靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，包括轉(zhuǎn)臺(tái)由底座（1）、壓板（2）、主導(dǎo)軌靜壓油腔（3）、靜壓芯軸油腔（4）、工作臺(tái)面（5）、靜壓回油系統(tǒng)（6）、力矩電機(jī)定子（7）、定子固定支座（8）、讀數(shù)頭（9）、鋼帶式光柵及安裝支座（10）、轉(zhuǎn)子安裝支座（11）、力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子（12）、集油盆（13）、水冷卻系統(tǒng)（14）、齒輪分配器（15）、多頭泵（16）、主導(dǎo)軌油腔（17）、壓板油腔（18）、芯軸泵站系統(tǒng)（19）、導(dǎo)軌泵站系統(tǒng)（20）、供油系統(tǒng)和回油系統(tǒng)組成；本發(fā)明由大扭矩電機(jī)轉(zhuǎn)子直驅(qū)，實(shí)現(xiàn)零傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠；結(jié)合靜壓導(dǎo)軌極低摩擦系數(shù)特性，轉(zhuǎn)臺(tái)伺服剛性高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性快、靜差小。
【專(zhuān)利說(shuō)明】靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械加工領(lǐng)域，涉及一種數(shù)控裝備驅(qū)動(dòng)裝置，尤其涉及一種靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)通常有鼠齒盤(pán)、雙齒輪、單蝸輪蝸桿和雙蝸輪蝸桿等機(jī)構(gòu)。鼠齒盤(pán)轉(zhuǎn)臺(tái)具有很高的定位精度，但僅限于有限分度功能，不能滿足數(shù)控聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)加工。雙齒輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)可以獲得較高的定位精度，但其傳動(dòng)鏈長(zhǎng)，消隙算法復(fù)雜，伺服剛性差，不能進(jìn)行高精度數(shù)控聯(lián)動(dòng)加工。單蝸輪副驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)利用雙導(dǎo)程蝸桿可以消除部分傳動(dòng)間隙，具有一定的定位精度和數(shù)控聯(lián)動(dòng)精度，廣泛應(yīng)用于加工精度要求一般的場(chǎng)合。雙蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)利用兩套獨(dú)立的蝸輪副分別進(jìn)行分度驅(qū)動(dòng)與消隙驅(qū)動(dòng)，具有很高伺服剛性、定位精度和數(shù)控聯(lián)動(dòng)精度。但雙蝸輪副轉(zhuǎn)臺(tái)要求母蝸輪副制造精度極高，一般滾齒機(jī)難以滿足要求；另一方面，雙蝸輪副轉(zhuǎn)臺(tái)液壓消隙算法復(fù)雜，魯棒性較弱。
[0003]近年來(lái)出現(xiàn)的直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)利用力矩電機(jī)作為動(dòng)力實(shí)現(xiàn)零傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)反向間隙、運(yùn)行平穩(wěn)、低速特性好，是一種較為理想的傳動(dòng)形式，廣泛應(yīng)用于機(jī)床、包裝等行業(yè)中。但現(xiàn)有直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)通常采用整體式旋轉(zhuǎn)編碼器同心安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)軸心上，轉(zhuǎn)臺(tái)中心孔或?yàn)檩^小的通孔或?yàn)槊た?，無(wú)法滿足大尺寸工件需要通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)中間孔的工況。