專利名稱：使用密封件的液體不連續(xù)流動精密圓轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo)軌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種圓轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo)軌，特別是涉及一種運(yùn)動導(dǎo)軌幾乎不隨負(fù)載的
變化而發(fā)生位移，剛性好精度高，具有很高的抗偏載能力的使用密封件的液體不連續(xù)流動 精密圓轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo)軌。
背景技術(shù)：
在大型精密機(jī)床上常采用靜壓導(dǎo)軌，當(dāng)采用靜壓導(dǎo)軌時(shí)，機(jī)床的運(yùn)動部件被油壓 浮起，導(dǎo)軌的運(yùn)動部分和靜止部分之間有0.01 0. 04mm厚度的油膜，消除了動靜導(dǎo)軌之 間的干摩擦，所以形成純液體摩擦阻力，摩擦系數(shù)僅為0. 0005，而金屬對金屬的摩擦系數(shù)達(dá) 0. 1以上，從而采用靜壓導(dǎo)軌可以使導(dǎo)軌的摩擦力降低到1/1000，大大降低了驅(qū)動功率，極 大地提高傳動效率，消除了爬行；傳統(tǒng)靜壓導(dǎo)軌的另一優(yōu)點(diǎn)是在正常使用下，由于沒有金屬 對金屬的直接摩擦，其導(dǎo)軌的使用壽命是無限的。在傳統(tǒng)靜壓導(dǎo)軌中，一切都建立在油的受 阻連續(xù)流動上，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)靜壓導(dǎo)軌上，當(dāng)負(fù)載變大時(shí)，導(dǎo)軌的運(yùn)動部分要產(chǎn)生一向?qū)к夓o 止部分的靠近，靠這一位移，使承載油腔向外流油的縫隙減小，流動的阻力加大，因而壓力 升高，直到這一壓力升高產(chǎn)生的力與負(fù)載增大平衡時(shí)，才能穩(wěn)定在一個(gè)新的位置，這就造成 了剛性的不足和精度的降低，當(dāng)出現(xiàn)偏置負(fù)載時(shí)，這一現(xiàn)象就會更嚴(yán)重。因此在應(yīng)用中，傳 統(tǒng)靜壓導(dǎo)軌存在以下主要缺點(diǎn) 1、需要有一個(gè)可靠供油系統(tǒng)，因而消耗動力，使用成本高。 2、靜壓導(dǎo)軌供油系統(tǒng)的液壓油在壓力循環(huán)中發(fā)熱，需要配置冷卻器。 3、傳統(tǒng)靜壓導(dǎo)軌的油路系統(tǒng)部分為開式，因而容易發(fā)生漏損而污染環(huán)境，使用時(shí)
油也常被污染而造成導(dǎo)軌磨損。 4、當(dāng)發(fā)生偏載時(shí)，傳統(tǒng)靜壓導(dǎo)軌的抗偏載剛度較低。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種運(yùn)動導(dǎo)軌幾乎不隨負(fù) 載的變化而發(fā)生位移，剛性好精度高，具有很高的抗偏載能力的使用密封件的液體不連續(xù) 流動精密圓轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo)軌。 本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種使用 密封件的液體不連續(xù)流動精密圓轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo)軌，包括有靜導(dǎo)軌、嵌入在靜導(dǎo)軌內(nèi)并帶動工 作臺旋轉(zhuǎn)的動導(dǎo)軌、以及為了減少靜導(dǎo)軌與動導(dǎo)軌之間的摩擦而向靜導(dǎo)軌內(nèi)供油的供油系 統(tǒng)，所述的靜導(dǎo)軌內(nèi)等間距的設(shè)置有多個(gè)通過各自對應(yīng)的進(jìn)油油路與供油系統(tǒng)連通的油壓 室，所述的每一個(gè)油壓室都被動導(dǎo)軌分割為上油壓室和下油壓室兩部分，所述的上油壓室 和下油壓室內(nèi)分別對應(yīng)設(shè)置有上密封件和下密封件。 所述的每一個(gè)下油壓室都連通一個(gè)進(jìn)油油路，所述的每一個(gè)上油壓室的頂端都連 通一個(gè)油路，其中，所述的每一個(gè)油路上都分別對應(yīng)設(shè)置有一個(gè)用于調(diào)節(jié)上油壓室和下油 壓室之間油壓的單向調(diào)節(jié)閥。
