CN113618421B - 一种模块化滑块装置及应用其的超精密液体静压导轨单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模块化滑块装置及应用其的超精密液体静压导轨单元，模块化滑块装置包括静压滑块和节流器，静压滑块与节流器采用模块化设计，组合为一体，节流器与静压腔匹配设置，每个静压腔均匹配有对应的节流器；静压滑块上开设有进油口，进油口与节流器匹配，进油口通过静压滑块内开设的滑块液体流道与对应的静压腔连通，对应的节流器安装在连通进油口与静压腔的滑块液体流道上；本发明的液体静压导轨利用液体静压技术支撑运动部件，具备很高的直线度并可精确实现微小进给运动的分辨率，节流器与静压滑块设计为模块化。通过多路油压管道为每一个静压滑块提供压力，并通过静压滑块上的节流器调节静压油腔内的压力及流量。
Description
技术领域
本发明涉及超精密液体静压导轨技术领域，更具体的说是涉及一种模块化滑块装置及应用其的超精密液体静压导轨单元。
背景技术
目前市场上出售的超精密加工领域运动进给驱动系统主要是空气静压导轨系统，采用液体静压技术的静压导轨存在运动直线度明显低于空气静压导轨系统的现状。超精密气体静压导轨的问题主要是刚度必需在负载波动很小的条件下保证，成为一般的超精密机床制造领域迫切需要解决的问题。目前的液体静压导轨单元运动部分的设计缺乏互换性，节流器调节并不能每一组节流器对应一个液压腔；双膜片节流器一直以具有极高的刚度、响应能力而被应用于液体静压导轨中，但其不便于调整、占用空间大，较少应用于商品化超精密机床中。
因此，如何提供一种模块化滑块装置及应用其的超精密液体静压导轨单元是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种模块化滑块装置及应用其的超精密液体静压导轨单元，以至少解决上述背景技术部分所提出的问题之一。
为了实现上述方案，本发明采用以下技术方案：
一种模块化滑块装置，包括静压滑块和节流器，所述静压滑块与所述节流器采用模块化设计，组合为一体，所述节流器与静压腔匹配设置，每个静压腔均匹配有对应的所述节流器；所述静压滑块上开设有进油口，所述进油口与所述节流器匹配，所述进油口通过所述静压滑块内开设的滑块液体流道与对应的所述静压腔连通，对应的所述节流器安装在连通所述进油口与所述静压腔的滑块液体流道上。
优选的，在上述一种模块化滑块装置中，所述节流器为双膜片节流器，所述双膜片节流器由安装在所述静压滑块上的节流器板和薄膜组成，中间通过垫片联结避免泄油，所述双膜片节流器通过更换垫片，或者修磨薄膜对所述双膜片节流器进行调节。
优选的，在上述一种模块化滑块装置中，所述节流器为可调式膜片节流器，所述可调式膜片节流器通过手动调节螺栓调节膜片间隙进而实现对可调式膜片节流器的调节。
优选的，在上述一种模块化滑块装置中，在水平方向使用并作为承载静压滑块模组使用时，静压滑块的顶面设置上静压腔，底面设置下静压腔。
优选的，在上述一种模块化滑块装置中，作为侧向静压滑块模组使用时，静压滑块的两侧分别开设静压腔。
一种应用模块化滑块装置的超精密液体静压导轨单元，包括导轨、模块化滑块装置、护板、分油块、静压溜板、压板、直线电机、直线电机安装板、侧盖板、光栅外罩、光栅系统、读数头支架和油塞；模块化滑块装置包括承载静压滑块模组和侧向静压滑块模组；
承载静压滑块模组设置有四个，安装在静压溜板的四个角上，侧向静压滑块模组设置有两个，安装在所述静压溜板的中间；压板安装在导轨上，其提供的基准面与承载静压滑块模组的上静压面接触以及与侧向静压滑块模组的侧静压面接触，承载静压滑块模组垂直方向以及侧向静压滑块模组两侧形成的液体静压支撑与所述导轨和压板接触；
分油块安装在静压溜板侧面，通过静压溜板内置的多管路为承载静压滑块模组和侧向静压滑块模组提供液压油；导轨两个侧面分别设置左侧回油槽和右侧回油槽；
静压溜板的驱动通过直线电机配合高分辨率闭环反馈系统使用来实现，直线电机包括直线电机磁板和直线电机线圈，直线电机磁板通过直线电机安装板固定在导轨上，直线电机线圈与静压溜板固定连接；静压溜板的运动由一套纳米分辨率的数控系统控制，数控系统发送运动指令，控制直线电机的运动，由光栅系统检测位置信号并将信号反馈给数控系统；
光栅系统由光栅、读数头组成，读数头安装在导轨一侧，光栅与静压溜板连接。