同時(shí)，現(xiàn)有轉(zhuǎn)臺(tái)通常采用轉(zhuǎn)臺(tái)軸承，承載小，啟動(dòng)阻尼大，降低了轉(zhuǎn)臺(tái)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有轉(zhuǎn)臺(tái)技術(shù)中存在的不足，發(fā)明一種靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，轉(zhuǎn)臺(tái)采用鋼帶式光柵作為全閉環(huán)反饋系統(tǒng)，徑向定心和軸向承載均采用恒流式靜壓軸承，具有中空、重載、定位精度高、響應(yīng)特性快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，包括轉(zhuǎn)臺(tái)由底座1、壓板2、主導(dǎo)軌靜壓油腔3、靜壓芯軸油腔4、工作臺(tái)面5、靜壓回油系統(tǒng)6、力矩電機(jī)定子7、定子固定支座8、讀數(shù)頭9、鋼帶式光柵及安裝支座10、轉(zhuǎn)子安裝支座11、力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子12、集油盆13、水冷卻系統(tǒng)14、齒輪分配器15、多頭泵16、主導(dǎo)軌油腔17、壓板油腔18、芯軸泵站系統(tǒng)19、導(dǎo)軌泵站系統(tǒng)20、供油系統(tǒng)和回油系統(tǒng)組成；所述底座I轉(zhuǎn)臺(tái)底座和工作臺(tái)面5工作臺(tái)面之間的徑向軸承配合柱面上開(kāi)有均布的矩形靜壓油腔槽，通過(guò)多點(diǎn)齒輪分配器給各個(gè)油腔進(jìn)行恒流供油；底座I轉(zhuǎn)臺(tái)底座端面開(kāi)有均布的扇形油腔；通過(guò)齒輪式的多頭泵16分別對(duì)各個(gè)油腔單獨(dú)供油；工作臺(tái)面5周邊配置有均布的壓板2，壓板2下面設(shè)置主導(dǎo)軌靜壓油腔3靜壓油腔，通過(guò)多頭泵16多頭泵供油，與工作臺(tái)面5工作臺(tái)周邊形成靜壓導(dǎo)軌副，用以承受轉(zhuǎn)臺(tái)工作過(guò)程中的傾覆力矩，提高轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)載特性。
[0007]所述底座I為鑄造結(jié)構(gòu)，其上端面開(kāi)有6個(gè)均布的靜壓油腔形成轉(zhuǎn)臺(tái)的主導(dǎo)軌面，中間通孔上部分與靜壓芯軸通過(guò)公差配合形成徑向定位靜壓軸承副，中間通孔下端面設(shè)有周向均布安裝螺紋孔，通過(guò)定子固定支座8將力矩電機(jī)定子7固定在底座I當(dāng)中。
[0008]所述工作臺(tái)面5的上端面均布6條通長(zhǎng)T型槽，可通過(guò)T型螺釘固定工件；工作臺(tái)面5下端面通過(guò)刮研工藝與底座I的主導(dǎo)軌面配合形成主導(dǎo)軌靜壓油腔3，工作臺(tái)面中段外圓處開(kāi)有8個(gè)均布的矩形靜壓油腔，與底座5的內(nèi)孔配合形成徑向靜壓軸承。
[0009]所述工作臺(tái)面5下端面均布螺釘安裝孔，通過(guò)轉(zhuǎn)子安裝支座11將力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子12和工作臺(tái)面5進(jìn)行連接，并保證力矩電機(jī)定子7和力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子12的軸向位置和徑向間隙滿足力矩電機(jī)裝配要求。
[0010]所述若干塊壓板2均布在底座I周邊，壓板下面開(kāi)有恒流油腔，與工作臺(tái)面5的邊緣輔助導(dǎo)軌配合，通入靜壓油后可以有效地防止傾覆力矩造成轉(zhuǎn)臺(tái)的傾斜與振動(dòng)。
[0011]所述鋼帶式光柵及安裝支座10固連在轉(zhuǎn)子安裝支座11上，與工作臺(tái)面同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；讀數(shù)頭9安裝在定子固定支座8上，且與底座I相對(duì)固定。工作臺(tái)面旋轉(zhuǎn)時(shí)，可通過(guò)光柵反饋系統(tǒng)對(duì)力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行識(shí)別和控制。
[0012]所述回油系統(tǒng)由芯軸泵站系統(tǒng)19作為前給輸油裝置，前給輸油裝置將靜壓油泵送至齒輪分配器15，通過(guò)齒輪分配器15中8對(duì)相互嚙合的齒輪將油液等量的輸送到靜壓芯軸油腔4中，在徑向靜壓軸承副中形成均勻承載油膜，實(shí)現(xiàn)高精度徑向定位與承載。
