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Patent Searching and Data


Title:
AN AIR-BEARING ROTARY TABLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/043228
Kind Code:
A1
Abstract:
An air-bearing rotary table comprises an air-bearing shaft (30) and an air-bearing sleeve (50). The air-bearing shaft (30) comprises a shaft (35), a top part (31) and a bottom part (32) provided on the two opposite ends of the shaft. The top part comprises an upper thrust face (310) opposite to the bottom part, and the bottom part comprises a lower thrust face (320) opposite to the top part. The air-bearing sleeve (50) comprises an upper air-bearing face (56) in the top part and a lower air-bearing face (57) in the bottom part. The upper air-bearing face (56) and the upper thrust face (310) are in clearance fit, and the lower air-bearing face (57) and the lower thrust face (320) are in clearance fit, and the inner surface (59) of the air-bearing sleeve and the outer surface of the shaft are in clearance fit. The upper air-bearing face (56), the lower air-bearing face (57) and the inner surface (59) of the air-bearing sleeve are provided with several gas vents (58) connected with external high pressure gas source. The air-bearing sleeve of the air-bearing rotary table is provided with two upper air-bearing faces and two lower air-bearing faces arranged opposite to each other, hence, the axial static stiffness and the rotational stiffness and the axial rotation accuracy of the air-bearing rotary table are enhanced, and the workpiece to be processed and detected locating thereon is always in a stable height, and it will be not changed due to changes of gas pressure.

Inventors:
TANG, Xiuqing (No.6 Jiangdong Street, Guangzhou Yonghe Development ZoneGuangzhou, Guangdong 0, 510000, CN)
Application Number:
CN2014/079317
Publication Date:
April 02, 2015
Filing Date:
June 06, 2014
Export Citation:
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Assignee:
GUANGZHOU HAOZHI INDUSTRIAL CO., LTD (No.6 Jiangdong Street, Guangzhou Yonghe Development ZoneGuangzhou, Guangdong 0, 510000, CN)
International Classes:
B23Q16/10; B23Q1/38; F16C32/06
Foreign References:
CN101219520A
CN102628541A
GB1047342A
CN102229107A
CN202065344U
CN103286660A
CN203533113U
CN203317051U
CN103542241A
CN103317360A
JP2009012120A
JPH08303464A
CN101407024A
CN103111855A
Attorney, Agent or Firm:
GUANGZHOU YUEXIU JILY PATENT & TRADEMARK LAW OFFICE (RM602-604, East Jinan Building No. 300 Middle Dongfeng RoadYuexi, Guangzhou Guangdong 0, 510030, CN)
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Claims:
O 2015/043228 权 禾1 J 要 求 书 PCT/CN2014/079317

1. 一种气浮转台, 其特征在于: 该气浮转台包括气浮轴及套设于气 浮轴上的气浮套, 该气浮轴包括轴部及设置于轴部相对两端的顶 部与底部; 顶部包括与底部相对的上止推面, 该底部包括与顶部 相对下止推面; 气浮套包括位于顶部的上气浮面及位于底部的下 气浮面, 上气浮面与上止推面间隙配合, 下气浮面与下止推面间 隙配合, 气浮套内表面与轴部外表面间隙配合; 上气浮面上设置 有朝向上止推面的若干出气孔, 下气浮面上设置有朝向下止推面 的若干出气孔, 该气浮套内表面上均匀设置有朝向轴部的若干出 气孔; 该若干出气孔通过设置于气浮套内的导气槽与外部高压气 源连接。

2. 如权利要求 1所述的气浮转台, 其特征在于: 该气浮轴的底部和 / 或顶部与轴部可拆卸的连接。

3. 如权利要求 1所述的气浮转台, 其特征在于: 气浮套内设置有气 流通道, 气流通道包括与高压气源连接的进气孔, 该若干出气孔 贯通于导气槽与上气浮面、 导气槽与下气浮面、 导气槽轴与气浮 套内表面之间; 该若干出气孔沿圓周的方式分布于上气浮面、 下 气浮面以及气浮套内表面上。