优选的，在上述一种超精密液体静压导轨单元中，所述静压溜板的内置管路与承载静压滑块模组和侧向静压滑块模组的进油口连通。
优选的，在上述一种超精密液体静压导轨单元中，所述接头护板与所述静压溜板连接，并将所述分油块罩在其内。
优选的，在上述一种超精密液体静压导轨单元中，所述光栅外罩与所述静压溜板连接，所述读数头通过读数头支架安装在所述光栅外罩内侧。
优选的，在上述一种超精密液体静压导轨单元中，所述侧盖板将所述光栅外罩罩在其内。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种模块化滑块装置及应用其的超精密液体静压导轨单元，本发明的模块化滑块装置与现有的液体静压滑块装置不同，首先，模块化滑块装置应用于闭式矩形静压导轨单元中；节流方式选择并非毛细管等刚度较弱且不便于调节的节流方式，采用了双膜片节流方式或可调式膜片节流方式；节流器设计采用了与液体静压油腔一一对应调解的方式，节流器内置于滑块装置中以缩短了节流后的管路长度，提高了节流器控制系统的精度。
本发明解决大型运动部件的高分辨率和运动平稳性的问题,并通过模块化的设计使超精密液体静压导轨更便于调整，且通过模块化设计使双膜片、可手调膜片式节流器等内置于静压导轨模块化的滑块装置内。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为应用模块化滑块装置的超精密液体静压导轨单元的整体截面示意图；
图2附图为承载静压滑块模组安装双膜片节流器时的示意图。
图3附图为承载静压滑块模组安装双膜片节流器时一侧的双膜片节流器的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种模块化滑块装置，包括静压滑块1和节流器，静压滑块1与节流器采用模块化设计，组合为一体，节流器与静压腔匹配设置，每个静压腔均匹配有对应的节流器；静压滑块1上开设有进油口2，进油口2与节流器匹配，进油口2通过静压滑块1内开设的滑块液体流道与对应的静压腔连通，对应的节流器安装在连通进油口2与静压腔的滑块液体流道上。
优选的，在上述一种模块化滑块装置中，节流器为双膜片节流器，双膜片节流器由安装在静压滑块1上的节流器板3和薄膜4组成，中间通过垫片5联结避免泄油，双膜片节流器通过更换垫片5，或者修磨薄膜4对双膜片节流器进行调节。
优选的，在上述一种模块化滑块装置中，节流器为可调式膜片节流器，可调式膜片节流器通过手动调节螺栓调节膜片间隙进而实现对可调式膜片节流器的调节。
优选的，在上述一种模块化滑块装置中，在水平方向使用并作为承载静压滑块模组18使用时，静压滑块1的顶面设置上静压腔6，底面设置下静压腔7。
优选的，在上述一种模块化滑块装置中，作为侧向静压滑块模组19使用时，静压滑块1的两侧分别开设静压腔。
一种应用模块化滑块装置的超精密液体静压导轨单元，包括导轨8、模块化滑块装置、护板9、分油块10、静压溜板11、压板12、直线电机、直线电机安装板13、侧盖板14、光栅外罩15、光栅系统、读数头支架16和油塞17；模块化滑块装置包括承载静压滑块模组18和侧向静压滑块模组19；
承载静压滑块模组18设置有四个，安装在静压溜板11的四个角上，侧向静压滑块模组19设置有两个，安装在静压溜板11的中间；压板12安装在导轨8上，其提供的基准面与承载静压滑块模组18的上静压面接触以及与侧向静压滑块模组19的侧静压面接触，承载静压滑块模组18垂直方向以及侧向静压滑块模组19两侧形成的液体静压支撑与导轨8和压板12接触；
分油块10安装在静压溜板11侧面，通过静压溜板11内置的多管路为承载静压滑块模组18和侧向静压滑块模组19提供液压油；导轨8两个侧面分别设置左侧回油槽20和右侧回油槽21；
静压溜板11的驱动通过直线电机配合高分辨率闭环反馈系统使用来实现，直线电机包括直线电机磁板22和直线电机线圈23，直线电机磁板22通过直线电机安装板13固定在导轨8上，直线电机线圈23与静压溜板11固定连接；静压溜板11的运动由一套纳米分辨率的数控系统控制，数控系统发送运动指令，控制直线电机的运动，由光栅系统检测位置信号并将信号反馈给数控系统；
光栅系统由光栅24、读数头25组成，读数头25安装在导轨8一侧光栅24与静压溜板11固定连接。
为了进一步优化上述技术方案，静压溜板11的内置管路与承载静压滑块模组18和侧向静压滑块模组19的进油口2连通。
