CN116160261A - 一种静压导轨的保护机构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种静压导轨的保护机构，属于机床设备技术领域。静压导轨连接有供油设备，保护机构连通于供油设备和静压导轨之间，保护机构包括筒体，该筒体具有容纳腔室及与筒体密封滑动连接的活塞，活塞将容纳腔室分割为油腔及气腔；弹性体，该弹性体的两端分别连接活塞和容纳腔室的底部；两处接头，两处接头均与油腔连通，一处接头与供油设备连通，另一处接头与静压导轨连通。本申请的一种静压导轨的保护机构，通过设置有保护机构，当供油系统在突然断电时，保护机构连通主油路对静压导轨持续供油，以保持静压导轨中的滑块与导轨间仍有油膜，从而滑块和导轨可以在一定时间内不发生相互接触，防止出现导轨碰伤的问题。

Description

一种静压导轨的保护机构

技术领域

本申请涉及机床设备技术领域，具体为一种静压导轨的保护机构。

背景技术

静压导轨分为液体静压导轨和气体静压导轨，其中液体静压导轨广泛应用于各类铣床、车床等机床的进给运动中，液体静压导轨的工作原理是将具有一定压力的润滑油，经节流器输入到导轨面上的油腔，即可形成承载油膜，使导轨面之间处于纯液体摩擦状态，从而摩擦系数小，进而降低了驱动功率，同时润滑油还具有减震的效果，有利于加工精度的提高；

然而在液体静压导轨的使用过程中如果车间突然断电，液体静压导轨的供油泵会停止供油，此时液体静压导轨的导轨和滑块之间油膜消失，从而导轨和滑块之间直接接触，而此时因为惯性的原因，导轨和滑块之间在较短的时间内仍存在相对运动，从而液体静压导轨就会有碰伤的可能，所以有必要提供一种静压导轨的保护机构来解决上述问题。

需要说明的是，本背景技术部分中公开的以上信息仅用于理解本申请构思的背景技术，并且因此，它可以包含不构成现有技术的信息。

发明内容

基于现有技术中存在的上述问题，本申请所要解决的问题是：提供一种静压导轨的保护机构，达到了在突然断电的情况下，降低液体静压导轨的导轨和滑块之间在较短的时间内存在相对运动而产生的碰伤的风险。

本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：一种静压导轨的保护机构，该静压导轨连接有供油设备，所述保护机构连通于所述供油设备和静压导轨之间，所述供油设备向所述静压导轨提供恒定油压，以维持所述静压导轨工作，所述保护机构包括筒体，该筒体具有容纳腔室；活塞，该活塞与所述筒体密封滑动连接，所述活塞将所述容纳腔室分割为位于所述活塞上端的油腔，及位于所述活塞下端的气腔；弹性体，该弹性体的两端分别连接所述活塞和所述容纳腔室的底部；两处接头，两处所述接头均与油腔连通，一处所述接头与所述供油设备连通，另一处所述接头与所述静压导轨连通；所述弹性体适于在所述静压导轨正常工作时，受恒定油压作用并保持蓄能状态，及在所述静压导轨突然断电停止时，通过回复力维持所述静压导轨内部油压恒定，以降低所述静压导轨产生磨损的风险。

进一步的，所述活塞的内部设置有三段腔室，所述三段腔室包括位于下端的下腔，位于上端的上腔，及连接所述下腔和所述上腔的过渡腔；所述上腔的上端开口设置，且与所述油腔连通；所述下腔中设置有浮球，所述浮球的密度小于润滑油的密度。

进一步的，所述下腔和上腔均为圆柱腔，所述下腔的直径大于所述上腔的直径；所述浮球的直径小于所述下腔的直径，且大于所述上腔的直径。

进一步的，所述下腔的底部连通有第一接头，所述第一接头与外部的废油箱连通。

进一步的，所述筒体的上端安装有第一连接部，所述第一连接部内部设置有贯通的连通孔，所述连通孔的下端与所述油腔连通，所述连通孔的上端设置有第一螺纹部；所述连通孔的内部穿设有芯体，所述芯体包括位于下端的密封端，位于上端的锁紧端及将所述密封端和所述锁紧端连接在一起的中间体，所述密封端与所述连通孔和所述上腔均适配；所述芯体的内部设置有贯穿的通路，所述通路的下端设置有供润滑油进入的进液口，所述通路的上端连接有用于输出润滑油的第四接头，所述第一螺纹部用于与所述锁紧端配合安装,并使得所述保护机构处于第一状态。

