CN112122946A - 一种高精度闭式内反馈静压直线导轨 - Google Patents

一种高精度闭式内反馈静压直线导轨 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高精度闭式内反馈静压直线导轨，是一种恒压供油、节流器内置、缝隙节流的新型特殊的结构形式。主要由T型导轨、U型滑块、左压板和右压板构成，其创新点为：滑块一路液压油通过上节流区域节流后进入下承压油腔，另一路通过下节流区域节流后进入上承压油腔；滑块一路液压油通过左节流区域节流后进入右承压油腔，另一路通过右节流区域节流后进入左承压油腔，形成闭式内反馈承压结构。本发明提高了导轨的刚度和精度、减小了外接管路，从而提高了运行可靠性、且便于标准化集成化批量生产。

Description

一种高精度闭式内反馈静压直线导轨
技术领域
本发明属于静压导轨技术领域，具体涉及一种高精度闭式内反馈静压直线导轨。
背景技术
在大型精密机床上经常采用静压导轨，静压导轨是一个经典的导轨结构，已有近百年的历史，由于摩擦系数仅有0.0005，所以其定位精度高于现有常用导轨，且由于没有导轨副的机械摩擦，正常使用下其寿命是无限的，特别应指出的是，由于相互运动的导轨和滑块之间有一层薄薄的油膜存在，而由于流体的动能可在瞬间转变为压力能，使油膜具有很强的吸振性，以上特点使静压导轨具有长远发展的潜力。但传统的静压导轨处于谁用谁设计、谁制造谁安装的状况，与形成产业化标准化由专业厂生产的滚动导轨相比，具有成本高、可靠性差、工艺水平低的不足。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可提高导轨的刚度和精度、减少外接管路，从而可提高运行可靠性、且便于标准化集成化批量生产的高精度闭式内反馈静压直线导轨。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：
一种高精度闭式内反馈静压直线导轨，包括T型导轨、U型滑块、左压板和右压板；U型滑块与T型导轨的上端导轨面和两侧导轨面配合，两压板设置在T型导轨的左右两边，两压板与U型滑块两侧边的下端接触并固定连接，并分别与T型导轨的两侧下端导轨面配合，其特征在于：在U型滑块上部内端面的左中部位置、在U型滑块上部内端面的右中部位置、在U型滑块左边内侧面的中部位置、在U型滑块右边内侧面的中部位置、在左边压板上端面的中部位置及在右边压板上端面的中部位置分别设置有上左节流区域、上右节流区域、左侧节流区域、右侧节流区域、下左节流区域和下右节流区域；每处节流区域的节流端面与导轨的对应面之间设置有节流间隙，在每处节流区域内设置有两条相平行的进油沟槽，进油沟槽沿轨长方向设置，在每处进油沟槽处各设置有一节流进油孔，在U型滑块的一端设置有总进油孔，在U型滑块的内部及两压板的内部加工有连通的进油路，使总进油孔至各节流进油孔之间形成油路连通；在每处进油沟槽的两侧均设置有一前部节流后沟槽和后部节流后沟槽，每处节流区域内的前部节流后沟槽和后部节流后沟槽均为三条；前、后部两节流后沟槽的长度均小于进油沟槽的长度；
在U型滑块的上部内端面上位于上左节流区域的前方和后方分别设置有上左前承压凹槽和上左后承压凹槽；在U型滑块的上部内端面上位于上右节流区域的前方和后方分别设置有上右前承压凹槽和上右后承压凹槽；在U型滑块的左边内侧面上位于左侧节流区域的前方和后方分别设置有左前承压凹槽和左后承压凹槽；在U型滑块的右边内侧面上位于右侧节流区域的前方和后方分别设置有右前承压凹槽和右后承压凹槽；在左边压板的上端面上位于下左节流区域的前方和后方分别设置有下左前承压凹槽和下左后承压凹槽；在右边压板的上端面上位于下右节流区域的前方和后方分别设置有下右前承压凹槽和下右后承压凹槽，各处承压凹槽区与导轨的对应面之间构成承压油腔；
