專利名稱：主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承及使用其的液靜壓軸承模塊的制作方法
主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承及使用其的液靜壓軸承模塊技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一股是涉及一種主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承及使用其的液靜壓軸承模塊，且特別是涉及一種利用補(bǔ)償元件來(lái)進(jìn)行主動(dòng)補(bǔ)償?shù)囊红o壓軸承及使用其的液靜壓軸承模塊。
背景技術(shù)：
軸承是精密機(jī)械工具機(jī)中不可或缺的關(guān)鍵組件。非接觸式的液靜壓軸承能提供較符合次微米的加工技術(shù)所需的高剛性、高精度等特性，所以較常被使用于特別是大型工具機(jī)中。液靜壓軸承從起動(dòng)到停止始終在液體潤(rùn)滑下工作，即在零速狀態(tài)時(shí)也可建立正常的油膜流體，軸承與主軸之間不會(huì)有直接接觸，使得軸承壽命長(zhǎng)，起動(dòng)功率小。此外，液靜壓軸承還具有旋轉(zhuǎn)精度高、油膜剛度大的優(yōu)點(diǎn)，故已經(jīng)廣泛應(yīng)用在重型、精密、高效率的機(jī)器和設(shè)備上。
液靜壓軸承是通過(guò)外部供油系統(tǒng)提供加壓流體，并利用軸承內(nèi)多油腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，來(lái)保持油膜壓力的穩(wěn)定。油腔間的壓力差是軸承提供承載力的來(lái)源，對(duì)于單一壓力提供源的定壓供油系統(tǒng)而言，軸承必須有壓力補(bǔ)償元件來(lái)調(diào)節(jié)油腔內(nèi)部的壓力，此補(bǔ)償元件稱為節(jié)流器。不同型式的節(jié)流器會(huì)展現(xiàn)出不同的軸承性能，特別是軸承的剛性，主要取決于節(jié)流器，因此節(jié)流器是液靜壓軸承的主要元件。一股工業(yè)界在使用的節(jié)流器可分為固定式以及主動(dòng)式兩種，固定式包括毛細(xì)管、縫隙以及小孔節(jié)流器等，固定式節(jié)流器的幾何形狀不會(huì)因操作條件不同而改變；主動(dòng)式節(jié)流器如滑閥、薄膜反饋節(jié)流器等的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)會(huì)因外部負(fù)載或油腔壓力的改變而自動(dòng)調(diào)整。若設(shè)計(jì)與調(diào)整得當(dāng)，主動(dòng)式節(jié)流器可以得到比固定式節(jié)流器更高的承載力及剛性。然而，因?yàn)閭鹘y(tǒng)液靜壓軸承系統(tǒng)的節(jié)流器都是外掛的，通過(guò)油路連接至油腔，在補(bǔ)償反應(yīng)上會(huì)因?yàn)楣?jié)流器和油腔之間油路而延遲。因此，傳統(tǒng)液靜壓軸承系統(tǒng)會(huì)有運(yùn)動(dòng)延遲的問(wèn)題。此外，已知技術(shù)的譬如毛細(xì)管節(jié)流器或小孔節(jié)流器等，其靜剛性不佳，理由為毛細(xì)管節(jié)流器所造成的節(jié)流流阻的部分并不會(huì)因?yàn)橛颓粔毫Φ母淖兌フ{(diào)變來(lái)做補(bǔ)償，而為定值。
故在此提出主動(dòng)式補(bǔ)償節(jié)流軸承，希望可達(dá)到靜態(tài)及動(dòng)態(tài)都可以有高剛性及穩(wěn)定的表現(xiàn)，為實(shí)際技術(shù)應(yīng)用提供新的可能性。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在靜態(tài)下具有高剛性、適合高精度使用、適合動(dòng)態(tài)負(fù)載變化，在動(dòng)態(tài)下具有良好剛性(動(dòng)剛性良好)的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承及使用其的液靜壓軸承模塊。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承，設(shè)置于一第一結(jié)構(gòu)與一第二結(jié)構(gòu)之間，以允許第一結(jié)構(gòu)與第二結(jié)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承包含一本體及一補(bǔ)償元件。本體固定至第一結(jié)構(gòu)，并與第二結(jié)構(gòu)隔開一第一間隙，且具有一空腔及與空腔連通的一輸入通道及一輸出通道。補(bǔ)償元件設(shè)置于空腔中，本體與補(bǔ)償元件之間具有一補(bǔ)償通道，補(bǔ)償通道連通輸入通道及輸出通道。一加壓流體從輸入通道通過(guò)補(bǔ)償通道流4至輸出通道，使輸出通道的加壓流體流至第一間隙中，維持第一結(jié)構(gòu)與第二結(jié)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定度及剛性。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述本體包含一第一本體部分，具有所述空腔的一第一空腔部分以及所述輸入通道，并固定于所述第一結(jié)構(gòu)；以及一第二本體部分，具有所述空腔的一第二空腔部分，所述本體的所述第一本體部分固定于所述本體的所述第二本體部分上。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，更包含一密封環(huán)，設(shè)置于所述第一本體部分及所述第二本體部分之間。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述第一本體部分與所述第二本體部分是通過(guò)螺絲而固定
