CN114248122A - 一种超精密空气静压伺服转台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超精密空气静压伺服转台,包括支撑体、转动体、制动装置、以及力矩电机;所述转动体可转动地安装在支撑体内,所述力矩电机的定子固定在支撑体上,所述力矩电机的转子固定在转动体上;所述转动体包括轴套、下浮盘、设置在轴套上端的上浮盘;所述支撑体上设置有第一压缩气体气路、第二压缩气体气路、的第三压缩气体气路;所述制动装置用于抵顶于转动体上以限制转动体转动。本发明通过压缩气体流经第一压缩气体气路、第二压缩气体气路、第三压缩气体气路,对转动体形成径向、轴向支撑,可避免转动体与支撑体刚性接触,使其具有旋转精度高、承载能力强、结构紧凑、运转平稳、适用转速范围大、使用寿命长的优点。

Description

一种超精密空气静压伺服转台
技术领域
本发明涉及伺服转台领域,具体涉及一种超精密空气静压伺服转台。
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。
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。但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,且承载能力较差。而虽然市面上出现了部分改进型的伺服转台,该改进型的伺服转台旋转精度较高,且承载能力强,但无法对伺服转台的转动体起到制动作用,从而远不能满足行业的高要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种超精密空气静压伺服转台,其旋转精度高、承载能力强,并可对转动体起到制动作用。
本发明的目的采用以下技术方案实现:
一种超精密空气静压伺服转台,包括支撑体、转动体、制动装置、以及力矩电机;所述转动体可转动地安装在支撑体内,所述力矩电机的定子固定在支撑体上,所述力矩电机的转子固定在转动体上;所述转动体包括轴套、设置在轴套下端的下浮盘、设置在轴套上端并位于支撑体外的上浮盘;所述支撑体上设置有朝向于上浮盘下端面并供压缩气体流经的第一压缩气体气路、朝向于下浮盘上端面并供压缩气体流经的第二压缩气体气路、朝向于轴套外侧壁并供压缩气体流经的第三压缩气体气路;所述制动装置用于抵顶于转动体上以限制转动体转动。
所述支撑体包括主座体、上轴向浮圈、下轴向浮圈、以及径向浮圈;所述上轴向浮圈、下轴向浮圈、以及径向浮圈均固定在主座体上;所述上轴向浮圈位于上浮盘的下方,所述下轴向浮圈位于下浮盘的上方,所述径向浮圈套设在轴套外。
所述第一压缩气体气路包括由上轴向浮圈的底面与主座体围成并供压缩气体流经的上环形压缩气体通道、与上环形压缩气体通道连通并设置在上轴向浮圈上的第一节流孔。
所述第二压缩气体气路包括由下轴向浮圈的顶面与主座体围成并供压缩气体流经的下环形压缩气体通道、与下环形压缩气体通道连通并设置在下轴向浮圈上的第二节流孔。
所述第三压缩气体气路包括由径向浮圈的外侧壁与主座体围成并供压缩气体流经的径向压缩气体通道、与径向压缩气体通道连通并设置在径向浮圈上的第三节流孔。
所述支撑体还包括设置在主座体上的定子固定件,所述力矩电机的定子固定在定子固定件上。
所述转动体还包括设置在上浮盘下方的转子安装轴,所述力矩电机的转子固定在转子安装轴上。
所述制动装置包括用于抵顶于转动体上的锁紧块、以及气缸;所述气缸的活塞杆与锁紧块连接。
所述上浮盘位于支撑体外;所述转动体上安装有圆光栅,支撑体上安装有读数头支架,读数头支架上安装有与圆光栅相匹配的圆光栅读数头。
所述转动体的外缘安装有限位撞块,支撑体的外缘安装有限位座和回零开关安装块,回零开关安装块上安装有回零开关,回零开关与限位撞块的位置相对。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
本发明提供的一种超精密空气静压伺服转台,其通过将制动装置与支撑体、转动体、力矩电机结合,并通过形成有第一压缩气体气路、第二压缩气体气路、第三压缩气体气路,从而通过压缩气体流经第一压缩气体气路、第二压缩气体气路、第三压缩气体气路,对转动体形成径向、轴向支撑,可避免转动体与支撑体刚性接触而造成支撑体磨损严重,从而使得该超精密空气静压伺服转台具有旋转精度高、承载能力强的优点,同时,通过制动装置抵顶于转动体上可对转动体起到制动作用;此外,该超精密空气静压伺服转台结构紧凑、运转平稳、适用转速范围大、使用寿命长,有利于推广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的另一方向示意图;
