CN102720763A - 闭式流体静压导轨 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种闭式流体静压导轨，包括溜板、导轨本体和基座，所述溜板包括上溜板、两个侧溜板和两个下溜板，其中两个侧溜板分别固连在上溜板的两端、两个下溜板分别与两个侧溜板固连从而形成T型槽，所述的导轨本体设置在该T型槽内，导轨本体与基座相固连；导轨本体下导向面与下溜板上表面相向形成润滑间隙，基座导向面与下溜板下表面相向形成润滑间隙，两个导轨本体侧导向面分别与两个侧溜板内侧面相向形成润滑间隙，溜板内设置有节流器和流体介质的流道，流体介质通过流道和节流器进入润滑间隙内，形成闭式静压流体导轨。
Description
技术领域
本发明涉及一种闭式流体静压导轨。
背景技术
流体静压导轨是一种非接触型导轨，它利用流体介质例如空气，润滑油，或其它流体通过节流作用获得承载能力。流体静压轴承具有精度高、振动小、稳定性好等优点，因此广泛地应用于精密和超精密加工、检测等领域。流体静压导轨的设计应遵循结构简单、零部件变形小等原则，以尽可能的提高精度和稳定性。流体静压导轨一般由固连在基座上的导轨本体，以及通过流体介质悬浮在导轨本体上作直线或曲线运动的溜板组成，溜板内通常还设置有供流体介质流动的流道和节流器，在导轨本体的导向面与相应的溜板表面之间存在容纳流体介质的间隙，流体介质通过溜板内设置的流道和节流器后，进入导轨本体导向面与相应的溜板表面之间的间隙，形成可承受载荷的流体膜，流体膜将溜板悬浮在导轨本体上。
图1示出了一种常规的T型流体静压导轨结构图，包括溜板1、导轨本体11和基座10，所述的溜板1包括上溜板14、两个侧溜板13和两个下溜板12，其中两个侧溜板13分别固连在上溜板14的两端、两个下溜板12分别与两个侧溜板13固连从而组成T型槽15，所述的导轨本体11设置在T型槽15内，导轨本体11通过导轨本体安装面11d与基座10相固连，导轨本体11内设置有用于安装直线电机或丝杠螺母的空间111。在该流体静压导轨中，导轨本体上导向面11c、导轨本体下导向面11a和两个导轨本体侧导向面11b作为承载和导向面，并且与溜板1的相应表面形成润滑间隙，具体为：导轨本体下导向面11a与下溜板上表面12a相向形成润滑间隙，导轨本体上导向面11c与上溜板下表面14c相向形成润滑间隙，两个导轨本体侧导向面11b分别与两个侧溜板内侧面13b相向形成润滑间隙，流体介质进入润滑间隙形成流体膜(图中未详细地示出流道和节流器，只是利用每三个箭头构成一组的箭头组表示流体介质的流动方向)，在流体膜压力的作用下将溜板1非接触地悬浮在导轨本体11上，构成闭式流体静压导轨；并且必须保证下溜板下表面12d与基座上表面10d之间有足够的距离，以防止下溜板下表面12d与基座上表面10d发生摩擦。中国专利CN101249612公开的就是这种流体静压导轨，但是这种常规的流体静压导轨的溜板1的受力力学特性不是很好，除了侧溜板内侧面13b所受到的流体介质压力会造成侧溜板13向外的扩张变形以外，下溜板上表面12a所受到的流体介质压力也会进一步增加侧溜板13向外的扩张变形量，而且下溜板上表面12a所受到的流体介质压力还会造成下溜板12向下扩张变形，从而导致精度的损失和稳定性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够减小侧溜板和下溜板变形、结构稳定性好、精度高的流体静压导轨，用于解决现有的流体静压导轨的侧溜板和下溜板容易变形和精度保持性差的问题。
