CN106195007A - 一种气动气浮旋转装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动气浮旋转装置，属于光纤绕环机技术及高精度工业用计算机断层扫描技术领域，包括旋转本体、导气系统和制动系统，所述旋转本体主要由底壳座、轴套、带轴止推板和下止推板组成，所述导气系统主要由直通终端气嘴、进气通道、出气通道和推力喷嘴组成，所述底壳座内在位于下止推板的底部设置有所述的制动系统。本发明气动气浮旋转装置，主要解决现有工业光纤绕环机拉力不均匀的缺陷，以及工业计算机断层扫描被检测对象高精度空间旋转定位的要求，具备高精确度，恒力矩，抗干扰性强，无摩擦力，无磨损，不需要润滑油，有较好的力矩性能，无噪音等优点，能够充分满足工业光纤绕环机及工业CT扫描系统的要求。

Description

一种气动气浮旋转装置

技术领域

本发明属于光纤绕环机技术及高精度工业用计算机断层扫描技术领域，具体涉及一种气动气浮旋转装置。

背景技术

光纤绕环机通过旋转轴实现光纤的缠绕，由于光纤比较细，以往的光纤绕环机在缠绕过程中因旋转装置的恒力矩功能效果不好，导致光纤缠绕松紧不一致，另外还需要人工拨线，必然会引起缠绕的不均匀，同时工作强度大，成品率较低。

工业计算机层析成像(industrial computerized Tomography,ICT)，是一种非接触式的先进无损检测方法。它能在不损坏工件材质和结构的条件下，以断层图像的形式，展现被检测物体内部结构关系以及缺陷状况，因此，它是一种实用的无损检测技术。工业CT常用的扫描方式可分为：平移-旋转(TR)扫描方式、只旋转(RO)扫描方式和螺旋扫描方式三大类。上述的三大扫描方式均要实现工件相对于射线源和探测器的旋转运动，被检测工件旋转大于180°时可重建出一幅断层图像。传统工件扫描其旋转定位方式一般采用旋转工作台，旋转工作台空间定位精度较低，在高精密的CT扫描系统中其其精度制约图像的质量，因此，当需要更高精度的旋转装置，来保证被检测物体空间定位的准确性。虽然纳米级小型超精密转台可以满足高精密CT扫描的需求，但是由于国内还没有该类产品，必须依靠进口超精密转台来解决被检测对象空间定位的问题，控制器一般不兼容，导致成本高，代价较大。

因此，为解决上述两个领域中对精密旋转装置的需要，有必要研制一种高精密的旋转装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的在于提供一种气动气浮旋转装置，以解决现有光纤绕环机和高精度工业CT扫描设备旋转机构所存在的缺陷。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明一种气动气浮旋转装置，包括旋转本体、导气系统和制动系统，所述旋转本体主要由底壳座、轴套、带轴止推板和下止推板组成，所述轴套安装在所述底壳座上；所述带轴止推板包括转轴和设于转轴上的转台，所述转轴套设于所述轴套内，且在远离所述转台的一端通过禁锢螺钉与所述下止推板可拆卸的固接，以使带轴止推板和下止推板形成工字型回转体，可相对于轴套转动；所述导气系统主要由直通终端气嘴、进气通道、出气通道和推力喷嘴组成，所述直通终端气嘴安装在所述轴套上，用于与所述进气通道连通；所述进气通道设于所述轴套内，用于与所述出气通道连通；所述出气通道设于所述带轴止推板内，用于与所述推力喷嘴连通，所述推力喷嘴安装在所述转台的周向上，用于推动所述工字型回转体相对于轴套做旋转运动，所述底壳座内在位于下止推板的底部设置有所述的制动系统。

通过采用上述方案，本发明气动气浮旋转装置的原理是设法把轴系在空气中悬浮起来，并可以稳定地高精度的旋转，这种悬浮是轴套腔内导入的压力空气来实现的，泄压的缝隙极小，保证了转轴的悬浮，具备高速度、高精确度，无摩擦力，无磨损，不需要润滑油，有卓越的速度控制性能，无噪音等特点。

