CN220956458U - 一种用于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气浮轴承配件技术领域，具体公开一种用于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置，包括连接板、压环、气浮轴承、和至少一个预紧螺柱；所述至少一个预紧螺柱的一端配置为与所述压环连接，所述至少一个预紧螺柱的另一端配置为与所述连接板螺纹连接；所述气浮轴承具有球头螺杆；所述压环中部设置有限位孔，所述球头螺杆具有阶梯部，所述球头螺杆的非球头端穿过所述限位孔并与所述连接板螺纹连接；所述压环背面与所述阶梯部抵接，且所述限位孔的小孔径端面向所述连接板；该基于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装可以自适应调整气浮轴承姿态保持气膜厚度的均匀，同时可以调整气浮轴承Z轴即调整气膜厚度。

Description

一种用于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置

技术领域

本实用新型涉及气浮轴承配件技术领域，具体涉及一种用于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置。

背景技术

气浮轴承的气膜厚度一般在几微米到数十微米之间，这种微米量级的气膜间隙能够保证气浮轴承具有良好的承载和刚度。也正是由于气膜间隙较小，如果在工作过程中气浮轴承无法自适应调整姿态，可能导致气膜接触或者静态特性下降。经调研发现如下技术文献：

申请号为201710602080.1的一种气浮轴承，其采用螺杆给气浮轴承施加力，当其它原因导致气浮轴承的两个气浮面不平行时，气浮轴承可以自适应调整姿态，但是该种方案中并未给出气浮轴承Z轴调节装置。

申请号为201921846050.6的一种气浮轴承，其采用球头螺杆给气浮轴承施加力，同时采用定位销来限制气浮轴承的摆动，当其它原因导致气浮轴承的两个气浮面不平行时，气浮轴承反而无法自适应调整姿态。

申请号为201010508109.8的用于气浮轴承的气浮垫，其采用球头螺杆给气浮轴承施加力，当其它原因导致气浮轴承的两个气浮面不平行时，气浮轴承可以自适应调整姿态，专利中的气浮轴承的Z轴微调方案是气动方式，当气压波动时可能会导致气浮轴承在Z轴上的波动，这种波动不利于气浮轴承保持良好的精度。

针对上述的问题，本公开旨在同时解决两个问题：1)当其它原因导致气浮轴承的两个气浮面不平行时，气浮轴承可以自适应调整姿态；

2)通过机械方式微调可靠实现气浮轴承在Z轴方向上的调整。

实用新型内容

本公开的目的在于提供一种用于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置，可以自适应调整气浮轴承姿态，保持气膜厚度的均匀，同时可以调整气浮轴承Z轴,即调整气膜厚度。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置，包括：连接板、压环、气浮轴承和至少一个预紧螺柱。

所述至少一个预紧螺柱的一端配置为与所述压环连接，所述至少一个预紧螺柱的另一端配置为与所述连接板螺纹连接。

所述气浮轴承具有球头螺杆。

所述压环中部设置有限位孔，所述球头螺杆具有阶梯部，所述球头螺杆的非球头端穿过所述限位孔并与所述连接板螺纹连接。

所述压环背面与所述阶梯部抵接。

本公开至少一实施例提供的基于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置中，所述压环上设置有插入孔，所述预紧螺柱的其中一端部设置有插入部，所述压环和所述预紧螺柱通过所述插入孔和插入部连接。

本公开至少一实施例提供的基于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置中，所述连接板上设置有第一螺孔和第二螺孔。

所述预紧螺柱的另一端部设置设置有第一拧槽，并与所述第一螺孔连接。

所述球头螺杆的非球头端设置有第二拧槽，并与所述第二螺孔连接。

所述第一螺孔和第二螺孔均为贯穿式螺孔。

本公开至少一实施例提供的基于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置中，所述插入孔与所述插入部间隙配合，轴向压紧。

本公开至少一实施例提供的基于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置中，所述预紧螺柱设置有三个，且三个所述预紧螺柱以所述球头螺杆为中心，呈环形阵列地分布在所述球头螺杆的周围。

本公开至少一实施例提供的基于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置中，所述气浮轴承具有气浮轴承基座。

所述气浮轴承基座上设置有三角形凹槽和半球形凹槽，所述三角形凹槽和半球形凹槽连通，且所述三角形凹槽位于所述半球形凹槽的上方。

所述球头螺杆的球头端插入所述三角形凹槽内。

所述三角形凹槽的中轴线和所述半球形凹槽的中轴线重合。

所述三角形凹槽的槽壁设置有至少一个限位件，用于限制所述球头螺杆的球头端移出所述三角形凹槽。

本公开至少一实施例提供的基于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置中，所述三角形凹槽的槽壁上设置有活动孔。