[0013]所述導(dǎo)軌泵站系統(tǒng)20為轉(zhuǎn)臺(tái)主導(dǎo)軌和反向壓板供油，其實(shí)現(xiàn)方法與芯軸泵站系統(tǒng)19相同，通過(guò)前給的導(dǎo)軌泵站系統(tǒng)20將液壓油輸送至多頭泵16中，多頭泵16輸入電機(jī)軸帶動(dòng)盤(pán)形齒輪對(duì)進(jìn)行嚙合，將送入的油液進(jìn)行等量分配，分別泵送給主導(dǎo)軌油腔17和壓板油腔18，在主導(dǎo)軌副和壓板副之間形成靜壓油膜，承受軸向載荷和傾覆力矩。
[0014]所述壓板2和主導(dǎo)軌靜壓油腔3的靜壓油從封油邊流出后匯集至底座上端面的主導(dǎo)軌回油槽中，通過(guò)靜壓芯軸的回油槽流至靜壓回油系統(tǒng)6。靜壓芯軸油腔4的靜壓油經(jīng)過(guò)封油邊直接回流至靜壓回油系統(tǒng)6，所有回流至靜壓回油系統(tǒng)6的液壓油統(tǒng)一通過(guò)工作臺(tái)面5內(nèi)部的回油通道回收至集油盆13中，再由外接回油管道返回至液壓站系統(tǒng)。
[0015]所述力矩電機(jī)定轉(zhuǎn)子冷卻系統(tǒng)由高壓冷卻泵將具有防銹功能的冷卻水通過(guò)水冷卻系統(tǒng)14注入定子內(nèi)部的冷卻循環(huán)槽進(jìn)行循環(huán)冷卻，以降低電機(jī)工作溫度，保證輸出額定扭矩。
[0016]底座I和工作臺(tái)面5之間的徑向軸承配合柱面上開(kāi)有均布的矩形靜壓油腔槽，通過(guò)多點(diǎn)齒輪分配器給各個(gè)油腔進(jìn)行恒流供油。通過(guò)精密加工的軸承副和油腔誤差均化作用使轉(zhuǎn)臺(tái)具有很高的回轉(zhuǎn)精度；通過(guò)調(diào)節(jié)供油量，使軸承副之間形成靜壓油膜，滿足轉(zhuǎn)臺(tái)在不同工況下的徑向剛度要求。
[0017]底座I端面開(kāi)有均布的扇形油腔，利用刮削工藝和工作臺(tái)面主導(dǎo)軌之間形成高精度靜壓油腔，通過(guò)齒輪式的多頭泵16分別對(duì)各個(gè)油腔單獨(dú)供油。轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控油腔工作壓力進(jìn)行負(fù)載自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使轉(zhuǎn)臺(tái)在不同工況下保持穩(wěn)定的油膜厚度。根據(jù)靜壓油腔的工作原理，轉(zhuǎn)臺(tái)利用較小面積的靜壓環(huán)形導(dǎo)軌可獲得承受重載能力。
[0018]工作臺(tái)面5周邊配置有均布的壓板2，壓板2下面設(shè)置主導(dǎo)軌靜壓油腔3，通過(guò)多頭泵16供油，與工作臺(tái)面5周邊形成靜壓導(dǎo)軌副，用以承受轉(zhuǎn)臺(tái)工作過(guò)程中的傾覆力矩，提高轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)載特性。
[0019]力矩電機(jī)定子7外圓與底座I內(nèi)孔配合，定子端面的螺孔與法蘭連接，并將法蘭固定在底座上。電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)孔和工作臺(tái)面下部的主軸配合，通過(guò)法蘭將定子和工作臺(tái)面固定。[0020]本發(fā)明的靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)采用整圓型外徑安裝式鋼帶光柵尺作為閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，光柵的定尺部分通過(guò)法蘭盤(pán)安裝在工作臺(tái)面下端的主軸端部，和工作臺(tái)面一起旋轉(zhuǎn)，讀數(shù)頭安裝在固定電機(jī)定子的法蘭盤(pán)上。光柵測(cè)量系統(tǒng)靠近力矩電機(jī)安裝，有效減小主軸扭曲變形造成的控制系統(tǒng)時(shí)滯誤差；整圓鋼帶型光柵尺可以獲取更大的工作臺(tái)中間通孔。
