一种高防护等级一体机的制作方法

本发明涉及电机与谐波减速器组合体的一体机领域，尤其涉及一种高防护等级一体机，应用于需要高防护等级的机床电机处的一体机。

背景技术：

电机和谐波减速器组合成的一体机是机床作业末端的执行元件，它负责控制末端刀头的位置对工件进行机加工。目前，机床末端执行元件一般是由标准或定制的电机加上与之匹配的谐波减速器组成的，每增加一个末端执行元件就相当于给机床增加一个自由度，使机床可以加工有更加复杂几何特征的工件。但是对于某些加工场合，由于材料或者工艺的需求，需要对工件和刀头加工位置持续喷射冷却液或其他辅助加工液体，这些液体往往对末端的一体机构形成一个高压和具有腐蚀性液体的工作环境，这就对一体机的防护等级有很高的要求。

目前的一体机虽然在结构设计上在接口位置加装o型圈或者其他防尘防水的橡胶件可以满足ip65甚至ip67的防护等级，但是实际情况下，对于某些需要长时间动态工况的高压高腐蚀液体的加工环境下，ip65与ip67防护等级也满足不了对于防护的要求。同时考虑到机床末端需要不断运动还会对一体机的动力与通信线缆进行持续的拉扯，更加加重了末端一体机漏油或者漏水的风险，导致机床的损坏。而且在目前的单体一体机上再想通过改进内部结构提高其防护等级也变得极其困难。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种高防护等级一体机，具有结构简单，设计新颖，易于安装，稳定性好等优点。

为了实现本发明的目的和其它优点，提供了一种高防护等级的一体机，包括：

机壳，其为一两端开口的桶状结构，机壳内固定安装有中空一体机；

前盖，其轴中心贯穿开设有第一通孔，前盖外周密封安装在机壳的前侧端开口上；以及

输出法兰，其连接在中空一体机的输出端上，输出法兰外周密封嵌设在第一通孔中，且输出法兰从第一通孔中向外输出。

优选的，机壳前侧端开口的内周壁上设置一环形凸台，中空一体机的机体通过螺钉固定在环形凸台的轴向内侧壁上，且中空一体机的输出端延伸至环形凸台中心位置，环形凸台的轴向外侧壁上开设一环形定位凹台。

优选的，前盖为一多级式的中空环状结构，前盖轴向内壁外周开设一第一环形凹台，第一环形凹台上开设有第一凹槽，前盖轴向内壁上开设有第二凹槽，第二凹槽同轴位于第一凹槽的内周；前盖轴向外壁外周开设一第二环形凹台，第二环形凹台侧壁通过螺栓固定在环形凸台上，前盖轴向内壁配合定位在环形定位凹台上，第一环形凹台侧壁与机壳前侧端开口侧壁贴合。

优选的，第一凹槽中安装有前盖外o型圈，前盖外o型圈被夹设在第一环形凹台和机壳前侧端开口侧壁接触面之间形成第一道密封；第二凹槽中安装有前盖内o型圈，前盖内o型圈被夹设在环形定位凹台和前盖轴向内壁接触面之间形成第二道密封，且前盖内o型圈同轴设置在前盖外o型圈内侧。

优选的，第一通孔内周壁上由尾端向前侧端依次开设有第三环形凹台和第四环形凹台，第三环形凹台的内径大于第四环形凹台的内径，第三环形凹台的内径与环形凸台内径对应一致。

优选的，中空一体机包括电机和谐波减速器，电机输出端通过一高速轴与谐波减速器的波发器连接，高速轴中同轴安装一中空保护管，中空保护管贯穿中空一体机的轴向两端；波发器外周通过一柔轮联动一刚轮，刚轮位于环形凸台中心位置，刚轮轴向内侧壁与交叉滚子轴承的内圈连接，交叉滚子轴承的外圈轴向外侧壁通过螺栓固定在环形凸台的轴向内侧壁上。

优选的，输出法兰安装在第三环形凹台和第四环形凹台中，输出法兰轴向外侧壁外周开设一第五环形凹台，第五环形凹台的侧壁位于第三环形凹台中，第五环形凹台的侧壁通过螺栓贯穿刚轮与交叉滚子轴承的内圈连接；第五环形凹台的周壁位于第四环形凹台中，且第五环形凹台周壁与第四环形凹台周壁之间夹设一法兰油封，前盖与输出法兰通过法兰油封进行动态密封。