所述活动孔内设置有复位件，所述限位件与所述复位件连接，且所述限位件至少局部位于所述活动孔外，所述复位件用于对所述限位件复位。

其中，在所述球头螺杆的球头端插入所述三角形凹槽时，所述限位件配置为受到所述球头螺杆的球头端的压力而缩入所述活动孔内。

在所述球头螺杆的球头端插入所述三角形凹槽后，所述复位件带动所述限位件复位。

本公开至少一实施例提供的基于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置中，所述球头螺杆包含有半球头和阶梯轴。

所述阶梯轴上设置有与所述第二螺孔相配对的外螺纹。

所述阶梯轴与所述半球头为一体式设置，且所述阶梯轴的中轴线与所述半球头的中轴线重合。

所述半球头的直径大于所述阶梯轴的最大直径。

本实用新型的有益效果为：能够自适应调整气浮轴承姿态保持气膜厚度的均匀，可以实现气浮轴承两个旋转自由度的自适应调整，同时可以实现气浮轴承Z轴的手动机械式调节。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为基于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置的视图。

图2基于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置的立体图。

图3为图2中A处的放大图。

图4为连接板的立体图。

图5为基于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置在拆卸连接板后的立体图。

图6为压环的立体图。

图7为球头螺杆的立体图。

图8为球头螺杆与压环的连接示意图。

图9为预紧螺柱的立体图。

图10为气浮轴承基座的立体图。

图11为气浮轴承基座的剖视图。

图中：

10、连接板；11、第一螺孔；12、第二螺孔；

20、压环；21、限位孔；22、插入孔；

30、气浮轴承；31、球头螺杆；32、气浮轴承基座；33、多孔介质节流器；311、阶梯部；312、第二拧槽；321、三角形凹槽；322、半球形凹槽；3211、活动孔；312、半球头；313、阶梯轴；314、外螺纹；323、进气道；324、环形进气道；

40、预紧螺柱；41、插入部；42、第一拧槽；

50、限位件。

具体实施方式

下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例

如图1至9所示，一种用于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置，包括连接板10、压环20、气浮轴承30和预紧螺柱40。预紧螺柱40的一端配置为与压环20连接，预紧螺柱40的另一端配置为与连接板10螺纹连接。气浮轴承30具有球头螺杆31和气浮轴承基座32。压环20中部设置有限位孔21，球头螺杆31具有阶梯部311，球头螺杆31的非球头端穿过限位孔21并与连接板10螺纹连接。压环20背面与阶梯部311抵接。

具体地，压环20上设置有插入孔22，预紧螺柱40的其中一端部设置有插入部41，压环20和预紧螺柱40通过插入孔22和插入部41连接。

进一步的，插入孔22为盲孔，插入孔22与插入部41间隙配合，轴向压紧。

具体地，连接板10上设置有第一螺孔11和第二螺孔12。

进一步的，预紧螺柱40的另一端部设置设置有第一拧槽42，并与第一螺孔11连接。

进一步的，球头螺杆31的非球头端设置有第二拧槽312，并与第二螺孔12连接。

进一步的，第一螺孔11和第二螺孔12均为贯穿式螺孔。

在使用时，通过拧紧预紧螺柱可以使得压环向下压紧球头螺杆31，同时球头螺杆31由通过螺纹连接在连接板10上，如此就实现了球头螺杆31的预紧，防止球头螺杆31在Z轴上有间隙微动。

在本实施例中，预紧螺柱40设置有三个，且三个预紧螺柱40以球头螺杆31为中心，呈环形阵列地分布在球头螺杆31的周围。

如图10所示，在本实施例中，气浮轴承基座32上设置有三角形凹槽321和半球形凹槽322，三角形凹槽321和半球形凹槽322连通，且三角形凹槽321位于半球形凹槽322的上方。球头螺杆31的球头端插入三角形凹槽321内。三角形凹槽321的中轴线和半球形凹槽322的中轴线重合。

如图10和11所示，在本实施例中，三角形凹槽321的槽壁设置有限位件50，限位件50用于限制球头螺杆31的球头端移出三角形凹槽321。

进一步的，三角形凹槽321的槽壁上设置有活动孔3211。活动孔3211内设置有复位件(未图示)，且限位件50局部位于活动孔3211外，复位件用于对限位件50复位。

示例性地，限位件50呈球状，复位件采用弹簧，弹簧一端固定在活动孔3211内，弹簧另一端与限位件50固定。

在球头螺杆31的球头端插入三角形凹槽321时，限位件50配置为受到球头螺杆31的球头端的压力而缩入活动孔3211内。

在球头螺杆31的球头端插入三角形凹槽321后，复位件带动限位件50复位。

在使用时，由于限位件50受到挤压可以内缩一定距离，将球头螺杆31的球头端压入到三角形凹槽321时，由于球头螺杆31的球头下表面是球面，球面很光滑，压入时碰到限位件50会使得限位件50内缩，一旦压入后，当球头螺杆31向上移动时，球头上端面会碰到限位件50，由于是平面碰到限位球，该动作难以使得限位件50内缩，从而使得球头螺杆31难以脱落，增加了气浮轴承安装和操作的便利性。