[0021]轉(zhuǎn)臺(tái)采用靜壓恒流技術(shù)，分別分三路供給徑向靜壓芯軸、主導(dǎo)軌及反向壓板。靜壓芯軸由齒輪分配器供油，前給泵將液壓油注入齒輪分配器后，通過(guò)分配器的同步聯(lián)動(dòng)齒輪組將油等量供油芯軸油腔。主導(dǎo)軌和反向壓板由多頭泵供油，多頭泵將前給泵泵送的油液通過(guò)齒輪組等量注入主導(dǎo)軌及反向壓板油腔。壓板、主導(dǎo)軌及靜壓芯軸的回油統(tǒng)一通過(guò)工作臺(tái)內(nèi)部的油路通道返回到轉(zhuǎn)臺(tái)底部的集油池，返回到液壓站。為防止回油路故障時(shí)，油液溢進(jìn)力矩電機(jī)致電機(jī)損壞，在主軸上開(kāi)有溢流孔，使得多余油液直接流出轉(zhuǎn)臺(tái)。
[0022]力矩電機(jī)需要較為干凈的工作環(huán)境，在力矩電機(jī)的上下端部分別裝有單唇形旋轉(zhuǎn)密封圈，同時(shí)防止靜壓導(dǎo)軌和轉(zhuǎn)臺(tái)集油池的油氣揮發(fā)到力矩電機(jī)內(nèi)部。在轉(zhuǎn)臺(tái)側(cè)邊設(shè)有冷卻通道，利用冷卻站將防銹水介質(zhì)通入轉(zhuǎn)子內(nèi)部的冷卻槽，使電機(jī)在許可的溫度范圍內(nèi)工作，保證電機(jī)輸出規(guī)定的扭矩。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:
[0024]同現(xiàn)有轉(zhuǎn)臺(tái)技術(shù)相比較，本發(fā)明的靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)采用恒流靜壓結(jié)構(gòu)的徑向芯軸軸承和端面主導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，具有承載能力大，承載剛性高的特點(diǎn)，同時(shí)兼具承重自適應(yīng)能力，保證轉(zhuǎn)臺(tái)在不同工況下始終保持最佳工作油膜厚度。
[0025]本發(fā)明的靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)由大扭矩電機(jī)轉(zhuǎn)子直驅(qū)，實(shí)現(xiàn)零傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠；結(jié)合靜壓導(dǎo)軌極低摩擦系數(shù)特性，轉(zhuǎn)臺(tái)伺服剛性高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性快、靜差小。
[0026]本發(fā)明的靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)利用整圓鋼帶光柵，不僅具有很高的測(cè)量精度，而且可以獲得最大的轉(zhuǎn)臺(tái)中空孔，滿足長(zhǎng)工件加工需要。轉(zhuǎn)臺(tái)采用可靠的供油和回油裝置，防止雜質(zhì)對(duì)液壓油形成污染，提高了整機(jī)的工作精度和可靠性。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明的靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為本發(fā)明的靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的供油回路示意圖。
[0029]圖示說(shuō)明:1、底座；2、壓板；3、主導(dǎo)軌靜壓油腔；4、靜壓芯軸油腔；5、工作臺(tái)面；
6、靜壓回油系統(tǒng)；7、力矩電機(jī)定子；8、定子固定支座；9、讀數(shù)頭；10、鋼帶式光柵及安裝支座；11、轉(zhuǎn)子安裝支座；12、力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子；13、集油盆；14、水冷卻系統(tǒng)；15、齒輪分配器；16、多頭泵；17、主導(dǎo)軌油腔；18、壓板油腔；19、芯軸泵站系統(tǒng)；20、導(dǎo)軌泵站系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0031]如圖1、圖2，一種靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，包括轉(zhuǎn)臺(tái)由底座1、壓板2、主導(dǎo)軌靜壓油腔3、靜壓芯軸油腔4、工作臺(tái)面5、靜壓回油系統(tǒng)6、力矩電機(jī)定子7、定子固定支座8、讀數(shù)頭9、鋼帶式光柵及安裝支座10、轉(zhuǎn)子安裝支座11、力