4. 如权利要求 3所述的气浮转台, 其特征在于: 该气浮套包括设置 有收容空间的柱体及沿柱体的径向向外延伸形成的支撑部, 该轴 部收容于收容空间内; 该顶部支撑于该支撑部上且当上气浮面的 出气孔通气后向远离气浮套方向浮动; 该柱体与底部之间保持一 定间隙且当下气浮面的出气孔通气后向靠近气浮套方向浮动使其 O 2015/043228 权 禾1 J 要 求 书 PCT/CN2014/079317 与底部之间的间隙减小。

5. 如权利要求 3所述的气浮转台, 其特征在于: 该若干出气孔沿两 个圓周的方式分布于上气浮面上, 该沿两个圓周分布的出气孔以 轴部中心为圓心且分别以 ri与 r2为半径排列在上气浮面上;其中, rx = , r2 = ^R^l, 与 R2分别为顶部以轴部中心为

圓心形成的内外两个圓周的半径。

6. 如权利要求 1所述的气浮转台, 其特征在于: 该气浮转台包括与 气浮轴连接的用于驱动气浮轴相对于气浮套转动的力矩电机。

7. 如权利要求 6所述的气浮转台, 其特征在于: 该气浮转台包括上 底座及用于支撑上底座的下底座, 该支撑部支撑于上底座上; 该 力矩电机包括转子及定子, 该转子与下气浮板连接, 该定子设置 于下底座上且处于静止状态。

8. 如权利要求 7所述的气浮转台, 其特征在于: 该下底座上设置有 进水嘴、 出水嘴以及冷却水套, 该定子设置于冷却水套内; 该冷 却水套与下底座之间设置有用于密封两者之间间隙的密封圈。

9. 如权利要求 7所述的气浮转台, 其特征在于: 该气浮转台包括读 数装置, 该读数装置包括圓光栅尺安装座、 安装于圓光栅尺安装 座上的圓光栅尺、 读数头安装件以及安装于读数头安装件上的读 数头; 该圓光栅尺安装座安装于气浮轴底部上并可随气浮轴一同 向上浮动与旋转, 该读数头安装件安装于下底座上且处于静止状 态。

Description:
一种气浮转台 技术领域

本发明涉及一种高精度空气静压气浮转台。 背景技术

转台设备现已广泛应用于制造业, 如数控液压转台等。 现有气浮 转台中通常釆用伺服电机与联轴器配合进行驱 动。 另外, 气浮轴承中 仅设置有一个有高压气体作用的止推面, 另一端则处于自由状态。 当 气压升高时, 气浮轴会向自由端作微小移动; 当气压降低后, 受重力 作用, 气浮轴又降下来, 亦即平衡位置随气压的改变而改变。 这些传 统的旋转装置一方面需要借助中间传动机构进 行驱动,另一方面其精 度和稳定性不好。 发明内容

针对现有技术的不足,本发明的目的旨在于提 供一种转动精度与 定位精度较高的空气静压气浮转台。

为实现上述目的, 本发明釆用如下技术方案:

一种气浮转台包括气浮轴及气浮套,该气浮轴 包括轴部以及设置 于轴部相对两端的顶部与底部, 顶部包括与底部相对的上止推面, 该 底部包括与顶部相对下止推面。气浮套包括位 于顶部的上气浮面及位 于底部的下气浮面, 上气浮面与上止推面间隙配合, 下气浮面与下止 推面间隙配合, 气浮套内表面与轴部外表面间隙配合。 上气浮面上设 置有朝向上止推面的若干出气孔,下气浮面上 设置有朝向下止推面的 若干出气孔, 该气浮套内表面上均匀设置有朝向轴部的若干 出气孔。 若干出气孔通过设置于气浮套内的导气槽与外 部高压气源连接。

