CN116038358B - 一种低高径比的单锥支撑空气静压转台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低高径比的单锥支撑空气静压转台,包括转台主体,转台主体由固定止推板组件和回转轴承组件构成;本发明对传统双锥支撑空气静压轴承的结构进行改进,使其具备传统双锥轴承高空间利用率、高刚性优点的同时,也降低了轴承的加工难度和装配难度,再结合到转台的结构中,形成一种低高径比的单锥支撑空气静压转台;用上平面止推板替代上半锥止推板,如此由下锥面止推板提供径向承载能力,上平面止推板和下锥面止推板共同提供轴向承载能力,轴承的大部分空间还是锥形,空间利用率较高;同时平面和锥面搭配不存在两者角度统一,以及两者同轴度的问题,不会影响轴承和转台的精度。

Description

一种低高径比的单锥支撑空气静压转台
技术领域
本发明涉及一种空气静压转台,具体为一种低高径比的单锥支撑空气静压转台,属于超精密装备技术领域。
背景技术
超精密空气静压转台是使用空气静压轴承作支撑的回转轴系,因为其摩擦系数小、回转精度高、动态响应好、清洁无污染,近年来在超精密加工和超精密检测领域得到了广泛的应用,例如超精密机床中的回转轴,又或者超精密检测仪器中的定位平台,主要用于驱动被加工或被检测零件做高精度的回转、定位动作。
然而,低高径比空气静压转台的刚性一直存在问题,由于空气静压轴承内部的结构比较复杂,需要包括径向轴承和轴向止推轴承,才能同时承受两个方向的外界载荷,当其高度尺寸受限时,径向轴承的尺寸被压缩,而空气静压转台的刚性和轴承的尺寸成正比,这导致了低高径比空气静压转台的刚性一直受限,进一步使得转台在受载荷时的精度降低。
为了尽可能地提高空气静压转台内部空间利用率从而提升其刚性,锥形支撑空气静压转台被研发出来,采用一对锥形轴承即可替代传统的径向轴承加轴向止推轴承,极大提高了轴承的刚性,但是锥形空气静压轴承加工远难度大于传统轴承,轴承的锥度很难统一到很高的精度,且两锥的同轴度在装配时难以保证,这些都会对轴承的回转精度产生影响,进一步影响空气静压转台的回转精度。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种低高径比的单锥支撑空气静压转台。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的:一种低高径比的单锥支撑空气静压转台,包括转台主体,转台主体由固定止推板组件和回转轴承组件构成,回转轴承组件设置在固定止推板组件内腔中;
固定止推板组件由固定对接在一起的上止推板和下止推板构成,上止推板的底侧面呈平面状,下止推板的上侧面呈内凹锥形面状,下止推板固定安装在底座内,上止推板和下止推板的侧边设置有气道,底座的侧壁开设有用于通入外部高压空气的供气孔;
回转轴承组件包括设置在下止推板内凹锥形面内的轴承转子以及套设在上止推板中心处所开设通孔的力矩电机,轴承转子的侧面呈外凸锥形状,且轴承转子与工作台面固定连接;
力矩电机的定子部分与底座固定连接,力矩电机的转子部分通过电机锁紧螺母与工作台面固定连接。
作为本发明再进一步的方案:上止推板1与下止推板2的螺纹孔处固定连接有若干个均匀分布的节流器。
作为本发明再进一步的方案:节流器采用细牙螺纹的连接形式与接触面固定连接。
作为本发明再进一步的方案:圆光栅法兰上固定安装有圆光栅,且圆光栅的一侧设置有读数头。
作为本发明再进一步的方案:轴承转子在上止推板与下止推板之间所形成的气浮面为一锥面加一平面的组合形式。
作为本发明再进一步的方案:底座的底端卡扣有底座盖板。
本发明的有益效果是:
1)对传统双锥支撑空气静压轴承的结构进行改进,使其具备传统双锥轴承高空间利用率、高刚性优点的同时,也降低了轴承的加工难度和装配难度,再结合到转台的结构中,形成一种低高径比的单锥支撑空气静压转台;
2)将传统双锥支撑空气静压轴承的上半锥结构更改为平面结构,即用上平面止推板替代上半锥止推板,如此由下锥面止推板提供径向承载能力,上平面止推板和下锥面止推板共同提供轴向承载能力,轴承的大部分空间还是锥形,空间利用率较高;同时平面和锥面搭配不存在两者角度统一,以及两者同轴度的问题,也就不会影响轴承和转台的精度。
附图说明
图1为本发明拆分结构示意图;
图2为本发明剖面结构示意图;
图3为本发明外观结构示意图。
