CN113290378A - 基于压电陶瓷的精密圆弧导轨的圆度调整装置 - Google Patents
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Abstract
基于压电陶瓷的精密圆弧导轨的圆度调整装置，包括有固定块、压电陶瓷和调整块；在轨道的左右两侧成对设有调整块，调整块的外侧通过压电陶瓷与固定块相连；本发明采用压电陶瓷作为作动器，通过调整压电陶瓷上的电压使陶瓷产生变形，该变形通过调整块作用到轨道上，改变轨道的径向位置；本发明可以实现圆弧导轨的轨道外集中调整，是轨道圆度自动化、智能化调整的基础；具有结构紧凑、节省工具活动空间的特点。
Description
技术领域
本发明属于圆弧滚动导轨结构技术领域，特别涉及基于压电陶瓷的精密圆弧导轨的圆度调整装置。
背景技术
圆弧滚动导轨是一种新型的、特殊的滚动导轨，导轨的轨道是分段的圆弧形，可以拼接成一个完整的圆，也可以分段使用。与滚动轴承相比，圆弧导轨更容易实现大直径的精密圆周运动，而且制造、运输和使用更加方便、灵活，因此最近几年在大型精密机械结构中逐渐获得应用。
大直径圆弧导轨的圆周运动精度除了与轨道加工的圆度有关外，还与轨道安装时的径向调整精度有密切关系。轨道圆度的加工误差主要是轨道的整体变形，此外安装轨道的基座如果是半环形结构，基座的内部应力也会导致半环的几何形状发生变化，从而导致基座上的轨道圆度发生变化。为此，圆弧形导轨在安装过程中和使用一段时间后都会需要对轨道圆度误差进行调整。通常的调整方案是调整导轨两侧用来定位的径向定位块位置。导轨精度越高，定位块数量越多，调整越繁琐，调整时间越长。
精密机械设备中，回转运动传统上主要是通过精密轴承实现的。对于大直径的精密滚动轴承，由于材料、结构和加工条件的影响，回转精度的提高十分困难，随着尺寸的增大，运输和安装也越发困难。分段式圆弧形滚动导轨是一种新型的导轨型式，由于轨道采用分段型式，适合制作大直径的回转支撑部件，运输和安装也比传统的大直径滚动轴承方便，圆弧形滚动导轨近几年开始在大型精密机械设备中使用。
分段式圆弧形滚动导轨的回转精度除了与轨道的加工精度有关外，安装过程中轨道圆度的调整也是一个关键。对于大直径的分段式圆弧形滚动导轨，圆度误差的主要来源是轨道的整体变形误差，这种误差可以在安装过程中通过调整定位块减小，从而提高圆弧导轨的运动精度。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供基于压电陶瓷的精密圆弧导轨的圆度调整装置；这种调整结构可通过外部提供的电压调整轨道局部的径向位置，从而降低圆弧导轨轨道的圆度误差。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于压电陶瓷的精密圆弧导轨的圆度调整装置，包括有固定块、压电陶瓷和调整块；在轨道的左右两侧成对设有调整块，调整块的外侧通过压电陶瓷与固定块相连。
所述的调整块与轨道接触的前端面成圆弧状，曲率半径小于轨道接触面的曲率半径。
所述的固定块通过螺钉固定在半环形的基座上。
所述圆压电陶瓷上设有电极，电极通过导线与外部电源电连接。
所述的压电陶瓷在电压作用下发生变形。
所述的压电陶瓷电极与导轨和基座绝缘。
所述的基座与调整块相对应的两个侧面分别设有一槽。
所述的槽成对称状设在基座两侧，两个槽之间的基座内设有安装导线的电极孔7。
所述的电极孔，靠近轨道圆心的轨道一侧的压电陶瓷的电极引线通过电极孔穿出后与外部供电电压相连，通过电压高低调整导轨的圆度，电压信号应该与周围的零部件绝缘并与外部电压控制装置相连。
本发明的结构特点还在于：
对于安装完成后的圆弧导轨，轨道两侧不必预留调整轨道圆度的螺丝刀活动空间，可在工作过程中通过调整压电陶瓷的供电电压，实时调整轨道圆度。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明的调整装置由固定块、压电陶瓷和调整块三部分构成，三部分依次粘接成一体。固定块上有螺钉孔，通过螺钉将整个调整结构固定在轨道的两侧。压电陶瓷上有电极，由外部电源给电极供电。通过调整外部供电电源的电压调整陶瓷沿轨道圆弧径向的几何尺寸的变化量。使用时先测量轨道圆度误差，然后根据圆度误差数据，调整圆弧轨道的局部径向位置，即通过调整压电陶瓷的供电电压，改变压电陶瓷的几何变形量，从而调整与调整块接触点附近的轨道变形，最终减小轨道的圆度误差。本发明采用压电陶瓷作为作动器，通过调整压电陶瓷上的电压使陶瓷产生变形，该变形通过调整块作用到轨道上，从而改变轨道的径向位置；该方案可以实现圆弧导轨的轨道外集中调整，是轨道圆度自动化、智能化调整的基础。
