WO2012174762A1 - 基于压电致动器的非均匀分布预紧力可控高速主轴及其控制方法 - Google Patents

基于压电致动器的非均匀分布预紧力可控高速主轴及其控制方法 Download PDF

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piezoelectric actuator
main shaft
bearing
tightening
temperature sensor
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洪军
李小虎
张进华
朱永生
田久良
李纯洁
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西安交通大学
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    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/08—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers for spindles
    • F16C35/12—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers for spindles with ball or roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C25/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/06—Ball or roller bearings
    • F16C25/08—Ball or roller bearings self-adjusting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2233/00—Monitoring condition, e.g. temperature, load, vibration

Definitions

  • the invention belongs to the field of performance regulation and application of a high speed spindle rolling bearing, and relates to a non-uniform hook preloading controllable high speed spindle based on a piezoelectric actuator and a control method thereof.
  • the rolling bearing is used as the internal rotating support component of the high-speed spindle. Its service performance directly affects the dynamic performance of the high-speed spindle, especially under the complicated service conditions of the spindle system. For example, the spindle requires high-speed light load and low-speed heavy-load replacement. In different situations, the service performance can be controlled to meet the dynamic performance requirements of the spindle, thus ensuring high precision and high reliability of high speed machining. Therefore, how to adjust the service performance of rolling bearing stiffness, temperature and rotation precision in real time to adapt to the complex working conditions of the spindle system is crucial.
  • Bearing preload control technology is one of the most effective methods for bearing service performance adjustment.
  • bearing pre-tightening technology adopts positioning or constant pressure constant value pre-tightening method.
  • the value of pre-tightening force is mostly determined based on experience or experimental data.
  • This constant pre-tightening technology can no longer meet the requirements of high-speed spindle for bearing service performance under complex conditions. Requirements. To this end, many research and academic institutions at home and abroad have carried out a lot of research on bearing preloading controllable technology, and achieved certain results.
  • the preloading self-adjustment based on the feedback feedback closed-loop active control method and the pre-tightening adjustment method based on the shafting speed effect or the material thermal effect are mainly proposed; in the pre-tightening control mechanism, there is piezoelectric-based Active preload adjustment mechanism for actuators, hydraulics, electromagnetic devices, and electrostrictive materials.
  • These pre-tensioning control devices are pre-tensioning forces that apply an axially uniform hook distribution to the rolling bearing.
  • Rolling bearings as the key precision components of high-speed spindles, will be subject to subtle changes in structural dimensions, assembly and working loads. Performance has a major impact.
  • the present invention provides a non-uniform hook preloading controllable high speed spindle based on a piezoelectric actuator and a control method thereof, and an on-line regulation of a pre-tightening force of a non-uniform hook distribution of a main shaft support bearing , to obtain high-performance spindles with high performance under different working conditions.
  • the present invention provides a non-uniform distributed pre-tightening controllable high speed spindle based on a piezoelectric actuator, and a bearing is mounted on the outer circumference of the main shaft, and the bearing is fixed by a bearing support on the bearing support.
  • a temperature sensor is mounted; the outer ring of the main shaft is further equipped with a pre-tightening ferrule, and the pre-tightening ferrule is mounted with a piezoelectric actuator through a mounting hole formed therein, the piezoelectric actuator and the temperature sensor
  • a signal processing unit is connected between the temperature sensor, and the temperature sensor detects the temperature signal of the spindle pre-tightening control point, and the temperature sensor detects the piezoelectric actuator after being processed by the signal processing unit. The pressure is adjusted to adjust the spindle preload.
  • the mounting hole formed in the pre-tightening collar is a blind hole;
  • the piezoelectric actuator control wire of the piezoelectric actuator extends from the blind hole Connected to the output of the signal processing unit;
  • the signal processing unit includes a conditioning circuit connected to the temperature sensor, and the output end of the conditioning circuit is connected to the single chip microcomputer through an A/D converter, and the output end of the single chip microcomputer passes through the D/A converter.
  • a multi-way switch Connected to a multi-way switch, the output of the multi-way switch and the power amplifying circuit The input end is connected, and the output end of the power amplifying circuit is connected to the piezoelectric actuator;
  • the pretensioning ferrule is located at a rear end of the bearing, and the front end of the bearing is mounted with a round nut;
  • the invention also provides a control method for the controllable high-speed spindle of the non-uniform hook preloading force based on the piezoelectric actuator.
  • the temperature sensor When the spindle rotates under the driving of the motor, the temperature sensor will measure the pre-tightening control point.