在一起。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述補(bǔ)償元件包含一第一補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，具有相連且同軸的一大徑部及一小徑部；以及一第二補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，環(huán)繞所述小徑部，所述第二補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的外徑實(shí)質(zhì)上等于所述大徑部的外徑。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述第一補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的硬度低于所述本體的硬度。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述補(bǔ)償元件的硬度低于所述本體的硬度。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述本體具有一第一本體部分，固定于所述第一結(jié)構(gòu)，并具有所述輸入通道的一第一通道部分；以及一第二本體部分，具有所述空腔以及所述輸入通道的一第二通道部分，所述本體的所述第一本體部分固定于所述本體的所述第二本體部分上。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述本體的所述第二本體部分具有一內(nèi)凸緣，所述補(bǔ)償元件具有一外凸緣，所述第一本體部分對(duì)所述補(bǔ)償元件加壓以使所述外凸緣直接接觸所述內(nèi)凸緣。本發(fā)明還提供一種液靜壓軸承模塊，包含一第一結(jié)構(gòu)、一第二結(jié)構(gòu)以及多個(gè)主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承，其設(shè)置于第一結(jié)構(gòu)與第二結(jié)構(gòu)之間，以允許第一結(jié)構(gòu)與第二結(jié)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，各所述主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承包含一本體，固定至所述第一結(jié)構(gòu)，并與所述第二結(jié)構(gòu)隔開一第一間隙，且具有一空腔及與所述空腔連通的一輸入通道及一輸出通道；以及一補(bǔ)償元件，設(shè)置于所述空腔中，所述本體與所述補(bǔ)償元件之間具有一補(bǔ)償通道，所述補(bǔ)償通道連通所述輸入通道及所述輸出通道，其中一加壓流體從所述輸入通道通過(guò)所述補(bǔ)償通道流至所述輸出通道，使所述輸出通道的所述加壓流體流至所述第一間隙中，維持所述第一結(jié)構(gòu)與所述第二結(jié)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定度及剛性。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述本體包含一第一本體部分，具有所述空腔的一第一空腔部分以及所述輸入通道，并固定于所述第一結(jié)構(gòu)；以及—第二本體部分，具有所述空腔的一第二空腔部分，所述本體的所述第一本體部分固定于所述本體的所述第二本體部分上。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承更包含一密封環(huán)，設(shè)置于所述第一本體部分及所述第二本體部分之間。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述第一本體部分與所述第二本體部分是通過(guò)螺絲而固定
在一起。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述補(bǔ)償元件包含一第一補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，具有相連且同軸的一大徑部及一小徑部；以及一第二補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，環(huán)繞所述小徑部，所述第二補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的外徑實(shí)質(zhì)上等于所述大 徑部的外徑。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述本體具有；一第一本體部分，固定于所述第一結(jié)構(gòu)，并具有所述輸入通道的一第一通道部分；以及一第二本體部分，具有所述空腔以及所述輸入通道的一第二通道部分，所述本體的所述第一本體部分固定于所述本體的所述第二本體部分上。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述本體的所述第二本體部分具有一內(nèi)凸緣，所述補(bǔ)償元件具有一外凸緣，所述第一本體部分對(duì)所述補(bǔ)償元件加壓以使所述外凸緣直接接觸所述內(nèi)凸緣。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述第一結(jié)構(gòu)具有多個(gè)第一容置槽及一第二容置槽，所述的多個(gè)第一容置槽分別容置所述的多個(gè)主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承，所述第二容置槽容置所述