图中:1、上止推板,2、下止推板,3、轴承转子,4、底座,5、工作台面,6、力矩电机,7、节流器,8、底座盖板,9、电机锁紧螺母,10、圆光栅法兰,11、圆光栅,12、读数头。
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。
实施例1
如图1至图3所示,一种低高径比的单锥支撑空气静压转台,包括转台主体,转台主体由固定止推板组件和回转轴承组件构成,回转轴承组件设置在固定止推板组件内腔中;
固定止推板组件由固定对接在一起的上止推板1和下止推板2构成,上止推板1的底侧面呈平面状,下止推板2的上侧面呈内凹锥形面状,下止推板2固定安装在底座4内,上止推板1和下止推板2的侧边设置有气道,底座4的侧壁开设有用于通入外部高压空气的供气孔;
回转轴承组件包括设置在下止推板2内凹锥形面内的轴承转子3以及套设在上止推板1中心处所开设通孔的力矩电机6,轴承转子3的侧面呈外凸锥形状,且轴承转子3与工作台面5固定连接;
力矩电机6的定子部分与底座4固定连接,力矩电机6的转子部分通过电机锁紧螺母9与工作台面5固定连接。
实施例2
本实施例中除包括实施例1中的所有技术特征之外,还包括:
上止推板1与下止推板2的螺纹孔处固定连接有若干个均匀分布的节流器7,形成高压气膜,将轴承转子3和上止推板1、下止推板2隔开,使力矩电机6能够带动工作台面5和轴承转子3实现空气静压回转。
节流器7采用细牙螺纹的连接形式与接触面固定连接,既能保证密封性能,又方便后续的拆装。
实施例3
本实施例中除包括实施例1中的所有技术特征之外,还包括:
圆光栅法兰10上固定安装有圆光栅11,且圆光栅11的一侧设置有读数头12,轴承转子3在力矩电机6的作用下带动圆光栅11同步做回转运动,读数头12能够读取圆光栅信号从而反馈工作台面5的所在位置。
轴承转子3在上止推板1与下止推板2之间所形成的气浮面为一锥面加一平面的组合形式,二者没有同轴的问题,因此消除了双锥支撑转台轴承锥面不同轴造成的误差;并在降低了轴承加工难度以及加工精度的基础上,仍保持锥面支撑转台内部空间利用率高的特点,进而保证了转台在低高径比下的高精度和高刚度。
底座4的底端卡扣有底座盖板8。
外部高压空气通过底座4上的供气孔输送到上止推板1、下止推板2的气道中,经过节流器7均匀分布在上止推板1、下止推板2和轴承转子3接触面的间隙中,形成高压气膜,将轴承转子3和上止推板1、下止推板2隔开,力矩电机6带动工作台面5、轴承转子3、圆光栅法兰10及圆光栅11做回转运动,读数头12用于读取圆光栅信号从而反馈工作台面5的所在位置。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种低高径比的单锥支撑空气静压转台,包括转台主体,其特征在于:所述转台主体由固定止推板组件和回转轴承组件构成,所述回转轴承组件设置在固定止推板组件内腔中;
所述固定止推板组件由固定对接在一起的上止推板(1)和下止推板(2)构成,所述上止推板(1)的底侧面呈平面状,所述下止推板(2)的上侧面呈内凹锥形面状,所述下止推板(2)固定安装在底座(4)内,所述上止推板(1)和下止推板(2)的侧边设置有气道,所述底座(4)的侧壁开设有用于通入外部高压空气的供气孔;
所述回转轴承组件包括设置在下止推板(2)内凹锥形面内的轴承转子(3)以及套设在上止推板(1)中心处所开设通孔的力矩电机(6),所述轴承转子(3)的侧面呈外凸锥形状,且所述轴承转子(3)与工作台面(5)固定连接;
所述力矩电机(6)的定子部分与底座(4)固定连接,所述力矩电机(6)的转子部分通过电机锁紧螺母(9)与工作台面(5)固定连接;
所述上止推板(1)与下止推板(2)的螺纹孔处固定连接有若干个均匀分布的节流器(7),所述节流器(7)采用细牙螺纹的连接形式与接触面固定连接;
所述轴承转子(3)在上止推板(1)与下止推板(2)之间所形成的气浮面为一锥面加一平面的组合形式。
2.根据权利要求1所述的一种低高径比的单锥支撑空气静压转台,其特征在于:还包括圆光栅法兰(10),所述圆光栅法兰(10)上固定安装有圆光栅(11),且所述圆光栅(11)的一侧设置有读数头(12)。
3.根据权利要求1所述的一种低高径比的单锥支撑空气静压转台,其特征在于:所述底座(4)的底端卡扣有底座盖板(8)。
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