CN112025335A - 一种超精密液压伺服转台 - Google Patents
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Abstract
本发明一种超精密液压伺服转台涉及一种用于机床加工领域的转台。其目的是为了提供一种旋转精度高、刚度高、承载能力大、运转平稳、适用转速范围大、使用寿命长的超精密液压伺服转台。本发明一种超精密液压伺服转台包括转台底座,转台底座上安装有转台轴向导轨、转台径向导轨和力矩电机,转台轴向导轨一侧设置有转台导轨组件,转台轴向导轨夹在转台导轨组件之间,转台导轨组件的上方安装有转台台面,转台台面与传动轴的输出端连接,传动轴与力矩电机的输出端连接,转台底座上安装有锁紧油缸和锁紧固定块,锁紧油缸内部的锁紧活塞上安装有下锁紧片,转台导轨组件上安装有上锁紧盘,锁紧活塞伸出时,下锁紧片能够带动上锁紧盘与锁紧固定块相接触。
Description
技术领域
本发明涉及加工机床技术领域,特别是涉及一种超精密液压伺服转台。
背景技术
伺服转台普遍应用在精密及超精密数控机床行业中,伺服转台是多种精密数控机床必不可少的基础功能部件,如带有旋转轴的车床、磨床、四轴机床、五轴机床,其伺服转台的精密程度决定了该机床的精度等级。
采用液体静压导轨支承的超精密伺服转台,与常规的伺服转台相比,有精度高、刚度高、承载能力大、运转平稳、适用转速范围大、使用寿命长的特点。对于带有旋转轴的精密超精密数控机床,均要求其配置的伺服转台旋转精度高、刚度高、承载能力大、运转平稳、适用转速范围大、使用寿命长。
现有的伺服转台普遍采用滚动轴承支承,其旋转精度受限制,运转时滚动体与轴承滚道之间摩擦,容易产生振动,且容易磨损,使用一段时间后会降低精度。现有液体静压转台虽然旋转精度较高,但其结构零件加工复杂,零件精度不易保证,大部分结构中并无刹车制动装置,角度分度后无法保证定位精度稳定。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种旋转精度高、刚度高、承载能力大、运转平稳、适用转速范围大、使用寿命长的超精密液压伺服转台。
本发明一种超精密液压伺服转台,包括转台底座,转台底座上安装有转台轴向导轨、转台径向导轨和力矩电机,转台轴向导轨一侧设置有转台导轨组件,转台轴向导轨夹在转台导轨组件之间,转台径向导轨与转台导轨组件相邻,转台导轨组件的上方安装有转台台面,转台台面与传动轴的输出端连接,传动轴与力矩电机的输出端连接,转台底座上安装有锁紧油缸和锁紧固定块,锁紧油缸内部的锁紧活塞上安装有下锁紧片,转台导轨组件的底部安装有上锁紧盘,上锁紧盘位于下锁紧片上方,锁紧活塞伸出时,下锁紧片能够带动上锁紧盘与锁紧固定块相接触。
本发明一种超精密液压伺服转台,其中所述转台导轨组件由转台上导轨和转台下导轨连接而成,转台导轨组件在转台轴向导轨内侧形成一个C型结构,将转台轴向导轨夹在中间。
本发明一种超精密液压伺服转台,其中所述转台轴向导轨与转台导轨组件、转台导轨组件与转台径向导轨相邻的面均为间隙配合。
本发明一种超精密液压伺服转台,其中所述转台台面上留有一个圆孔,圆孔部位安装台面盖板,所述传动轴安装在转台台面下方。
本发明一种超精密液压伺服转台,其中所述力矩电机包括电机定子和电机转子,电机定子安装在转台底座上,转子连接盘安装在传动轴底部,电机转子安装在传动轴上。
本发明一种超精密液压伺服转台,其中所述转台底座上还安装有定子压盖,定子压盖从外侧压紧固定电机定子。
本发明一种超精密液压伺服转台,其中所述转台径向导轨上安装有径向油路分配块。
本发明一种超精密液压伺服转台,其中所述传动轴上安装有圆光栅,径向油路分配块上安装有读数头支架,读数头支架上安装有圆光栅读数头。
本发明一种超精密液压伺服转台,其中所述油路分配块的内侧设置有封油内圈,转台轴向导轨的外部设置有封油外圈。