进一步的，所述连通孔为圆柱形设置，所述连通孔的直径与所述上腔的直径相同，所述连通孔与所述上腔为同轴心设置。

进一步的，所述第一连接部的上端设置有第二连接部，所述第一连接部与所述第二连接部之间设置有连接螺杆；所述第二连接部的上端设置有第二螺纹部，所述第二螺纹部用于与所述锁紧端配合安装，以使得所述保护机构处于第二状态。

进一步的，所述保护机构适于使用至少一组处于第一状态的保护机构，及至少一组处于第二状态的保护机构串联组合，以增加所述保护机构的适用性。

本申请的有益效果是：本申请提供的一种静压导轨的保护机构，通过设置有保护机构，当供油系统在突然断电时，保护机构连通主油路对静压导轨持续供油，以保持滑块与导轨间仍有油膜，从而滑块和导轨可以在一定时间内不发生相互接触，防止出现静压导轨碰伤的问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本申请还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本申请作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请中一种静压导轨的保护机构的整体示意图；

图2为图1中A处局部结构示意图；

图3为图1中B处局部结构示意图；

图4为图2中保护机构的爆炸结构示意图；

图5为图4中C处局部结构示意图；

图6为图4中D处局部结构示意图；

图7为图4中E处局部结构示意图；

图8为图2中保护机构第一状态结构示意图；

图9为图2中保护机构第二状态结构示意图；

图10为图2中保护机构的一种连接方式示意图；

其中，图中各附图标记：

1、静压导轨；11、底座；12、导轨；13、滑块；14、进油口；15、出油口；

2、供油设备；21、液压站；

3、保护机构；31、支撑部；310、第一接头；311、第二接头；312、第三接头；313、连通孔；314、锁紧螺帽；315、第四接头；316、中间体；317、通路；318、进液口；319、扁丝；32、筒体；321、油腔；322、气腔；33、第一连接部；331、第一螺纹部；34、连接螺杆；35、第二连接部；351、第二螺纹部；36、密封端；37、锁紧端；38、弹性体；39、活塞；391、下腔；392、上腔；393、浮球；394、过渡腔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一，本实施例以液体静压导轨（以下简称为静压导轨）为例，阐述了静压导轨的结构和原理，具体地：

如图1-图3所示，本实施例提供了一种静压导轨的保护机构，包括静压导轨1及设置在静压导轨1一侧的供油设备2，该供油设备2包括用于提供润滑油的液压站21，该液压站21将液压油输送至静压导轨1中，并且在本实施例中，静压导轨1应用于精密机床的进给运动机构中；

静压导轨1包括固定安装在机床上的底座11，在底座11上固定有导轨12，同时在导轨12上滑动安装有滑块13，并且在滑块13上与导轨12接触的位置设置有多组内陷的凹槽（图中未示出），该多组凹槽与导轨12的表面均形成用于润滑油通过的密闭空腔，同时多组密闭空腔依次连通；

在依次连通的多组密闭空腔中，位于起始端的密闭空腔连通有进油口14，而位于末端的密闭空腔连通有出油口15，并且进油口14与液压站21的出油端连通，而出油口15与液压站21的回油端连通，从而液压站21与多组密闭空腔组成一润滑油的流通回路；

在实际使用中，液压站21提供润滑油至多组密闭空腔中，而为了保持提供润滑油的压力保持恒定，在液压站21的出油端与进油口14连通的管道上安装有节流器，同时在润滑油的油压作用下，滑块13会脱离导轨12，并且在滑块13和导轨12的接触面上形成微小间隙，该微小间隙会被润滑油填满，从而在滑块13和导轨12之间形成承载油膜，进而在滑块13在导轨12上移动的过程中，滑块13和导轨12的接触面之间处于纯液体摩擦状态，从而摩擦系数小，进而降低了驱动功率，同时润滑油还具有减震的效果，也有利于机床加工精度的提高。

实施例二，本实施例阐述了当车间突然断电的情况下，即当液压站21以及静压导轨1的驱动电源突然断电时，如何对静压导轨进行防碰撞保护的结构和原理：

在液压站21持续以恒定油压供油时，静压导轨1保持正常工作，而当液压站21突然断电后，供油管路中的油压逐渐降低，此时导轨12和滑块13之间承载油膜逐渐消失，从而导轨12和滑块13之间直接接触，而此时因为惯性的原因，导轨12和滑块13之间在一定时间内仍存在相对运动，从而导轨12和滑块13之间会产生接触摩擦的风险，进而可能会导致静压导轨1磨损，为了解决该问题，在液压站21和静压导轨1之间的管路中设置有保护机构3，该保护机构3具有蓄能的功能，可以在车间突然断电时，在短时间内可以对密闭空腔持续供油，从而在短时间内维持导轨12和滑块13的承载油膜，进而减缓承载油膜的消失速度，以降低导轨12和滑块13之间因为接触摩擦而磨损的风险，具体地：