进一步，为更好的实现本发明，能够便于直通终端气嘴的安装，及工字型回转体更好的悬浮在轴套腔内并相对于轴套转动，及推力喷嘴为工字型回转体提供旋转动力，特设置呈下述结构：在所述轴套的径向方向上均匀设置有若干个所述的进气通道，其中任意一个所述进气通道的进口连通有所述的直通终端气嘴，其余的所述进气通道的进口均设置为轴套气道封口；所述出气通道包括在所述转轴的径向方向上均匀设置有多个径向气道、在所述转轴的轴向中心设置有一轴向气道以及在所述转台的径向方向上均匀设置有多个横向气道，其中所述轴向气道分别与多个径向气道和多个横向气道连通，任意一个或多个所述横向气道的出口连通有所述的推力喷嘴，其余的所述横向气道的出口设置为推力喷嘴排气孔封口。

进一步，为更好的实现本发明，能够便于进气通道与出气通道之间的衔接配合关系，特设置呈下述结构：所述轴套内壁上设置有与若干个所述进气通道连通的环形凹槽Ⅰ，所述转轴外壁上设置有与若干个所述径向气道连通的环形凹槽Ⅱ，所述环形凹槽Ⅰ与环形凹槽Ⅱ相对布置，且两者位于同一水平高度上。

进一步，为更好的实现本发明，能够确保工字型回转体相对于轴套悬浮和旋转，特设置呈下述结构：所述直通终端气嘴通过胶粘接与轴套气密；所述推力喷嘴通胶粘接与转台气密；所述轴向气道在远离转台的一端设置有与禁锢螺钉连接的螺纹，所述禁锢螺钉通过胶粘接与转轴气密。

进一步，为更好的实现本发明，能够使该气动气浮旋转装置获得不同的转速效果，特设置呈下述结构：所述推力喷嘴的喷射方向和喷射量可调，且多个推力喷嘴的喷射方向可一致，亦可不一致。

进一步，为更好的实现本发明，能够有利于对工字型回转体在回转方向上有一个高精度静压空气轴承支承，特设置呈下述结构：所述转轴与轴套之间的接触面设置为圆柱面，且两者间为间隙配合。

进一步，为更好的实现本发明，能够对工字型回转体在高速运转下起制动作用，且解决制动系统在低速下制动不理想的情况，特设置呈下述结构：所述制动系统包括制动器和摩擦盘，所述制动器为电磁制动器，所述摩擦盘设置于所述电磁制动器与下止推板底部之间。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明气动气浮旋转装置采用静压空气轴承，解决了现有工业扫描设备的旋转工作台所存在的缺陷，并可使其轴系悬浮的、稳定地、高精度的旋转，即这种悬浮是轴套腔内导入的压力空气来实现的，泄压的缝隙极小，保证了轴系的跳动量在要求范围内，具备高速度、高精确度，无摩擦力，无磨损，不需要润滑油，有卓越的速度控制性能，无噪音等特点。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1本发明气动气浮旋转装置整体结构的立体图；

图2图1的俯视图；

图3图2的A-A剖视图；

图4图2的B-B剖视图；

附图标记：1为底壳座，2为轴套，3为带轴止推板，4为下止推板,5为禁锢螺钉，6为直通终端气嘴，7为进气通道，8为出气通道，9为推力喷嘴,10为轴套气道封口,11为推力喷嘴排气孔封口，12为制动器，13为摩擦盘；其中，31为转轴，32为转台，81为径向气道，82为轴向气道，83-横向气道。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1-4所示，本发明一种气动气浮旋转装置，包括旋转本体、导气系统和制动系统，该旋转本体主要由底壳座1、轴套2、带轴止推板3和下止推板4组成，轴套2与底壳座1固定安装，带轴止推板3包括转轴31和设于转轴31上的转台32，该转轴31和转台32为一体式结构，这样，有利于提高带轴止推板的刚度；而转轴31套设在轴套2内，且在远离转台32的一端通过禁锢螺钉5与下止推板4可拆卸的固接连接，以使带轴止推板3和下止推板4形成工字型回转体，并可相对于轴套2转动；该导气系统主要由直通终端气嘴6、进气通道7、出气通道8和推力喷嘴9组成，直通终端气嘴6安装在轴套2外壁上，进气通道7设于轴套2内，出气通道8设于带轴止推板3内，推力喷嘴9安装在转台32的周向外壁上，即外部气源引入的压力空气通过直通终端气嘴6依次进入进气通道7和出气通道8后由推力喷嘴9排出，此时，由于推力喷嘴9的反向推动力作用下，促使工字型回转体相对于轴套2做旋转运动，从而完成气动气浮旋转装置的旋转运动；同时，转轴31与轴套2之间的细小间隙在压力空气的填充作用下，使其两者间形成空气膜，一方面用于悬浮该工字型回转体，另一方面可使两者无摩擦转动；此外，所述底壳座1内在位于下止推板4的底部设置有所述的制动系统，这样，能够对工字型回转体在高速运转下起制动作用。