第二結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承及使用其的液靜壓軸承模塊具有以下效果。第一，本發(fā)明可提高軸承的靜態(tài)初始剛性，也就是使第一結(jié)構(gòu)與第二結(jié)構(gòu)間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的剛性高(位移量低)，因?yàn)楸景l(fā)明的節(jié)流流阻會(huì)因?yàn)橛颓粔毫Υ笮〉牟煌プ稣{(diào)變。第二，本發(fā)明整合油腔與節(jié)流裝置，改善傳統(tǒng)液靜壓軸承系統(tǒng)連接潤(rùn)滑油管路再搭配節(jié)流器的運(yùn)動(dòng)延遲問(wèn)題。第三，本發(fā)明的軸承只有兩個(gè)主要組件，構(gòu)型簡(jiǎn)單，在維修與替換上可以較為方便。第四，本發(fā)明的軸承在受動(dòng)態(tài)負(fù)載下的反應(yīng)振幅小，所以動(dòng)剛性好。軸承相對(duì)應(yīng)不同外力激振頻下的負(fù)載反應(yīng)振幅大小代表動(dòng)剛性。此補(bǔ)償元件可以當(dāng)作振動(dòng)吸收器，有效吸收第一結(jié)構(gòu)與第二結(jié)構(gòu)之間的振動(dòng)。振動(dòng)量愈小，代表軸承的動(dòng)態(tài)剛性越好，越是符合精密的大型工具機(jī)的需求。


圖I顯示依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的液靜壓軸承模塊的斷面圖。圖2顯示依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的液靜壓軸承模塊的第一結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖3與4顯示依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承的立體圖。圖5顯示依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承的斷面圖。圖6顯示依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承的剖面圖。圖7顯示圖6的圓形范圍A的放大圖。圖8顯示依據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承的簡(jiǎn)易示意圖及受力狀態(tài)下的補(bǔ)償元件的自由體圖。圖9顯示依據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承的等效電路圖。
圖10顯示依據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承的動(dòng)態(tài)模型圖。圖11顯示依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承的剖面圖。元件符號(hào)說(shuō)明A......圓形范圍CF ......加壓流體F……外部負(fù)載Gl……第一間隙G2……第二間隙he……油膜間隙Pp……油腔壓力Ps……供應(yīng)源壓力
Po......外部環(huán)境壓力Re ......等效電阻Rl……等效電阻1、1’……主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承2......第一結(jié)構(gòu)2A ......第一容置槽2B......第二容置槽2C ......貫通孔3……第二結(jié)構(gòu)3A……收集凹槽10......本體11 ......空腔IlA……第一空腔部分IlB……第二空腔部分12……第一本體部分12H……沉頭孔13......輸入通道13A ......第一通道部分13B......第二通道部分14 ......第二本體部分14A......內(nèi)凸緣14H ......螺紋孔15……輸出通道/油腔17 ……螺紋孔20......補(bǔ)償元件20A ......外凸緣22......補(bǔ)償通道23 ......第一補(bǔ)償結(jié)構(gòu)23A......大徑部23B ......小徑部24......第二補(bǔ)償結(jié)構(gòu)30 ......密封環(huán)40......螺絲100 ......液靜壓軸承模塊h......油腔間隙Ml、M2......質(zhì)量塊kl、k2......彈簧cl、c2......阻尼器
