CN105108500A - 一种静压导轨 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静压导轨，涉及机床液体静压导轨领域，该静压导轨包括导轨、溜板以及反馈补偿装置，反馈补偿装置包括安装座和弹性组件，溜板设置在导轨上，溜板上设置有第一安装孔；安装座设置在第一安装孔内并与导轨之间形成油腔，安装座上设置有第二安装孔，弹性组件设置在第二安装孔内；静压导轨还包括：环形油槽，环形油槽套设在弹性组件上，安装座与弹性组件之间形成有环形缝隙。上述静压导轨通过油腔压力反馈作用改变弹性组件的长度使环形缝隙的高度变化，补偿系统流量以恢复初始设计的导轨与溜板之间的电流变液的油膜厚度，与现有技术相比，提高了静压导轨的刚度和反馈响应速度。

Description

一种静压导轨
技术领域
本发明涉及机床液体静压导轨领域，特别涉及一种静压导轨。
背景技术
液体静压导轨简称为液压导轨，是将具有一定压力的油液经节流器输送到导轨面的油腔，形成承载油膜，将相互接触的金属表面隔开，实现液体摩擦。
由于液体静压导轨可在很宽的速度范围(包括静止)和载荷范围内无磨损的工作，而广泛地应用于超精密机床中。对于定压供油系统的液体静压导轨，一个恒压油泵同时向系统所有油腔实现供油。但如果油泵与油腔直接相连，在负载分配不均或变动载荷下，静压导轨都不能正常工作。因此，每个油腔都必须要串联一个补偿装置，液体静压导轨油膜才具有承载能力和刚度。
传统的固定式补偿装置通常有毛细管节流器和小孔节流器，但此类补偿装置面临着刚度较小的问题；而现有的反馈式补偿装置一般包括薄膜反馈节流器和滑阀反馈节流器，但此类节流器与油腔通过一段敏感油路相连，难以在较短的时间内调节油膜厚度，存在响应延迟的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种静压导轨，使得静压导轨具有较高的刚度以及较快的响应速度。
本发明提供了一种静压导轨，包括：导轨、溜板以及设置在所述导轨内的反馈补偿装置，所述反馈补偿装置包括安装座和弹性组件，所述溜板设置在所述导轨上，所述溜板与所述导轨之间充满电流变液，所述溜板上设置有贯通所述溜板上下表面的第一安装孔；
所述安装座设置在所述第一安装孔内并与所述导轨之间形成油腔，所述安装座上设置有贯通所述安装座上下表面的第二安装孔，所述弹性组件设置在所述第二安装孔内；
所述静压导轨还包括：环形油槽，所述环形油槽套设在所述弹性组件上，所述安装座与所述弹性组件之间形成有环形缝隙，所述环形缝隙的高度为所述环形油槽至所述弹性组件的底面的距离；
该静压导轨通过改变所述弹性组件的长度使所述环形缝隙的高度变化，以保持所述溜板与所述导轨之间的电流变液的厚度不变。
可选的，所述静压导轨还包括：压盖，所述压盖设置在所述安装座上，所述压盖、安装座以及溜板通过螺钉固定连接，所述螺钉将所述安装座固定在所述溜板的第一台阶面上。
可选的，所述弹性组件包括：阀芯和弹性体，所述阀芯呈“T”字形，包括支撑部和安装部，所述支撑部设置在所述第二安装孔内，所述安装部设置在所述安装座的第二台阶面上，所述弹性体的一端设置在所述安装部上，另一端与所述压盖连接。
可选的，所述弹性体为弹性件或者弹簧。
可选的，所述压盖上设置有油道螺纹孔，所述安装座上设置有水平孔道和垂直孔道，所述垂直孔道的一端与所述油道螺纹孔连接，另一端与所述水平孔道连接；
所述水平孔道的一端与所述环形油槽连接，另一端通过堵头密封。
可选的，所述垂直孔道与所述油道螺纹孔的连接处设置有第一密封圈。
可选的，所述安装座与所述溜板之间设置有第二密封圈，所述第二密封圈位于所述第一台阶面与所述安装座的底面之间。