具体的，当扫描时，将工件(未画出)固定于带轴止推板上，然后压力空气气流通过直通终端气嘴进入转轴所在轴向气道的内腔，使与垂直转轴相连接的转台在与轴向气道连通的横向气道输出，并在推力喷嘴8的作用下使两端的产生压力差，从而使工件旋转，即可对工件进行扫描，而在制动系统的作用下，可对工字型回转体在高速运转下起制动作用。通过采用上述方案，本发明气动气浮旋转装置的原理是设法把轴系在空气中悬浮起来，并可以稳定地高精度的旋转，这种悬浮是轴套腔内导入的压力空气来实现的，泄压的缝隙极小，保证了转轴的悬浮，具备高速度、高精确度，无摩擦力，无磨损，不需要润滑油，有卓越的速度控制性能，无噪音等特点。

本实施例中，在轴套2的径向方向上均匀设置有若干个进气通道7，任意一个进气通道7的进口连通有直通终端气嘴6，其余的进气通道7的进口均设置为轴套气道封口10，并可通过堵头(未画出)对轴套气道封口10进行封堵。这样，能够便于直通终端气嘴根据工作需要可在轴套上进行合理的安装布置；而出气通道8则包括有在转轴31的径向方向上均匀设置有多个径向气道81、在转轴31的轴向中心设置有一轴向气道82以及在转台32的径向方向上均匀设置有多个横向气道83，其中轴向气道82分别与多个径向气道81和多个横向气道83连通，任意一个或多个横向气道83的出口连通有推力喷嘴9，其余的横向气道83的出口设置为推力喷嘴排气孔封口11，并可通过堵头(未画出)对推力喷嘴排气孔封口11进行封堵。这样，多个径向气道可保证由直通终端气嘴进入的压力空气能够顺利进入到轴向气道内，并有该轴向气道输送至连接有推力喷嘴的横向气道喷吹出，以使工字型回转体更好的悬浮在轴套腔内并相对于轴套转动，及推力喷嘴为工字型回转体提供旋转动力。

本实施例中，轴套2内壁上设置有与若干个进气通道7连通的环形凹槽Ⅰ(未标记)，转轴31外壁上设置有与若干个径向气道81连通的环形凹槽Ⅱ(未标记)，该环形凹槽Ⅰ与环形凹槽Ⅱ相对布置，且两者位于同一水平高度上。这样，能够便于进气通道与出气通道之间的衔接配合关系，从而保证工字型回转体更好的悬浮在轴套腔内并相对于轴套转动。

本实施例中，直通终端气嘴6通过胶粘接与轴套2气密；推力喷嘴9通胶粘接与转台32气密；轴向气道82在远离转台32的一端设置有与禁锢螺钉5连接的螺纹，禁锢螺钉5通过胶粘接与转轴31气密。这样，能够确保进入该旋转装置内的压力空气可使工字型回转体相对于轴套悬浮和旋转。

本实施例中，推力喷嘴9的喷射方向和喷射量可调，且多个推力喷嘴9的喷射方向可一致，亦可不一致。这样，能够使该气动气浮旋转装置获得不同的转速效果。优选的，如本图2所示，在转台32的周向外壁上对称设置有两个推力喷嘴9，两个推力喷嘴9的喷射方向相同，该转台32在推力喷嘴9的作用下，可做逆时针旋转运动；若为使该旋转运动增速，可增大该两个推力喷嘴的喷射量或再设置一个或多个与横向通道连通的推力喷嘴，且后设置的推力喷嘴应与前面两个推力喷嘴的喷射方向一致；若为使该旋转运动减速，可取消一个推力喷嘴或减少该两个推力喷嘴的喷射量或在设置一个多或多个与横向通道连通的推力喷嘴，且后设置的推力喷嘴与前面两个推力喷嘴的喷射方向相反；若需改变转台的旋转方向，如由原来的逆时针方向变更为顺时针方向，只需改变原有推力喷嘴的喷射方向即可，或对反向设置的多个推力喷嘴进行不同的喷射量大小的调整，来使转台获得不同的旋转方向。