上左节流区域的前部节流后沟槽与下左前承压凹槽之间、上左节流区域的后部节流后沟槽与下左后承压凹槽之间、上右节流区域的前部节流后沟槽与下右前承压凹槽之间、上右节流区域的后部节流后沟槽与下右后承压凹槽之间、下左节流区域的前部节流后沟槽与上左前承压凹槽之间、下左节流区域的后部节流后沟槽与上右前承压凹槽之间、下右节流区域的前部节流后沟槽与上右前承压凹槽之间、下右节流区域的后部节流后沟槽与上右后承压凹槽之间、左侧节流区域的前部节流后沟槽与右前承压凹槽之间、左侧节流区域的后部节流后沟槽与右后承压凹槽之间、右侧节流区域的前部节流后沟槽与左前承压凹槽之间、右侧节流区域的后部节流后沟槽与左后承压凹槽之间分别通过一组内置的反馈油路连通。
进一步的：在左压板和右压板的上端还分别设置有左接油长槽和右接油长槽，两接油长槽与对应压板的底面之间设置有排油通孔。
本发明具有的优点和积极效果：
1、本高精度闭式内反馈静压直线导轨采用内反馈式缝隙节流结构，大幅度提高了导轨的刚度和精度。
2、本高精度闭式内反馈静压直线导轨将节流结构集成在一个滑块上，管路较传统静压导轨大大缩短减少，从而减少了液压油的外漏，提高了运行可靠性。
3、本高精度闭式内反馈静压直线导轨便于标准化集成化批量生产，对导轨加工条件较好的工厂，只需向专业厂购买集成的油路节流滑块和液压油源，而自己加工制造导轨槽就可，对加工能力不具备的用户，可成套购买集成的油路节流滑块和导轨槽，总之，这种新型静压导轨可以产业化标准化生产。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；1a、正视图；1b、左视图；1c、立体图
图2是本发明T型导轨的结构示意图；
图3是本发明U型滑块的结构示意图；3a、第一角度的立体结构示意图；3b、第二角度的立体结构示意图；
图4是本发明两压板的结构示意图；
图5是图1b的A-A剖视图；
图6是图1b的B-B剖视图。
具体实施方式
下面结合图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种高精度闭式内反馈静压直线导轨，请参见图1-6，包括T型导轨1、U型滑块2、左压板3和右压板4。U型滑块与T型导轨的上端导轨面1.1和两侧导轨面1.2配合，两压板设置在T型导轨的左右两边，两压板与U型滑块两侧边的下端接触并固定连接，并分别与T型导轨的两侧下端导轨面1.3配合，其发明点为：
在U型滑块的上部内端面的左中部位置、在U型滑块的上部内端面的右中部位置、在U型滑块的左边内侧面的中部位置、在U型滑块的右边内侧面的中部位置、在左边压板的上端面中部位置及在右边压板的上端面中部位置分别设置有上左节流区域2.1、上右节流区域2.2、左侧节流区域2.3、右侧节流区域2.4、下左节流区域3.1和下右节流区域4.1。每处节流区域的节流端面与导轨的对应面之间设置有节流间隙，在每处节流区域内至少设置有一条进油沟槽，进油沟槽沿轨长方向设置，在每处进油沟槽处各设置有一节流进油孔。参见图3a中上左节流区域内的进油沟槽2.1.1和节流进油孔2.1.2。在U型滑块的一端设置有总进油孔，在U型滑块的内部及两压板的内部加工有连通的进油路，使总进油孔至各节流进油孔之间形成油路连通。即外部液压油通过总进油孔进入进油路5，进油路由横向油路、纵向油路、竖向油路及通道各节流进油孔的分支管路连通构成,实现将液压油输送至滑块与导轨的上部配合位置、两侧配合位置及两压板与导轨的下部配合位置。在每处进油沟槽的左右两侧均设置有一前部节流后沟槽和后部节流后沟槽，前、后部两节流后沟槽的长度均小于进油沟槽的长度。参见图3a中上左节流区域内前部节流沟槽2.1.3和后部节流沟槽2.1.4。
