CN105423077A - 一种精密转台垂直轴系 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种精密转台垂直轴系，包括载物台、方位旋转轴、角接触球轴承、推力球轴承和方位固定箱体，所述方位旋转轴和角接触球轴承均设置在方位固定箱体内；方位旋转轴的上端支撑所述载物台；所述角接触球轴承为一对，这一对角接触球轴承背对背安装于方位旋转轴的两端；位于方位旋转轴上端的角接触球轴承为第一角接触球轴承，位于方位旋转轴下端的角接触球轴承为第二角接触球轴承；第一角接触球轴承与方位固定箱体之间设有轴承安装嵌套。本发明提高了回转轴系的旋转精度，增加轴承组合的刚性，减少支撑的轴向和径向跳动量，降低轴承部位的振动机噪音，提高轴承内部负荷分布的合理性和轴承的使用寿命，消除轴承的游隙。

Description

一种精密转台垂直轴系
技术领域
本发明属于精密光学应用机械设备技术领域，涉及一种精密转台垂直轴系，可应用于精密光学应用机械设备技术领域或其它类似机械设备。
背景技术
精密机械轴系的基本要求和类型在许多精密机械中，例如光学分光透、经纬仪、测角仪等精密机械仪器设备中，对其主轴旋转精度要求越来越高。
主轴系的精度关键在于轴承选型及组合的设计。在许多机械设备中，如高精度机床主轴，经常采用角接触球轴承或轴承组合作为轴系结构，为了提高回转轴系的旋转精度，增加轴承组合的刚性，减少支撑的轴向和径向跳动量，降低轴承部位的振动机噪音，提高轴承内部负荷分布的合理性和轴承的使用寿命，应消除轴承的游隙，通常采用预紧方法消除轴承的游隙。
图1给出了目前比较常用的一种转台轴系结构组成形式。图1中轴系的摆角精度主要是通过一对背对背安装的角接触球轴承，通过调整内外轴承内外圈定距环的高度差以达到预紧轴承，提高轴系精度的目的，为了增加转台轴系的承载能力，垂直轴系的旋转通过一个推力球轴承实现。然而一对组合的角接触球轴承既能承受径向载荷又能承受一定的轴向载荷，在这种结构中方位旋转轴的底面与推力球轴承上承载环配合连接，同时，方位旋转轴的内圈凸台与角接触球轴承的外圈预紧连接，这样经常在装配过程中出现过定位，即垂直轴系的承力件不唯一，影响轴系的稳定性。另外，这种结构为了避免发生过定位，经常需要对零件在装配过程中进行修磨，装配工艺性差。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种精度高、易装配的精密转台垂直轴系。本发明的技术方案如下：
一种精密转台垂直轴系，包括载物台、方位旋转轴、角接触球轴承、推力球轴承和方位固定箱体，其特殊之处在于：
所述方位旋转轴和角接触球轴承均设置在方位固定箱体内；
方位旋转轴的上端支撑所述载物台；
所述角接触球轴承为一对，这一对角接触球轴承背对背安装方位旋转轴的两端；位于方位旋转轴上端的角接触球轴承为第一角接触球轴承，位于方位旋转轴下端的角接触球轴承为第二角接触球轴承；
第一角接触球轴承与方位固定箱体之间设有轴承安装嵌套，第二角接触球轴承的外周与方位固定箱体内壁接触；
所述推力球轴承为双向推力球轴承，包括上轴承环、下轴承环和设置在上轴承环和下轴承环之间的中轴承环；推力球轴承套接在方位旋转轴上，位于一对角接触球轴承之间；
方位固定箱体内设有第一环形台阶，所述下轴承环压紧在所述第一环形台阶上，上轴承环被所述轴承安装嵌套压紧；
所述方位旋转轴的上、下两端分别套接有锁紧部件；位于方位旋转轴上端的锁紧部件设置在第一角接触球轴承上方，位于方位旋转轴下端的锁紧部件设置在第二角接触球轴承下方，锁紧部件用于压紧相应接触球轴承内圈；通过调整锁紧部件可调整角接触球轴承的径向游隙，从而达到调整轴系精度的目的。
位于中轴承环以下的方位旋转轴上套有轴套。
位于中轴承环以上的方位旋转轴的外径大于、位于推力球轴承的中轴承环以下的方位旋转轴的外径。
方位固定箱体的底部固定在底座上。
上述轴承安装嵌套内壁设有第二环形台阶，第一角接触球轴承落在第二环形台阶上。
位于推力球轴承、与第二角接触球轴承之间的方位固定箱体的内径为R1，第二角接触球轴承外周相邻的箱体内径为R2，R1大于R2。
方位旋转轴的底部设有挡板，挡板的外径大于方位旋转轴的外径，挡板用于固定轴套，即限制轴套轴向位移。
上述锁紧部件是螺母。
本发明具有以下技术效果：
①本发明提高了回转轴系的旋转精度，增加轴承组合的刚性，减少支撑的轴向和径向跳动量，降低轴承部位的振动机噪音，提高轴承内部负荷分布的合理性和轴承的使用寿命，消除轴承的游隙。
②本发明的推力球轴承采用双向推力球轴承，可以承受两个方向的轴向载荷，且承载力大；
③本发明的推力球轴承位于一对角接触球轴承之间，可有效避免过定位情况的发生，且增加轴系稳定性，提高轴系精度；
④通过调节预紧螺母实现角接触球轴承预紧力，结构简单，可靠，加工制造及装配工艺性好；
附图说明
图1为现有轴系结构图。
图2为本发明轴系结构图。
附图标记：
图1中，1-载物台；2-方位旋转轴；3-轴承外圈挡板；4-内圈挡板；5-角接触球轴承；6-外圈定距环；7-内圈定距环；8-推力球轴承；9-方为固定轴；10-箱体。
图2中，11-载物台；21-方位旋转轴；31-角接触球轴承；41-轴承安装嵌套；51-推力球轴承；61-方位固定箱体；71-轴套；81-螺母；91-挡板；101-底座。
具体实施方式
如图2所示，本发明提供了一种精密转台垂直轴系，包括载物台11、方位旋转轴21、角接触球轴承31、推力球轴承51和方位固定箱体61，
方位旋转轴和角接触球轴承均设置在方位固定箱体内；方位旋转轴的上端支撑载物台11；
角接触球轴承为一对，这一对角接触球轴承背对背安装于方位旋转轴的两端；位于方位旋转轴上端的角接触球轴承为第一角接触球轴承，位于方位旋转轴下端的角接触球轴承为第二角接触球轴承；
第一角接触球轴承与方位固定箱体之间设有轴承安装嵌套，第二角接触球轴承的外周与方位固定箱体内壁接触；
推力球轴承为双向推力球轴承，包括上轴承环、下轴承环和设置在上轴承环和下轴承环之间的中轴承环；推力球轴承套接在方位旋转轴上，位于一对角接触球轴承之间；
方位固定箱体内设有第一环形台阶，所述下轴承环压紧在所述第一环形台阶上，上轴承环被所述轴承安装嵌套压紧；
方位旋转轴的上、下两端分别套接有锁紧部件；位于方位旋转轴上端的锁紧部件设置在第一角接触球轴承上方，位于方位旋转轴下端的锁紧部件设置在第二角接触球轴承下方，锁紧部件用于压紧相应接触球轴承内圈。锁紧部件可采用螺母81。通过控制螺母的旋入深度，对轴系施加预紧力，即调节角接触球轴承的游隙，达到调节轴系精度的目的。
位于所述中轴承环以下的方位旋转轴上套有轴套；位于中轴承环以上的方位旋转轴的外径大于、位于推力球轴承的中轴承环以下的方位旋转轴的外径；轴套可以有顶住中轴承环的作用，这个结构固定推力球轴承的轴向
方位固定箱体的底部固定在底座101上。
轴承安装嵌套内壁设有第二环形台阶，第一角接触球轴承落在第二环形台阶上。
位于推力球轴承与第二角接触球轴承之间的方位固定箱体的内径为R1，第二角接触球轴承外周相邻的箱体内径为R2，R1大于R2。
方位旋转轴的底部设有挡板91，挡板的外径大于方位旋转轴的外径，可以通过螺钉将挡板固定在方位旋转轴的底部(即方位旋转轴下端的端部)，挡板用于固定轴套，即限制轴套轴向位移。
轴系旋转原理：载物台，方位旋转轴与角接触球轴承内圈、推力球轴承小径圈一起旋转。

