CN112123199B - 一种内反馈精密闭式静压转台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内反馈精密闭式静压转台，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。主要包括底座、内反馈式静压轴承、工作台、力矩电机定子、力矩电机转子、传动轴和传动盘，其创新点为：一路液压油通过上承压油腔内部的节流结构节流后进入下承压油腔，另一路通过下承压油腔内部的节流结构节流后进入上承压油腔，形成轴向闭式静压结构；一路液压油通过侧承压油腔内部的节流结构流入到对侧的侧承压油腔，另一路的液压油通过对侧的承压油腔内的节流结构流入到该侧承压油腔，形成径向闭式静压结构。本发明大大提高了转台承载的刚性和抗倾覆能力，应用于磨削加工设备上，有效提了机床的磨削尺寸精度和工件的表面质量。

Description

一种内反馈精密闭式静压转台

技术领域

本发明属于静压转台技术领域，具体涉及一种内反馈精密闭式静压转台。

背景技术

现有静压转台结构上是在工作台外部安装节流器，造成工作台外围安装管路多，美观性和功能性差，调整工作台流量及压力步骤复杂。其中，径向静压和轴向静压分为两个部分，没有集成在一个静压轴承上，会在整体工作台结构上增加多处累计误差，从而加大装配难度，影响工作台整体精度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可大幅度提高转台的钢性和抗倾翻能力、提高转台使用的可靠性、提高工作台的精度、减少外接管路的内反馈精密闭式静压转台。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：

一种内反馈精密闭式静压转台，其特征在于：包括底座、内反馈式静压轴承、工作台、力矩电机定子、力矩电机转子、传动轴和传动盘；

所述内反馈式静压轴承由上导轨、下导轨、静压轴承本体及套装在静压轴承本体外圈的热装套几部分构成；所述上导轨和下导轨同轴上下固定连接；所述静压轴承本体同轴固定安装在底座的上端，

所述力矩电机定子安装在底座下端的里孔内，并通过设置在底座下端的固定座与底座形成固定连接；力矩电机转子与传动轴同轴固定连接，传动轴和传动盘同轴固定连接，传动盘与上导轨同轴固定连接；工作台设置在上导轨的上方，并与上导轨同轴固定连接；

在静压轴承本体的上端中部和下端中部分别设置有上环形凹台和下环形凹台，在上环形凹台内和下环形凹台内沿圆周方向分别均布设置有多个扇形上承压凸台区和多个扇形下承压凸台区，多个上承压凸台区与多个下承压凸台区以错位布置的方式一一对应，构成多组上下承压反馈单元；在每个上承压凸台区的上端和每个下承压凸台区的下端均分别设置有扇形上承压凹槽和扇形下承压凹槽，上承压凹槽与上导轨的下端面之间形成上承压油腔，下承压凹槽与下导轨的上端面之间形成下承压油腔；在每个上承压凹槽内和每个下承压凹槽内均分别设置有上节流凸台区和下节流凸台区，在每个上节流凸台区内和每个下节流凸台区内分别设置有上进油沟槽和下进油沟槽，在上进油沟槽的两侧和下进油沟槽的两侧均分别设置有上节流后沟槽和下节流后沟槽；在静压轴承本体内部，对应于每组承压反馈单元均设置有一组上反馈油路和一组下反馈油路，上反馈油路连通下节流后沟槽与对应的上承压凹槽，下反馈油路连上节流后沟槽与对应的下承压凹槽；

在静压轴承本体的内圈沿圆周方向均布设置有偶数个侧承压凸台区，呈180°相对的两个侧承压凸台区构成一组侧向承压反馈单元；在每个侧承压凸台区内设置有侧承压凹槽，侧承压凹槽与下导轨的侧面之间形成侧承压油腔，在侧承压凹槽内设置有侧节流凸台区，在每个侧节流凸台区内设置有侧进油沟槽，侧进油沟槽的两侧设置有侧节流后沟槽；对应于每组侧向承压反馈单元均设置有一组左半环反馈油路和一组右半环反馈油路，左半环反馈油路连通其中一侧承压凸台区内的侧节流后沟槽和对应的另一侧承压凸台区内的侧承压凹槽，右半环反馈油路连通所述另一侧承压凸台区内的侧节流后沟槽和所述一侧承压凸台区内的侧承压凹槽；