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子12、集油盆13、水冷卻系統(tǒng)14、齒輪分配器15、多頭泵16、主導(dǎo)軌油腔17、壓板油腔18、芯軸泵站系統(tǒng)19、導(dǎo)軌泵站系統(tǒng)20、供油系統(tǒng)和回油系統(tǒng)組成；所述底座I轉(zhuǎn)臺(tái)底座和工作臺(tái)面5工作臺(tái)面之間的徑向軸承配合柱面上開(kāi)有均布的矩形靜壓油腔槽，通過(guò)多點(diǎn)齒輪分配器給各個(gè)油腔進(jìn)行恒流供油；底座I轉(zhuǎn)臺(tái)底座端面開(kāi)有均布的扇形油腔；通過(guò)齒輪式的多頭泵16分別對(duì)各個(gè)油腔單獨(dú)供油；工作臺(tái)面5周邊配置有均布的壓板2，壓板2下面設(shè)置主導(dǎo)軌靜壓油腔3靜壓油腔，通過(guò)多頭泵16多頭泵供油，與工作臺(tái)面5工作臺(tái)周邊形成靜壓導(dǎo)軌副，用以承受轉(zhuǎn)臺(tái)工作過(guò)程中的傾覆力矩，提高轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)載特性。
[0032]所述底座I為鑄造結(jié)構(gòu)，其上端面開(kāi)有6個(gè)均布的靜壓油腔形成轉(zhuǎn)臺(tái)的主導(dǎo)軌面，中間通孔上部分與靜壓芯軸通過(guò)公差配合形成徑向定位靜壓軸承副，中間通孔下端面設(shè)有周向均布安裝螺紋孔，通過(guò)定子固定支座8將力矩電機(jī)定子7固定在底座I當(dāng)中。
[0033]所述工作臺(tái)面5的上端面均布6條通長(zhǎng)T型槽，可通過(guò)T型螺釘固定工件；工作臺(tái)面5下端面通過(guò)刮研工藝與底座I的主導(dǎo)軌面配合形成主導(dǎo)軌靜壓油腔3，工作臺(tái)面中段外圓處開(kāi)有8個(gè)均布的矩形靜壓油腔，與底座5的內(nèi)孔配合形成徑向靜壓軸承。
[0034]所述工作臺(tái)面5下端面均布螺釘安裝孔，通過(guò)轉(zhuǎn)子安裝支座11將力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子12和工作臺(tái)面5進(jìn)行連接，并保證力矩電機(jī)定子7和力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子12的軸向位置和徑向間隙滿足力矩電機(jī)裝配要求。
[0035]所述若干塊壓板2均布在底座I周邊，壓板下面開(kāi)有恒流油腔，與工作臺(tái)面5的邊緣輔助導(dǎo)軌配合，通入靜壓油后可以有效地防止傾覆力矩造成轉(zhuǎn)臺(tái)的傾斜與振動(dòng)。
[0036]所述鋼帶式光柵及安裝支座10固連在轉(zhuǎn)子安裝支座11上，與工作臺(tái)面同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；讀數(shù)頭9安裝在定子固定支座8上，且與底座I相對(duì)固定。工作臺(tái)面旋轉(zhuǎn)時(shí)，可通過(guò)光柵反饋系統(tǒng)對(duì)力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行識(shí)別和控制。
[0037]所述回油系統(tǒng)由芯軸泵站系統(tǒng)19作為前給輸油裝置，前給輸油裝置將靜壓油泵送至齒輪分配器15，通過(guò)齒輪分配器15中8對(duì)相互嚙合的齒輪將油液等量的輸送到靜壓芯軸油腔4中，在徑向靜壓軸承副中形成均勻承載油膜，實(shí)現(xiàn)高精度徑向定位與承載。
[0038]所述導(dǎo)軌泵站系統(tǒng)20為轉(zhuǎn)臺(tái)主導(dǎo)軌和反向壓板供油，其實(shí)現(xiàn)方法與芯軸泵站系統(tǒng)19相同，通過(guò)前給的導(dǎo)軌泵站系統(tǒng)20將液壓油輸送至多頭泵16中，多頭泵16輸入電機(jī)軸帶動(dòng)盤(pán)形齒輪對(duì)進(jìn)行嚙合，將送入的油液進(jìn)行等量分配，分別泵送給主導(dǎo)軌油腔17和壓板油腔18，在主導(dǎo)軌副和壓板副之間形成靜壓油膜，承受軸向載荷和傾覆力矩。
[0039]所述壓板2和主導(dǎo)軌靜壓油腔3的靜壓油從封油邊流出后匯集至底座上端面的主導(dǎo)軌回油槽中，通過(guò)靜壓芯軸的回油槽流至靜壓回油系統(tǒng)6。靜壓芯軸油腔4的靜壓油經(jīng)過(guò)封油邊直接回流至靜壓回油系統(tǒng)6，所有回流至靜壓回油系統(tǒng)6的液壓油統(tǒng)一通過(guò)工作臺(tái)面5內(nèi)部的回油通道回收至集油盆13中，再由外接回油管道返回至液壓站系統(tǒng)。