为了进一步优化上述技术方案，接头护板9与静压溜板11连接，并将分油块10罩在其内。
为了进一步优化上述技术方案，光栅外罩15与静压溜板11连接，读数头25通过读数头支架16安装在光栅外罩15内侧。
为了进一步优化上述技术方案，侧盖板14将光栅外罩15罩在其内。
工作原理：
液体静压导轨8利用液体静压技术支撑运动部件(即静压溜板11)，具备很高的直线度并可精确实现微小进给运动的分辨率，节流器与静压滑块1设计为模块化。附图3中A所指为形成的层流，B所指为出油口，C所指为进油口，B、C处流向均为垂直图片向内。通过多路油压管道为每一个静压滑块1提供压力，并通过静压滑块1上的节流器调节静压油腔内的压力及流量。整个导轨单元通过直线电机驱动运动部件(静压溜板11)运动，利用高分辨率的光栅保证运动的位置精度，整个装置通过一套纳米级分辨率数控系统控制。该模块化静压滑块1具有使运动部件(静压溜板11)运动更加平稳、更高的运动直线度的特点。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种模块化滑块装置，其特征在于，包括静压滑块和节流器，所述静压滑块与所述节流器采用模块化设计，组合为一体，所述节流器与静压腔匹配设置，每个静压腔均匹配有对应的所述节流器；所述静压滑块上开设有进油口，所述进油口与所述节流器匹配，所述进油口通过所述静压滑块内开设的滑块液体流道与对应的所述静压腔连通，对应的所述节流器安装在连通所述进油口与所述静压腔的滑块液体流道上，所述滑块装置在水平方向使用并作为承载静压滑块模组使用时，静压滑块的顶面设置上静压腔，底面设置下静压腔，作为侧向静压滑块模组使用时，静压滑块的两侧分别开设静压腔，所述节流器为双膜片节流器，所述双膜片节流器由安装在所述静压滑块上的节流器板和薄膜组成，中间通过垫片联结避免泄油，所述双膜片节流器通过更换垫片，或者修磨薄膜对所述双膜片节流器进行调节,所述双膜片节流器有两个，每个所述双膜片节流器对应一个静压腔。
2.一种应用如权利要求1所述模块化滑块装置的超精密液体静压导轨单元，其特征在于，包括导轨、模块化滑块装置、护板、分油块、静压溜板、压板、直线电机、直线电机安装板、侧盖板、光栅外罩、光栅系统、读数头支架和油塞；模块化滑块装置包括承载静压滑块模组和侧向静压滑块模组；
承载静压滑块模组设置有四个，安装在静压溜板的四个角上，侧向静压滑块模组设置有两个，安装在所述静压溜板的中间；压板安装在导轨上，其提供的基准面与承载静压滑块模组的上静压面接触以及与侧向静压滑块模组的侧静压面接触，承载静压滑块模组垂直方向以及侧向静压滑块模组两侧形成的液体静压支撑与所述导轨和压板接触；
分油块安装在静压溜板侧面，通过静压溜板内置的多管路为承载静压滑块模组和侧向静压滑块模组提供液压油；导轨两个侧面分别设置左侧回油槽和右侧回油槽；
静压溜板的驱动通过直线电机配合高分辨率闭环反馈系统使用来实现，直线电机包括直线电机磁板和直线电机线圈，直线电机磁板通过直线电机安装板固定在导轨上，直线电机线圈与静压溜板固定连接；静压溜板的运动由一套纳米分辨率的数控系统控制，数控系统发送运动指令，控制直线电机的运动，由光栅系统检测位置信号并将信号反馈给数控系统；
光栅系统由光栅、读数头组成，读数头安装在导轨一侧，光栅与静压溜板连接。
3.根据权利要求2所述的一种超精密液体静压导轨单元，其特征在于，所述静压溜板的内置管路与承载静压滑块模组和侧向静压滑块模组的进油口连通。
4.根据权利要求2所述的一种超精密液体静压导轨单元，其特征在于，所述护板与所述静压溜板连接，并将所述分油块罩在其内。
5.根据权利要求2所述的一种超精密液体静压导轨单元，其特征在于，所述光栅外罩与导轨连接，所述读数头通过读数头支架与所述导轨连接，并位于所述光栅外罩内侧。
6.根据权利要求2所述的一种超精密液体静压导轨单元，其特征在于，所述侧盖板将所述光栅外罩罩在其内。
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| 拼块式液体静压导轨设计与数值分析;柯晓龙等;《厦门理工学院学报》;20141031;第22卷(第05期);16-20 * |
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