  • the temperature analog signal is converted by the A/D converter into a digital signal after being processed by the conditioning circuit, and is input into the controller of the single chip microcomputer for processing, and the output signal of the single chip is converted by the D/A converter.
  • the multi-way switch is sent to the power amplifying circuit, and the power amplifying circuit controls the voltage to be sent to the piezoelectric actuator to output the corresponding displacement, so that the bearing pre-tightening force acts on the pre-tightening control point. Achieve non-uniform hook preload control of high speed spindles.
  • the invention relates to a non-uniform hook distribution pre-tightening controllable high-speed spindle of a piezoelectric actuator and a control method thereof, which have at least the following advantages:
  • the invention breaks through the traditional pre-tightening pre-tightening force, and differently controls the bearing outer ring at different temperatures. The point is precisely controlled by the pre-tightening force to achieve technological breakthroughs such as high speed, high rigidity, low temperature rise and long life.
  • a high-performance high-speed spindle under different working conditions can be obtained.
  • FIG. 1 is a schematic view showing the overall structure of a non-uniform distributed preloading controllable high speed spindle based on a piezoelectric actuator according to the present invention
  • Figure 2 is a partial enlarged view of Figure 1;
  • FIG. 3 is a schematic structural view of a pretensioning ferrule of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a bearing holder with a temperature sensor hole (takes 8 temperature sensors as an example). detailed description
  • the non-uniform distributed pre-tightening controllable high-speed spindle based on the piezoelectric actuator comprises a main shaft 1, a bearing 2, a bearing support 3, a round nut 4, a sleeve 5, and a pre-tightening sleeve.
  • the multiplexer 14, the power amplifying circuit 15, and the power source 16 constitute a regulating preload system.
  • the bearing 2 is mounted at the front end and the rear end of the outer circumference of the main shaft 1, and the bearing 2 at the front end of the main shaft 1 is fixed by the bearing support 3, and a sleeve 5 is disposed between the adjacent bearings 2, and the sleeve 5 is mounted on the main shaft
  • a round nut 4 is mounted on the front end of the bearing 2
  • a pre-tightening ferrule 6 is mounted on the rear end
  • the bearing support 3 is mounted with a temperature sensor 7 for detecting the temperature of the outer ring of the main shaft 1
  • the pre-tightening ferrule 6 is provided with a mounting hole along the outer surface thereof, the mounting hole is a blind hole, and a piezoelectric actuator 9 is mounted in the mounting hole, and the piezoelectric actuator control line 8 of the piezoelectric actuator 9 is self-installed The hole extends.
  • the temperature sensor 7 mounted on the bearing support 3 is connected to the input end of the conditioning circuit 10, and the output end of the conditioning circuit 10 is connected to the input end of the single chip microcomputer 12 after being converted by the A/D converter.
  • the output end is connected to the multiplexer 14 after being converted by the D/A converter, and the output end of the multiplexer 14 is connected to the power amplifying circuit 15, and the output end of the power amplifying circuit 15 passes through the piezoelectric actuator control line 8. It is connected to the piezoelectric actuator 9.
  • the power source 16 is connected to the single chip microcomputer 12 and the power amplifying circuit 15.
  • the spindle 1 When in use, the spindle 1 is rotated by the motor, the front and rear ends of the spindle 1 are supported by the bearing 2, and the temperature sensor 7 measures the temperature analog signal near the pre-tightening control point, and after signal conditioning by the conditioning circuit, by A/
  • the D converter 11 converts the analog signal into a digital signal, which is input to the controller of the microcontroller 12 Processing, the output signal of the single chip microcomputer 12 converts the digital signal into an analog signal through the D/A converter 13, and is sent from the multiplexer 14 to the power amplifying circuit 15, and the power amplifying circuit 15 controls the voltage to be sent to the piezoelectric actuator 9, so that The output corresponds to the displacement, so that the bearing preload force acts on the pre-tightening control point to achieve the non-uniform hook preload control of the high speed spindle.
  • the piezoelectric actuator 9 of the present invention acts directly on the outer surface of the main shaft 1, after the temperature data of the bearing is detected by the temperature sensor, the pre-tightening force of the main shaft can be finally adjusted by the piezoelectric actuator 9.
  • the present invention realizes the adjustment of the magnitude of the pre-tightening force by controlling the voltage of each piezoelectric actuator, and further applies a voltage of a different magnitude to each piezoelectric actuator, thereby achieving non-uniformity to the outer ring of the bearing.
  • the preload of the distribution is a voltage of a different magnitude to each piezoelectric actuator, thereby achieving non-uniformity to the outer ring of the bearing.
  • the piezoelectric structure-based non-uniform distributed preload force controllable high speed spindle of the present invention adopts the following main components:
  • Support bearing Select SKF 3306A-Z, bearing inner diameter ⁇ 30, rated dynamic load 41.5 ⁇ .
  • the round nut and the end cover are used to realize the bidirectional fixing form of one end of the bearing.
  • A/D conversion ADC0808, National Semiconductor, USA.
  • D/A converter DAC0830 series, National Semiconductor, USA.
  • Power amplifier Using devices such as IRF540 and MUR820, ST.
  • Multi-way switch 74HC4051, PHILIPS company.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)