如图2和图4所示，保护机构3可以与液压站21为整体式设置，也可以为单独设置，在本实施例中，保护机构3安装在液压站21上；

保护机构3包括与液压站21固定安装的支撑部31，在支撑部31的上端固定有筒体32，该筒体32的内部设置有容纳腔室，该容纳腔室整体密封，并且在容纳腔室的底部固定安装有弹性体38，在本实施例中，弹性体38为弹簧；

如图4-图5所示，在弹性体38上远离容纳腔室底部的位置固定有活塞39，该活塞39与容纳腔室的内壁为密封滑动连接，从而可以在弹性体38的拉伸和压缩过程中，活塞39可以随着弹性体38一起沿着容纳腔室的内部上下滑动；

同时活塞39将容纳腔室分割为位于活塞39上端的油腔321，及位于活塞39下端的气腔322，并且油腔321和气腔322相互隔离；

在筒体32上还安装有两处具有两个端口的接头，分别为第二接头311和第三接头312，并且第二接头311和第三接头312的一处端口均与油腔321连通，其中第二接头311上远离油腔321的端口与液压站21的出油端连通，而第三接头312上远离油腔321的端口与静压导轨1的多组密闭空腔的起始端连通，并且多组密闭空腔的末端与液压站21的回油端连通，从而液压站21、保护机构3及静压导轨1的多组密闭空腔之间形成润滑油的流通回路；

在实际使用时，液压站21通过节流器提供恒定压力的润滑油，并经由保护机构3的油腔321进入多组密闭空腔中，以维持静压导轨1的正常工作，该静压导轨1的正常工作状态与实施例一中的状态相同；

在保护机构3的内部，因为有弹性体38的存在，从而当液压站21未开始供油时，活塞39在弹性体38的作用下，处于容纳腔室的固定位置；

在液压站21正常工作的过程中，润滑油进入到油腔321中，因为进入的润滑油具有油压，从而该油压通过活塞39对弹性体38产生作用力，从而将弹性体38进行压缩，因为油压恒定，从而弹性体38向下压缩的位置恒定，并且弹性体38因为压缩而处于蓄能状态；

当车间突然断电后，液压站21以及静压导轨1的驱动电源也会突然断电，液压站21停止向静压导轨1供应液压油，从而导致导轨12和滑块13之间承载油膜由于油压的降低而有消失的趋势，而此时因为惯性的原因，导轨12和滑块13仍存在相对运动的趋势，从而导轨12和滑块13之间会由于接触摩擦而产生磨损的风险；

而在此时，处于蓄能状态的弹性体38因为油压的降低，会在回复力的作用下带动活塞39向上运动，从而推动油腔321中的润滑油进入密闭空腔中，以弥补密闭空腔内降低的油压，从而缓解承载油膜消失的速度，进而降低导轨12和滑块13之间由于接触摩擦而产生磨损的风险；

为了在使得车间突然断电后，密闭空腔内的油压与未断电时的油压相同，以维持静压导轨1正常工作时的状态，可以在保护机构3与密闭空腔的连接管路上安装节流器，从而达到维持承载油膜厚度的作用。

实施例三，在液压站21启动时，润滑油经过管道流入密闭空腔，管道内可能由于长时间不使用而堆积有杂质，此时刚从液压站21输出的润滑油（定义为初段润滑油）经过管道后会将管道内的杂质一起冲走，如果含有杂质的润滑油进入静压导轨1的密闭空腔，可能会将杂质堆积在密闭空腔，从而对静压导轨1的正常工作产生不利的影响；

本实施例阐述了另外一种保护机构，同样可以达到当车间突然断电的情况下，对静压导轨进行防碰撞保护的同时，对初段润滑油进行回收，以防止初段润滑油中可能携带的杂质污染静压导轨，本实施例是在实施例二的基础上增加如下结构，具体地：

如图4-图5所示，在活塞39的内部设置有三段腔室，分别是位于下端的下腔391，位于上端的上腔392，及连接下腔391和上腔392的过渡腔394，其中下腔391和上腔392均为圆柱腔，并且下腔391的直径大于上腔392的直径，同时过渡腔394为锥形腔室，以使得下腔391和上腔392圆滑连通；