具體實(shí)施例方式為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。圖I顯示依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的液靜壓軸承模塊100的斷面圖。圖2顯示依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的液靜壓軸承模塊100的第一結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖I與2所示，本發(fā)明的液靜壓軸承模塊100包含一第一結(jié)構(gòu)2、一第二結(jié)構(gòu)3以及多個(gè)主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承I。此等主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承I設(shè)置于第一結(jié)構(gòu)2與第二結(jié)構(gòu)3之間，以允許第一結(jié)構(gòu)2與第二結(jié)構(gòu)3的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。于一例子中，第一結(jié)構(gòu)2譬如是工具機(jī)的移動(dòng)式床臺(tái)，而第二結(jié)構(gòu)3譬如是工具機(jī)的軌道，于此是T形軌道，但也可應(yīng)用于鳩尾形軌道。然而，本發(fā)明的應(yīng)用并未嚴(yán)格受限于此。本發(fā)明除了應(yīng)用于移動(dòng)式場(chǎng)合以外，也可應(yīng)用于轉(zhuǎn)動(dòng)式場(chǎng)合，以允許相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，于此的相對(duì)運(yùn)動(dòng)包含相對(duì)移動(dòng)及相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。第一結(jié)構(gòu)2具有多個(gè)第一容置槽2A及一第二容置槽2B。此等第一容置槽2A分別容置此等主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承1，第二容置槽2B容置第二結(jié)構(gòu)3。由此，移動(dòng)式床臺(tái)可以沿著軌道移動(dòng)。主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承I固定于第一結(jié)構(gòu)2，譬如是用黏接的方式或利用螺絲(未顯示)穿過(guò)第一結(jié)構(gòu)2的貫通孔(未顯示)而鎖固于主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承I的螺紋孔17，使得主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承I被固定于第一結(jié)構(gòu)2，并可輕易被拆卸。此外，為了收集譬如油的液體，第二結(jié)構(gòu)3開設(shè)有一收集凹槽3A，而收集于收集凹槽3A中的液體可以沿著前后方向流出。圖3與4顯示依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承I的立體圖。圖5顯示依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承I的斷面圖。圖6顯示依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承I的剖面圖。圖7顯示圖6的圓形范圍A的放大圖。圖3至7所示，主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承I包含一本體10以及一補(bǔ)償元件20。本體10固定至第一結(jié)構(gòu)2,并與第二結(jié)構(gòu)3隔開一第一間隙Gl,且具有一空腔11及與空腔11連通的一輸入通道13及一輸出通道15。于本實(shí)施例中，本體10包含一第一本體部分12以及一第二本體部分14。第一本體部分12具有空腔11的一第一空腔部分IlA以及輸入通道13，并固定于第一結(jié)構(gòu)2。第二本體部分14具有空腔11的一第二空腔部分11B，本體10的第一本體部分12固定于本體10的第二本體部分14上。舉例而言，第一本體部分12與第二本體部分14是通過(guò)螺絲40而固定在一起。螺絲40穿過(guò)第一本體部分12的一沉頭孔12H，而鎖固于第二本體部分14的一螺紋孔14H。補(bǔ)償元件20設(shè)置于空腔11中，舉例而言，可以利用軸孔緊箍配合或黏接等方式來(lái)將補(bǔ)償元件20固定于本體10中。相對(duì)于本體10而言，補(bǔ)償元件20是比較軟的元件，也即，補(bǔ)償元件20的硬度低于本體10的硬度。舉例而言，整體的補(bǔ)償元件20可以是由丙烯腈-丁二烯丙烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile butadiene styrene, ABS)塑膠材料所制成。于本實(shí)施例中，補(bǔ)償元件20包含一第一補(bǔ)償結(jié)構(gòu)23以及一第二補(bǔ)償結(jié)構(gòu)24。第一補(bǔ)償結(jié)構(gòu)23可以是由ABS塑膠材料所制成，并具有相連且同軸的一大徑部23A及一小徑部23B，也就是具有一個(gè)大圓柱體加上一個(gè)小圓柱體的結(jié)構(gòu)。第二補(bǔ)償結(jié)構(gòu)24環(huán)繞小徑部23B，第二補(bǔ)償結(jié)構(gòu)24的外徑實(shí)質(zhì)上等于大徑部23A的外徑。也即，第二補(bǔ)償結(jié)構(gòu)24填補(bǔ)第一補(bǔ)償結(jié)構(gòu)23的周圍空缺部，以與第一補(bǔ)償結(jié)構(gòu)23形成一個(gè)大圓柱體。值得注意的是，·雖然本體10與補(bǔ)償元件20都是以圓柱體的方式呈現(xiàn)，但是本體10與補(bǔ)償元件20也可以以其它形式來(lái)呈現(xiàn)，譬如是長(zhǎng)方體、正方體或圓椎體等。本體10與補(bǔ)償元件20之間具有一補(bǔ)償通道22，補(bǔ)償通道22的高度定義為第二間隙G2。