Abstract

一种基于压电致动器的非均匀分布预紧力可控高速主轴及其控制方法，在主轴（1）外周安装有轴承（2），该轴承（2）通过轴承支座（3）固定，在该轴承支座（3）上安装有温度传感器（7）；所述主轴（1）的外圈进一步安装有预紧套圈（6），该预紧套圈（6）通过其内开设的安装孔安装有压电致动器（9），所述压电致动器（9）和温度传感器（7）之间连接有信号处理单元，所述温度传感器（7）的安装位置为主轴预紧调控点附近，温度传感器（7）检测到主轴预紧调控点的温度信号后，经信号处理单元处理后，通过调节压电致动器（9）的压力而调节主轴预紧力，通过对主轴支承轴承（2）的非均匀分布预紧力的在线调控，以获得在不同工况下高性能的高速主轴。

Description

基于压电致动器的非均匀分布预紧力可控高速主轴及其控制方法 技术领域
本发明属于高速主轴滚动轴承的性能调控应用领域， 涉及一种基于压电致 动器的非均勾分布预紧力可控高速主轴及其控制方法。
背景技术
滚动轴承作为高速主轴内部旋转支撑元件， 其服役性能直接影响高速主轴 动力学性能， 尤其是在主轴系统复杂的服役条件下， 例如主轴在高速轻载、 低 速重载更替的工况下， 要求主轴轴承在不同情况下服役性能可控以适应主轴动 力学性能要求， 从而保证高速加工的高精度与高可靠性。 因此， 如何实时调控 滚动轴承刚度、 温度、 旋转精度等服役性能以适应主轴系统的复杂工况至关重 要。 相关研究表明， 合理的滚动轴承预紧力可使高速主轴刚度提高 65%; 而应 用预紧力控制技术可使轴承高速状态下温度降低 41.6%,从而使得主轴转速提高 54.5%。 轴承预紧力调控技术已是轴承服役性能调整最有效的方法之一。
传统轴承预紧技术多采用定位或定压恒值预紧方式， 预紧力取值大都依据 经验或实验数据确定， 这种恒定预紧技术已无法满足复杂工况下高速主轴对于 轴承服役性能调整的要求。 为此， 国内外诸多研究与学术机构就轴承预紧可控 技术开展了大量的研究， 并取得一定的成果。 在预紧力作用机理方面， 主要提 出基于测量反馈闭环主动控制方式的预紧力自调节和基于轴系转速效应或材料 热效应的预紧力调节方式； 在预紧控制机构方面， 有基于压电致动器、 液压装 置、 电磁装置及电致伸缩材料等主动式预紧力调整机构。 这些预紧力调控装置 都是对滚动轴承施加轴向均勾分布的预紧力。 而滚动轴承作为高速主轴的关键 精密部件， 结构尺寸、 装配、 工作载荷的细微变化都将对其在复杂工况下的服 役性能产生重大影响。 单纯地对轴承施加均勾分布的轴向预紧力， 不能有效地 消除轴向和径向游隙的非均勾分布性， 也不能满足高速主轴在某些特定工况下 工作载荷非均勾分布的要求， 这势必要求从更为精细的角度出发探索滚动轴承 预紧力的施加方式和大小， 使滚动轴承的服役性能能够实现"精益求精"。 因此， 根据特殊工况或游隙的要求， 研究非均勾分布预紧力及其施加装置显得尤为迫 切。
发明内容
为了解决以上技术问题， 本发明提供一种基于压电致动器的非均勾分布预 紧力可控高速主轴及其控制方法， 通过对主轴支承轴承的非均勾分布预紧力的 在线调控， 以获得在不同工况下高性能的高速主轴。