同时上腔392的上端开口且与油腔321连通，用于将油腔321中的润滑油经由上腔392导入下腔391中；

在下腔391中设置有浮球393，该浮球393的直径小于下腔391的直径，且大于上腔392的直径，同时浮球393的密度小于润滑油的密度，从而当下腔391中注入润滑油时，浮球393会漂浮在润滑油的上表面，并在下腔391中有足量的润滑油时，浮球393会经由过渡腔394堵住上腔392，从而隔断油腔321持续向下腔391输入润滑油；

在本实施例中，管路连接的方式与实施例二相同；

在实际使用时，当液压站21输出的初段润滑油经过管道进入油腔321中时，由于下腔391的位置低于油腔321，所以初段润滑油会首先进入下腔391中，直到将下腔391填满，从而达到了存储初段润滑油的目的，防止初段润滑油中的杂质污染静压导轨1；

当下腔391被填满后，润滑油继续输入并填满油腔321及静压导轨1的密闭空腔，以下的正常工作流程及保护机制与实施例二相同，不再赘述；

为了使得下腔391在每次启动液压站21的时候都具有存储初段润滑油的功能，在下腔391的底部连通有第一接头310，该第一接头310与外部的废油箱连通，用于将下腔391中存储的初段润滑油输出，以便于下腔391重复存储；

实施例四，在保护机构实际使用的过程中，并不是所有的时候都需要对初段润滑油进行处理，为了使得保护机构可以适应两种不同状态的工作，需要对实施例三中的保护机构进行改进，具体地：

如图4-图6所示，在筒体32的上端固定有第一连接部33，该第一连接部33内部设置有贯通的连通孔313，该连通孔313的下端与油腔321连通，同时该连通孔313为圆柱形设置，另外该连通孔313的直径与上腔392的直径相同，且为同轴心设置；

在连通孔313的内部穿设有芯体，该芯体包括位于下端的密封端36，位于上端的锁紧端37及将密封端36和锁紧端37连接在一起的中间体316，其中密封端36与连通孔313和上腔392适配，用于密封或打开上腔392；

在第一连接部33的上端设置有第二连接部35，该第一连接部33与第二连接部35之间设置有连接螺杆34，该连接螺杆34为双头螺杆，并且连接螺杆34的两头螺纹段上安装有锁紧螺帽314，从而通过连接螺杆34与锁紧螺帽314的配合，将第一连接部33与第二连接部35进行固定；

在第二连接部35的上端设置有第二螺纹部351，同时在连通孔313的上端设置有第一螺纹部331，第一螺纹部331和第二螺纹部351均用于与锁紧端37进行配合，用于对芯体的位置进行固定；

在芯体的上端设置有扁丝319，用于通过工具旋转芯体，使得芯体上下旋转运动，以改变芯体的位置；

在芯体的内部设置有贯穿的通路317，该通路317的下端设置有供润滑油进入的进液口318，同时通路317的上端连接有用于输出润滑油的第四接头315，从而润滑油可以通过进液口318进入通路317，并通过第四接头315输出；

综上所述，经过改进的保护机构3具有第一状态和第二状态，以适应是否对初段润滑油进行处理的不同需求，具体地：

如图8所示，该图所表示的为保护机构3的第一状态，即为不需要对初段润滑油进行处理的状态，在此状态下，通过旋转扁丝319调整芯体的位置，使得芯体的锁紧端37与第一螺纹部331配合；

此时芯体的密封端36将上腔392封堵，从而初段润滑油不会进入下腔391中并收集，此时整个管路的连接略做调整，将液压站21的出油端与第二接头311连接，将静压导轨1的多组密闭空腔的起始端与第四接头315连接；

在实际使用时，液压站21通过节流器将恒定压力润滑油输入油腔321中，由于上腔392被封堵，所以润滑油无法进入下腔391而存储在油腔321中，随着油腔321中润滑油的增多，不仅对活塞39产生压力（该部分的蓄能保护功能与以上实施例相同），同时当油腔321中润滑油充满后，润滑油会通过进液口318进入通路317，并通过第四接头315输入静压导轨1的密闭空腔内；

在第一状态下，保护机构3实现了和实施例一和实施例二相同的功能，在此不再赘述；

如图9所示，该图所表示的为保护机构3的第二状态，即为需要对初段润滑油进行处理的状态，在此状态下，通过旋转扁丝319调整芯体的位置，使得芯体的锁紧端37与第二螺纹部351配合；

此时芯体的密封端36不再将上腔392封堵，从而初段润滑油会进入下腔391中并收集，此时保护机构3的管路连接方式与实施例三相同，且基本的功能也与实施例三相同，在此不再赘述。