该气浮轴的底部和 /或顶部与轴部可拆卸的连接。

气浮套内设置有气流通道,气流通道包括与高 压气源连接的进气 孔, 该若干出气孔贯通于导气槽与上气浮面、 导气槽与下气浮面、 导 气槽轴与气浮套内表面之间;该若干出气孔沿 圓周的方式分布于上气 浮面、 下气浮面以及气浮套内表面上。

该气浮套包括设置有收容空间的柱体及沿柱体 的径向向外延伸 形成的支撑部, 该轴部收容于收容空间内; 该顶部支撑于该支撑部上 且当上气浮面的出气孔通气后向远离气浮套方 向浮动;该柱体与底部 之间保持一定间隙且当下气浮面的出气孔通气 后向靠近气浮套方向 浮动使其与底部之间的间隙减小。

该若干出气孔沿两个圓周的方式分布于上气浮 面上,该沿两个圓 周分布的出气孔以轴部中心为圓心且分别以 !^与 r 2 为半径排列在上 气浮面上; 其中, 与 分别为顶部

以轴部中心为圓心形成的内外两个圓周的半 径。

该气浮转台包括与气浮轴连接的用于驱动气浮 轴相对于气浮套 转动的力矩电机。

该气浮转台包括上底座及用于支撑上底座的下 底座,该支撑部支 索千 t^J$ l :该力矩 ^几 括祛子及 子,该祛子 下 淬 ϋ车接, 该定子设置于下底座上且处于静止状态。

该下底座上设置有进水嘴、 出水嘴以及冷却水套, 该定子设置于 冷却水套内;该冷却水套与下底座之间设置有 用于密封两者之间间隙 的密封圈。

该气浮转台包括读数装置, 该读数装置包括圓光栅尺安装座、 安 装于圓光栅尺安装座上的圓光栅尺、读数头安 装件以及安装于读数头 安装件上的读数头;该圓光栅尺安装座安装于 气浮轴底部上并可随气 浮轴一同向上浮动与旋转,该读数头安装件安 装于下底座上且处于静 止状态。

本发明中气浮转台中气浮套设置有相对的两个 上气浮面与下气 浮面,从而提高了气浮转台的轴向静刚度、旋 转刚度以及轴向回转精 度, 使放置其上待加工或检测工件始终处于一个稳 定的高度, 不会因 气压的改变而改变。 附图说明

图 1为本发明气浮转台的结构示意图。 主要元件符号说明

100、 气浮转台; 10、 底座; 11、 上底座; 13、 下底座; 130、 冷 却水套; 131、 进水嘴; 132、 出水嘴; 133、 密封圈; 30、 气浮轴; 31、 顶部; 310、 上止推面; 32、 底部; 320、 下止推面; 35、 轴部; 37、 锁附件; 50、 气浮套; 51、 柱体; 52、 导气槽; 53、 支撑部; 54、 收容空间; 55、 进气孔; 56、 上气浮面; 57、 下气浮面; 58、 出 气孔; 59、 内表面; 70、 力矩电机; 71、 转子; 73、 定子; 90、 进气 管道; 99、 读数装置; 990、 圓光栅尺安装座; 991、 圓光栅尺; 992、 读数头; 993、 读数头安装件; 994、 固定件。 具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式, 对本发明做进一步描述: 请参见图 1, 本发明涉及一种气浮转台 100, 其包括底座 10、 气 浮轴 30、 气浮套 50、 力矩电机 70、 进气管道 90以及读数装置 99。 气浮套 50安装于底座 10上。 气浮轴 30套装于气浮套 50内。 底部 32与气浮轴 30连接并可当进气管道 90通气时与气浮轴 30—同相对 于气浮套 50向上浮动,并同时在力矩电机 70的作用下相对于气浮套 50转动。 读数装置 99用于控制力矩电机 70的转速或定位。

