空心转轴另一端，第二主动蜗轮与第二主动蜗杆相啮合，第二主动蜗杆与第二主动伺服电机及减速器相连；
[0010]所述第一从动锥齿轮固定套装在第一从动转轴一端，所述第一从动转轴另一端穿过第一空心转轴位于U型支撑外侧，所述第一从动蜗轮固定套装在第一从动转轴另一端，第一从动蜗轮与第一从动蜗杆相嗤合，第一从动蜗杆与第一从动伺服电机及减速器相连；所述第二从动锥齿轮固定套装在第二从动转轴一端，所述第二从动转轴另一端穿过第二空心转轴位于U型支撑外侧，所述第二从动蜗轮与第二从动蜗杆相啮合，第二从动蜗杆与第二从动伺服电机及减速器相连。
[0011]所述第一差动输入单元与第二差动输入单元关于U型支撑对称设置。
[0012]所述第一主动锥齿轮与第二主动锥齿轮角速度相等且方向相同，所述主轴箱进行俯仰动作。
[0013]所述第一主动锥齿轮与第二主动锥齿轮角速度相等且方向相反，所述主轴箱进行回转动作。
[0014]所述第一主动锥齿轮与第二主动锥齿轮角速度不等且方向相同，所述主轴箱进行俯仰与回转双摆联动。
[0015]所述第一主动锥齿轮与第二主动锥齿轮角速度不等且方向相反，所述主轴箱进行俯仰与回转双摆联动。
[0016]所述第一主动伺服电机与第一从动伺服电机构成第一消隙伺服电机组，所述第二主动伺服电机与第二从动伺服电机构成第二消隙伺服电机组。
[0017]本发明的有益效果:
[0018]本发明的第一差动输入单元和第二差动输入单元均采用双电机驱动，使摆头具备了较大的摆角和扭矩，且第一差动输入单元和第二差动输入单元的驱动电机及减速器均设置在U型支撑外侧，摆头的运动构件仅有俯仰摆轴及其上的回转摆轴、主轴箱和主轴电机，在整体上减轻了摆头运动构件的质量；通过在主动伺服电机和从动伺服电机之间加载大小相等且方向相反的力矩，从而形成一定的力矩差，由于力矩差的存在，使差动输入单元的主动锥齿轮反向啮合于差动输出单元的主动锥齿轮，在反向啮合作用下，顺利消除了差动输入单元的传动间隙，实现差动输入单元的无间隙传动。通过第一差动输入单元及第二差动输入单元的无间隙传动，最终保证了摆头的运动精度。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的一种双电机差动驱动的双摆头结构立体图；
[0020]图2为本发明的一种双电机差动驱动的双摆头结构原理图；
[0021]图中，I一 U型支撑，2—俯仰摆轴，3—主轴箱，4 一主轴电机，5—第一主动伺服电机及减速器，6—第一从动伺服电机及减速器，7—第二主动伺服电机及减速器，8—第二从动伺服电机及减速器，9一第一主动蜗杆，10—第一主动蜗轮，11一第一主动锥齿轮，12—第一从动蜗杆，13—第一从动蜗轮，14 一第一从动锥齿轮，15—第二主动蜗杆，16—第二主动蜗轮，17一第二主动维齿轮，18一第二从动蜗杆，19一第二从动蜗轮，20一第二从动维齿轮，21—第三主动锥齿轮，22—第三从动锥齿轮，23—回转摆轴，24—第一空心转轴，25—第二空心转轴，26—第一从动转轴，27—第二从动转轴。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0023]如图1、2所示，一种双电机差动驱动的双摆头结构，包括U型支撑1、俯仰摆轴2、第一差动输入单元、第二差动输入单元、差动输出单元、主轴箱3、主轴电机4及回转摆轴23 ;所述第一差动输入单元包括第一主动伺服电机及减速器5、第一从动伺服电机及减速器6、第一主动蜗杆9、第一主动蜗轮10、第一主动锥齿轮11、第一从动蜗杆12、第一从动蜗轮13、第一从动锥齿轮14、第一空心转轴24及第一从动转轴26 ;所述第二差动输入单元包括第二主动伺服电机及减速器7、第二从动伺服电机及减速器8、第二主动蜗杆15、第二主动蜗轮16、第二主动锥齿轮17、第二从动蜗杆18、第二从动蜗轮19、第二从动锥齿轮20、第二空心转轴25及第二从动转轴27 ;所述差动输出单元包括第三主动锥齿轮21及第三从动锥齿轮22 ；
[0024]所述俯仰摆轴2的两端采用空心轴结构，俯仰摆轴2中部设置为空心架结构，俯仰摆轴2通过轴承安装在U型支撑I内侧；
[0025]所述主轴电机4与主轴箱3相连，主轴箱3与回转摆轴23 —端相连，回转摆轴23通过轴承安装在俯仰摆轴2空心架上，回转摆轴23另一端位于俯仰摆轴2空心架内侧，所述第三主动锥齿轮21及第三从动锥齿轮22串联套装在回转摆轴23另一端；所述第三主动锥齿轮21同时与第一主动锥齿轮11及第二主动锥齿轮17相啮合，所述第三从动锥齿轮22同时与第一从动锥齿轮14及第二从动锥齿轮20相啮合；所述第一主动锥齿轮11固定套装在第一空心转轴24 —端，所述第二主动锥齿轮17固定套装在第二空心转轴25 —端，所述第一空心转轴24另一端穿过俯仰摆轴2 —端空心轴位于U型支撑I外侧，所述第二空心转轴25另一端穿过俯仰摆轴2另一端空心轴位于U型支撑I外侧；
[0026]所述第一主动蜗轮10固定套装在第一空心转轴24另一端，第一主动蜗轮10与第一主动蜗杆9相嗤合，第一主动蜗杆9与第一主动伺服电机及减速器5相连；所述第二主动蜗轮16固定套装在第二空心转轴25另一端，第二主动蜗轮16与第二主动蜗杆15相啮合，第二主动蜗杆15与第二主动伺服电机及减速器7相连；
[0027]所述第一从动锥齿轮14固定套装在第一从动转轴26 —端，所述第一从动转轴26另一端穿过第一空心转轴24位于U型支撑I外侧，所述第一从动蜗轮13固定套装在第一