第二補(bǔ)償結(jié)構(gòu)24的材料譬如是鋼材，其相對(duì)于第一補(bǔ)償結(jié)構(gòu)23是處于較硬的結(jié)構(gòu)，可以讓界定補(bǔ)償通道22的上表面更為平坦，以方便進(jìn)行主動(dòng)式補(bǔ)償，提供更穩(wěn)定且更具有剛性的運(yùn)動(dòng)。相對(duì)于本體10而言，補(bǔ)償元件20的第一補(bǔ)償結(jié)構(gòu)23是比較軟的元件，也就是第一補(bǔ)償結(jié)構(gòu)23的硬度低于本體10的硬度。補(bǔ)償通道22連通輸入通道13及輸出通道15。從一流體供應(yīng)源提供的一加壓流體CF從輸入通道13通過(guò)補(bǔ)償通道22流至輸出通道15，使輸出通道15的加壓流體CF流至第一間隙Gl中，維持第一結(jié)構(gòu)2與第二結(jié)構(gòu)3的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定度及剛性。加壓流體CF的管路可以通過(guò)或連接至第一結(jié)構(gòu)2的貫通孔2C。值得注意的是，輸出通道15也可稱為是油腔(Pocket)。此外，為了防止油泄漏，主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承I可以更包含一密封環(huán)30，設(shè)置于第一本體部分12及第二本體部分14之間，以達(dá)成第一本體部分12與第二本體部分14的密封功能。圖8顯示依據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承的簡(jiǎn)易示意圖及受力狀態(tài)下的補(bǔ)償元件的自由體圖。圖9顯示依據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承的等效電路圖，其中Pp為油腔壓力，Ps為供應(yīng)源壓力，Po為外部環(huán)境壓力，譬如是I個(gè)大氣壓力。Re為第二間隙G2的油膜的等效電阻，而Rl為第一間隙Gl的油膜的等效電阻。補(bǔ)償元件20為較軟的材料，與軸承的本體10連接。在工作狀態(tài)下，補(bǔ)償元件20與軸承的本體10之間的第二間隙(或稱為油膜間隙)G2的數(shù)值為hc，油膜間隙he產(chǎn)生的流阻提供軸承所需的節(jié)流補(bǔ)償，稱做節(jié)流流阻。在工作狀態(tài)下的油腔壓力Pp隨著外部負(fù)載F改變而變動(dòng)時(shí)，補(bǔ)償元件20受到的油腔壓力Pp也會(huì)改變，而油膜間隙he就會(huì)因?yàn)檠a(bǔ)償元件20的變形而有變化，造成油膜間隙he的流阻改變來(lái)提供油腔壓力Pp的補(bǔ)償，此類型屬于主動(dòng)式節(jié)流補(bǔ)償。運(yùn)動(dòng)方式如圖8·所示，當(dāng)軸承受到外力負(fù)載F+Λ F時(shí)，本體10與第二結(jié)構(gòu)3之間的第一間隙Gl的數(shù)值(以下以油腔間隙表示)會(huì)變成h-Ah。于此時(shí)，油腔15的壓力會(huì)上升來(lái)承受外力負(fù)載，而補(bǔ)償元件20受到比原先的平衡位置還要高的油腔壓力，因而變形，油膜間隙he會(huì)變成hc+Ahc。總體來(lái)說(shuō)，受到外力負(fù)載時(shí)，油膜間隙he及油腔間隙h的調(diào)整均使流阻改變，而且改變量皆會(huì)使油腔壓力上升，達(dá)到自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男Ч?。此主?dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承的動(dòng)態(tài)模型如圖10所示，其中Ml與M2代表兩質(zhì)量塊，kl與k2代表彈簧，Cl與c2代表阻尼器。這種兩段阻尼的軸承的吸振效果優(yōu)于傳統(tǒng)的單段阻尼的軸承的吸振效果。圖11顯示依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承I’的剖面圖。如圖11所示，本實(shí)施例的液靜壓軸承I’類似于第一實(shí)施例，不同之處在于本體10的第一本體部分12固定于第一結(jié)構(gòu)2，并具有輸入通道13的一第一通道部分13A，而本體10的第二本體部分14具有空腔11以及輸入通道13的一第二通道部分13B。本體10的第一本體部分12固定于本體10的第二本體部分14上。此外，本體10的第二本體部分14具有一內(nèi)凸緣14A，補(bǔ)償元件20具有一外凸緣20A，內(nèi)凸緣14A與外凸緣20A具有對(duì)應(yīng)的形狀，譬如是圓形、方形或其它形狀。第一本體部分12對(duì)補(bǔ)償元件20加壓以使外凸緣20A直接接觸內(nèi)凸緣14A。因此，于組裝時(shí)，先將補(bǔ)償元件20裝入空腔11中，此時(shí)外凸緣20A抵靠著內(nèi)凸緣14A。然后利用第一本體部分12蓋壓在補(bǔ)償元件20上，通過(guò)螺絲40而將第一本體部分12與第二本體部分14鎖固在一起，可使外凸緣20A抵緊于內(nèi)凸緣14A。這種軸承可以提供穩(wěn)固的支撐效果。值得注意的是，軸承的剛性可分為靜剛性及動(dòng)剛性。靜剛性表示在穩(wěn)態(tài)下軸承受力導(dǎo)致油腔間隙改變量的大小，改變量越小即靜剛性越大，即靜剛性就是承載力與油腔間隙之間的關(guān)系的曲線的斜率。初始靜剛性指的是設(shè)計(jì)的初始使用狀態(tài)。另一方面，動(dòng)剛性是針對(duì)在動(dòng)態(tài)負(fù)載下的定義。