[0040]所述力矩電機(jī)定轉(zhuǎn)子冷卻系統(tǒng)由高壓冷卻泵將具有防銹功能的冷卻水通過(guò)水冷卻系統(tǒng)14注入定子內(nèi)部的冷卻循環(huán)槽進(jìn)行循環(huán)冷卻，以降低電機(jī)工作溫度，保證輸出額定扭矩。
[0041]底座I為鑄造結(jié)構(gòu)，其上端面開(kāi)有6個(gè)均布的靜壓油腔形成轉(zhuǎn)臺(tái)的主導(dǎo)軌面，中間通孔上部分與靜壓芯軸通過(guò)公差H/f配合形成徑向定位靜壓軸承副，中間通孔下端面設(shè)有周向均布安裝螺紋孔，通過(guò)定子固定支座8將力矩電機(jī)定子7固定在底座I當(dāng)中。
[0042]工作臺(tái)面5的上端面均布6條通長(zhǎng)T型槽，可通過(guò)T型螺釘固定工件；工作臺(tái)面5下端面通過(guò)刮研工藝與底座I的主導(dǎo)軌面配合形成主導(dǎo)軌靜壓油腔3，通過(guò)靜壓油膜可承受重載，并具有很高的承載剛性和良好的端面跳動(dòng)誤差。工作臺(tái)面中段外圓處開(kāi)有8個(gè)均布的矩形靜壓油腔，與底座5的內(nèi)孔配合形成徑向靜壓軸承，可獲得良好的徑向承載剛性和很小的徑向跳動(dòng)誤差。工作臺(tái)面5下端面均布螺釘安裝孔，通過(guò)轉(zhuǎn)子安裝支座11將力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子12和工作臺(tái)面5進(jìn)行連接，并保證力矩電機(jī)定子7和力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子12的軸向位置和徑向間隙滿足力矩電機(jī)裝配要求。工作臺(tái)面5中間設(shè)有大直徑通孔，可滿足大直徑工件通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)中間孔的需要。
[0043]4塊壓板2均布在底座I周邊，壓板下面開(kāi)有恒流油腔，與工作臺(tái)面5的邊緣輔助導(dǎo)軌配合，通入靜壓油后可以有效地防止傾覆力矩造成轉(zhuǎn)臺(tái)的傾斜與振動(dòng)。
[0044]鋼帶式光柵及安裝支座10固連在轉(zhuǎn)子安裝支座11上，與工作臺(tái)面同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；讀數(shù)頭9安裝在定子固定支座8上，且與底座I相對(duì)固定。工作臺(tái)面旋轉(zhuǎn)時(shí)，可通過(guò)光柵反饋系統(tǒng)對(duì)力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行識(shí)別和控制。
[0045]圖2所示的供油回路系統(tǒng)由芯軸泵站系統(tǒng)19作為前給輸油裝置，通過(guò)溢流閥可以調(diào)節(jié)前給供油壓力大小，通過(guò)壓力傳感器監(jiān)控靜壓芯軸的工作壓力情況。前給輸油裝置將靜壓油泵送至齒輪分配器15，通過(guò)齒輪分配器15中8對(duì)相互嚙合的齒輪將油液等量的輸送到靜壓芯軸油腔4中，在徑向靜壓軸承副中形成均勻承載油膜，實(shí)現(xiàn)高精度徑向定位與承載。導(dǎo)軌泵站系統(tǒng)20為轉(zhuǎn)臺(tái)主導(dǎo)軌和反向壓板供油，其實(shí)現(xiàn)方法與芯軸泵站系統(tǒng)19相同。通過(guò)前給的導(dǎo)軌泵站系統(tǒng)20將液壓油輸送至多頭泵16中，多頭泵16輸入電機(jī)軸帶動(dòng)盤(pán)形齒輪對(duì)進(jìn)行嚙合，將送入的油液進(jìn)行等量分配，分別泵送給主導(dǎo)軌油腔17和壓板油腔18，在主導(dǎo)軌副和壓板副之間形成靜壓油膜，承受軸向載荷和傾覆力矩。
[0046]壓板2和主導(dǎo)軌靜壓油腔3的靜壓油從封油邊流出后匯集至底座上端面的主導(dǎo)軌回油槽中，通過(guò)靜壓芯軸的回油槽流至靜壓回油系統(tǒng)6。靜壓芯軸油腔4的靜壓油經(jīng)過(guò)封油邊直接回流至靜壓回油系統(tǒng)6。所有回流至靜壓回油系統(tǒng)6的液壓油統(tǒng)一通過(guò)工作臺(tái)面5內(nèi)部的回油通道回收至集油盆13中，再由外接回油管道返回至液壓站系統(tǒng)。