优选的，输出法兰轴中心贯穿开设有安装孔，中空保护管轴向第一端外周壁嵌设在安装孔中，输出法兰的轴向外侧壁上开设有第六环形凹台，第六环形凹台位于安装孔的外周；第六环形凹台内周开设有第七环形凹台，中空保护管轴向第一端凸出设有一卡盘，卡盘通过螺栓安装在第六环形凹台上，第七环形凹台中安装一保护管o型圈，保护管o型圈被夹设在卡盘轴向内侧壁和第七环形凹台之间，输出法兰与中空保护管通过保护管o型圈进行静态密封。

优选的，机壳的尾端用一后盖密封，后盖轴中心贯穿开设有第二通孔，中空保护管轴向第二端外周壁转动嵌设在第二通孔中，第二通孔的轴向内侧壁上开设有限位台，限位台中安装有一保护管油封，保护管油封被夹设在第二通孔和中空保护管接触面之间，后盖和中空保护管通过保护管油封进行动态密封；

后盖轴向内壁上开设有第三凹槽，第三凹槽中安装有后盖o型圈，后盖o型圈被夹设在后盖和机壳尾端开口侧壁接触面之间，后盖和机壳尾端开口通过后盖o型圈进行静态密封。

优选的，后盖上贯穿开设有若干第三通孔，第三通孔外侧延伸有后盖防水接头；中空一体机的轴向第一端与环形凸台的轴向内侧壁固定，中空一体机的轴向第二端安装有一体机防水接头，中空一体机的接线依次经过一体机防水接头和后盖防水接头密封固定后向外引出。

本发明的有益效果如下：

1、本发明在防护等级为ip65的中空一体机外装设防护等级为ip67的外壳，可以实现防护等级高达ip68级别的防水功能，大大提高机床末端执行元件的防护等级，并且本高防护等级一体机结构简单，设计新颖，具有易于安装、防护等级高、稳定性好等优点。

2、由于输出法兰的转动，和通过输出法兰带动中空保护管的转动，由单向油封的工作原理，使得输出法兰与前盖在法兰油封接触面内外空间和中空保护管与后盖在保护管油封接触面的内外局部空间形成压力差，使得一体机外面的液体或灰尘在内外压差的作用下不得通过运动接触面进入机器内部。

3、在电机运行过程中，由于标准中空一体机本身的发热，会在一体机与整个外壳内腔形成一个内部高压腔，通过这个高压缓冲区的作用，再加上各个静态接触位置的o型圈的静态密封，大大提高整机的防护能力。

4、在中空一体机的轴向第二端和后盖上增加一体机防水接头和后盖防水接头，使标准中空一体机的信号线和动力线依次经过一体机防水接头和后盖防水接头密封固定后向外引出，避免了标准中空一体机的双线受到外部直接的拉扯，大大减少了外界液体直接进入标准一体机内部的可能性。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的侧向剖视图；

图2为本发明的爆炸图；

图3为本发明前盖的侧向剖视图；

图4为本发明前盖的侧视图；

图5为本发明输出法兰的侧视图；

图6为本发明机壳的侧视图；

图7为本发明后盖的侧视图；

图8为本发明中空保护管的侧视图。

图中：1、前盖；2、输出法兰；3、保护管o型圈；4、法兰油封；5、前盖外o型圈；6、前盖内o型圈；7、机壳；8、后盖o型圈；9、保护管油封；10、后盖防水接头；11、后盖；12、中空保护管；13、中空一体机；14、一体机防水接头；21、第五环形凹台；22、安装孔；23、第六环形凹台；24、第七环形凹台；71、环形凸台；72、环形定位凹台；101、第一通孔；102、第一环形凹台；103、第一凹槽；104、第二凹槽；105、第二环形凹台；106、第三环形凹台；107、第四环形凹台；111、第二通孔；112、限位台；113、第三凹槽；114、第三通孔；121、卡盘；131、柔轮；132、刚轮；133、交叉滚子轴承；134、高速轴；135、波发器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种高防护等级的一体机，包括前盖1、输出法兰2、机壳7、中空保护管12、中空一体机13等，其中：