底座 10包括上底座 11及与上底座 11连接的下底座 13。 上底座 11支撑于下底座 13上。 下底座 13上间隔设置有冷却水套 130, 用于 当力矩电机 70工作时对力矩电机 70冷却降温。 下底座 13上设置进 水嘴 131及出水嘴 132。 当水由进水嘴 131进入时, 水将经由冷却水 套 130对力矩电机 70进行降温后经由出水嘴 132排出。 在本实施例 中, 冷却水套 130与下底座 13之间设置有用于密封两者之间间隙的 密封圈 133, 防止漏气。

气浮轴 30包括轴部 35以及设置于轴部 35相对两端的顶部 31与 底部 32。 气浮套 50设置于上底座 11上且套设于轴部 35外, 其包括 柱体 51、 沿柱体 51的径向向外边缘延伸形成的支撑部 53 以及由支 撑部 53围设形成的收容空间 54。 支撑部 53支撑于上底座 11上。 轴 部 35套装于收容空间 54内。 当气浮套 50套设于气浮轴 30外时, 顶 部 31支撑于支撑部 53上,轴部 35沿平行于柱体 51的方向收容于收 容空间 54内。 底部 32通过锁附件 37安装于轴部 35远离顶部 31的 一端, 并与柱体 51远离支撑部 53的末端保持一定间隔。 其中, 该间 隔极小, 一般不到一毫米, 所以图中未示出。 可以理解, 在其它一些 实施例中, 气浮轴 30的顶部 31与底部 32两者中任意一者可设计为 与轴部 35可拆卸的连接, 从而有利于将轴部 35套设于收容空间 54 内。

顶部 31与底部 32相对的一面设置有上止推面 310, 支撑部 53 设置有与上止推面 310相对的上气浮面 56。 底部 32与顶部 31相对 的一面设置有下止推面 320, 柱体 51设置有与下止推面 320相对的 下气浮面 57。 柱体 51包括与轴部 35相对的内表面 59。 其中, 上止 推面 310与上气浮面 56间隙配合,下止推面 320与下气浮面 57间隙 配合, 且气浮套 50内表面 59与轴部 35外表面间隙配合。 气浮套 50 内部设置有气流通道。气流通道包括与进气管 道 90连接的进气孔 55、 导气槽 52以及若干出气孔 58。 若干出气孔 58贯通于导气槽 52与上 气浮面 56、 导气槽 52与下气浮面 57、 以及导气槽 52与内表面 59之 间, 用以与外部高压气源连接。 当进气管道 90进气时, 气体能经导 气槽 52引导由若干出气孔 58沿不同方向作用于气浮轴 30与底部 32 上。 在本实施例中, 为了增加气浮套 50的刚度, 上气浮面 56设置有 两圈出气孔 58。 内表面 59上亦均匀设置有若干圈出气孔 58。 同时由 于面积限制, 下气浮面 57上仅设置一圈出气孔 58。 其中, 两圈出气 孔 58分别以轴部 35中心为圓心, ^与 r 2 为半径均勾排列在上气浮面

56上 其中, = r (Ri与 R 2 分别为顶部 31

以轴部 35中心为圓心形 可以理解, 在其 它一些实施例中, 上气浮面 56与下气浮面 57上出气孔 58的数量以 及分布位置均可根据需求而定。

力矩电机 70包括转子 71及与转子 71配合的定子 73。 转子 71 通过螺钉(图未示)安装于底部 32上, 其可在气浮套 50通气时随气 浮轴 30与底部 32—同相对于气浮套 50向上浮动并旋转。定子 73设 置于下底座 13上并镶嵌于冷却水套 130内, 且处于静止状态。

读数装置 99 包括圓光栅尺安装座 990、 圓光栅尺 991、 读数头 992以及读数头安装件 993。 圓光栅尺安装座 990安装于底部 32上。 圓光栅尺 991通过固定件 994安装于圓光栅尺安装座 990上并可随气 浮轴 30相对于气浮套 50向上浮动并旋转。读数头安装件 993安装于 下底座 13上, 读数头 992安装于读数头安装件 993上且处于静止状 态。