[0047]力矩電機(jī)定轉(zhuǎn)子冷卻系統(tǒng)由高壓冷卻泵將具有防銹功能的冷卻水通過(guò)水冷卻系統(tǒng)14注入定子內(nèi)部的冷卻循環(huán)槽進(jìn)行循環(huán)冷卻，以降低電機(jī)工作溫度，保證輸出額定扭矩。
[0048]根據(jù)上述實(shí)施方案進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、動(dòng)態(tài)特性好、承載能力大等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，工作臺(tái)面直徑為IOOOmm的轉(zhuǎn)臺(tái),其中孔孔徑達(dá)450mm,額定輸出扭矩達(dá)6000NM，定位精度和重復(fù)定位精度分別為3”和1.5”;主導(dǎo)軌靜壓油腔工作壓力為0.4MPa時(shí)，其承載達(dá)到10噸，臺(tái)面跳動(dòng)小于0.02mm ;靜壓芯軸壓力為IMPa時(shí)，徑向承載剛性達(dá)到400牛頓/微米,回轉(zhuǎn)徑向跳動(dòng)達(dá)0.003mm ;轉(zhuǎn)臺(tái)在額定載荷下的階躍飛升時(shí)間小于0.08秒。按該實(shí)施方案的轉(zhuǎn)臺(tái)可以滿足各類(lèi)有間斷及連續(xù)分度要求的數(shù)控裝備。
[0049]上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書(shū)中。
【權(quán)利要求】
1.一種靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其特征是包括轉(zhuǎn)臺(tái)由底座(1)、壓板(2)、主導(dǎo)軌靜壓油腔(3)、靜壓芯軸油腔(4)、工作臺(tái)面(5)、靜壓回油系統(tǒng)(6)、力矩電機(jī)定子(7)、定子固定支座(8)、讀數(shù)頭(9)、鋼帶式光柵及安裝支座(10)、轉(zhuǎn)子安裝支座(11)、力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子(12)、集油盆(13)、水冷卻系統(tǒng)(14)、齒輪分配器(15)、多頭泵(16)、主導(dǎo)軌油腔(17)、壓板油腔(18)、芯軸泵站系統(tǒng)(19)、導(dǎo)軌泵站系統(tǒng)(20)、供油系統(tǒng)和回油系統(tǒng)組成；所述底座(1)轉(zhuǎn)臺(tái)底座和工作臺(tái)面(5)工作臺(tái)面之間的徑向軸承配合柱面上開(kāi)有均布的矩形靜壓油腔槽，通過(guò)多點(diǎn)齒輪分配器給各個(gè)油腔進(jìn)行恒流供油；底座(1)轉(zhuǎn)臺(tái)底座端面開(kāi)有均布的扇形油腔；通過(guò)齒輪式的多頭泵(16)分別對(duì)各個(gè)油腔單獨(dú)供油；工作臺(tái)面(5)周邊配置有均布的壓板(2)，壓板(2)下面設(shè)置主導(dǎo)軌靜壓油腔(3)靜壓油腔，通過(guò)多頭泵(16)多頭泵供油，與工作臺(tái)面(5)工作臺(tái)周邊形成靜壓導(dǎo)軌副，用以承受轉(zhuǎn)臺(tái)工作過(guò)程中的傾覆力矩，提高轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)載特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其特征在于所述底座(1)為鑄造結(jié)構(gòu)，其上端面開(kāi)有(6)個(gè)均布的靜壓油腔形成轉(zhuǎn)臺(tái)的主導(dǎo)軌面，中間通孔上部分與靜壓芯軸通過(guò)公差配合形成徑向定位靜壓軸承副，中間通孔下端面設(shè)有周向均布安裝螺紋孔，通過(guò)定子固定支座(8)將力矩電機(jī)定子(7)固定在底座(1)當(dāng)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其特征在于所述工作臺(tái)面(5)的上端面均布(6)條通長(zhǎng)T型槽，可通過(guò)T型螺釘固定工件；工作臺(tái)面(5)下端面通過(guò)刮研工藝與底座(1)的主導(dǎo)軌面配合形成主導(dǎo)軌靜壓油腔(3)，工作臺(tái)面中段外圓處開(kāi)有8個(gè)均布的矩形靜壓油腔，與底座(5 )的內(nèi)孔配合形成徑向靜壓軸承。