本发明一种超精密液压伺服转台,其中所述转台台面的外缘安装有限位触块,封油外圈的外缘安装有限位支架,限位支架上安装有限位开关,限位开关与限位触块的位置相对。
本发明一种超精密液压伺服转台与现有技术不同之处在于,本发明一种超精密液压伺服转台采用静压导轨支撑结构,在转台底座内部设置了转台轴向导轨、转台径向导轨和转台导轨组件,其中转台导轨组件与转台台面固定连接,同步转动。转台导轨组件与转台径向导轨和转台轴向导轨相配合,转台导轨组件包裹在转台径向导轨的外部,转台导轨组件包裹在转台轴向导轨的内部,保证转台台面旋转的高精度,且承载能力高、运转平稳。转台台面与传动轴固定连接,传动轴由力矩电机驱动,可以为提供转台提供较高的力矩。在传动轴上设置有圆光栅,配合圆光栅读数头可以实现对转台转动角度的精确闭环控制。在转台转动过程中,锁紧固定块相关的组件可以对转台导轨组件进行制动,使用方便,可以广泛应用于各种带有旋转轴的精密超精密数控机床,如车床、磨床、四轴机床、五轴机床等设备。
下面结合附图对本发明的一种超精密液压伺服转台作进一步说明。
附图说明
图1为本发明一种超精密液压伺服转台的结构示意图;
图2为本发明一种超精密液压伺服转台的主视图;
图3为本发明一种超精密液压伺服转台的俯视图;
图4为图3中A-A向的剖视图;
图5为图4中B处的局部放大图;
图6为本发明一种超精密液压伺服转台去掉转台台面和传动轴后的俯视图;
图7为径向油路分配块的结构图;
图8为转台径向导轨的结构图;
图9为转台轴向导轨的结构图;
图中标记示意为:1-转台台面,2-转台上导轨,3-转台径向导轨,4-径向油路分配块,5-封油内圈,6-传动轴,7-圆光栅,8-圆光栅读数头,9-读数头支架,10-台面盖板,11-封油外圈,12-转台轴向导轨,13-转台下导轨,14-上锁紧盘,15-转台底座,16-机床溜板,17-锁紧垫圈,18-锁紧压盘,19-定子压盖,20-电机定子,21-电机转子,22-转子连接盘,23-锁紧活塞,24-下锁紧片,25-蝶形弹簧,26-锁紧油缸,27-限位触块,28-限位支架,29-限位开关,30-锁紧固定块,31-第一回油孔,32-第二回油孔,33-径向进油孔,34-轴向进油孔,35-力矩电机温度线出口,36-力矩电机动力线出口,37-圆光栅读数头线出口,38-锁紧油缸进油孔,39-径向油路环形油槽,40-轴向油路环形油槽。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
如图1-图3所示,本发明一种超精密液压伺服转台包括转台底座15,转台底座15为回转体,转台底座15通过螺栓固定在机床溜板16上,作为伺服转台的基础。
如图4所示,转台底座15上安装有如图9所示的转台轴向导轨12、如图8所示的转台径向导轨3、封油内圈5和力矩电机。转台轴向导轨12通过螺栓与转台底座15固定连接,转台轴向导轨12一侧设置有转台导轨组件。转台导轨组件由转台上导轨2和转台下导轨13连接而成,转台导轨组件在转台轴向导轨12内侧形成一个C型结构,将转台轴向导轨12夹在中间。转台轴向导轨12与转台上导轨2和转台下导轨13相邻的面均为间隙配合。转台径向导轨3安装在转台底座15的凸台上,转台径向导轨3与转台导轨组件相邻,转台径向导轨3与转台导轨组件相邻的面采用间隙配合。三个相邻面的间隙配合部位,中间通入液压油,可以保证转台导轨组件的三个相邻面之间存在液压油膜,能够在三个相邻面不产生摩擦力,使转台悬浮并能保持自由旋转。转台径向导轨3上安装有如图7所示的径向油路分配块4。封油内圈5位于径向油路分配块4的内侧。转台轴向导轨12的外部安装有封油外圈11。