本发明解决技术问题采取的一种技术方案是：一种闭式流体静压导轨，它包括溜板、导轨本体和基座，所述的溜板包括上溜板、两个侧溜板和两个下溜板，两个侧溜板分别固连在上溜板的两端、两个下溜板分别与两个侧溜板固连从而形成T型槽，所述的导轨本体设置在该T型槽内，导轨本体通过导轨本体安装面和基座安装面与基座相固连，导轨本体内可以设置有用于安装直线电机或丝杠螺母的空间。
本发明利用导轨本体下导向面和导轨本体侧导向面以及基座导向面作为承载和导向面，导轨本体下导向面与下溜板上表面相向形成润滑间隙，下溜板设置有节流器向该润滑间隙提供流体介质，基座导向面与下溜板下表面相向形成润滑间隙，下溜板设置有节流器向该润滑间隙提供流体介质，导轨本体侧导向面与侧溜板内侧面相向形成润滑间隙，侧溜板设置有节流器向该润滑间隙提供流体介质，溜板内设置与所述节流器相连通的流体输入口和流道，流体介质从流体输入口、流道和节流器进入润滑间隙内，形成闭式静压流体导轨。所述基座设置有低于基座导向面的表面。
本发明导轨本体上表面不作为承载和导向面，其与上溜板下表面设置足够的距离以防止相互接触。
本发明中，当所述导轨本体下导向面与所述导轨本体安装面不共面时，则导轨本体下导向面高于导轨本体安装面，且所述基座导向面与所述基座安装面共面；当导轨本体下导向面与导轨本体安装面共面时，则基座安装面与基座导向面不共面，且基座安装面高于基座导向面。
本发明所述的节流器可以为小孔节流器、狭缝节流器、多孔质节流器、毛细节流器和薄膜反馈节流器等。本发明所述的润滑间隙一般为2微米以上、100微米以下，根据节流方式和润滑介质的不同选择不同的润滑间隙以达到高承载能力和刚度。本发明所述的流体介质可以为气体或液体，例如空气、润滑油等，如果润滑介质为气体，可以在节流器出口处设置均压槽；如果润滑介质为液体，则在节流器出口处往往还需设置油腔，必要时还需设置回油槽。
本发明利用基座导向面作为一个承载和导向面，基座导向面与下溜板下表面之间的润滑介质压力，不仅可以承受上下方向的载荷，更重要的是可以平衡导轨本体下导向面与下溜板上表面之间的流体介质压力，从而减小由导轨本体下导向面与下溜板上表面之间流体介质压力而产生的下溜板向下的扩张变形量和侧溜板向外的扩张变形量，从而提高精度与稳定性。
本发明解决技术问题采取的另一种技术方案是：一种闭式流体静压导轨，包括溜板、导轨本体和基座，所述的溜板包括上溜板、两个侧溜板，其中两个侧溜板分别固连在上溜板的两端从而形成V型槽，所述的导轨本体设置在该V型槽内，导轨本体通过导轨本体安装面和基座安装面与基座相固连，导轨本体内可以设置有用于安装直线电机或丝杠螺母的空间。
导轨本体倾斜侧导向面与侧溜板内侧面相向形成润滑间隙，侧溜板设置有节流器向该润滑间隙提供流体介质，基座导向面与侧溜板下表面相向形成润滑间隙，侧溜板设置有节流器向该润滑间隙提供流体介质，溜板内设置有与所述节流器相连通的流体输入口和流道，流体介质从流体输入口、流道和节流器进入所述的润滑间隙，形成闭式流体静压导轨。
所述基座导向面与所述基座安装面共面。
所述基座设置有低于基座导向面的表面。
所述节流器可以为小孔节流器、狭缝节流器、多孔质节流器、毛细节流器和薄膜反馈节流器等。
本发明利用基座导向面作为一个承载和导向面，基座导向面与侧溜板下表面之间的润滑介质压力，不仅可以承受上下方向的载荷，更重要的是可以平衡导轨本体倾斜侧导向面与侧溜板内侧面之间的流体介质压力在上下方向的分力，从而减小侧溜板向外和向下的扩张变形量，从而提高精度与稳定性。