可选的，所述阀芯的内部为阶梯形的中空结构，所述安装部的内壁包括第三台阶面，所述弹性体设置在所述第三台阶面上。
可选的，在所述环形油槽至所述油腔之间的阀芯的外壁上设置有多个环形的平衡槽。
可选的，所述安装座与所述阀芯之间设置有第三密封圈，所述第三密封圈位于所述环形油槽与所述第二台阶面之间。
由上述技术方案可知，本发明提出的静压导轨包括导轨、溜板和反馈补偿装置，反馈补偿装置包括安装座和弹性组件，通过安装座和导轨之间的油腔压力的反馈作用，改变弹性组件的长度，以使弹性组件和静压导轨的环形油槽之间的环形缝隙的长度改变，以自动恢复初始设计的导轨与溜板之间电流变液的厚度；而且，本发明将反馈补偿装置内置于溜板中，油腔和补偿装置之间无管路连接，敏感油路较短，且弹性组件的阀芯为中空结构，具有反馈响应速度快的优点。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明一实施例提供的静压导轨的结构示意图；
图2示出了图1中14的局部放大图；
图3示出了本发明另一实施例提供的静压导轨的结构示意图。
其中，附图标记说明：
1、溜板；1-1、第一安装孔；1-2、螺纹孔；2、第一密封圈；3、压盖；3-1、油道螺纹孔；3-2、柱形沉头孔；4、阀芯；4-1、阶梯型中空结构；5、弹性体；5-1、弹簧；6、平衡槽；7、螺钉；8、弹性垫圈；9、安装座；9-1、垂直孔道；9-2、水平孔道；9-3、环形缝隙；9-4、油腔；9-5、环形油槽；9-6、电流变液油膜；9-7、第二安装孔；9-8、通孔；10、堵头；11、第二密封圈；12、第三密封圈；13、导轨。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明一实施例提供的静压导轨的结构示意图，如图1所示，该静压导轨，包括：导轨13、溜板1以及设置在导轨13内的反馈补偿装置，反馈补偿装置包括安装座9和弹性组件，溜板1设置在导轨13上，溜板1与导轨13之间充满电流变液，溜板1上设置有贯通溜板1上下表面的第一安装孔1-1；
安装座9设置在第一安装孔1-1内并与导轨13之间形成油腔9-4，安装座9上设置有贯通安装座9上下表面的第二安装孔9-7，弹性组件设置在第二安装孔9-7内；
静压导轨还包括：环形油槽9-5，环形油槽9-5套设在弹性组件上，安装座9与弹性组件之间形成有环形缝隙9-3，环形缝隙9-3的高度为环形油槽9-5至弹性组件的底面的距离；
其中，该静压导轨通过改变弹性组件的长度使环形缝隙9-3的高度变化，以保持溜板1与导轨13之间的电流变液的厚度不变。
上述静压导轨通过安装座9和导轨13之间的油腔9-4压力的反馈作用，改变弹性组件的长度，以使弹性组件和静压导轨的环形油槽9-5之间的环形缝隙9-3的长度改变，以自动恢复初始设计的导轨13与溜板1之间电流变液的厚度；而且，本发明将反馈补偿装置内置于溜板1中，油腔9-4和补偿装置之间无管路连接，敏感油路较短，且弹性组件的阀芯4为中空结构，具有反馈响应速度快的优点。
在本实施例中的一个优选的实施方式中，参照图1可知，静压导轨还包括压盖3，压盖3设置在安装座9上，压盖3上开设有柱形沉头孔3-2，安装座9上开设有贯穿安装座9上下表面的通孔9-8，溜板1的第一台阶面上开设有螺纹孔1-2，柱形沉头孔3-2、通孔9-8和螺纹孔1-2对齐，并被螺钉7贯穿，以将压盖3、安装座9以及溜板1固定连接，其中，安装座9被固定在溜板1的第一台阶面上，而且柱形沉头孔3-2与螺钉7之间还设置有弹性垫圈8，补偿装置的安装座9与导轨13之间共同形成压力油膜。由于，本发明中，油腔9-4与补偿装置之间无管路连接，敏感油路较短，因此，能提高反馈响应速度，解决了响应延迟的问题。