圆弧导轨在与相邻机械结构安装在一起以后，尤其是在工作过程中，如果需要调整圆度，就需要留出调整圆度的螺丝刀活动空间，采用本发明的方案则可以省去调整工具的活动空间，整体结构更紧凑。另外，由于采用电压调整圆度，相对于机械方法调整圆度(如用顶丝调整轨道圆度)，更容易实现轨道圆度调整的自动化、智能化，即可以在计算机控制下，采用自动化、智能化的调整算法调整圆度，进而可以实现更高的调整精度。
附图说明
图1为本发明的剖面示意图。
图2本发明的结构示意图。
图3为本发明的使用状态图。
图4为本发明调整前后对比示意图。
图中：1-调整块，2-压电陶瓷，3-固定块，4-螺钉，5-基座，6-轨道，7-电极孔，8-电极一，9-电极二，10-钢球，11-沉孔，12-滑块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
基于压电陶瓷的精密圆弧导轨的圆度调整装置，其特征在于，包括有固定块1、压电陶瓷2和调整块3；在轨道6的左右两侧成对设有调整块1，调整块1的外侧通过压电陶瓷2与固定块3相连。
所述的调整块与轨道接触的前端面成圆弧状，曲率半径小于轨道接触面的曲率半径。
所述的固定块通过螺钉4固定在半环形的基座5上。
所述圆压电陶瓷上设有电极，电极通过导线与外部电源电连接。
所述的压电陶瓷在电压作用下发生变形。
所述的压电陶瓷电极与导轨和基座绝缘。
所述的基座与调整块相对应的两个侧面分别设有一槽。
所述的槽成对称状设在基座两侧，两个槽之间的基座内设有安装导线的电极孔7。
所述的电极孔，靠近轨道圆心的轨道一侧的压电陶瓷的电极引线通过电极孔穿出后与外部供电电压相连。通过电压高低调整导轨的圆度，电压信号应该与周围的零部件绝缘并与外部电压控制装置相连；
电极一8接电压源的正极，电极二9接电压源地。钢球10是滑块12与轨道6之间的滚动体，属于导轨自身的内部结构，与本发明没有直接关系，可以不说。轨道上的沉孔是轨道自带的，用于安装螺栓，将轨道固定在基座5上(基座5上有对应的螺栓孔)。滑块12是导轨的自身结构件之一。圆弧导轨包括轨道、滑块、钢球。
本发明的工作原理是：
如图4所示，实际的轨道形状并不是一段理想的圆弧，总是与理想的轨道形状有差异。使用时，先测量实际轨道的形状，获得轨道的圆度数据，然后根据圆度数据，调整轨道两侧调整块的供电电压，使得调整块前端面的伸长量发生变化，迫使轨道变形，降低轨道圆度误差。如图中所示的轨道形状，调整块1处的轨道形状向外偏离轨道理想位置，需要提高调整块1的供电电压，调整块1的前端面向前伸出，顶住轨道外侧面，迫使轨道6在该处向内变形。相反，如果在该处轨道向内凹，则提高调整块2的供电电压，用调整块2的前端面向外顶轨道内侧面，使得轨道在该处向外变形。在其它位置的调整块也采用同样的方法，最终可以把轨道的圆度误差降低。
Claims (9)
1.基于压电陶瓷的精密圆弧导轨的圆度调整装置，其特征在于，包括有固定块(1)、压电陶瓷(2)和调整块(3)；在轨道(6)的左右两侧成对设有调整块(1)，调整块(1)的外侧通过压电陶瓷(2)与固定块(3)相连。
2.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的精密圆弧导轨的圆度调整装置，其特征在于，所述的调整块与轨道接触的前端面成圆弧状，曲率半径小于轨道接触面的曲率半径。
3.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的精密圆弧导轨的圆度调整装置，其特征在于，所述的固定块通过螺钉(4)固定在半环形的基座(5)上。
4.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的精密圆弧导轨的圆度调整装置，其特征在于，所述的压电陶瓷上设有电极，电极通过导线与外部电源电连接。
5.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的精密圆弧导轨的圆度调整装置，其特征在于，所述的压电陶瓷在电压作用下发生变形。
6.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的精密圆弧导轨的圆度调整装置，其特征在于，所述的压电陶瓷电极与导轨和基座绝缘。
7.根据权利要求3所述的基于压电陶瓷的精密圆弧导轨的圆度调整装置，其特征在于，所述的基座与调整块相对应的两个侧面分别设有一槽。
8.根据权利要求7所述的基于压电陶瓷的精密圆弧导轨的圆度调整装置，其特征在于，所述的槽成对称状设在基座两侧，两个槽之间的基座内设有安装导线的电极孔(7)。
9.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的精密圆弧导轨的圆度调整装置，其特征在于，所述的导轨两侧不预留调整导轨圆度的螺丝刀活动空间。
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