机壳7为一两端开口的桶状结构，且机壳7前侧端开口的内周壁上设有环形凸台71，机壳7内固定安装有中空一体机13，中空一体机13的机体通过螺钉固定在环形凸台71的轴向内侧壁上，且中空一体机13的输出端延伸至环形凸台71的中心位置。

中空一体机13包括电机和谐波减速器，电机输出端通过高速轴134与谐波减速器的波发器连接，波发器外周通过柔轮131联动刚轮132，刚轮132轴向内侧壁与交叉滚子轴承133的内圈连接，本实施例中，刚轮132位于环形凸台71中心位置，且交叉滚子轴承133的外圈轴向外侧壁通过螺栓固定在环形凸台71的轴向内侧壁上，即中空一体机13被固定安装在机壳7内的特定位置上。

前盖1密封安装在机壳7的前侧端开口上，前盖1轴中心贯穿开设有第一通孔101，前盖1轴向外壁外周开设有第二环形凹台105，前盖1轴向内壁外周开设有第一环形凹台102，更进一步的，在机壳7中，环形凸台71的轴向外侧壁上开设有环形定位凹台72。

本实施例中，第二环形凹台105侧壁通过螺栓固定在环形凸台71上，第一环形凹台102侧壁与机壳7前侧端开口侧壁贴合，前盖1轴向内壁配合定位在环形定位凹台72上，达到将前盖1贴合安装在机壳7的前侧端开口上的目的，起到了对中空一体机13进行初步密封的作用。

为进一步提高本发明一体机的防护等级，本实施例中，又在前盖1与机壳7的接触面间增设两道用于密封的o型圈，第一环形凹台102上开设第一凹槽103，前盖1轴向内壁上开设第二凹槽104，且第二凹槽104同轴位于第一凹槽103的内周，其中，第一凹槽103中安装有前盖外o型圈5，第二凹槽104中安装有前盖内o型圈6。

具体的，前盖外o型圈5被夹设在第一环形凹台102和机壳7前侧端开口侧壁接触面之间形成第一道密封，前盖内o型圈6被夹设在环形定位凹台72和前盖1轴向内壁接触面之间形成第二道密封。也就是说，通过增设前盖外o型圈5和前盖内o型圈6这两道密封件，使得一体机外面的液体或灰尘无法通过前盖1与机壳7间的固定接触面进入机器内部。

机壳7的尾端用后盖11密封，后盖11轴向内壁上开设有第三凹槽113，第三凹槽113中安装有后盖o型圈8，后盖o型圈8被夹设在后盖11和机壳7尾端开口侧壁接触面之间，具体的，后盖11和机壳7尾端开口通过后盖o型圈8进行静态密封，使得一体机外面的液体或灰尘无法通过后盖11与机壳7间的固定接触面进入机器内部。

至此，前盖1和后盖11分别与机壳7进行贴合的固定连接，用前盖外o型圈5、前盖内o型圈6和后盖o型圈8达到静态密封，这样子就在中空一体机13外面加上了一层防护等级可达ip67的外壳，大大加强整个执行机构的防护等级。同时在电机运行过程中，由于标准中空一体机本身的发热，会在中空一体机13与整个外壳7内腔形成一个内部高压腔，通过这个高压缓冲区的作用，再加上各个静态接触位置的o型圈的静态密封，可以极大加强整机的密封防护能力。

前盖1内转动安装有输出法兰2，输出法兰2外周密封嵌设在第一通孔101中。前盖1为多级式的中空环状结构，第一通孔101内周壁上由尾端向前侧端依次开设有第三环形凹台106和第四环形凹台107，且第三环形凹台106的内径大于第四环形凹台107的内径，第三环形凹台106的内径与环形凸台71内径对应一致，输出法兰2轴向外侧壁外周开设有第五环形凹台21。

本实施例中，输出法兰2安装在第三环形凹台106和第四环形凹台107中，第五环形凹台21的周壁位于第四环形凹台107中，且第五环形凹台21周壁与第四环形凹台107周壁之间夹设有法兰油封4，即前盖1与输出法兰2通过法兰油封4进行动态密封。

具体的，通过增设法兰油封4，使得在输出法兰2转动时，由单向油封的工作原理，输出法兰2与前盖1在法兰油封4接触面内外空间形成压力差，进而达到防止一体机外面的液体或灰尘在内外压差的作用下，通过运动接触面进入机器内部的情况发生。