由于球头螺杆31通过螺纹的方式旋进连接板中间的第二螺孔12中，通过工具插入第二拧槽312内便能旋转球头螺杆31，使得球头螺杆31能够上下移动，并且球头螺杆31的球头端压紧在所述气浮轴承基座32的半球形凹槽322内，因此可以实现气浮轴承在Z轴方向上的调整。

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中气浮轴承30进行简单地介绍。

气浮轴承又称气浮垫或气体静压轴承，是一种利用薄层压缩空气在两个表面之间创建低摩擦界面的轴承类型。这项技术通常在需要精确定位、平稳运动和最小摩擦的各种应用中使用。

如图5、10和11所示，气浮轴承包含有球头螺杆31、气浮轴承基座32和多孔介质节流器33，气浮轴承基座32和多孔介质节流器33通过粘胶剂和过盈配合的方式固定在一起。

进一步的，气浮轴承基座32侧边设置进气道323，进气道323与气浮轴承基座32内的环形进气道324连通，高压气体通过环形进气道进入多孔介质节流器33，在多孔介质节流器33内部孔隙的阻碍下，气流在气膜内具有一定压力，从而悬浮起气浮轴承。

如图7所示，进一步的，球头螺杆31包含有半球头312和阶梯轴313。阶梯轴313上设置有与第二螺孔12相配对的外螺纹314。阶梯轴313与半球头312为一体式设置，且阶梯轴313的中轴线与半球头312的中轴线重合。半球头312的直径大于阶梯轴313的最大直径。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内；除非明确说明，否则本文中使用的任何元件、动作或指令都不应解释为关键或必要的。

Claims (8)

1.一种用于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置，其特征在于，包括：

连接板；

压环；

至少一个预紧螺柱，所述至少一个预紧螺柱的一端配置为与所述压环连接，所述至少一个预紧螺柱的另一端配置为与所述连接板螺纹连接；以及

气浮轴承，具有球头螺杆；

其中，所述压环中部设置有限位孔，所述球头螺杆具有阶梯部，所述球头螺杆的非球头端穿过所述限位孔并与所述连接板螺纹连接；

所述压环背面与所述阶梯部抵接。

2.根据权利要求1所述的一种用于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置，其特征在于，所述压环上设置有插入孔，所述预紧螺柱的其中一端部设置有插入部，所述压环和所述预紧螺柱通过所述插入孔和插入部连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置，其特征在于，所述连接板上设置有第一螺孔和第二螺孔；

所述预紧螺柱的另一端部设置设置有第一拧槽，并与所述第一螺孔连接；

所述球头螺杆的非球头端设置有第二拧槽，并与所述第二螺孔连接；

所述第一螺孔和第二螺孔均为贯穿式螺孔。

4.根据权利要求2所述的一种用于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置，其特征在于，所述插入孔与所述插入部间隙配合，轴向压紧。

5.根据权利要求1所述的一种用于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置，其特征在于，所述预紧螺柱设置有三个，且三个所述预紧螺柱以所述球头螺杆为中心，呈环形阵列地分布在所述球头螺杆的周围。

6.根据权利要求3所述的一种用于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置，其特征在于，所述气浮轴承具有气浮轴承基座；

所述气浮轴承基座上设置有三角形凹槽和半球形凹槽，所述三角形凹槽和半球形凹槽连通，且所述三角形凹槽位于所述半球形凹槽的上方；

所述球头螺杆的球头端插入所述三角形凹槽内；

所述三角形凹槽的中轴线和所述半球形凹槽的中轴线重合；

所述三角形凹槽的槽壁设置有至少一个限位件，用于限制所述球头螺杆的球头端移出所述三角形凹槽。

7.根据权利要求6所述的一种用于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置，其特征在于，所述三角形凹槽的槽壁上设置有活动孔；

所述活动孔内设置有复位件，所述限位件与所述复位件连接，且所述限位件至少局部位于所述活动孔外，所述复位件用于对所述限位件复位；

其中，在所述球头螺杆的球头端插入所述三角形凹槽时，所述限位件配置为受到所述球头螺杆的球头端的压力而缩入所述活动孔内；

在所述球头螺杆的球头端插入所述三角形凹槽后，所述复位件带动所述限位件复位。

8.根据权利要求7所述的一种用于气浮轴承的多自由度自适应球铰连接装置，其特征在于，所述球头螺杆包含有半球头和阶梯轴；

所述阶梯轴上设置有与所述第二螺孔相配对的外螺纹；

所述阶梯轴与所述半球头为一体式设置，且所述阶梯轴的中轴线与所述半球头的中轴线重合；

所述半球头的直径大于所述阶梯轴的最大直径。