在本实施例中的一个优选的实施方式中，参照图1，弹性组件包括阀芯4和弹性体5，阀芯4呈“T”字形，包括支撑部和安装部，支撑部设置在第二安装孔9-7内，安装部设置在安装座9的第二台阶面上，弹性体5的一端设置在安装部上，另一端与压盖3连接，安装部的内壁包括第三台阶面，弹性体5设置在第三台阶面上。当油腔9-4内压力改变时，油腔9-4内的电流变液推动阀芯4上移，使得弹性体5被压缩。其中，弹性体5为弹性件或者弹簧5-1，以及其他能够起到相同作用的器件。这样，安装座9、阀芯4、弹性体5和压盖3共同构成了模块化的反馈补偿装置，这种模块化的设计，具有结构简单紧凑，拆卸方便，易保养更换等优点。
图2示出了图1中标号为14的圆圈内的结构示意图，参照图2，为了使运动更加顺畅，在本发明中，环形油槽9-5至油腔9-4之间的阀芯4的外壁上设置有多个平衡槽6，以减小阀芯4在安装座9的第二台阶面上的卡紧力。
在本实施例中的一个优选的实施方式中，参照图1，在本发明中，压盖3上设置有油道螺纹孔3-1，安装座9上设置有水平孔道9-2和垂直孔道9-1，垂直孔道9-1的一端与油道螺纹孔3-1连接，另一端与水平孔道9-2连接；水平孔道9-2的一端与环形油槽9-5连接，另一端通过堵头10密封。电流变液从油道螺纹孔3-1进入静压导轨中，依次流经垂直孔道9-1、水平孔道9-2和环形油槽9-5，并通过环形缝隙9-3流入油腔9-4内。
其中，本发明使用水平孔道9-2与垂直孔道9-1相配合，将电流变液从油道螺纹孔3-1导向如环形油槽9-5，与“L”形的孔道相比，降低了孔道的加工工艺难度，而且方便对孔道的保养和清洗。
为了保证静压导轨的整体密封性，本发明在垂直孔道9-1与油道螺纹孔3-1的连接处设置有第一密封圈2，以防止从油道螺纹孔3-1进入的电流变液从油道螺纹孔3-1和垂直孔道9-1的连接处进入到压盖3与安装座9之间，并逐渐充满压盖3和阀芯4之间的空腔，这将导致空腔内的电流变液会对阀芯4产生挤压力，当负载发生变化时，油腔9-4内压力对阀芯4的挤压力和空腔内电流变液对阀芯4的挤压力将相互抵消，由此，将难以表现出负载变化导致的油腔9-4压力的变化，最终，静压导轨将不能保持导轨13和溜板1之间电流变液的油膜厚度；
在安装座9与溜板1之间设置有第二密封圈11，第二密封圈11位于第一台阶面与安装座9的底面之间，是为了防止从环形油槽9-5流出的电流变液逆向流进阀芯4和压盖3之间的空腔，导致缺少第一密封圈2时的相同问题，此处不再赘述；
在第二安装孔9-7内壁与阀芯4之间设置有第三密封圈12，第三密封圈位于环形油槽9-5与第二台阶面之间，是为了防止导轨13和溜板1之间的电流变液进入安装座9和溜板1之间，进而，有可能将静压导轨中各结构之间产生缝隙，影响静压导轨整体的密封性。
上面的三个密封圈的缺少均会影响静压导轨结构的紧凑型，而且电流变液流入各结构之间，将导致静压导轨产生如传统的固定式补偿装置的缺陷，例如:对稳定敏感、易堵塞、影响静压导轨的刚度等问题。
为了进一步地提高静压导轨的反馈响应的速度，本发明将阀芯4的内部设置为阶梯形的中空结构，以使阀芯4的质量减小，提高反应速度。
图3示出了本发明另一实施例提供的静压导轨的结构示意图，与上述的静压导轨不同之处在，本实施例中的弹性为弹簧5-1，阀芯4的外壁包括第四台阶面，弹簧5-1套设在阀芯4上，弹簧5-1的一端与第四台阶面连接，另一端与压盖3连接，本实施例提供的静压导轨的其他结构此处不再一一赘述。
下面对上述静压导轨的工作原理进行详细说明。