Claims (8)

1.一种精密转台垂直轴系，包括载物台、方位旋转轴、角接触球轴承、推力球轴承和方位固定箱体，其特征在于：
所述方位旋转轴和角接触球轴承均设置在方位固定箱体内；
方位旋转轴的上端支撑所述载物台；
所述角接触球轴承为一对，这一对角接触球轴承背对背安装于方位旋转轴的两端；位于方位旋转轴上端的角接触球轴承为第一角接触球轴承，位于方位旋转轴下端的角接触球轴承为第二角接触球轴承；
第一角接触球轴承与方位固定箱体之间设有轴承安装嵌套，第二角接触球轴承的外周与方位固定箱体内壁接触；
所述推力球轴承为双向推力球轴承，包括上轴承环、下轴承环和设置在上轴承环和下轴承环之间的中轴承环；推力球轴承套接在方位旋转轴上，位于一对角接触球轴承之间；
方位固定箱体内设有第一环形台阶，所述下轴承环压紧在所述第一环形台阶上，上轴承环被所述轴承安装嵌套压紧；
所述方位旋转轴的上、下两端分别套接有锁紧部件；位于方位旋转轴上端的锁紧部件设置在第一角接触球轴承上方，位于方位旋转轴下端的锁紧部件设置在第二角接触球轴承下方，锁紧部件用于压紧相应接触球轴承内圈。
2.根据权利要求1所述的精密转台垂直轴系，其特征在于：位于所述中轴承环以下的方位旋转轴上套有轴套。
3.根据权利要求2所述的精密转台垂直轴系，其特征在于：位于所述中轴承环以上的方位旋转轴的外径大于、位于推力球轴承的中轴承环以下的方位旋转轴的外径。
4.根据权利要求3所述的精密转台垂直轴系，其特征在于：方位固定箱体的底部固定在底座上。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的精密转台垂直轴系，其特征在于：所述轴承安装嵌套内壁设有第二环形台阶，第一角接触球轴承落在第二环形台阶上。
6.根据权利要求4所述的精密转台垂直轴系，其特征在于：位于推力球轴承与第二角接触球轴承之间的方位固定箱体的内径为R1，第二角接触球轴承外周相邻的箱体内径为R2，R1大于R2。
7.根据权利要求5所述的精密转台垂直轴系，其特征在于：方位旋转轴的底部设有挡板，挡板的外径大于方位旋转轴的外径。
8.根据权利要求6所述的精密转台垂直轴系，其特征在于：所述锁紧部件是螺母。
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