为实现上述目的， 本发明提供了一种基于压电致动器的非均匀分布预紧力 可控高速主轴， 在主轴外周安装有轴承， 该轴承通过轴承支座固定， 在该轴承 支座上安装有温度传感器； 所述主轴的外圈进一步安装有预紧套圈， 该预紧套 圈通过其内开设的安装孔安装有压电致动器， 所述压电致动器和温度传感器之 间连接有信号处理单元， 所述温度传感器的安装位置为主轴预紧调控点附近， 温度传感器检测到主轴预紧调控点的温度信号后， 经信号处理单元处理后， 通 过调节压电致动器的压力而调节主轴预紧力。
作为本发明的优选实施例， 所述预紧套圈上开设的安装孔为盲孔； 作为本发明的优选实施例， 所述压电制动器的压电致动器控制线自该盲孔 内伸出与信号处理单元的输出端相连；
作为本发明的优选实施例， 所述信号处理单元包括与温度传感器相连的调 理电路， 该调理电路的输出端通过 A/D转换器与单片机相连， 所述单片机的输 出端通过 D/A转换器与多路开关相连， 该多路开关的输出端与功率放大电路的 输入端相连， 该功率放大电路的输出端与压电致动器相连；
作为本发明的优选实施例， 所述预紧套圈位于轴承的后端， 所述轴承的前 端安装有圆螺母；
本发明还提供了一种上述基于压电致动器的非均勾分布预紧力可控高速主 轴的控制方法， 主轴在电机的驱动下转动时， 温度传感器将测得的预紧调控点 附近的温度模拟信号， 经调理电路进行信号调理后， 由 A/D转换器将模拟信号 转换为数字信号，输入单片机的控制器中进行处理，单片机的输出信号通过 D/A 转换器将数字信号转换为模拟信号， 由多路开关送至功率放大电路， 功率放大 电路控制电压送至压电致动器， 使其输出所对应的位移， 从而产生轴承预紧力 作用在预紧力调控点处， 实现高速主轴的非均勾分布预紧力控制。
本发明基于压电致动器的非均勾分布预紧力可控高速主轴及其控制方法至 少具有以下优点： 本发明突破传统均勾分布预紧力作用， 对不同温度下轴承外 圈不同调控点进行预紧力精确调控， 实现高速化、 高刚度、 低温升、 长寿命等 技术突破。 通过对主轴支承轴承的非均勾分布预紧力的在线调控， 以获得在不 同工况下高性能的高速主轴。
附图说明
图 1是本发明基于压电致动器的非均匀分布预紧力可控高速主轴的整体结构 示意图；
图 2是图 1的局部放大图；
图 3是本发明预紧套圈的结构示意图；
图 4是开有温度传感器放置孔的轴承支座示意图 （以 8个温度传感器为例 )。 具体实施方式
下面结合附图对本发明基于压电致动器的非均匀分布预紧力可控高速主轴 及其控制方法作具体介绍：
请参阅图 1所示， 本发明基基于压电致动器的非均匀分布预紧力可控高速主 轴包括主轴 1、 轴承 2、 轴承支座 3、 圆螺母 4、 套筒 5、 预紧套圈 6、 温度传感 器 7、 压电致动器控制线 8、 压电致动器 9、 调理电路 10、 A/D转换器 11、 单片 机 12、 D/A转换器 13、 多路开关 14、 功率放大电路 15、 电源 16。 其中， 所述 预紧套圈 6、 温度传感器 7、 压电致动器控制线 8、 压电致动器 9、 调理电路 10、 A/D转换器 11、 单片机 12、 D/A转换器 13、 多路开关 14、 功率放大电路 15和 电源 16构成调控预紧力系统。