本实施例中，转轴31与轴套2之间的接触面设置为圆柱面，且两者间的配合为间隙配合。这样，有利于对工字型回转体在回转方向上有一个高精度静压空气轴承支承。当然在不同的实施例中，还可以在轴套2和转轴31之间设置轴承。这样，可降低原轴套的制造成本，还可便于拆卸、更换。

本实施例中，所述制动系统包括制动器12和摩擦盘13，所述制动器12为电磁制动器，所述摩擦盘13设置于所述电磁制动器与下止推板底部之间。这样，通过电磁制动器带动摩擦盘与下止推板底部接触，能够解决电磁制动器在低速下制动不理想的情况。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种气动气浮旋转装置，其特征在于：包括旋转本体、导气系统和制动系统，所述旋转本体主要由底壳座、轴套、带轴止推板和下止推板组成，所述轴套安装在所述底壳座上；所述带轴止推板包括转轴和设于转轴上的转台，所述转轴套设于所述轴套内，且在远离所述转台的一端通过禁锢螺钉与所述下止推板可拆卸的固接，以使带轴止推板和下止推板形成工字型回转体，可相对于轴套转动；

所述导气系统主要由直通终端气嘴、进气通道、出气通道和推力喷嘴组成，所述直通终端气嘴安装在所述轴套上，用于与所述进气通道连通；所述进气通道设于所述轴套内，用于与所述出气通道连通；所述出气通道设于所述带轴止推板内，用于与所述推力喷嘴连通，所述推力喷嘴安装在所述转台的周向上，用于推动所述工字型回转体相对于轴套做旋转运动；

所述底壳座内在位于下止推板的底部设置有所述的制动系统。

2.根据权利要求1所述的气动气浮旋转装置，其特征在于：在所述轴套的径向方向上均匀设置有若干个所述的进气通道，其中任意一个所述进气通道的进口连通有所述的直通终端气嘴，其余的所述进气通道的进口均设置为轴套气道封口；

所述出气通道包括在所述转轴的径向方向上均匀设置有多个径向气道、在所述转轴的轴向中心设置有一轴向气道以及在所述转台的径向方向上均匀设置有多个横向气道，其中所述轴向气道分别与多个径向气道和多个横向气道连通，任意一个或多个所述横向气道的出口连通有所述的推力喷嘴，其余的所述横向气道的出口均设置为推力喷嘴排气孔封口。

3.根据权利要求2所述的气动气浮旋转装置，其特征在于：所述轴套内壁上设置有与若干个所述进气通道连通的环形凹槽Ⅰ，所述转轴外壁上设置有与多个所述径向气道连通的环形凹槽Ⅱ，所述环形凹槽Ⅰ与环形凹槽Ⅱ相对布置，且两者位于同一水平高度上。

4.根据权利要求2所述的气动气浮旋转装置，其特征在于：所述直通终端气嘴通过胶粘接与轴套气密；所述推力喷嘴通胶粘接与转台气密；所述轴向气道在远离转台的一端设置有与禁锢螺钉连接的螺纹，所述禁锢螺钉通过胶粘接与转轴气密。

5.根据权利要求2所述的气动气浮旋转装置，其特征在于：所述推力喷嘴的喷射方向和喷射量可调，且多个推力喷嘴的喷射方向可一致，亦可不一致。

6.根据权利要求1所述的气动气浮旋转装置，其特征在于：所述转轴与轴套之间的接触面设置为圆柱面，且两者间为间隙配合。

7.根据权利要求1所述的气动气浮旋转装置，其特征在于：所述制动系统包括制动器和摩擦盘，所述制动器为电磁制动器，所述摩擦盘设置于所述电磁制动器与下止推板底部之间。