3[0010] 所述的下油壓室的面積大于上油壓室的面積。 所述的上密封件和下密封件的結(jié)構(gòu)相同，包括有環(huán)形密封主體，設(shè)置在環(huán)形密封 主體的位于動導(dǎo)軌那一端上的導(dǎo)軌板，設(shè)置在環(huán)形密封主體外周面上的第一 0型密封環(huán)， 以及設(shè)置在環(huán)形密封主體另一端上的第二 0型密封環(huán)。 所述的導(dǎo)軌板采用聚四氟材料為基材。
所述的靜導(dǎo)軌內(nèi)等間距的設(shè)置有3個(gè)以上與進(jìn)油油路連通的油壓室。 當(dāng)所述的靜導(dǎo)軌內(nèi)等間距的設(shè)置3個(gè)油壓室時(shí)，其中的一個(gè)油壓室為獨(dú)立配制供
油結(jié)構(gòu)，所述的供油結(jié)構(gòu)包括有與其它油壓室的供油系統(tǒng)相同的供油系統(tǒng)，在供油系統(tǒng)與
通向下油壓室和上油壓室的油路之間設(shè)置一個(gè)電液伺服閥，在靜導(dǎo)軌的對應(yīng)位置上設(shè)置一
個(gè)電容位移傳感器檢測動導(dǎo)軌的垂直位移，所述的電容位移傳感器依次通過第一放大器、
比較器和第二放大器與電液伺服閥連接，所述的比較器還接收已設(shè)定的用于與電容位移傳
感器所傳信號進(jìn)行比較的指令信號。 本實(shí)用新型的使用密封件的液體不連續(xù)流動精密圓轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo)軌，具有的優(yōu)點(diǎn)和 積極效果是 1、導(dǎo)軌工作時(shí)有油壓，而無油的受阻連續(xù)流動，是真正的靜壓，無功率損耗，從根 本上消除了傳統(tǒng)靜壓導(dǎo)軌的發(fā)熱現(xiàn)象，又不需要像傳統(tǒng)靜壓導(dǎo)軌一樣有一連續(xù)的工作油 源，只需要一套容量很小的油源間歇工作即可。 2、靜導(dǎo)軌中，液壓油是完全封閉的，無必然的漏損，因而既不污染環(huán)境，也不會被 環(huán)境污染，是一種真正清潔的綠色靜壓導(dǎo)軌。 3、由于液壓油是完全封閉的，當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，壓力瞬間隨之變化以平衡負(fù)荷 的脈動，但由于液壓油本身的彈性模量在密閉的空間里非常大，幾乎可以識為是剛性的，其 體積的壓縮量很小可以忽略不計(jì)，因而本實(shí)用新型的靜壓導(dǎo)軌剛性很高，運(yùn)動導(dǎo)軌幾乎不 隨負(fù)載的變化而發(fā)生位移，因而剛性好精度高，當(dāng)出現(xiàn)負(fù)載偏置時(shí)，幾乎不影響導(dǎo)軌精度， 有很高的抗偏載能力。 本實(shí)用新型的使用密封件的液體不連續(xù)流動精密圓轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo)軌，在采用電液伺 服控制時(shí)，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的超精密運(yùn)動精度并可用作超精密進(jìn)給機(jī)構(gòu)。

圖1是本實(shí)用新型的俯視圖； 圖2是圖1的A-A剖面示意圖； 圖3是圖2中I的局部放大示意圖； 圖4是本實(shí)用新型的第2實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是圖4中I的局部放大示意圖。 圖中的標(biāo)號分別是 1-靜導(dǎo)軌；2_動導(dǎo)軌；3_工作臺；4_進(jìn)油油路；5_供油系統(tǒng)；6_上油壓室；7_下 油壓室；8-上密封件；9-下密封件；10-油路；11 16-單向調(diào)節(jié)閥；17-環(huán)形密封主體； 18-導(dǎo)軌板；19-第一 0型密封環(huán)；20-第二 0型密封環(huán)；22-電液伺服閥；23-電容位移傳 感器;24-第一放大器;25-比較器;26-第二放大器;27-油路;28、66、67-蓄能器；29、57、 74-精濾油器；30、21、75-粗濾油器；31、60、70-油泵；32、62、72_吸油濾油器；33、63、73-油