液压油的油路走向为:从液压油箱对径向进油孔33、轴向进油孔34供油,如图4所示,液压油进入径向进油孔33后,进入伺服转台内部设计的管路,依次经过转台底座15、转台径向导轨3、径向油路分配块4,径向油路分配块4内部有径向油路环形槽39,再从径向油路环形槽39分配到径向油路分配块4均匀布置六个孔的管路,均匀布置的每个孔再进入转台径向导轨3的每个液压油腔位置。液压油进入轴向进油孔34后,再进入转台轴向导轨12内部的轴向油路环形槽40,再从轴向油路环形槽40分配到转台轴向导轨12上下平面各均匀布置六个孔的管路,达到上下平面各均匀布置六个液压油腔。转台导轨组件的三个相邻面之间产生液压油膜后,使转台悬浮并能保持自由旋转,液压油回到转台底座15中间的空腔中,从转台底座15中间的空腔部位设置的第一回油孔31和第二回油孔32两个回油孔流出,再回到液压油箱。
力矩电机包括电机定子20和电机转子21。电机定子20安装在转台底座15上,转台底座15上还安装有定子压盖19,定子压盖19从外侧压紧固定电机定子20。转台底座15上方设置有转子连接盘22,转子连接盘22安装在传动轴6底部,电机转子21安装在传动轴6上。电机转子21与电机定子20组成一套力矩电机驱动装置,电机转子21转动带动传动轴6旋转,从而驱动伺服转台旋转。转台底座15上设置有力矩电机温度线出口35和力矩电机动力线出口36,力矩电机温度线出口35用于放置测量力矩电机内部温度的传感器连接的导线,力矩电机动力线出口36用于放置力矩电机的电源线。
转台导轨组件的上方固定安装有转台台面1,转台台面1与传动轴6的输出端连接。当力矩电机工作时,传动轴6可以带动转台台面1和转台导轨组件共同转动。转台台面1的外缘安装有限位触块27,封油外圈11的外缘安装有限位支架28,限位支架28上安装有限位开关29,限位开关29与限位触块27的位置相对。设备工作时,通过限位开关29与限位触块27的近距离感应,对伺服转台的转动角度进行限位。
如图1和图6所示,传动轴6上安装有圆光栅7,径向油路分配块4上安装有读数头支架9,读数头支架9上安装有圆光栅读数头8。转台台面1上留有一个圆孔,圆孔部位安装台面盖板10,便于对圆光栅读数头8的位置进行调整。圆光栅读数头8的读数可以经信号转换后通过设置在转台底座15上的圆光栅读数头线出口37输送到设备外部。设备工作时,力矩电机驱动的转速和角度控制与圆光栅7的角度位置反馈,形成对伺服转台的全闭环控制。
如图5所示,转台底座15上安装有锁紧油缸26和锁紧固定块30,锁紧油缸26内部安装有锁紧活塞23。锁紧活塞23的上方安装有下锁紧片24,锁紧活塞23的下方安装有蝶形弹簧25。蝶形弹簧25的变形可以使锁紧活塞23在锁紧油缸26内上下移动。转台下导轨13的底部安装锁紧垫圈17、锁紧压盘18和上锁紧盘14。上锁紧盘14位于下锁紧片24上方。转台底座15上设置有锁紧油缸进油孔38,锁紧油缸进油孔38与锁紧油缸26内部相通。当液压油使锁紧活塞23伸出时,锁紧活塞23带动下锁紧片24向上运动并顶紧上锁紧盘14,使上锁紧盘14与锁紧固定块30紧密接触,将转台台面1锁紧不旋转。当液压油通入锁紧油缸26使锁紧活塞23收回时,下锁紧片24因自身弹性向下移动,使上锁紧盘14与锁紧固定块30松开不接触,转台台面1可随传动轴6自由进行旋转。
转台底座15上设置有径向进油孔33、第一回油孔31和第二回油孔32。封油外圈11上设置有轴向进油孔34。液压油分别经径向进油孔33、轴向进油孔34进入转台径向导轨3和转台轴向导轨12内部,使转台悬浮并能保持超精密的自由旋转。
本发明一种超精密液压伺服转台在工作时包括以下两种状态。
转台台面1旋转状态:从液压油箱对径向进油孔33、轴向进油孔34和锁紧油缸进油孔38通入液压油,液压油从第一回油孔31和第二回油孔32流出,回到液压油箱,此时,液压油经过径向导轨和轴向导轨内部,使转台悬浮并能保持超精密的自由旋转,同时,锁紧活塞23带动下锁紧片24向下移动,上锁紧盘14与锁紧固定块30松开不接触,通过力矩电机驱动传动轴6和转台台面1转动伺服转台,通过力矩电机与圆光栅7的反馈,对伺服转台实现全闭环控制;