在静压轴承本体的外圈上设置有环形进油槽，在热装套上设置有与进油槽连通的进油接口，在静压轴承本体内部对应于每个上节流凸台区内的上进油沟槽、每个下节流凸台区内的下进油沟槽及每个侧节流凸台区内的侧进油沟槽分别设置有一上进油分路、下进油分路和侧进油分路，上进油分路、下进油分路和侧进油分路分别连通环形进油槽与对应的进油沟槽；

在上导轨的上端部同轴固定有密封盖；在静压轴承本体的上端位于上导轨的外围固定安装有密封挡圈，密封挡圈的上端部伸入到密封盖内部。

进一步的：所述左半环反馈油路和右半环反馈油路均由连通侧节流后沟槽的第一径向孔道、连通对应侧承压凹槽的第二径向孔道、与第一径向孔道连通的第一轴向孔道、与第二径向孔道连通的第二轴向孔道及连通第一轴向孔道和第二轴向孔道的半环形油槽构成，所述半环形油槽设置在静压轴承本体上端面上和或底座的上端面上。

进一步的：在密封挡圈下端与静压轴承本体的上端之间位于半环形油槽的外侧和内侧均嵌装有0型密封圈。

进一步的：在底座的上端与静压轴承本体的下端之间位于半环形油槽的内侧和外侧均嵌装有0型密封圈。

进一步的：在工作台中心孔的上端位置安装有端盖。

本发明具有的优点和积极效果：

1、本内反馈精密闭式静压转台径向和轴向采用内反馈闭式静压轴承支撑，内反馈精密闭式静压轴承节流结构与导轨承载面集成设计，无外置节流器，外形整洁美观，且节流结构具备反馈功能。内反馈精密闭式静压轴承是用液压泵将高压油送到轴承间隙里，强制形成油膜，靠液体的静压平衡外载荷。高压油经节流后进入承压油腔，节流结构用来保持油膜稳定性的。当轴向载荷为零时，各承压油腔的油压彼此相等，当轴系受载荷时，轴向偏移，各承压油腔附近的间隙不同，受力大的油膜减薄，流量减小，因此经过这部分的节流结构的流量减小，在节流结构中的压力也减小，但是油泵的压力保持不变，所有下承压油腔中的压力将加大。同理，上承压油腔的压力将减小。轴承依靠压力差平衡重量，当承重发生变化时靠内反馈自动调节，无须调节油泵压力，大大提高了转台承载的刚性和抗倾覆能力，提高了转台运行的可靠性，其应用于磨削设备上，有效提了机床的磨削尺寸精度和工件的表面质量。

2、本发明将径向静压和轴向静压集成在一个静压轴承上，减小了工作台结构上的累计误差，降低了装配难度，提高了工作台整体精度。

3、本发明的进油路和反馈油路均由加工在工件内的连通孔孔道来实现，减少了外接管路，简化了结构，使转台达到外形整洁美观的效果。

附图说明

图1是本发明的整体剖视图；

图2是本发明的整体外观立体图；

图3是本发明静压轴承本体的结构示意图，3a、平面图；3b、立体图1；3c、立体图2；

图4是本发明底座的结构示意图；

图5是本发明内反馈闭式静压轴承工4原理图。

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。

一种内反馈精密闭式静压转台，请参见图1-4，其发明点为：包括底座11、内反馈式静压轴承、工作台1、力矩电机定子13、力矩电机转子12、传动轴7和传动盘5。

所述内反馈式静压轴承由上导轨2、下导轨4、静压轴承本体3及套装在静压轴承本体外圈的热装套10几部分构成。所述上导轨和下导轨通过螺钉同轴上下固定连接；所述静压轴承本体通过螺钉同轴固定安装在底座的上端。