所述轴承 2安装在主轴 1外周的前端和后端位置， 位于主轴 1前端的轴承 2 通过轴承支座 3固定，相邻的轴承 2之间设置有套筒 5 , 该套筒 5安装在主轴外 周， 在该轴承 2的前端安装有圆螺母 4, 后端安装有预紧套圈 6, 所述轴承支座 3上安装有 检测主轴 1外圈温度的温度传感器 7, 所述预紧套圈 6上沿其外表 面开设有安装孔， 该安装孔为盲孔， 在该安装孔内安装有压电致动器 9, 该压电 致动器 9的压电致动器控制线 8自安装孔伸出。
所述轴承支座 3上安装的温度传感器 7与所述调理电路 10的输入端相连， 该调理电路 10的输出端经 A/D转换器转换后与单片机 12的输入端相连， 所述 单片机 12的输出端经 D/A转换器转换后与多路开关 14相连，该多路开关 14的 输出端与功率放大电路 15相连， 该功率放大电路 15的输出端通过压电致动器 控制线 8与压电致动器 9相连。 所述电源 16与单片机 12和功率放大电路 15相 连。
使用时， 主轴 1在电机的驱动下转动， 主轴 1的前、 后端由轴承 2支承， 温 度传感器 7测得预紧调控点附近的温度模拟信号， 经调理电路进行信号调理后， 由 A/D转换器 11将模拟信号转换为数字信号， 输入单片机 12的控制器中进行 处理， 单片机 12的输出信号通过 D/A转换器 13将数字信号转换为模拟信号， 由多路开关 14送至功率放大电路 15 , 功率放大电路 15控制电压送至压电致动 器 9, 使其输出所对应的位移， 从而产生轴承预紧力作用在预紧力调控点处， 以 实现高速主轴的非均勾分布预紧力控制。
由于本发明压电致动器 9是直接作用在主轴 1的外表面， 因此， 通过温度传 感器检测轴承的温度数据后， 最终可以通过压电致动器 9调节主轴的预紧力。
因此， 本发明通过控制各个压电致动器的电压， 实现预紧力大小的调节， 此 夕卜， 对每个压电致动器施加大小不同的电压， 从而实现对轴承外圈施加非均匀 分布的预紧力。
本发明的基于压电结构的非均匀分布预紧力可控高速主轴采用以下主要部 件：
( 1 ) 支撑轴承： 选择 SKF 3306A-Z, 轴承内径 φ30, 额定动载荷 41.5ΚΝ。 采用圆螺母及端盖实现轴承一端双向固定形式。
( 2 )探针式铠装铂热电阻温度传感器： FY-ZWC-2012 西安方元电子有限 公司。
( 3 ) A/D转换： ADC0808, 美国 National Semiconductor公司。
( 4 ) D/A转换器： DAC0830系列， 美国 National Semiconductor公司。
( 5 )功率放大器： 采用 IRF540和 MUR820等器件， ST公司。
( 6 )单片机: C8051F, Silicon Lab公司。
( 7 ) 多路开关： 74HC4051 , PHILIPS公司。
( 8 )压电致动器: PSt 150/5/200 VS10
以上所述仅为本发明的一种实施方式， 不是全部或唯一的实施方式， 本领域 普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变 换， 均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims

