CN106014484B - 一种气动回转装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气动回转装置，包括基座，设于所述基座中的回转驱动和气浮支撑，所述回转驱动包括回转轴和设于所述回转轴上的驱动轮，所述回转轴通过气浮支撑设于所述基座中，所述驱动轮的端面上设置有用于驱动所述驱动轮双向回转的驱动沉孔，所述基座中设有气道，所述气道包括作用于所述气浮支撑上的气浮气道，和作用于所述驱动沉孔上的驱动气道，所述回转驱动与所述气浮支撑共用同一气源，所述气浮气道与所述驱动气道互通，本发明具有使用寿命长、转速高、摩擦阻力小的优点。

Description

一种气动回转装置
技术领域
本发明涉及机械回转装置技术领域，特别是涉及利用压缩气体驱动的一种气动回转装置。
背景技术
机械回转运动、控制及测量技术在印刷、纺织、包装、电子流水线、矿山、航空、航天、医疗、军工各行各业应用，多数设备上用电机回转分度，用轴承作旋转支撑。
气动回转装置具有更高的转速，加工精度高，可靠性高，现有的气动回转装置包括叶片式和活塞式，叶片式可以实现双向旋转，但采用这种叶片驱动形式一般使用寿命很短，现有的双向旋转气动马达正常使用时旋转不得高于马达空载转速的1/2，空载转动时间不得过长，时间长后会导致马达机体的温度快速升高以及叶片的快速磨损，进而加速气动马达的使用寿命，但是马达单向旋转而且用于长时间高速旋转是必不可少的。
另外，活塞式气动马达的性能主要体现在转速与扭矩及耗气量，在气压不变的情况下，影响马达的各项性能的因素集中在：零部件精度不高，关键传动部件间的摩擦力大。若要进一步提高零部件的进度，需增加高精度的加工设备和高精度产品检验设备的投入，投入比较大。所以减小传动部件间的摩擦力是至关重要的。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明目的在于提出一种气动回转装置，以解决上述现有技术存在的使用寿命短、转速低、摩擦阻力大的技术问题。
为此，本发明提出一种气动回转装置，包括基座，设于所述基座中的回转驱动和气浮支撑，所述回转驱动包括回转轴和设于所述回转轴上的驱动轮，所述回转轴通过气浮支撑设于所述基座中，所述驱动轮的端面上设置有用于驱动所述驱动轮双向回转的驱动沉孔，所述基座中设有气道，所述气道包括作用于所述气浮支撑上的气浮气道，和作用于所述驱动沉孔上的驱动气道，所述回转驱动与所述气浮支撑共用同一气源，所述气浮气道与所述驱动气道互通。
优选地，本发明还可以具有如下技术特征：
所述驱动沉孔包括正转沉孔和反转沉孔，所述正转沉孔与所述反转沉孔在所述驱动轮的端面上的回转半径不同，所述正转沉孔与所述反转沉孔的倾斜方向相反。
所述驱动沉孔还包括排气孔，所述排气孔包括与所述正转沉孔上相通的第一排气孔，和与所述反转沉孔相通的第二排气孔。
所述驱动沉孔还包括中间气道，所述正转沉孔与所述反转沉孔通过所述中间气道彼此互通。
所述驱动轮的端面上设有至少一圈的所述驱动沉孔。
所述驱动气道包括进气道，环设于所述基座中与所述进气道相通的至少一圈的环槽气道，和设于所述环槽气道上的至少一个的喷气口，所述环槽气道的回转半径与所述驱动沉孔的回转半径相适应，所述进气道包括正转气道和反转气道。
所述正转沉孔和所述反转沉孔各自的轴线与所述驱动轮的端面的夹角θ的范围为0°﹤θ﹤90°。
所述进气道上设有用于切换正反转的转换开关和用于调节转速的转速开关。
所述气浮支撑为气浮轴承。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：本发明通过空气驱动的回转驱动和气浮连接的气浮支撑的结合，通过气浮支撑，使得回转轴与基座间实现零摩擦连接的可能，大大降低了回转轴回转的回转阻力，另外，本发明的驱动轮相比于现有的叶片式而言，是通过驱动沉孔驱动的，未与基座相接触，摩擦阻力进一步减小，实现了高速回转的可能，采用上述的设置方式，相比于现有的活塞式而言，其回转轴与基座之间可以形成高压气膜，可大大减小本发明的传动部件之间的摩擦阻力；通过可双向回转的驱动沉孔，相比于叶片式的气动装置而言，驱动轮未与基座相接触，摩擦小，可以避免驱动轮在高速回转下的磨损，降低温升，本发明的回转驱动和气浮连接通过同一气源驱动，高压的气源通过驱动气道对回转驱动进行驱动，后通过气浮气道作用于气浮支撑上，同一气源驱动既节约了用气量，又实现了回转驱动与气浮支撑的同步工作。通过上述设置，本发明可具有超高精度(转速3000转时动静态测量精度约0.05μm)，无接触无磨擦，震动小的优点，并能实现超高速的运动回转(每分钟可以达到最高300000转的速度回转)。