转台台面1锁紧状态:从液压油箱对一种超精密液压伺服转台的径向进油孔33和轴向进油孔34通入液压油,并停止对锁紧油缸进油孔38通入液压油,此时,通过蝶形弹簧25的变形压紧锁紧活塞23,使下锁紧片24顶紧上锁紧盘14,并与锁紧固定块30紧密接触,将伺服转台锁紧不旋转。
此外,在一种超精密液压伺服转台能自由旋转的状态下,通过限位开关29与限位触块27的近距离感应,对伺服转台转动的角度限位控制。
本发明一种超精密液压伺服转台采用静压导轨支撑结构,在转台底座内部设置了转台轴向导轨、转台径向导轨和转台导轨组件,其中转台导轨组件与转台台面固定连接,同步转动。转台导轨组件与转台径向导轨和转台轴向导轨相配合,转台导轨组件包裹在转台径向导轨的外部,转台导轨组件包裹在转台轴向导轨的内部,保证转台台面旋转的高精度,且承载能力高、运转平稳。转台台面与传动轴固定连接,传动轴由力矩电机驱动,可以为提供转台提供较高的力矩。在传动轴上设置有圆光栅,配合圆光栅读数头可以实现对转台转动角度的精确闭环控制。在转台转动过程中,锁紧固定块相关的组件可以对转台导轨组件进行制动,使用方便,可以广泛应用于各种带有旋转轴的精密超精密数控机床,如车床、磨床、四轴机床、五轴机床等设备。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种超精密液压伺服转台,其特征在于:包括转台底座,转台底座上安装有转台轴向导轨、转台径向导轨和力矩电机,转台轴向导轨一侧设置有转台导轨组件,转台轴向导轨夹在转台导轨组件之间,转台径向导轨与转台导轨组件相邻,转台导轨组件的上方安装有转台台面,转台台面与传动轴的输出端连接,传动轴与力矩电机的输出端连接,转台底座上安装有锁紧油缸和锁紧固定块,锁紧油缸内部的锁紧活塞上安装有下锁紧片,转台导轨组件的底部安装有上锁紧盘,上锁紧盘位于下锁紧片上方,锁紧活塞伸出时,下锁紧片能够带动上锁紧盘与锁紧固定块相接触。
2.根据权利要求1所述的一种超精密液压伺服转台,其特征在于:所述转台导轨组件由转台上导轨和转台下导轨连接而成,转台导轨组件在转台轴向导轨内侧形成一个C型结构,将转台轴向导轨夹在中间。
3.根据权利要求1所述的一种超精密液压伺服转台,其特征在于:所述转台轴向导轨与转台导轨组件、转台导轨组件与转台径向导轨相邻的面均为间隙配合。
4.根据权利要求1所述的一种超精密液压伺服转台,其特征在于:所述转台台面上留有一个圆孔,圆孔部位安装台面盖板,所述传动轴安装在转台台面下方。
5.根据权利要求1所述的一种超精密液压伺服转台,其特征在于:所述力矩电机包括电机定子和电机转子,电机定子安装在转台底座上,转子连接盘安装在传动轴底部,电机转子安装在传动轴上。
6.根据权利要求5所述的一种超精密液压伺服转台,其特征在于:所述转台底座上还安装有定子压盖,定子压盖从外侧压紧固定电机定子。
7.根据权利要求1所述的一种超精密液压伺服转台,其特征在于:所述转台径向导轨上安装有径向油路分配块。
8.根据权利要求7所述的一种超精密液压伺服转台,其特征在于:所述传动轴上安装有圆光栅,径向油路分配块上安装有读数头支架,读数头支架上安装有圆光栅读数头。
9.根据权利要求7所述的一种超精密液压伺服转台,其特征在于:所述油路分配块的内侧设置有封油内圈,转台轴向导轨的外部设置有封油外圈。
10.根据权利要求9所述的一种超精密液压伺服转台,其特征在于:所述转台台面的外缘安装有限位触块,封油外圈的外缘安装有限位支架,限位支架上安装有限位开关,限位开关与限位触块的位置相对。
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