在U型滑块的上部内端面上位于上左节流区域的前方和后方分别设置有上左前承压凹槽2.5和上左后承压凹槽2.6。在U型滑块的上部内端面上位于上右节流区域的前方和后方分别设置有上右前承压凹槽2.7和上右后承压凹槽2.8。在U型滑块的左边内侧面上位于左侧节流区域的前方和后方分别设置有左前承压凹槽2.9和左后承压凹槽2.10。在U型滑块的右边内侧面上位于右侧节流区域的前方和后方分别设置有右前承压凹槽2.11和右后承压凹槽2.12。在左边压板的上端面上位于下左节流区域的前方和后方分别设置有下左前承压凹槽3.2和下左后承压凹槽3.3。在右边压板的上端面上位于下右节流区域的前方和后方分别设置有下右前承压凹槽4.2和下右后承压凹槽4.3，各处承压凹槽区与导轨的对应面之间构成承压油腔。
上左节流区域的前部节流后沟槽与下左前承压凹槽之间、上左节流区域的后部节流后沟槽与下左后承压凹槽之间、上右节流区域的前部节流后沟槽与下右前承压凹槽之间、上右节流区域的后部节流后沟槽与下右后承压凹槽之间、下左节流区域的前部节流后沟槽与上左前承压凹槽之间、下左节流区域的后部节流后沟槽与上右前承压凹槽之间、下右节流区域的前部节流后沟槽与上右前承压凹槽之间、下右节流区域的后部节流后沟槽与上右后承压凹槽之间、左侧节流区域的前部节流后沟槽与右前承压凹槽之间、左侧节流区域的后部节流后沟槽与右后承压凹槽之间、右侧节流区域的前部节流后沟槽与左前承压凹槽之间、右侧节流区域的后部节流后沟槽与左后承压凹槽之间分别通过一组内置的反馈油路6连通。反馈油路加工于滑块内部和压板内部，上下方向的反馈油路通过滑块上的油路与压板上的油路的对正衔接来实现，左右方向的反馈油路仅需通过滑块上的油路即可实现。上述反馈油路的具体构成、设置位置等不受限制，只要保证各组反馈油路之间不连通、油路便于加工、布置合理即可。
上述结构中，进一步的：每处节流区域内的进油沟槽优选为平行设置的两条，每处节流区域内的前部节流后沟槽和后部节流后沟槽均为三条。主要目的是为了充分收集节流后的油，保证流入承压油腔的节流后油的流量，是承压油腔的饱满度高。
本高精度闭式内反馈静压直线导轨，除上述节流反馈结构外，在左压板和右压板的上端还分别设置有左接油长槽3.4和右接油长槽4.4，两接油长槽与对应压板的底面之间设置有排油通孔。两接油长槽分别用于收集导轨两侧渗出的液压油，然后通过排油通孔排出。
本高精度闭式内反馈静压直线导轨，是一种新型的静压结构形式，是一种恒压供油、节流器内置、缝隙节流的新型特殊的结构形式。其原理为滑块一路液压油通过上节流区域节流后进入下承压油腔，另一路通过下节流区域节流后进入上承压油腔。在无载荷状态时，上承压油腔与导轨之间有缝隙h0，下承压油腔与导轨间有缝隙h0，同理滑块左右两侧同样用上述结构形式，形成闭式静压结构，达到稳定工作状态。当导轨受到下压力F作用时，产生Δh间隙变化值。与此同时，上承压油腔由于间隙值增大(增大至h0+Δh)导致油腔内压力减小，同时下承压油腔内部的节流结构(用于控制上承压油腔的液压油)由于间隙值减小(减小至h0-Δh)，在节流上损失的压力增大，使进入上承压油腔的压力更减小，实现反馈作用；同理，下油腔由于间隙值减小(减小为h0-Δh)导致油腔内压力增大，同时上承压油腔内部的节流结构(用于控制下承压油腔的液压油)由于间隙增大(增大为h0+Δh)，在节流上损失的压力减小，使进入下油腔的压力更增大，实现反馈作用。