优选方案中，正转沉孔和反转沉孔所处的回转半径不相同，并对正转沉孔和反转沉孔采用反齿设置(倾斜方向相反)，以实现正转和反转。
进一步地，第一排气孔和第二排气孔的设置，可以将从正转沉孔或反转沉孔中吹入的气经由第一排气孔或第二排气孔排出。特别地，所述正转沉孔与所述反转沉孔通过所述中间气道彼此互通，可以实现当正转沉孔进气时，经由反转沉孔排出，当反转沉孔进气时，经由正转沉孔排出。
进一步地，所述驱动轮的端面上设有至少一圈的所述驱动沉孔，相应地，在基座上设置有环槽气道，以及在其上的至少一个的喷气口，上述设置可以提高驱动轮的工作能力，同时可以使端面的受力更为均匀。
所述回转驱动与所述气浮支撑共用同一气源，可以节省压缩气的用量，节约运行成本。
附图说明
图1是本发明具体实施方式一、二的结构示意图。
图2是本发明具体实施方式一、二的A-A向阶梯剖示意图。
图3是本发明具体实施方式一、二的驱动气道的设置示意图。
图4为本发明具体实施方式一的驱动轮的结构示意图。
图5为本发明具体实施方式二的驱动轮的结构示意图。
1-基座，2-驱动轮，3-回转轴，4-喷气口，5-气浮气道，6-气浮支撑，7-环槽气道，8-反转气道，9-进气道，10-转换开关，11-转速开关，12-正转气道，13-排气气道，14-回转驱动，15-刀具，16-排气口，21-正转沉孔，22-反转沉孔，23-第一排气孔，24-第二排气孔，25-中间气道。
具体实施方式
为便于准确理解，以下是后文中将出现的技术术语的准确定义：
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参照以下附图1-5，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。
实施例一：
一种气动回转装置，如图1和图2所示，包括基座1，设于所述基座1中的回转驱动14和气浮支撑6，所述回转驱动14包括回转轴3和设于所述回转轴3上的驱动轮2，所述回转轴3通过气浮支撑6设于所述基座1中，所述驱动轮2的端面上设置有用于驱动所述驱动轮2双向回转的驱动沉孔，所述基座1中设有气道，所述气道包括作用于所述气浮支撑6上的气浮气道5，和作用于所述驱动沉孔上的驱动气道，本实施例中，在回转轴3的一端安装有刀具15，当然，本实施例的回转装置上可以根据运用领域的不同，对应安装该技术领域的工作部件，例如，在纺织技术领域中，可以将刀具15改换成纺锤，本实施例适用于机械旋转、回转及分度测量方面，尤其是涉及基础工业中的机械运动旋转方面，该装置可以任意用于机械旋转，切割、打磨、钻孔、铣削、回转控制及测量分度等方面类应用。
更为具体的，如图4所示，所述驱动沉孔包括正转沉孔21和反转沉孔22，所述正转沉孔21与所述反转沉孔22在所述驱动轮2的端面上的回转半径不同，所述正转沉孔21与所述反转沉孔22的倾斜方向相反，所述驱动沉孔还包括中间气道25，所述正转沉孔21与所述反转沉孔22通过所述中间气道25彼此互通，这种结构在实现双向旋转的时候，可以利用正转沉孔21和反转沉孔22之间进行交替排气，气流更为通畅。
本实施例中，如图4所示，所述驱动轮2的端面上设有一圈的所述驱动沉孔，当然本领域的技术人员可以根据回转装置的实际情况，设置其他圈数的驱动沉孔。
本实施例中，如图3所示，所述驱动气道包括进气道9，环设于所述基座1中与所述进气道9相通的至少一圈的环槽气道7，本实施例中，图示的环槽气道7为4圈，当然本领域的技术人员可以根据回转装置的实际情况，设置其他圈数的环槽气道7，本实施例中，所述环槽气道7上设有至少一个的喷气口4，图示的喷气口4一圈为18个，当然本领域的技术人员可以根据回转装置的实际情况，设置其他个数的喷气口4，所述环槽气道7的回转半径与所述驱动沉孔的回转半径相适应，所述进气道9包括正转气道12和反转气道8。