所述力矩电机定子安装在底座下端的里孔内，并通过设置在底座下端的固定座14与底座形成固定连接。力矩电机转子与传动轴同轴固定连接，传动轴和传动盘通过螺钉同轴固定连接，传动盘与上导轨通过螺钉等连接方式同轴固定连接；工作台设置在上导轨的上方，并与上导轨通过螺钉同轴固定连接。

在静压轴承本体的上端中部和下端中部分别设置有上环形凹台3.1和下环形凹台3.12，在上环形凹台内和下环形凹台内沿圆周方向分别均布设置有多个扇形上承压凸台区3.2和多个扇形下承压凸台区3.13，多个上承压凸台区与多个下承压凸台区以错位布置的方式一一对应，构成多组上下承压反馈单元；在每个上承压凸台区的上端和每个下承压凸台区的下端均分别设置有扇形上承压凹槽3.3和扇形下承压凹槽3.14，上承压凹槽与上导轨的下端面之间形成上承压油腔，下承压凹槽与下导轨的上端面之间形成下承压油腔；在每个上承压凹槽内和每个下承压凹槽内均分别设置有上节流凸台区3.4和下节流凸台区3.15，在每个上节流凸台区和每个下节流凸台区分别设置有上进油沟槽3.5和下进油沟槽3.16，在上进油沟槽的两侧和下进油沟槽的两侧均分别设置有上节流后沟槽3.6和下节流后沟槽3.17。在静压轴承本体内部对应于每组承压反馈单元均设置有一组上反馈油路和一组下反馈油路，上反馈油路连通下节流后沟槽与对应的上承压凹槽，下反馈油路连上节流后沟槽与对应的下承压凹槽。通过合理设置上承压凸台区和对应下承压凸台区的错开角度位置，上反馈油路和下反馈油路可采用沿轴向方向的孔道直接实现节流后沟槽与承压凹槽的连通。

在静压轴承本体的内圈沿圆周方向均布设置有偶数个侧承压凸台区3.7，呈180°相对的两个侧承压凸台区构成一组侧向承压反馈单元。在每个侧承压凸台区内设置有侧承压凹槽3.8，侧承压凹槽与下导轨的侧面之间形成侧承压油腔。在侧承压凹槽内设置有侧节流凸台区3.9，在每个侧节流凸台区内设置有侧进油沟槽3.10，侧进油沟槽的两侧设置有侧节流后沟槽3.11。对应于每组侧向承压反馈单元均设置有一组左半环反馈油路和一组右半环反馈油路，左半环反馈油路连通其中一侧承压凸台区内的侧节流后沟槽和对应的另一侧承压凸台区内的侧承压凹槽，右半环反馈油路连通所述另一侧承压凸台区内的侧节流后沟槽和所述一侧承压凸台区内的侧承压凹槽。

上述上承压油腔、下承压油腔及侧承压油腔分别起到上承压、下承压和侧承压作用，上承压区域、下承压区域及侧承压区域应该是对应承压凹槽内位于节流凸台区的外围区域。

在静压轴承本体的外圈上设置有环形进油槽3.18，在热装套上设置有与进油槽连通的进油接口10.1，侧承压凹槽与下导轨的侧面之间形成侧承压油腔。在静压轴承本体内部对应于每个上节流凸台区内的上进油沟槽、每个下节流凸台区内的下进油沟槽及每个侧节流凸台区内的侧进油沟槽分别设置有一上进油分路、下进油分路和侧进油分路，上进油分路、下进油分路和侧进油分路分别连通环形进油槽与对应的进油沟槽。具体的，上进油分路由径向孔道和连通径向孔道的竖向上延伸孔道构成；下进油分路由径向孔道和连通径向孔道的竖向下延伸孔道构成；侧进油分路采用直通径向孔道。