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其特征在于所述工作臺(tái)面(5)下端面均布螺釘安裝孔，通過(guò)轉(zhuǎn)子安裝支座(11)將力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子(12)和工作臺(tái)面(5)進(jìn)行連接，并保證力矩電機(jī)`定子(7)和力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子(12)的軸向位置和徑向間隙滿足力矩電機(jī)裝配要求。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其特征在于所述若干塊壓板(2)均布在底座(1)周邊，壓板下面開(kāi)有恒流油腔，與工作臺(tái)面(5)的邊緣輔助導(dǎo)軌配合，通入靜壓油后可以有效地防止傾覆力矩造成轉(zhuǎn)臺(tái)的傾斜與振動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其特征在于所述鋼帶式光柵及安裝支座(10)固連在轉(zhuǎn)子安裝支座(11)上，與工作臺(tái)面同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；讀數(shù)頭(9)安裝在定子固定支座8上，且與底座(1)相對(duì)固定。工作臺(tái)面旋轉(zhuǎn)時(shí)，可通過(guò)光柵反饋系統(tǒng)對(duì)力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行識(shí)別和控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其特征在于所述回油系統(tǒng)由芯軸泵站系統(tǒng)(19)作為前給輸油裝置，前給輸油裝置將靜壓油泵送至齒輪分配器(15)，通過(guò)齒輪分配器(15)中8對(duì)相互嚙合的齒輪將油液等量的輸送到靜壓芯軸油腔(4)中，在徑向靜壓軸承副中形成均勻承載油膜，實(shí)現(xiàn)高精度徑向定位與承載。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其特征在于所述導(dǎo)軌泵站系統(tǒng)(20)為轉(zhuǎn)臺(tái)主導(dǎo)軌和反向壓板供油，其實(shí)現(xiàn)方法與芯軸泵站系統(tǒng)(19)相同，通過(guò)前給的導(dǎo)軌泵站系統(tǒng)(20)將液壓油輸送至多頭泵(16)中，多頭泵(16)輸入電機(jī)軸帶動(dòng)盤(pán)形齒輪對(duì)進(jìn)行嚙合，將送入的油液進(jìn)行等量分配，分別泵送給主導(dǎo)軌油腔(17)和壓板油腔(18)，在主導(dǎo)軌副和壓板副之間形成靜壓油膜，承受軸向載荷和傾覆力矩。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其特征在于所述壓板(2)和主導(dǎo)軌靜壓油腔(3)的靜壓油從封油邊流出后匯集至底座上端面的主導(dǎo)軌回油槽中，通過(guò)靜壓芯軸的回油槽流至靜壓回油系統(tǒng)(6)。靜壓芯軸油腔(4)的靜壓油經(jīng)過(guò)封油邊直接回流至靜壓回油系統(tǒng)(6)，所有回流至靜壓回油系統(tǒng)(6)的液壓油統(tǒng)一通過(guò)工作臺(tái)面(5)內(nèi)部的回油通道回收至集油盆13中，再由外接回油管道返回至液壓站系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜壓重載直驅(qū)高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其特征在于所述力矩電機(jī)定轉(zhuǎn)子冷卻系統(tǒng)由高壓冷卻泵將具有防銹功能的冷卻水通過(guò)水冷卻系統(tǒng)(14)注入定子內(nèi)部的冷卻循環(huán)槽進(jìn)行循環(huán)冷卻，以降低電機(jī)工作溫度，保證輸出額定扭矩。
【文檔編號(hào)】B23Q1/26GK103624555SQ201310626116
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】方成剛, 黃筱調(diào), 洪榮晶, 于春建 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué), 南京工大數(shù)控科技有限公司