如图4所示，所述正转沉孔21和所述反转沉孔22各自的轴线与所述驱动轮2的端面的夹角θ的范围为0°﹤θ﹤90°，优选为，15°、30°、45°、60°、75°、80°或85°，本领域技术人员还可根据实际情况设置其他夹角值。
本实施例中，所述进气道9上设有用于切换正反转的转换开关10和用于调节转速的转速开关11。
所述回转驱动14与所述气浮支撑6共用同一气源，所述气浮气道5与所述驱动气道互通，所述气浮支撑6为气浮轴承。
本实施例可用于纺织机械旋转及分度方面，尤其是涉及机械运动回转方面。具有小尺寸(直径1MM-100MM)、精度高、无接触、无磨擦、无运动震动、转速高的特点，每分钟可以达到最高300000转的速度回转。
本实施例中，气浮支撑6的设置无需轴承，安装基座1中，基座1所选用的材料是不锈钢材，其主要作用是旋转运动的承载主体固定支撑。压缩气由进气道9进入，通过转换开关10切换正反转，并可通过转速开关11调节气体的流量，以调节转速，气流从正转气道12或反转气道8进入，经由环槽气道7上的喷气口4吹出，高速高压的气流作用于正转沉孔21或反转沉孔22上，使得驱动轮2承受一个切向力，该切向力驱动驱动轮2旋转，进入正转沉孔21的气经由中间气道25再有反转沉孔22排出，进入反转沉孔22的气经由中间气道25再有正转沉孔21排出，排出的气从排气气道13进入到气浮气道5中，继续作用于气浮支撑6上，最后经由排气口16排出，本实施例中，气浮支撑6为气浮轴承，其中，向气浮轴承的轴套内部供高压气体，至气膜承载面板及轴套内，该轴套在高压浮力的作用下形成气浮，与传动部件隔离，摩擦小，可以很便利的回转往复运动，实现高速的旋转。
本实施例适用于于回转运动控制，工业加工及分度装置，军事工业旋转应用以及所有的机械类旋转，回转传动类，旋转加工类等。
实施例二：
一种气动回转装置，如图1和图2所示，包括基座1，设于所述基座1中的回转驱动14和气浮支撑6，所述回转驱动14包括回转轴3和设于所述回转轴3上的驱动轮2，所述回转轴3通过气浮支撑6设于所述基座1中，所述驱动轮2的端面上设置有用于驱动所述驱动轮2双向回转的驱动沉孔，所述基座1中设有气道，所述气道包括作用于所述气浮支撑6上的气浮气道5，和作用于所述驱动沉孔上的驱动气道，本实施例中，在回转轴3的一端安装有刀具15，当然，本实施例的回转装置上可以根据运用领域的不同，对应安装该技术领域的工作部件，例如，在纺织技术领域中，可以将刀具15改换成纺锤，本实施例适用于机械旋转、回转及分度测量方面，尤其是涉及基础工业中的机械运动旋转方面，该装置可以任意用于机械旋转，切割、打磨、钻孔、铣削、回转控制及测量分度等方面类应用。
更为具体的，如图5所示，所述驱动沉孔包括正转沉孔21和反转沉孔22，所述正转沉孔21与所述反转沉孔22在所述驱动轮2的端面上的回转半径不同，所述正转沉孔21与所述反转沉孔22的倾斜方向相反，所述驱动沉孔包括排气孔，所述排气孔包括与所述正转沉孔21上相通的第一排气孔23，和与所述反转沉孔22相通的第二排气孔24，这种结构在实现双向旋转的时候，可以利用排气孔排气，气流更为通畅。
本实施例中，如图5所示，所述驱动轮2的端面上设有一圈的所述驱动沉孔，当然本领域的技术人员可以根据回转装置的实际情况，设置其他圈数的驱动沉孔。
本实施例中，如图3所示，所述驱动气道包括进气道9，环设于所述基座1中与所述进气道9相通的至少一圈的环槽气道7，本实施例中，图示的环槽气道7为4圈，当然本领域的技术人员可以根据回转装置的实际情况，设置其他圈数的环槽气道7，本实施例中，所述环槽气道7上设有至少一个的喷气口4，图示的喷气口4一圈为18个，当然本领域的技术人员可以根据回转装置的实际情况，设置其他个数的喷气口4，所述环槽气道7的回转半径与所述驱动沉孔的回转半径相适应，所述进气道9包括正转气道12和反转气道8。
如图5所示，所述正转沉孔21和所述反转沉孔22各自的轴线与所述驱动轮2的端面的夹角θ的范围为0°﹤θ﹤90°，优选为，15°、30°、45°、60°、75°、80°或85°，本领域技术人员还可根据实际情况设置其他夹角值。
本实施例中，所述进气道9上设有用于切换正反转的转换开关10和用于调节转速的转速开关11。