4箱；34、76、68-壓力表；35、64、65-壓力繼電器；58、59、69_溢流閥；37 56-單向閥。
具體實(shí)施方式
為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合 附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的如下 如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的使用密封件的液體不連續(xù)流動精密圓轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo) 軌，包括有靜導(dǎo)軌1、嵌入在靜導(dǎo)軌1內(nèi)并帶動工作臺3旋轉(zhuǎn)的動導(dǎo)軌2、以及為了減少靜導(dǎo) 軌1與動導(dǎo)軌2之間的摩擦而向靜導(dǎo)軌1內(nèi)供油的供油系統(tǒng)5。所述的靜導(dǎo)軌1內(nèi)等間距 的設(shè)置有多個(gè)通過各自對應(yīng)的進(jìn)油油路4與供油系統(tǒng)5連通的油壓室，所述的每一個(gè)油壓 室都被動導(dǎo)軌2分割為上油壓室6和下油壓室7兩部分，所述的下油壓室7的面積大于上 油壓室6的面積，其面積比為PT/P^二 6。所述的上油壓室6和下油壓室7內(nèi)分別對應(yīng)設(shè) 置有上密封件8和下密封件9。 所述的上密封件8和下密封件9的結(jié)構(gòu)相同，包括有環(huán)形密封主體17，設(shè)置在環(huán) 形密封主體17的位于動導(dǎo)軌2那一端上的導(dǎo)軌板18，設(shè)置在環(huán)形密封主體17外周面上的 第一 0型密封環(huán)19，以及設(shè)置在環(huán)形密封主體17另一端上的第二 0型密封環(huán)20。所述的 導(dǎo)軌板18采用聚四氟材料。 所述的動導(dǎo)軌2上下面都與安裝在靜導(dǎo)軌1內(nèi)的上密封件8和下密封件9端部的 導(dǎo)軌板18緊密接觸，而將來自油源的壓力油封住，建立起設(shè)定的壓力， 所述的每一個(gè)下油壓室7都連通一個(gè)進(jìn)油油路4，所述的每一個(gè)上油壓室6的頂端 都連通一個(gè)油路IO，其中，所述的每一個(gè)油路10上都分別對應(yīng)設(shè)置有一個(gè)用于調(diào)節(jié)上油壓 室6和下油壓室7之間油壓的單向調(diào)節(jié)閥11 16。 當(dāng)供油壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，動導(dǎo)軌2被浮起，動導(dǎo)軌2與靜導(dǎo)軌1之間有0. 02mm 左右間隙；上密封件8和下密封件9的端部有約1. 5mm厚的以聚四氟為基材的導(dǎo)軌板18， 其與金屬之間的摩擦系數(shù)為0. 04，由于面積不大，所承受的壓強(qiáng)又不大，所以當(dāng)動導(dǎo)軌2轉(zhuǎn) 動時(shí)，只有很小的摩擦力，其影響可以忽略。當(dāng)供油系統(tǒng)5壓力達(dá)到設(shè)定值，動導(dǎo)軌2與靜 導(dǎo)軌1之間設(shè)定間隙達(dá)到0. 02mm時(shí)，油泵停止供油，而由蓄能器28維持上油壓室6和下油 壓室7中的壓力恒定，當(dāng)蓄能器28中的壓力低于設(shè)定值，油泵再次啟動為系統(tǒng)供油。這種 使用密封元件的靜壓導(dǎo)軌沒有所謂恒壓供油和恒流供油之分，它有壓而無油的連續(xù)流動， 因而不需要連續(xù)供油。 所述的靜導(dǎo)軌1內(nèi)可以等間距的設(shè)置有3個(gè)或3個(gè)以上與進(jìn)油油路4連通的油壓室。 圖2中的單向閥40 49表示向均勻分布在靜導(dǎo)軌1圓周上的6組由上密封件8 和下密封件9組成的密封結(jié)構(gòu)供油的油路。 圖l所示結(jié)構(gòu)的使用密封元件的圓工作臺靜壓導(dǎo)軌已可實(shí)現(xiàn)0.001mm的端跳動精 度，這對目前工業(yè)實(shí)踐中的80%以上應(yīng)用場合已能滿足需要，但隨著國防工作特別航天航 空工業(yè)的發(fā)展，需要更高精度的轉(zhuǎn)臺，希望大型轉(zhuǎn)臺的端跳小于0.0001mm。圖4、圖5所示 的結(jié)構(gòu)即是可實(shí)現(xiàn)這種超高精度的采用電液伺服閥控制的方案。 如圖4、圖5所示，當(dāng)所述的靜導(dǎo)軌1內(nèi)等間距的設(shè)置3個(gè)油壓室時(shí)，其中的一個(gè)油 壓室為獨(dú)立配制供油結(jié)構(gòu)，所述的供油結(jié)構(gòu)包括有與其它油壓室的供油系統(tǒng)相同的供油系