本发明可以用于精密超精密加工机床和检测设备领域，也可用于电子制造和封装领域，但不限于上述领域。
附图说明
图1示出了常规的闭式流体静压导轨的结构图；
图2A示出了本发明具体实施例之一的T型闭式流体静压导轨的三维视图；
图2B示出了根据本发明的图2A的K-K截面剖视图；
图2C示出了本发明具体实施例之一的T型闭式流体静压导轨的另一种实施方式；
图2D示出了本发明具体实施例之一的T型闭式流体静压导轨的另一种实施方式；
图3A示出了本发明具体实施例之一的V型闭式流体静压导轨的三维视图；
图3B示出了根据本发明的图3A的S-S截面剖视图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
具体实施方式一、图2A和图2B示出了基于本发明的T型闭式流体静压导轨的一种具体实施例，包括溜板2、导轨本体21和基座20，所述溜板2包括上溜板24、两个侧溜板23和两个下溜板22，其中两个侧溜板23分别固连在上溜板24的两端、两个下溜板22分别与两个侧溜板23固连从而形成T型槽25，所述的导轨本体21设置在该T型槽25内，导轨本体21通过导轨本体安装面21h和基座安装面20h与基座20相固连，导轨本体21内可以设置有用于安装直线电机或丝杠螺母的空间211。
该实施例中的T型闭式流体静压导轨的特征是：利用导轨本体下导向面21a和两个导轨本体侧导向面21b以及基座导向面20d作为承载和导向面，导轨本体上表面21c不作为承载和导向面，其与上溜板下表面24c设置足够的距离以防止相互接触；导轨本体下导向面21a与下溜板上表面22a相向形成润滑间隙，下溜板(22)设置有节流器(222)向该润滑间隙提供流体介质，基座导向面20d与下溜板下表面22d相向形成润滑间隙，下溜板(22)设置有节流器(221)向该润滑间隙提供流体介质，导轨本体侧导向面21b与侧溜板内侧面23b相向形成润滑间隙，侧溜板(23)设置有节流器(231)向该润滑间隙提供流体介质；溜板2内设置有与节流器221、222和231相连通的流体输入口232和流道L，流体介质从流体输入口232、流道L和节流器221、222、231进入所述的润滑间隙内，形成闭式静压流体导轨。另外，基座(20)设置有低于基座导向面(20d)的表面(20e)。
本实施例中，导轨本体下导向面21a与导轨本体安装面21h不共面，且导轨本体下导向面21a高于导轨本体安装面21h；基座导向面20d与基座安装面20h共面。
如果需要，也可以在下溜板侧面22f上设置节流器和相应的流道、并与流体输入口232相连通，使得导轨本体下侧面21f和下溜板侧面22f之间形成润滑间隙。
具体实施方式二、结合图2C说明本实施方式，在本实施方式中，L型溜板29为一体化设计，其对应于具体实施方式一中的侧溜板23和下溜板22，其他的结构与具体实施方式一相同。
具体实施方式三、结合图2D说明本实施方式，在本实施方式中，基座200对应于具体实施方式一中的基座20，导轨本体210对应于具体实施方式一中的导轨本体21；本实施方式中，基座导向面200d与基座安装面200h不共面，且基座安装面200h高于基座导向面200d，导轨本体下导向面210a与导轨本体安装面210h共面；其他的结构与具体实施方式一相同。
具体实施方式四、结合图3A和3B说明本实施方式，本实施方式是一种V型闭式流体静压导轨，包括溜板3、导轨本体31和基座30，所述的溜板3包括上溜板34和两个侧溜板33，其中两个侧溜板33分别固连在上溜板34的两端从而形成V型槽35，所述的导轨本体31设置在该V型槽35内，导轨本体31通过导轨本体安装面31h和基座安装面30h与基座30相固连，导轨本体31内可以设置有用于安装直线电机或丝杠螺母的空间311。