图3为本发明的俯视图;
图4为本发明的A-A向剖视图;
图5为本发明的B-B向剖视图;
图6为本发明的C-C向剖视图;
图7为本发明的D-D向剖视图;
其中,10、支撑体;11、主座体;12、上轴向浮圈;13、下轴向浮圈;14、径向浮圈;20、转动体;21、轴套;22、下浮盘;23、上浮盘;24、转子安装轴;30、制动装置;31、锁紧块;32、气缸;40、力矩电机;41、力矩电机的转子;42、力矩电机的定子;51、第一压缩气体气路;52、第二压缩气体气路;53、第三压缩气体气路;60、定子固定件;71、圆光栅;72、圆光栅读数头;82、限位座;83、回零开关安装块;84、回零开关;91、上浮体气管接头;92、下浮体气管接头;93、径向气管接头。
具体实施方式
下面,结合附图以及具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1-7所示,一种超精密空气静压伺服转台,包括支撑体10、转动体20、制动装置30、以及力矩电机40;所述转动体20可转动地安装在支撑体10内,所述力矩电机的定子42固定在支撑体10上,所述力矩电机的转子41固定在转动体20上;所述转动体20包括轴套21、设置在轴套21下端的下浮盘22、设置在轴套21上端的上浮盘23;所述支撑体10上设置有朝向于上浮盘23下端面并供压缩气体流经的第一压缩气体气路51、朝向于下浮盘22上端面并供压缩气体流经的第二压缩气体气路52、朝向于轴套21外侧壁并供压缩气体流经的第三压缩气体气路53;所述制动装置30用于抵顶于转动体20上以限制转动体20转动,也就是对转动体20起到制动、锁定作用使得转动体20无法转动。所述上浮盘23位于支撑体10外。
在使用时,往第一压缩气体气路51、第二压缩气体气路52、第三压缩气体气路53内通入压缩气体,而转动体20在力矩电机的转子41带动下转动,从而通过流入第一压缩气体气路51、第二压缩气体气路52、第三压缩气体气路53的压缩气体可对转动体20形成径向、轴向支撑,且由于压缩气体粘度较低,从而使得该超精密空气静压伺服转台具有旋转精度高、承载能力强的优点,而在力矩电机的转子41停转时,通过制动装置30抵顶于转动体20上可对转动体20起到制动作用。
所述支撑体10包括主座体11、上轴向浮圈12、下轴向浮圈13、以及径向浮圈14;所述上轴向浮圈12、下轴向浮圈13、以及径向浮圈14均固定在主座体11上;所述上轴向浮圈12位于上浮盘23的下方,所述下轴向浮圈13位于下浮盘22的上方,所述径向浮圈14套设在轴套21外。所述第一压缩气体气路51包括由上轴向浮圈12的底面与主座体11围成并供压缩气体流经的上环形压缩气体通道、与上环形压缩气体通道连通并设置在上轴向浮圈12上的第一节流孔,压缩气体流入上环形压缩气体通道,并经第一节流孔节流后对转动体20形成轴向支撑。所述第二压缩气体气路52包括由下轴向浮圈13的顶面与主座体11围成并供压缩气体流经的下环形压缩气体通道、与下环形压缩气体通道连通并设置在下轴向浮圈13上的第二节流孔,压缩气体流入下环形压缩气体通道,并经第二节流孔节流后对转动体20形成轴向支撑。所述第三压缩气体气路53包括由径向浮圈14的外侧壁与主座体11围成并供压缩气体流经的径向压缩气体通道、与径向压缩气体通道连通并设置在径向浮圈14上的第三节流孔,压缩气体流入径向压缩气体通道,并经第三节流孔节流后对转动体20形成径向支撑。而通过采用上述结构,可形成第一压缩气体气路51、第二压缩气体气路52、第三压缩气体气路53的同时,并方便于加工制作,可降低零部件加工难度。
具体的,所述支撑体10上还设置有与上环形压缩气体通道连通的上浮体气管接头91、与下环形压缩气体通道连通的下浮体气管接头92、以及与径向压缩气体通道连通的径向气管接头93,从而通过上浮体气管接头91、下浮体气管接头92、径向气管接头93与气管连接。
所述支撑体10还包括设置在主座体11上的定子固定件60,所述力矩电机的定子42固定在定子固定件60上。具体的,所述定子固定件60包括定子安装套、定子压紧环;所述定子安装套设置在主座体11上,所述定子压紧环位于定子安装套的一侧;所述力矩电机的定子42形成有第一轴肩和第二轴肩,所述力矩电机的定子42固定在定子安装套内,所述定子安装套内还设置有凸起部,所述第一轴肩与定子压紧环抵靠,第二轴肩与凸起部抵靠,从而可提高力矩电机的定子42固定的稳固性。