5統(tǒng)5，在供油系統(tǒng)5與通向下油壓室7和上油壓室6的油路之間設(shè)置一個(gè)電液伺服閥22，在 靜導(dǎo)軌1的相應(yīng)位置設(shè)置一個(gè)電容位移傳感器23，所述的電容位移傳感器23依次通過第一 放大器24、比較器25和第二放大器26與電液伺服閥22連接，所述的比較器25還接收已設(shè) 定的用于與電容位移傳感器23所傳信號進(jìn)行比較的指令信號。 圖4所示的結(jié)構(gòu)是根據(jù)三點(diǎn)定面的幾何原理，作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的動導(dǎo)軌2被上下均布 的三組密封件形成的封閉油壓浮在中間，使其上下形成兩個(gè)相等的間隙(0.02mm)，從而使 動靜導(dǎo)軌脫離接觸，這一結(jié)構(gòu)的三組上油壓室6和下油壓室7中的二組仍由油泵直接供油， 但第三組不是由油泵供油壓力直接控制的，是通過電液伺服閥22進(jìn)行控制的，并且通過電 容位移傳感器23對動導(dǎo)軌2的位置進(jìn)行測量反饋，從而構(gòu)成全閉環(huán)電液伺服位置控制， 其精度取決于所使用的電容位移傳感器的分辨率。在市場上已有成熟可靠的分辨率達(dá)到 lnm(0.001iim)的精密電容位移傳感器，使這種采用電液伺服閥控制的用電容位移傳感器 做反饋測量元件的精密轉(zhuǎn)臺的軸向跳動精度達(dá)到0. 01微米，即10nm。這種采用電液伺服閥 控制的靜壓轉(zhuǎn)臺需要油源維續(xù)工作。 圖4所示由電液伺服閥控制的用電容位移傳感器反饋的精密轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo)軌，除可 用于提高轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)精度外，也可用于旋轉(zhuǎn)工作臺的軸向超微進(jìn)給裝置，利用電液伺服閥 的控制，可以使旋轉(zhuǎn)工作臺在軸向產(chǎn)生超微進(jìn)給(1 1000nm)，從而實(shí)現(xiàn)超精密加工。
權(quán)利要求一種使用密封件的液體不連續(xù)流動精密圓轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo)軌，包括有靜導(dǎo)軌(1)、嵌入在靜導(dǎo)軌(1)內(nèi)并帶動工作臺(3)旋轉(zhuǎn)的動導(dǎo)軌(2)、以及為了減少靜導(dǎo)軌(1)與動導(dǎo)軌(2)之間的摩擦而向靜導(dǎo)軌(1)內(nèi)供油的供油系統(tǒng)(5)，其特征是所述的靜導(dǎo)軌(1)內(nèi)等間距的設(shè)置有多個(gè)通過各自對應(yīng)的進(jìn)油油路(4)與供油系統(tǒng)(5)連通的油壓室，所述的每一個(gè)油壓室都被動導(dǎo)軌(2)分割為上油壓室(6)和下油壓室(7)兩部分，所述的上油壓室(6)和下油壓室(7)內(nèi)分別對應(yīng)設(shè)置有上密封件(8)和下密封件(9)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用密封件的液體不連續(xù)流動精密圓轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo)軌，其特征 是所述的每一個(gè)下油壓室(7)都連通一個(gè)進(jìn)油油路(4)，所述的每一個(gè)上油壓室(6)的頂 端都連通一個(gè)油路(IO)，其中，所述的每一個(gè)油路(10)上都分別對應(yīng)設(shè)置有一個(gè)用于調(diào)節(jié) 上油壓室(6)和下油壓室(7)之間油壓的單向調(diào)節(jié)閥(11 16)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用密封件的液體不連續(xù)流動精密圓轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo)軌，其特征 是所述的下油壓室(7)的面積大于上油壓室(6)的面積。