本实施例中的V型闭式流体静压导轨的特征是：利用两个导轨本体倾斜侧导向面31b以及基座导向面30d作为承载和导向面，导轨本体上表面31c不作为承载和导向面，其与上溜板下表面34c设置足够的距离以防止相互接触；导轨本体倾斜侧导向面31b与侧溜板内侧面33b相向形成润滑间隙，侧溜板33设置有节流器332向该润滑间隙提供流体介质，基座导向面30d与侧溜板下表面33d相向形成润滑间隙，侧溜板33设置有节流器331向该润滑间隙提供流体介质；溜板3内设置有与节流器331和332相连通的流体输入口333和流道Q，流体介质从流体输入口333、流道Q和节流器331、332进入润滑间隙内，形成闭式静压流体导轨。另外，基座30设置有低于基座导向面30d的表面30e。
本实施例中，基座导向面30d与基座安装面30h共面。
上述实施例并非对本发明的限制，本领域技术人员通过本发明得出各种实施方式，例如尺寸变化，外部形状结构、排布变化、材质替换等，均属于本发明保护范围。
Claims (7)
1.一种闭式流体静压导轨，其特征在于：包括溜板、导轨本体和基座，所述溜板包括上溜板、两个侧溜板和两个下溜板，所述两个侧溜板分别固连在所述上溜板的两端、所述两个下溜板分别与所述两个侧溜板固连形成T型槽，所述导轨本体设置在该T型槽内，所述导轨本体通过导轨本体安装面和基座安装面与所述基座相固连；
导轨本体下导向面与下溜板上表面相向形成润滑间隙，所述下溜板设置有节流器向该润滑间隙提供流体介质，基座导向面与下溜板下表面相向形成润滑间隙，所述下溜板设置有节流器向该润滑间隙提供流体介质，导轨本体侧导向面与侧溜板内侧面相向形成润滑间隙，所述侧溜板设置有节流器向该润滑间隙提供流体介质，所述溜板内设置有与所述节流器相互连通的流体输入口和流道。
2.根据权利要求1所述的闭式流体静压导轨，其特征在于，当所述导轨本体下导向面与所述导轨本体安装面不共面时，则导轨本体下导向面高于导轨本体安装面，且所述基座导向面与所述基座安装面共面；当导轨本体下导向面与导轨本体安装面共面时，则基座安装面与基座导向面不共面，且基座安装面高于基座导向面。
3.根据权利要求1所述的闭式流体静压导轨，其特征在于，所述基座设置有低于所述基座导向面的表面。
4.一种闭式流体静压导轨，其特征在于：包括溜板、导轨本体和基座，所述溜板包括上溜板和两个侧溜板，所述两个侧溜板分别固连在所述上溜板的两端从而形成V型槽，所述导轨本体设置在该V型槽内，所述导轨本体通过导轨本体安装面和基座安装面与所述基座相固连；
导轨本体倾斜侧导向面与侧溜板内侧面相向形成润滑间隙，所述侧溜板设置有节流器向该润滑间隙提供流体介质，基座导向面与侧溜板下表面相向形成润滑间隙，所述侧溜板设置有节流器向该润滑间隙提供流体介质，所述溜板内设置有与所述节流器相连通的流体输入口和流道。
5.根据权利要求4所述的闭式流体静压导轨，其特征在于，所述基座设置有低于所述基座导向面的表面。
6.根据权利要求1和4所述的闭式流体静压导轨，其特征在于，所述的节流器可以为小孔节流器、狭缝节流器、多孔质节流器、毛细节流器和薄膜反馈节流器等。
7.根据权利要求1和4所述的闭式流体静压导轨，其特征在于，所述的流体介质为气体或液体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20121010 |