具体的,所述主座体11包括底座、设置在底座上方的套环、以及设置在套环上方的基座;所述底座、套环以及基座通过螺栓固定在一起。所述下浮盘22的外围部位穿设于底座、套环以及基座围成的容纳腔内,所述上轴向浮圈12设置在基座的上端,下轴向浮圈13设置在基座的下端。
所述转动体20还包括设置在上浮盘23下方的转子安装轴24,所述力矩电机的转子41固定在转子安装轴24上。
优选的,转子安装轴24、定子安装套均位于轴套21的内侧,所述转子安装轴24位于定子安装套的内侧,从而可使结构更为紧凑,可节省空间。
所述制动装置30包括用于抵顶于转动体20上的锁紧块31、以及气缸32;所述气缸32的活塞杆与锁紧块31连接,在使用时,通过气缸32的活塞杆带动锁紧块31朝着靠近转动体20的方向移动,利用锁紧块31抵顶于转动体20上,以限制转动体20转动使转动体20保持静止不动。所述气缸32的缸体固定在支撑体10上。
所述转动体20上安装有圆光栅71,支撑体10上安装有读数头支架,读数头支架上安装有与圆光栅71相匹配的圆光栅读数头72。在使用时,通过圆光栅读数头72与圆光栅71的配合,可计量转动体20转动的角位移量,从而方便于对转动体20转动角度的精确闭环控制。
所述转动体20的外缘安装有限位撞块,支撑体10的外缘安装有限位座82和回零开关安装块83,回零开关安装块83上安装有回零开关84,回零开关84与限位撞块的位置相对,从而通过回零开关84对限位撞块的感应,可对转动体20的转动起到限位作用。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种超精密空气静压伺服转台,其特征在于:包括支撑体、转动体、制动装置、以及力矩电机;所述转动体可转动地安装在支撑体内,所述力矩电机的定子固定在支撑体上,所述力矩电机的转子固定在转动体上;所述转动体包括轴套、设置在轴套下端的下浮盘、设置在轴套上端的上浮盘;所述支撑体上设置有朝向于上浮盘下端面并供压缩气体流经的第一压缩气体气路、朝向于下浮盘上端面并供压缩气体流经的第二压缩气体气路、朝向于轴套外侧壁并供压缩气体流经的第三压缩气体气路;所述制动装置用于抵顶于转动体上以限制转动体转动。
2.如权利要求1所述的超精密空气静压伺服转台,其特征在于:所述支撑体包括主座体、上轴向浮圈、下轴向浮圈、以及径向浮圈;所述上轴向浮圈、下轴向浮圈、以及径向浮圈均固定在主座体上;所述上轴向浮圈位于上浮盘的下方,所述下轴向浮圈位于下浮盘的上方,所述径向浮圈套设在轴套外。
3.如权利要求2所述的超精密空气静压伺服转台,其特征在于:所述第一压缩气体气路包括由上轴向浮圈的底面与主座体围成并供压缩气体流经的上环形压缩气体通道、与上环形压缩气体通道连通并设置在上轴向浮圈上的第一节流孔。
4.如权利要求2所述的超精密空气静压伺服转台,其特征在于:所述第二压缩气体气路包括由下轴向浮圈的顶面与主座体围成并供压缩气体流经的下环形压缩气体通道、与下环形压缩气体通道连通并设置在下轴向浮圈上的第二节流孔。
5.如权利要求2所述的超精密空气静压伺服转台,其特征在于:所述第三压缩气体气路包括由径向浮圈的外侧壁与主座体围成并供压缩气体流经的径向压缩气体通道、与径向压缩气体通道连通并设置在径向浮圈上的第三节流孔。
6.如权利要求2所述的超精密空气静压伺服转台,其特征在于:所述支撑体还包括设置在主座体上的定子固定件,所述力矩电机的定子固定在定子固定件上。
7.如权利要求1所述的超精密空气静压伺服转台,其特征在于:所述转动体还包括设置在上浮盘下方的转子安装轴,所述力矩电机的转子固定在转子安装轴上。
8.如权利要求1所述的超精密空气静压伺服转台,其特征在于:所述制动装置包括用于抵顶于转动体上的锁紧块、以及气缸;所述气缸的活塞杆与锁紧块连接。
9.如权利要求1所述的超精密空气静压伺服转台,其特征在于:所述上浮盘位于支撑体外;所述转动体上安装有圆光栅,支撑体上安装有读数头支架,读数头支架上安装有与圆光栅相匹配的圆光栅读数头。
10.如权利要求1所述的超精密空气静压伺服转台,其特征在于:所述转动体的外缘安装有限位撞块,支撑体的外缘安装有限位座和回零开关安装块,回零开关安装块上安装有回零开关,回零开关与限位撞块的位置相对。
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