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用密封件的液體不連續(xù)流動精密圓轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo)軌，其特征 是所述的上密封件(8)和下密封件(9)的結(jié)構(gòu)相同，包括有環(huán)形密封主體(17)，設(shè)置在 環(huán)形密封主體(17)的位于動導(dǎo)軌(2)那一端上的導(dǎo)軌板(18)，設(shè)置在環(huán)形密封主體(17) 外周面上的第一0型密封環(huán)(19)，以及設(shè)置在環(huán)形密封主體(17)另一端上的第二0型密封 環(huán)(20)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的使用密封件的液體不連續(xù)流動精密圓轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo)軌，其特征 是所述的導(dǎo)軌板(18)采用聚四氟材料為基材。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用密封件的液體不連續(xù)流動精密圓轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo)軌，其特征 是所述的靜導(dǎo)軌(1)內(nèi)等間距的設(shè)置有3個(gè)以上與進(jìn)油油路(4)連通的油壓室。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用密封件的液體不連續(xù)流動精密圓轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo)軌，其特征 是當(dāng)所述的靜導(dǎo)軌(1)內(nèi)等間距的設(shè)置3個(gè)油壓室時(shí)，其中的一個(gè)油壓室為獨(dú)立配制供 油結(jié)構(gòu)，所述的供油結(jié)構(gòu)包括有與其它油壓室的供油系統(tǒng)相同的供油系統(tǒng)(5)，在供油系統(tǒng) (5)與通向下油壓室(7)和上油壓室(6)的油路之間設(shè)置一個(gè)電液伺服閥(22)，在靜導(dǎo)軌 (1)的對應(yīng)位置上設(shè)置一個(gè)電容位移傳感器(23)檢測動導(dǎo)軌(2)的垂直位移，所述的電容 位移傳感器(23)依次通過第一放大器(24)、比較器(25)和第二放大器(26)與電液伺服閥 (22)連接，所述的比較器(25)還接收已設(shè)定的用于與電容位移傳感器(23)所傳信號進(jìn)行 比較的指令信號。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種使用密封件的液體不連續(xù)流動精密圓轉(zhuǎn)臺靜壓導(dǎo)軌，包括有靜導(dǎo)軌、嵌入在靜導(dǎo)軌內(nèi)并帶動工作臺旋轉(zhuǎn)的動導(dǎo)軌、以及為了減少靜導(dǎo)軌與動導(dǎo)軌之間的摩擦而向靜導(dǎo)軌內(nèi)供油的供油系統(tǒng)，所述的靜導(dǎo)軌內(nèi)等間距的設(shè)置有多個(gè)通過各自對應(yīng)的進(jìn)油油路與供油系統(tǒng)連通的油壓室，所述的每一個(gè)油壓室都被動導(dǎo)軌分割為上油壓室和下油壓室兩部分，所述的上油壓室和下油壓室內(nèi)分別對應(yīng)設(shè)置有上密封件和下密封件。本實(shí)用新型從根本上消除了傳統(tǒng)靜壓導(dǎo)軌的發(fā)熱現(xiàn)象，只需要一套容量很小的油源間歇工作即可。液壓油是完全封閉的，無必然的漏損，也不會被環(huán)境污染，是一種綠色靜壓導(dǎo)軌。靜壓導(dǎo)軌剛性很高，運(yùn)動導(dǎo)軌幾乎不隨負(fù)載的變化而發(fā)生位移，有很高的抗偏載能力。
文檔編號F15B21/08GK201455668SQ200920097679
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者路文忠 申請人:路文忠