CN104806584B - 一种无摩擦快速响应平衡系统 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种无摩擦快速响应平衡系统。包括缸体、活塞轴套、下端盖轴套、钢丝绳、活塞杆，活塞杆插入缸体所设的中空腔体内，活塞轴套套装在活塞杆上端部的外侧，活塞轴套的外侧与缸体的内侧壁接触，缸体的上下端部分别装设有上端盖及下端盖，下端盖轴套套装在下端盖的内侧壁，活塞杆的一端置于缸体所设的中空腔体内，活塞杆的另一端穿过下端盖轴套伸出缸体所设的中空腔体外，活塞杆的中空腔体穿有钢丝绳，且钢丝绳的顶部通过螺母固定在活塞杆上部的凹槽内，钢丝绳的下部穿过活塞杆的中空腔体，露置在活塞杆外，用来提升负载。本发明不仅能无摩擦的上下移动负载，还可消除由于偏心力对整个提升装置和机床Y轴平衡的影响，提高工作的稳定性和可靠性。

Description

一种无摩擦快速响应平衡系统
技术领域
本发明是一种无摩擦快速响应平衡系统，特别是一种用来作为超精密加工机床的Y轴上下运动的提升平衡装置,属于无摩擦快速响应平衡系统的创新技术。
背景技术
现有的无摩擦快速响应平衡系统，其一般是采用单一通气的机构，同时完成气体悬浮支撑和提升负载的任务，存在的缺点是在小负载的情况下，由于供气压力不足，使上下气悬浮支撑部分的节流孔通气量不足，致使气膜厚度不足，影响气悬浮的效果。此外，现有的无摩擦快速响应平衡系统采用直接由活塞杆来提升负载的结构，当无摩擦快速响应平衡装置的活动组件运动轴线与超精密机床Y轴上下运动的轴线偏心时，不能消除偏心力对整个提升装置和机床Y轴平衡的影响，还有破坏提升装置和机床的可能性，影响整个机床工作的稳定性和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种无摩擦快速响应平衡系统。本发明在完成平衡负载的前提下，不仅能做到无摩擦的上下移动负载，而且还可以消除由于安装偏心带来的偏心力对整个提升装置和机床Y轴平衡的影响，提高工作的稳定性和可靠性。
本发明的技术方案是：本发明的无摩擦快速响应平衡系统，包括有上端盖、缸体、活塞轴套、下端盖、下端盖轴套、钢丝绳、活塞杆，其中活塞杆插入缸体所设的中空腔体内，活塞轴套套装在活塞杆上端部的外侧，活塞轴套的外侧与缸体的内侧壁接触，缸体的上下端部分别装设有上端盖及下端盖，下端盖轴套套装在下端盖的内侧壁，活塞杆的一端置于缸体所设的中空腔体内，活塞杆的另一端穿过下端盖轴套伸出缸体所设的中空腔体外，活塞杆的中空腔体穿有钢丝绳，且钢丝绳的顶部分布有外螺纹，且通过螺母固定在活塞杆上部所设的凹槽内，钢丝绳的下部穿过活塞杆的中空腔体，露置在活塞杆外，用来提升负载，上述下端盖轴套在与下端盖的接触面设有环形导气槽，并且下端盖轴套均匀布有下端盖节流孔F，下端盖设有第一气道A，下端盖节流孔F通过第一气道A与第一接头连接，下端盖与活塞杆的上部之间设有气腔E，下端盖还设有第二气道B，气腔E通过第二气道B与第二接头连接，活塞轴套与活塞杆的接触面设有环形导气槽，并且活塞杆轴套均布有活塞节流孔D，活塞杆设有第三气道C，活塞节流孔D通过第三气道C与导气软管的一端连接，导气软管的另一端与装设在上端盖的第三接头连接。
本发明与需要技术相比，具有如下优点：