权 利 要 求 书
1. 一种基于压电致动器的非均匀分布预紧力可控高速主轴， 其特征在于： 在主轴（ 1 )外周安装有轴承（ 2 )， 该轴承（ 2 )通过轴承支座（ 3 ) 固定， 在 该轴承支座（3) 上安装有温度传感器 （7); 所述主轴 （1) 的外圏进一步安 装有预紧套圏 （6)， 该预紧套圏 （6)通过其内开设的安装孔安装有压电致动 器（9), 所述压电致动器（9)和温度传感器（7)之间连接有信号处理单元， 所述温度传感器 （7) 的安装位置为主轴预紧调控点附近， 温度传感器 （7) 检测到主轴预紧调控点的温度信号后， 经信号处理单元处理后， 通过调节压 电致动器 （9) 的压力而调节主轴预紧力。
2. 如权利要求 1所述的基于压电致动器的非均 分布预紧力可控高速主轴， 其特征在于： 所述预紧套圏 （6) 上开设的安装孔为盲孔。
3. 如权利要求 2所述的基于压电致动器的非均 分布预紧力可控高速主轴， 其特征在于： 所述压电制动器 （9) 的压电致动器控制线 （8) 自该盲孔内伸 出与信号处理单元的输出端相连。
4. 如权利要求 1所述的基于压电致动器的非均勾分布预紧力可控高速主轴， 该调理电路（10) 的输出端通过 A/D转换器 （11) 与单片机（12)相连， 所 述单片机（12) 的输出端通过 D/A转换器（13)与多路开关 （14)相连， 该 多路开关的输出端 （14) 与功率放大电路（15) 的输入端相连， 该功率放大 电路（15) 的输出端与压电致动器 （9)相连。
5. 如权利要求 1所述的基于压电致动器的非均 分布预紧力可控高速主轴， 其特征在于： 所述预紧套圏 （6)位于轴承（2)的后端， 所述轴承（2) 的前 端安装有圆螺母（4)。
6. 一种如权利要求 1 所述的基于压电致动器的非均匀分布预紧力可控高速 权 利 要 求 书
主轴的控制方法， 其特征在于： 主轴（1 )在电机的驱动下转动时， 温度传感 器（7)将测得的预紧调控点附近的温度模拟信号， 经调理电路（ 10)进行信 号调理后，由 A/D转换器（ 11 )将模拟信号转换为数字信号，输入单片机（ 12) 的控制器中进行处理， 单片机（12) 的输出信号通过 D/A转换器（13)将数 字信号转换为模拟信号， 由多路开关（ 14 )送至功率放大电路（ 15 ), 功率放 大电路（15)控制电压送至压电致动器 （9), 使其输出所对应的位移， 从而 产生轴承预紧力作用在预紧力调控点处， 实现高速主轴的非均勾分布预紧力 控制。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106891202A (zh) * 2016-11-07 2017-06-27 天津大学 一种高速精密主轴预紧力和预紧位移智能监控系统及其控制方法
CN106908178A (zh) * 2016-11-07 2017-06-30 天津大学 高速精密主轴预紧力试验装置及其使用方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102637017B (zh) * 2012-04-27 2013-08-14 西安交通大学 主轴性能实时监控装置、方法及其标定实验装置、方法
CN103573979B (zh) * 2013-10-17 2016-08-31 华中科技大学 一种基于压电陶瓷执行器的轴承预紧力自调节装置
CN104615166B (zh) * 2013-11-01 2017-05-03 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种空间转台轴系预紧力的热微调节系统及方法
CN106909177B (zh) * 2016-11-07 2023-08-15 天津大学 基于压电作动器在线监测与控制主轴-轴承系统预紧力和预紧位移的高速精密主轴系统
CN106623994B (zh) * 2017-02-23 2018-05-22 沈机集团昆明机床股份有限公司 带有预紧力调节装置的机床主轴系统
CN109176153A (zh) * 2018-09-21 2019-01-11 哈尔滨工业大学 一种基于压电致动器的机械轴系回转误差主动补偿装置
CN109812504B (zh) * 2019-01-15 2023-08-18 浙江大学 能自适应调节超声悬浮力的推力轴承