输出法兰2连接在中空一体机13的输出端上，第五环形凹台21的侧壁位于第三环形凹台106中，第五环形凹台21的侧壁通过螺栓贯穿刚轮132与交叉滚子轴承133的内圈连接，也就是说，当中空一体机13被启动后，电机运转带动谐波减速器，而后输出端的刚轮132带动输出法兰2旋转，再由穿过前盖1的输出法兰2向外输出。

中空保护管12贯穿本发明一体机的轴向两端，其中，输出法兰2轴中心贯穿开设有安装孔22，中空保护管12轴向第一端外周壁嵌设在安装孔22中，中空保护管12贯穿中空一体机13的轴向两端，且中空保护管12同轴转动安装在高速轴134中，中空保护管12轴向第二端外周壁转动嵌设在后盖11中，中空保护管12的内部用于走线。

本实施例中，输出法兰2的轴向外侧壁上开设有第六环形凹台23，第六环形凹台23位于安装孔22的外周，中空保护管12轴向第一端凸出设有卡盘121，卡盘121通过螺栓安装在第六环形凹台23上，更进一步的，第六环形凹台23内周开设有第七环形凹台24，第七环形凹台24中安装有保护管o型圈3，保护管o型圈3被夹设在卡盘121轴向内侧壁和第七环形凹台24之间。

具体的，输出法兰2与中空保护管12通过保护管o型圈3进行静态密封，且第六环形凹台23和卡盘121通过螺钉进行固定，使中空保护管12能够随输出法兰2的旋转进行同步转动，更进一步的，中空一体机13的尾端安装有编码器，编码器通过高速轴134的转动采集电机的转速，同时，编码器能够通过中空保护管12的转动采集一体机输出端的转速。

后盖11轴中心贯穿开设有第二通孔111，第二通孔111的轴向内侧壁上开设有限位台112，限位台112中安装有保护管油封9，保护管油封9被夹设在第二通孔111和中空保护管12接触面之间。

具体的，后盖11和中空保护管12通过保护管油封9进行动态密封，当本高防护等级一体机正常工作时，由输出法兰2的转动带动中空保护管12的转动，使得中空保护管12与后盖11在保护管油封9接触面的内外局部空间形成压力差，进而达到防止一体机外面的液体或灰尘在内外压差的作用下，通过运动接触面进入机器内部的情况发生，起到提高一体机的防护等级的有益效果。

后盖11上贯穿开设有若干第三通孔114，第三通孔114外侧延伸有后盖防水接头10，中空一体机13的轴向第一端与环形凸台71的轴向内侧壁固定，中空一体机13的轴向第二端安装有一体机防水接头14，本实施例中，后盖11上贯穿开设有两个第三通孔114，中空一体机13的接线依次经过一体机防水接头14和后盖防水接头10密封固定后向外引出。

具体的，通过增设双重防水接头，使中空一体机13的信号线和动力线经过一体机防水接头14的固定后，又进过后盖防水接头10的再一次密封固定后引出到整机的外面，避免了中空一体机13的双线受到外部直接的拉扯，大大减少了外界液体直接进入标准一体机内部的可能性。

综上，前盖1与机壳7之间用螺钉固定连接，同时用前盖外o型圈5、前盖内o型圈6进行静态密封，机壳7与后盖11之间用螺钉固定连接，同时用后盖o型圈8进行静态密封，前盖1与输出法兰2之间用法兰油封4进行动态密封，输出法兰2与中空保护管12之间用保护管o型圈3进行静态密封，后盖11与保护管12之间用保护管油封9进行动态密封，中空一体机13的出线经一体机防水接头14后在后盖11上再用后盖防水接头10进行二次固定防拉扯，使得在中空一体机13外面再加上了一层防护等级可达ip67的外壳，大大加强整个执行机构的防护等级。本高防护等级一体机通过一体机自身以及外壳两层多道密封，配合在中空一体机13与整个外壳7内腔形成一个内部高压腔，避免外界具有一定压力的水浸入，最终可以实现防护等级高达ip68级别的防水功能，可以大大提高机床末端执行元件的防护等级。

尽管已经出于说明性目的对本发明的优选实施例进行了公开，但是本领域技术人员将认识的是：在不偏离如所附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，能够进行各种修改、添加和替换。