1）本发明的无摩擦快速响应平衡装置的上端气悬浮部分和下端气悬浮部分连接着同一个气源，密闭气腔连接着另外一个气源，将气悬浮部分和气体提升部分分开供气，更能保证该装置的正常运行。克服原来的单一通气的机构会使其在小负载的情况下，由于供气压力不足，使上下气悬浮部分的通气量不足，致使气膜厚度不足，影响气悬浮的效果。因此，该装置在任何负载的情况下，都能很好的保证到气膜的厚度稳定不变，保证工作的稳定性、全面提升该装置的工作性能。
2）本发明由于采用通过钢丝绳来提升负载的结构，由于钢丝绳有柔性弯曲，当无摩擦快速响应平衡装置的活动组件运动轴线与超精密机床Y轴上下运动的轴线偏心时，所以能适应消除所造成的偏心力对整个提升装置系统和机床Y轴的平衡的影响，有效的保证了工作的稳定性、全面提升该装置的工作性能、保证了Y轴在平衡之后的安全性和可靠性。
3）球面垫圈和锥面垫圈的使用，使钢丝绳在摆动的时候施加力更小，更能轻易的补偿偏心、减小摆动的时候对活塞杆的反作用力，结合钢丝绳，更加完美的完成偏心补偿的任务。
本发明是一种设计巧妙，能适应更大的偏心量，气悬浮性能更加出色，提升性能更加稳定，工作性能更加可靠、稳定的方便实用的无摩擦快速响应平衡系统。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
实施例：
本发明的结构示意图如图1所示，本发明的无摩擦快速响应平衡系统，包括有上端盖1、缸体2、活塞轴套4、下端盖6、下端盖轴套7 、钢丝绳8、活塞杆11，其中活塞杆11插入缸体2所设的中空腔体内，活塞轴套4套装在活塞杆11上端部的外侧，活塞轴套4的外侧与缸体2的内侧壁接触，缸体2的上下端部分别装设有上端盖1及下端盖6，下端盖轴套7套装在下端盖6的内侧壁，活塞杆11的一端置于缸体2所设的中空腔体内，活塞杆11的另一端穿过下端盖轴套7伸出缸体2所设的中空腔体外，活塞杆11的中空腔体穿有钢丝绳8，且钢丝绳8的顶部分布有外螺纹，且通过螺母13固定在活塞杆11上部所设的凹槽内，钢丝绳8的下部穿过活塞杆11的中空腔体，露置在活塞杆11外，用来提升负载，上述下端盖轴套7在与下端盖6的接触面设有环形导气槽，并且下端盖轴套7均匀布有下端盖节流孔F，下端盖6设有第一气道A，下端盖节流孔F通过第一气道A与第一接头9连接，下端盖6与活塞杆11的上部之间设有气腔E，下端盖6还设有第二气道B，气腔E通过第二气道B与第二接头10连接，活塞轴套4与活塞杆11的接触面设有环形导气槽，并且活塞杆轴套3均布有活塞节流孔D，活塞杆11设有第三气道C，活塞节流孔D通过第三气道C与导气软管15的一端连接，导气软管15的另一端与装设在上端盖1的第三接头15连接。本实施例中，活塞杆轴套4均布有16个活塞杆节流孔D。下端盖轴套均布有16个下端盖节流孔F。
本实施例中，上述螺母13与活塞杆11的接触面还装设有锥面垫圈3。上述锥面垫圈3与螺母13之间还装设有球面垫圈12。球面垫圈和锥面垫圈的使用，使钢丝绳在摆动的时候施加力更小，更能轻易的补偿偏心、减小摆动的时候对活塞杆的反作用力，结合钢丝绳，更加完美的完成偏心补偿的任务。
本实施例中，上述下端盖6与缸体2的接触面装设有密封圈5。
本实施例中，上述活塞杆轴套4与活塞杆11之间通过过盈配合固定在一起。上述下端盖6与下端盖套7之间通过过盈配合固定在一起。
本实施例中，第一接头9、第二接头10、第三接头15都是快速接头。
本发明的工作原理如下：