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61127922A (ja) * 1984-11-27 1986-06-16 Okuma Mach Works Ltd ころがり軸受用自動予圧調整装置
JPH01266320A (ja) * 1988-04-19 1989-10-24 Nippon Seiko Kk 転がり軸受の予圧装置
JPH039116A (ja) * 1989-06-06 1991-01-17 Brother Ind Ltd ころがり軸受用自動予圧調整装置
JPH03121308A (ja) * 1989-10-02 1991-05-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 回転軸の軸受構造
JPH04171101A (ja) * 1990-10-31 1992-06-18 Ntn Corp 連続予圧可変式スピンドルユニット
JPH04266613A (ja) * 1991-02-21 1992-09-22 Nec Corp 軸受予圧可変装置
JPH0742730A (ja) * 1993-08-02 1995-02-10 Nippon Seiko Kk 予圧可変スピンドル装置
JPH07127637A (ja) * 1993-11-01 1995-05-16 Toshiba Mach Co Ltd 軸受予圧制御装置
CN1846911A (zh) * 2006-02-10 2006-10-18 东南大学 预紧力可控智能化高速加工电主轴

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2794683B2 (ja) * 1991-04-16 1998-09-10 日産自動車株式会社 歯車支持軸受構造
US5816895A (en) * 1997-01-17 1998-10-06 Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Surface grinding method and apparatus
US6422757B1 (en) * 2000-12-15 2002-07-23 Industrial Technology Research Inst. Active piezoelectric spindle bearing preload adjustment mechanism
CN100343018C (zh) * 2004-01-08 2007-10-17 财团法人工业技术研究院 晶片磨床构造
US8002251B2 (en) * 2007-11-14 2011-08-23 Honeywell International Inc. Vibration reduction system employing active bearing mounts

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61127922A (ja) * 1984-11-27 1986-06-16 Okuma Mach Works Ltd ころがり軸受用自動予圧調整装置
JPH01266320A (ja) * 1988-04-19 1989-10-24 Nippon Seiko Kk 転がり軸受の予圧装置
JPH039116A (ja) * 1989-06-06 1991-01-17 Brother Ind Ltd ころがり軸受用自動予圧調整装置
JPH03121308A (ja) * 1989-10-02 1991-05-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 回転軸の軸受構造
JPH04171101A (ja) * 1990-10-31 1992-06-18 Ntn Corp 連続予圧可変式スピンドルユニット
JPH04266613A (ja) * 1991-02-21 1992-09-22 Nec Corp 軸受予圧可変装置
JPH0742730A (ja) * 1993-08-02 1995-02-10 Nippon Seiko Kk 予圧可変スピンドル装置
JPH07127637A (ja) * 1993-11-01 1995-05-16 Toshiba Mach Co Ltd 軸受予圧制御装置
CN1846911A (zh) * 2006-02-10 2006-10-18 东南大学 预紧力可控智能化高速加工电主轴

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106891202A (zh) * 2016-11-07 2017-06-27 天津大学 一种高速精密主轴预紧力和预紧位移智能监控系统及其控制方法
CN106908178A (zh) * 2016-11-07 2017-06-30 天津大学 高速精密主轴预紧力试验装置及其使用方法
CN106908178B (zh) * 2016-11-07 2022-12-02 天津大学 高速精密主轴预紧力试验装置及其使用方法
CN106891202B (zh) * 2016-11-07 2023-02-14 天津大学 一种高速精密主轴预紧力和预紧位移智能监控系统及其控制方法

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