实施例五，本实施例是将实施例四进行拓展，将多个保护机构的不同状态进行串联组合使用，以增加保护机构的适用性，具体地：

如图10所示，该图表示的是一组处于第一状态的保护机构3，与至少一组处于第二状态的保护机构3相互串联使用，通过串联多组保护机构3，不仅可以减小保护机构3的体积，而且多组保护机构3的共同作用可以增加缓冲时间，以适应不同的缓冲要求；

本实施例仅仅给出了一种连接方式，实际中可以根据具体需求进行任意组合，以满足不同的需求，例如，可以将多组处于第一状态的保护机构3相互串联，从而可以增加初段润滑油的收集量；

当然，在使用过程中保护机构3可以在第一状态和第二状态之间进行切换，灵活方便。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种静压导轨的保护机构，该静压导轨连接有供油设备（2），所述保护机构（3）连通于所述供油设备（2）和静压导轨之间，所述供油设备（2）向所述静压导轨提供恒定油压，以维持所述静压导轨工作，其特征在于：所述保护机构（3）包括：

筒体（32），该筒体（32）具有容纳腔室；

活塞（39），该活塞（39）与所述筒体（32）密封滑动连接，所述活塞（39）将所述容纳腔室分割为位于所述活塞（39）上端的油腔（321），及位于所述活塞（39）下端的气腔（322）；

弹性体（38），该弹性体（38）的两端分别连接所述活塞（39）和所述容纳腔室的底部；

两处接头，两处所述接头均与油腔（321）连通，一处所述接头与所述供油设备（2）连通，另一处所述接头与所述静压导轨连通；

其中：所述弹性体（38）适于在所述静压导轨正常工作时，受恒定油压作用并保持蓄能状态，及在所述静压导轨突然断电停止时，通过回复力维持所述静压导轨内部油压恒定，以降低所述静压导轨产生磨损的风险。

2.根据权利要求1所述的一种静压导轨的保护机构，其特征在于：所述活塞（39）的内部设置有三段腔室，所述三段腔室包括位于下端的下腔（391），位于上端的上腔（392），及连接所述下腔（391）和所述上腔（392）的过渡腔（394）；

所述上腔（392）的上端开口设置，且与所述油腔（321）连通；

所述下腔（391）中设置有浮球（393），所述浮球（393）的密度小于润滑油的密度。

3.根据权利要求2所述的一种静压导轨的保护机构，其特征在于：所述下腔（391）和上腔（392）均为圆柱腔，所述下腔（391）的直径大于所述上腔（392）的直径；

所述浮球（393）的直径小于所述下腔（391）的直径，且大于所述上腔（392）的直径。

4.根据权利要求2所述的一种静压导轨的保护机构，其特征在于：所述下腔（391）的底部连通有第一接头（310），所述第一接头（310）与外部的废油箱连通。

5.根据权利要求2所述的一种静压导轨的保护机构，其特征在于：所述筒体（32）的上端安装有第一连接部（33），所述第一连接部（33）内部设置有贯通的连通孔（313），所述连通孔（313）的下端与所述油腔（321）连通，所述连通孔（313）的上端设置有第一螺纹部（331）；

所述连通孔（313）的内部穿设有芯体，所述芯体包括位于下端的密封端（36），位于上端的锁紧端（37）及将所述密封端（36）和所述锁紧端（37）连接在一起的中间体（316），所述密封端（36）与所述连通孔（313）和所述上腔（392）均适配；

所述芯体的内部设置有贯穿的通路（317），所述通路（317）的下端设置有供润滑油进入的进液口（318），所述通路（317）的上端连接有用于输出润滑油的第四接头（315）;

所述第一螺纹部（331）用于与所述锁紧端（37）配合安装,以使得所述保护机构（3）处于第一状态。

6.根据权利要求5所述的一种静压导轨的保护机构，其特征在于：所述连通孔（313）为圆柱形设置，所述连通孔（313）的直径与所述上腔（392）的直径相同，所述连通孔（313）与所述上腔（392）为同轴心设置。

7.根据权利要求5所述的一种静压导轨的保护机构，其特征在于：所述第一连接部（33）的上端设置有第二连接部（35），所述第一连接部（33）与所述第二连接部（35）之间设置有连接螺杆（34）；

所述第二连接部（35）的上端设置有第二螺纹部（351），所述第二螺纹部（351）用于与所述锁紧端（37）配合安装，以使得所述保护机构（3）处于第二状态。

8.根据权利要求7所述的一种静压导轨的保护机构，其特征在于：所述保护机构（3）适于使用至少一组处于第一状态的保护机构（3），及至少一组处于第二状态的保护机构（3）串联组合，以增加所述保护机构（3）的适用性。

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