气浮机制：第一气源同时向第三接头15和第一接头9通气，当气体进入第三接头15，气体经过软管14进入到第三气道C，由于活塞杆11端部外表面分布有两道环形的导气槽和上下分布连接的方形导气槽，高压气体最终进入到活塞杆轴套4均布的16个节流孔中，因为缸体2与活塞轴套4之间是间隙配合，所以从活塞杆节流孔D中流出的气体能够从配合间隙中溢出。在这个气体溢出的过程中，缸体2与活塞轴套4之间是由气体填充，从而达到气悬浮的效果。同理，当气体进入到第一接头9的时候，经第一气道A和下端盖轴套7外边面的气体连通槽，气体进入到下端盖节流孔F中，由于下端盖轴套7与活塞杆11的拉杆部分之间是间隙配合，高压气体最后通过配合间隙溢出，在这个过程中形成气模，达到气悬浮的效果。
最终通入高压气体之后，能使下端盖轴套7与活塞杆11、缸体2与活塞轴套4之间填充气体，达到相对气体隔离、气体悬浮的效果。
提升机制：当第二接头10通入第二气源,气体进入到气体通道B，最后进入到密封气腔E，当气体的压力增大到足够大就能把活塞杆11、活塞轴套4顶起来，带动钢丝绳，完成提升以及平衡负载的作用。
本发明装置还能自适应更大的偏心量，气悬浮性能更加出色，提升性能更加稳定，工作性能更加可靠、稳定、完美、专业、专注。

Claims (6)

1.一种无摩擦快速响应平衡系统，包括有上端盖（1）、缸体（2）、活塞轴套（4）、下端盖（6）、下端盖轴套（7） 、钢丝绳（8）、活塞杆（11），其中活塞杆（11）插入缸体（2）所设的中空腔体内，活塞轴套（4）套装在活塞杆（11）上端部的外侧，活塞轴套（4）的外侧与缸体（2）的内侧壁接触，缸体（2）的上下端部分别装设有上端盖（1）及下端盖（6），下端盖轴套（7）套装在下端盖（6）的内侧壁，活塞杆（11）的一端置于缸体（2）所设的中空腔体内，活塞杆（11）的另一端穿过下端盖轴套（7）伸出缸体（2）所设的中空腔体外，活塞杆（11）的中空腔体穿有钢丝绳（8），且钢丝绳（8）的顶部分布有外螺纹，且通过螺母（13）固定在活塞杆（11）上部所设的凹槽内，钢丝绳（8）的下部穿过活塞杆（11）的中空腔体，露置在活塞杆（11）外，用来提升负载，上述下端盖轴套（7）在与下端盖（6）的接触面设有环形导气槽，并且下端盖轴套（7）均匀布有下端盖节流孔F，下端盖（6）设有第一气道A，下端盖节流孔F通过第一气道A与第一接头（9）连接，下端盖（6）与活塞杆（11）的上部之间设有气腔E，下端盖（6）还设有第二气道B，气腔E通过第二气道B与第二接头（10）连接，活塞轴套（4）与活塞杆（11）的接触面设有环形导气槽，并且活塞杆轴套（3）均布有活塞节流孔D，活塞杆（11）设有第三气道C，活塞节流孔D通过第三气道C与导气软管（15）的一端连接，导气软管 （15）的另一端与装设在上端盖（1）的第三接头（15）连接。
2.根据权利要求1所述的无摩擦快速响应平衡系统，其特征在于上述螺母（13）与活塞杆（11）的接触面还装设有锥面垫圈（3）。
3.根据权利要求2所述的无摩擦快速响应平衡系统，其特征在于上述锥面垫圈（3）与螺母（13）之间还装设有球面垫圈（12）。
4.根据权利要求1所述的无摩擦快速响应平衡系统，其特征在于上述下端盖（6）与缸体（2）的接触面装设有密封圈（5）。
5.根据权利要求1至4任一项所述的无摩擦快速响应平衡系统，其特征在于上述活塞杆轴套（4）与活塞杆（11）之间通过过盈配合固定在一起。
6.根据权利要求5所述的无摩擦快速响应平衡系统，其特征在于上述下端盖（6）与下端盖轴套（7）之间通过过盈配合固定在一起。
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