当静压导轨的负载变大时，反馈补偿装置的安装座9与导轨13之间的油腔9-4压力变大，以使油腔9-4内的电流变液带有更大的压力，电流变液推动阀芯4上移，是的弹性体5或者弹簧5-1被压缩；由于阀芯4的移动，阀芯4与安装座9之间的环形缝隙9-3的长度将被缩短，使得进油液阻发生改变，并主动调节节流比，以自动将导轨13与溜板1之间的电流变液的油膜厚度恢复至初始设计的厚
度。基于本发明已将静压导轨的负载变大时的工作原理进行详细说明，而负载变小时静压导轨的工作原理是本领域技术人员可以理解的，由此，本发明不再进行赘述。
综上，本发明提出的静压导轨包括导轨13、溜板1和反馈补偿装置，反馈补偿装置包括安装座9和弹性组件，通过安装座9和导轨13之间的油腔9-4压力的反馈作用，改变弹性组件的长度，以使弹性组件和静压导轨的环形油槽9-5之间的环形缝隙9-3的长度改变，以自动恢复初始设计的导轨13与溜板1之间电流变液的厚度；而且，本发明将反馈补偿装置内置于溜板1中，油腔9-4和补偿装置之间无管路连接，敏感油路较短，且弹性组件的阀芯4为中空结构，具有反馈响应速度快的优点；而且，本发明为模块设计，结构简单紧凑，拆装方便，易保养更换。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种静压导轨，其特征在于，包括：导轨、溜板以及设置在所述导轨内的反馈补偿装置，所述反馈补偿装置包括安装座和弹性组件，所述溜板设置在所述导轨上，所述溜板与所述导轨之间充满电流变液，所述溜板上设置有贯通所述溜板上下表面的第一安装孔；
所述安装座设置在所述第一安装孔内并与所述导轨之间形成油腔，所述安装座上设置有贯通所述安装座上下表面的第二安装孔，所述弹性组件设置在所述第二安装孔内；
所述静压导轨还包括：环形油槽，所述环形油槽套设在所述弹性组件上，所述安装座与所述弹性组件之间形成有环形缝隙，所述环形缝隙的高度为所述环形油槽至所述弹性组件的底面的距离；
该静压导轨通过改变所述弹性组件的长度使所述环形缝隙的高度变化，以保持所述溜板与所述导轨之间的电流变液的厚度不变。
2.根据权利要求1所述的静压导轨，其特征在于，所述静压导轨还包括：压盖，所述压盖设置在所述安装座上，所述压盖、安装座以及溜板通过螺钉固定连接，所述螺钉将所述安装座固定在所述溜板的第一台阶面上。
3.根据权利要求2所述的静压导轨，其特征在于，所述弹性组件包括：阀芯和弹性体，所述阀芯呈“T”字形，包括支撑部和安装部，所述支撑部设置在所述第二安装孔内，所述安装部设置在所述安装座的第二台阶面上，所述弹性体的一端设置在所述安装部上，另一端与所述压盖连接。
4.根据权利要求3所述的静压导轨，其特征在于，所述弹性体为弹性件或者弹簧。
5.根据权利要求2所述的静压导轨，其特征在于，所述压盖上设置有油道螺纹孔，所述安装座上设置有水平孔道和垂直孔道，所述垂直孔道的一端与所述油道螺纹孔连接，另一端与所述水平孔道连接；
所述水平孔道的一端与所述环形油槽连接，另一端通过堵头密封。
6.根据权利要求5所述的静压导轨，其特征在于，所述垂直孔道与所述油道螺纹孔的连接处设置有第一密封圈。
7.根据权利要求2所述的静压导轨，其特征在于，所述安装座与所述溜板之间设置有第二密封圈，所述第二密封圈位于所述第一台阶面与所述安装座的底面之间。
8.根据权利要求3所述的静压导轨，其特征在于，所述阀芯的内部为阶梯形的中空结构，所述安装部的内壁包括第三台阶面，所述弹性体设置在所述第三台阶面上。
9.根据权利要求3所述的静压导轨，其特征在于，在所述环形油槽至所述油腔之间的阀芯的外壁上设置有多个环形的平衡槽。
10.根据权利要求3所述的静压导轨，其特征在于，所述安装座与所述阀芯之间设置有第三密封圈，所述第三密封圈位于所述环形油槽与所述第二台阶面之间。
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