本高精度闭式内反馈静压直线导轨集成了承压油腔和节流结构在同一个平面内，但是这个承压油腔内的油压并不是由这个承压油腔内的节流结构来控制的，而是与其组成闭式静压结构的与其相对的一个平面内的节流结构来控制的；而对面的承压油腔内的油压是由这个节流来控制的，这样就组成了一组反馈作用。节流器为多条沟槽，两条较长的沟槽为进油槽，油压为供油压力P0，经过节流缝隙起到节流的作用，到达长度较短的六条节流后沟槽，这六条节流后槽与对面的承压油腔连通，液压油压力变为P1，P1≈1/2P0，从而实现了相对两侧油腔的关联，使导轨在承受载时，保证了导轨本身精度不会受到影响。导轨的承载能力也会大大的加强。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (2)

1.一种高精度闭式内反馈静压直线导轨，包括T型导轨、U型滑块、左压板和右压板；U型滑块与T型导轨的上端导轨面和两侧导轨面配合，两压板设置在T型导轨的左右两边，两压板与U型滑块两侧边的下端接触并固定连接，并分别与T型导轨的两侧下端导轨面配合，其特征在于：在U型滑块上部内端面的左中部位置、在U型滑块上部内端面的右中部位置、在U型滑块左边内侧面的中部位置、在U型滑块右边内侧面的中部位置、在左边压板上端面的中部位置及在右边压板上端面的中部位置分别设置有上左节流区域、上右节流区域、左侧节流区域、右侧节流区域、下左节流区域和下右节流区域；每处节流区域的节流端面与导轨的对应面之间设置有节流间隙，在每处节流区域内设置有两条相平行的进油沟槽，进油沟槽沿轨长方向设置，在每处进油沟槽处各设置有一节流进油孔，在U型滑块的一端设置有总进油孔，在U型滑块的内部及两压板的内部加工有连通的进油路，使总进油孔至各节流进油孔之间形成油路连通；在每处进油沟槽的两侧均设置有一前部节流后沟槽和后部节流后沟槽，每处节流区域内的前部节流后沟槽和后部节流后沟槽均为三条；前、后部两节流后沟槽的长度均小于进油沟槽的长度；
在U型滑块的上部内端面上位于上左节流区域的前方和后方分别设置有上左前承压凹槽和上左后承压凹槽；在U型滑块的上部内端面上位于上右节流区域的前方和后方分别设置有上右前承压凹槽和上右后承压凹槽；在U型滑块的左边内侧面上位于左侧节流区域的前方和后方分别设置有左前承压凹槽和左后承压凹槽；在U型滑块的右边内侧面上位于右侧节流区域的前方和后方分别设置有右前承压凹槽和右后承压凹槽；在左边压板的上端面上位于下左节流区域的前方和后方分别设置有下左前承压凹槽和下左后承压凹槽；在右边压板的上端面上位于下右节流区域的前方和后方分别设置有下右前承压凹槽和下右后承压凹槽，各处承压凹槽区与导轨的对应面之间构成承压油腔；
上左节流区域的前部节流后沟槽与下左前承压凹槽之间、上左节流区域的后部节流后沟槽与下左后承压凹槽之间、上右节流区域的前部节流后沟槽与下右前承压凹槽之间、上右节流区域的后部节流后沟槽与下右后承压凹槽之间、下左节流区域的前部节流后沟槽与上左前承压凹槽之间、下左节流区域的后部节流后沟槽与上右前承压凹槽之间、下右节流区域的前部节流后沟槽与上右前承压凹槽之间、下右节流区域的后部节流后沟槽与上右后承压凹槽之间、左侧节流区域的前部节流后沟槽与右前承压凹槽之间、左侧节流区域的后部节流后沟槽与右后承压凹槽之间、右侧节流区域的前部节流后沟槽与左前承压凹槽之间、右侧节流区域的后部节流后沟槽与左后承压凹槽之间分别通过一组内置的反馈油路连通。
2.根据权利要求1所述的高精度闭式内反馈静压直线导轨，其特征在于：在左压板和右压板的上端还分别设置有左接油长槽和右接油长槽，两接油长槽与对应压板的底面之间设置有排油通孔。
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