在上导轨的上端部同轴固定有密封盖8；在静压轴承本体的上端位于上导轨的外围固定安装有密封挡圈9，密封挡圈的上端部伸入到密封盖内部。设置密封盖和密封挡圈起到的作用是：防止切削液进入内反馈闭式静压轴承内部。

上述结构中，进一步的：所述左半环反馈油路和右半环反馈油路均由连通侧节流后沟槽的第一径向孔道、连通对应侧承压凹槽的第二径向孔道、与第一径向孔道连通的第一轴向孔道、与第二径向孔道连通的第二轴向孔道及连通第一轴向孔道和第二轴向孔道的半环形油槽构成，所述半环形油槽设置在静压轴承本体上端面上和或底座的上端面上，比如附图3a中设置在静压轴承本体上端面上的半环形油槽3.20，图4中设置在底座的上端面上的半环形油槽11.1。具体的，在侧承压凸台区的数量较少的情况下，比如四个，可将半环形油槽全部设置在静压轴承本体上端面或全部设置在底座的上端面上，而当侧承压凸台区的数量较多的情况下，比如六个或以上，可将半环形油槽分布在静压轴承本体上端面上和底座的上端面上，一部分走位于上部的半环形油槽，另一部分走位于下部的半环形油槽，以实现油路的合理布置。

上述结构中，进一步的：在密封挡圈下端与静压轴承本体的上端之间位于半环形油槽的外侧和内侧均嵌装有0型密封圈。起到的作用是：防止侧向漏油。具体的，可在静压轴承本体的上端位于半环形油槽的外侧和内侧各设置一圈环形凹槽3.21，在该两环形凹槽内各安装一O型密封圈。

上述结构中，进一步的：在底座的上端与静压轴承本体的下端之间位于半环形油槽的内侧和外侧均嵌装有0型密封圈。起到的作用是：防止侧向漏油。具体的，可在底座的上端位于半环形油槽的内侧和外侧各设置一圈环形凹槽11.2，每个环形凹槽内安装一O型密封圈。

上述结构中，进一步的：在工作台中心孔的上端位置安装有端盖6，起到密封作用。

本内反馈精密闭式静压转台，除上述发明点外，在静压轴承本上沿圆周方向均布设置有回油通孔3.19，回油通孔连通上环形凹台和下环形凸台，回油通过底座与下导轨之间的配合间隙流入到底座的内腔孔中，并通过与内腔孔连通的回油口11.3排出，实现油液的回收，避免环境污染。

上述内反馈式静压轴承的工作原理参见图5：

内反馈闭式静压的结构形式，是一种新型的静压结构形式，是一种恒压供油、节流结构内置、缝隙节流的新型特殊的结构形式。其原理为一路液压油通过上承压油腔内部的节流结构节流后进入下承压油腔，另一路通过下承压油腔内部的节流结构节流后进入上承压油腔，形成轴向闭式静压结构。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，同理一路液压油通过侧承压油腔内部的节流结构流入到对侧的侧承压油腔，另一路的液压油通过对侧的承压油腔内的节流结构流入到该侧承压油腔，形成径向闭式静压结构，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(增大为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(减小为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，下承压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，使进入下承压油腔的压力更增大，实现反馈作用。沿径向方向的反馈参考上述沿周向方向的反馈原理。

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 (4)

1.一种内反馈精密闭式静压转台，其特征在于：包括底座、内反馈式静压轴承、工作台、力矩电机定子、力矩电机转子、传动轴和传动盘；

所述内反馈式静压轴承由上导轨、下导轨、静压轴承本体及套装在静压轴承本体外圈的热装套几部分构成；所述上导轨和下导轨同轴上下固定连接；所述静压轴承本体同轴固定安装在底座的上端，