所述回转驱动14与所述气浮支撑6共用同一气源，所述气浮气道5与所述驱动气道互通，所述气浮支撑6为气浮轴承。
本实施例可用于涉及机械运动回转方面。具有小尺寸(直径1MM-100MM)、精度高、无接触、无磨擦、无运动震动、转速高的特点，每分钟可以达到最高300000转的速度回转。
本实施例中，气浮支撑6的设置无需轴承，安装基座1中，基座1所选用的材料是不锈钢材，其主要作用是旋转运动的承载主体固定支撑。压缩气由进气道9进入，通过转换开关10切换正反转，并可通过转速开关11调节气体的流量，以调节转速，气流从正转气道12或反转气道8进入，经由环槽气道7上的喷气口4吹出，高速高压的气流作用于正转沉孔21或反转沉孔22上，使得驱动轮2承受一个切向力，该切向力驱动驱动轮2旋转，进入正转沉孔21的气经由第一排气孔23排出，进入反转沉孔22的气经由第二排气孔24排出，排出的气从排气气道13进入到气浮气道5中，继续作用于气浮支撑6上，最后经由排气口16排出，本实施例中，气浮支撑6为气浮轴承，其中，向气浮轴承的轴套内部供高压气体，至气膜承载面板及轴套内，该轴套在高压浮力的作用下形成气浮，与传动部件隔离，摩擦小，可以很便利的回转往复运动，实现高速的旋转。
本实施例适用于于回转运动控制，工业加工及分度装置，军事工业旋转应用以及所有的机械类旋转，回转传动类，旋转加工类等。
本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例和附图仅是用来描述一个或多个特定实施方式。
尽管已经描述和叙述了被看作本发明的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本发明的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本发明的教义，而不会脱离在此描述的本发明中心概念。所以，本发明不受限于在此披露的特定实施例，但本发明可能还包括属于本发明范围的所有实施例及其等同物。

Claims (8)

1.一种气动回转装置，其特征在于：包括基座，设于所述基座中的回转驱动和气浮支撑，所述回转驱动包括回转轴和设于所述回转轴上的驱动轮，所述回转轴通过气浮支撑设于所述基座中，所述驱动轮的端面上设置有用于驱动所述驱动轮双向回转的驱动沉孔，所述基座中设有气道，所述气道包括作用于所述气浮支撑上的气浮气道，和作用于所述驱动沉孔上的驱动气道，所述回转驱动与所述气浮支撑共用同一气源，所述气浮气道与所述驱动气道互通，所述驱动沉孔包括正转沉孔和反转沉孔，所述正转沉孔与所述反转沉孔在所述驱动轮的端面上的回转半径不同，所述正转沉孔与所述反转沉孔的倾斜方向相反。
2.如权利要求1所述的气动回转装置，其特征在于：所述驱动沉孔还包括排气孔，所述排气孔包括与所述正转沉孔上相通的第一排气孔，和与所述反转沉孔相通的第二排气孔。
3.如权利要求1所述的气动回转装置，其特征在于：所述驱动沉孔还包括中间气道，所述正转沉孔与所述反转沉孔通过所述中间气道彼此互通。
4.如权利要求1-3任一项所述的气动回转装置，其特征在于：所述驱动轮的端面上设有至少一圈的所述驱动沉孔。
5.如权利要求4所述的气动回转装置，其特征在于：所述驱动气道包括进气道，环设于所述基座中与所述进气道相通的至少一圈的环槽气道，和设于所述环槽气道上的至少一个的喷气口，所述环槽气道的回转半径与所述驱动沉孔的回转半径相适应，所述进气道包括正转气道和反转气道。
6.如权利要求1-3任一项所述的气动回转装置，其特征在于：所述正转沉孔和所述反转沉孔各自的轴线与所述驱动轮的端面的夹角θ的范围为0°﹤θ﹤90°。
7.如权利要求5所述的气动回转装置，其特征在于：所述进气道上设有用于切换正反转的转换开关和用于调节转速的转速开关。
8.如权利要求1所述的气动回转装置，其特征在于：所述气浮支撑为气浮轴承。
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Patentee after: Suzhou 407 Super Precision Technology Co.,Ltd.

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