下面以气浮转台 100 由静止状态变化为通气后状态为例对气浮 转台 100工作原理进行详细说明。 其中, 当气浮转台 100不通气而处 于静止状态时,气浮轴 30顶部 31与气浮套 50的支撑部 53间隙配合。 气浮套 50柱体 51远离支撑部 53的一端与底部 32之间保持一定间隔。 此日十, 洚鈾 30及祛子 71 菩所右都件 會蚤都亩接作用下 l 洚面 56上, 即气浮轴 30的所有轴向气浮间隙都在底部 32与气浮套 50之 间, 约 0.03mm。

当在工作时,先接通气源(图未示), 高压气体由进气孔 55进入气 浮套 50内, 位于上气浮面 56、 下气浮面 57以及内表面 59上的出气 孔 58喷出高压气体, 高压气体同时作用于上止推面 310、 下止推面 320以及轴部 35上, 使气浮轴 30带动底部 32—起向靠近气浮轴 30 顶部 31方向向上浮动, 从而使上止推面 310与上气浮面 56、 内表面 59与轴部 35保持一定间隙, 且下气浮面 57与下止推面 320之间的 间隔变小。 当上气浮面 56与下气浮面 57的气压与气浮轴 30、 底部 32以及位于两者上的所有部件的重量达到一个 衡时, 气浮轴 30与 底部 32悬浮停在一个稳定的平衡位置。 此时, 上气浮面 56与上止推 面 310、 下气浮面 57与下止推面 320间的气浮间隙都是一个稳定值 (约 0.015mm ),如此使气浮轴 30及底部 32既不能向上浮动亦不能 向下下沉, 且两者也不会因为气压的改变而上下浮动,从 而使整个气 浮轴 30、 底部 32以及安装于底部 32上的圓光栅尺安装座 990以及 圓光栅尺 991就全都处于一种悬浮状态, 与任何非运动件都不接触。

当力矩电机 70通电开始工作, 转子 71转动并带动气浮轴 30以 及底部 32—同转动。 同时, 与气浮轴 30相连的圓光栅尺安装座 990 以及圓光栅尺 991亦随底部 32—同转动。 由于读数头 992安装于下 底座 13上固定不动, 读数头 992从转动的圓光栅尺 991上读取光栅 信号并上传到控制系统(图未示), 控制系统才艮据光栅信号进一步控 制力矩电机 70转速或定位, 从而达到对气浮转台 100高精度控制目 的。

其中, 本实施例中, 在加工气浮轴 30、 气浮套 50 以及底部 32 这三件工件的工艺上, 在机床对工件加工完毕之后,还另外增加人工 精细研磨工序反复对气浮套 50的上气浮面 56以及下气浮面 57进行 精细研磨,以确保上气浮面 56以及下气浮面 57的平面度和平行度达 到精密级程度。 同时, 对气浮轴 30的上止推面 310和轴部 35的表面 进行研磨, 保证上止推面 310与轴部 35的垂直度。对底部 32的下止 推面 320进行研磨, 保证其平面度。 这样组装后, 保证气膜间隙是均 匀的, 不会出现因为平行度不好, 出现楔形间隙或平面度不好而出现 间隙不均匀现象, 影响其精度。

本发明中, 气浮套 50分别设置有上气浮面 56及下气浮面 57, 从而大幅度提高了气浮转台 100的轴向静刚度、旋转刚度以及轴向回 转精度, 使放置其上待加工或检测工件始终处于一个稳 定的高度, 不 会因气压的改变而改变。 同时, 气浮转台 100结合力矩电机 70直接 驱动,从而省去中间传动机构。 气浮轴 30与气浮套 50配合为气浮转 台 100提供较高的径向和轴向精度及高刚度, 力矩电机 70提供较大 的转动扭矩和保持力矩并同时配合高精度圓光 栅尺 991后,气浮转台

100能提供较高的转动精度和定位精度。

对于本领域的技术人员来说,可根据以上描述 的技术方案以及构 思, 做出其它各种相应的改变以及变形, 而所有的这些改变以及变形 都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。