所述力矩电机定子安装在底座下端的里孔内，并通过设置在底座下端的固定座与底座形成固定连接；力矩电机转子与传动轴同轴固定连接，传动轴和传动盘同轴固定连接，传动盘与上导轨同轴固定连接；工作台设置在上导轨的上方，并与上导轨同轴固定连接；

在静压轴承本体的上端中部和下端中部分别设置有上环形凹台和下环形凹台，在上环形凹台内和下环形凹台内沿圆周方向分别均布设置有多个扇形上承压凸台区和多个扇形下承压凸台区，多个上承压凸台区与多个下承压凸台区以错位布置的方式一一对应，构成多组上下承压反馈单元；在每个上承压凸台区的上端和每个下承压凸台区的下端均分别设置有扇形上承压凹槽和扇形下承压凹槽，上承压凹槽与上导轨的下端面之间形成上承压油腔，下承压凹槽与下导轨的上端面之间形成下承压油腔；在每个上承压凹槽内和每个下承压凹槽内均分别设置有上节流凸台区和下节流凸台区，在每个上节流凸台区内和每个下节流凸台区内分别设置有上进油沟槽和下进油沟槽，在上进油沟槽的两侧和下进油沟槽的两侧均分别设置有上节流后沟槽和下节流后沟槽；在静压轴承本体内部，对应于每组承压反馈单元均设置有一组上反馈油路和一组下反馈油路，上反馈油路连通下节流后沟槽与对应的上承压凹槽，下反馈油路连上节流后沟槽与对应的下承压凹槽；

在静压轴承本体的内圈沿圆周方向均布设置有偶数个侧承压凸台区，呈180°相对的两个侧承压凸台区构成一组侧向承压反馈单元；在每个侧承压凸台区内设置有侧承压凹槽，侧承压凹槽与下导轨的侧面之间形成侧承压油腔，在侧承压凹槽内设置有侧节流凸台区，在每个侧节流凸台区内设置有侧进油沟槽，侧进油沟槽的两侧设置有侧节流后沟槽；对应于每组侧向承压反馈单元均设置有一组左半环反馈油路和一组右半环反馈油路，左半环反馈油路连通其中一侧承压凸台区内的侧节流后沟槽和对应的另一侧承压凸台区内的侧承压凹槽，右半环反馈油路连通所述另一侧承压凸台区内的侧节流后沟槽和所述一侧承压凸台区内的侧承压凹槽；

在静压轴承本体的外圈上设置有环形进油槽，在热装套上设置有与进油槽连通的进油接口，在静压轴承本体内部对应于每个上节流凸台区内的上进油沟槽、每个下节流凸台区内的下进油沟槽及每个侧节流凸台区内的侧进油沟槽分别设置有一上进油分路、下进油分路和侧进油分路，上进油分路、下进油分路和侧进油分路分别连通环形进油槽与对应的进油沟槽；

在上导轨的上端部同轴固定有密封盖；在静压轴承本体的上端位于上导轨的外围固定安装有密封挡圈，密封挡圈的上端部伸入到密封盖内部。

2.根据权利要求1所述的内反馈精密闭式静压转台，其特征在于：所述左半环反馈油路和右半环反馈油路均由连通侧节流后沟槽的第一径向孔道、连通对应侧承压凹槽的第二径向孔道、与第一径向孔道连通的第一轴向孔道、与第二径向孔道连通的第二轴向孔道及连通第一轴向孔道和第二轴向孔道的半环形油槽构成，所述半环形油槽设置在静压轴承本体上端面上和/或底座的上端面上。

3.根据权利要求2所述的内反馈精密闭式静压转台，其特征在于：在底座的上端与静压轴承本体的下端之间位于半环形油槽的内侧和外侧均嵌装有0型密封圈。

4.根据权利要求1所述的内反馈精密闭式静压转台，其特征在于：在工作台中心孔的上端位置安装有端盖。

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