本發(fā)明可以有效提升靜剛性及動(dòng)剛性兩者，且初始靜剛性也非常優(yōu)良。軸承表現(xiàn)出來(lái)的高剛性，就是在運(yùn)動(dòng)或在加工時(shí)，可受大承載力但軸承或平臺(tái)不會(huì)有太大的位移量以保持加工精度。本發(fā)明的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承及使用其的液靜壓軸承模塊具有以下效果。第一，本發(fā)明可提高軸承的靜態(tài)初始剛性，也就是使第一結(jié)構(gòu)與第二結(jié)構(gòu)間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的剛性高(位移量低)，因?yàn)楸景l(fā)明的節(jié)流流阻會(huì)因?yàn)橛颓粔毫Υ笮〉牟煌プ稣{(diào)變。第二，本發(fā)明整合油腔與節(jié)流裝置，改善傳統(tǒng)液靜壓軸承系統(tǒng)連接潤(rùn)滑油管路再搭配節(jié)流器的運(yùn)動(dòng)延遲問(wèn)題。第三，本發(fā)明的軸承只有兩個(gè)主要組件，構(gòu)型簡(jiǎn)單，在維修與替換上可以較為方便。第四，本發(fā)明的軸承在受動(dòng)態(tài)負(fù)載下的反應(yīng)振幅小，所以動(dòng)剛性好。軸承相對(duì)應(yīng)不同外力激振頻下的負(fù)載反應(yīng)振幅大小代表動(dòng)剛性。此補(bǔ)償元件可以當(dāng)作振動(dòng)吸收器，有效吸收第一結(jié)構(gòu)與第二結(jié)構(gòu)之間的振動(dòng)。振動(dòng)量愈小，代表軸承的動(dòng)態(tài)剛性越好，越是符合精密的大型工具機(jī)的需求。 在較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中所提出的具體實(shí)施例僅方便說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，而非將本發(fā)明狹義地限制于上述實(shí)施例，在不超出本發(fā)明的精神及權(quán)利要求范圍的情況，所做的種種變化實(shí)施，皆屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承，其特征在于，設(shè)置于一第一結(jié)構(gòu)與一第二結(jié)構(gòu)之間，以允許所述第一結(jié)構(gòu)與所述第二結(jié)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承包含一本體，固定至所述第一結(jié)構(gòu)，并與所述第二結(jié)構(gòu)隔開一第一間隙，且具有一空腔及與所述空腔連通的一輸入通道及一輸出通道；以及一補(bǔ)償元件，設(shè)置于所述空腔中，所述本體與所述補(bǔ)償元件之間具有一補(bǔ)償通道，所述補(bǔ)償通道連通所述輸入通道及所述輸出通道，其中一加壓流體從所述輸入通道通過(guò)所述補(bǔ)償通道流至所述輸出通道，使所述輸出通道的所述加壓流體流至所述第一間隙中，維持所述第一結(jié)構(gòu)與所述第二結(jié)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定度及剛性。
2.如權(quán)利要求I所述的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承，其特征在于，所述本體包含一第一本體部分，具有所述空腔的一第一空腔部分以及所述輸入通道，并固定于所述第一結(jié)構(gòu)；以及一第二本體部分，具有所述空腔的一第二空腔部分，所述本體的所述第一本體部分固定于所述本體的所述第二本體部分上。
3.如權(quán)利要求2所述的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承，其特征在于，更包含一密封環(huán)，設(shè)置于所述第一本體部分及所述第二本體部分之間。
4.如權(quán)利要求2所述的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承，其特征在于，所述第一本體部分與所述第二本體部分是通過(guò)螺絲而固定在一起。
5.如權(quán)利要求I所述的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承，其特征在于，所述補(bǔ)償元件包含一第一補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，具有相連且同軸的一大徑部及一小徑部；以及一第二補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，環(huán)繞所述小徑部，所述第二補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的外徑等于所述大徑部的外徑。
6.如權(quán)利要求5所述的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承，其特征在于，所述第一補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的硬度低于所述本體的硬度。
7.如權(quán)利要求I所述的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承，其特征在于，所述補(bǔ)償元件的硬度低于所述本體的硬度。
8.如權(quán)利要求I所述的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承，其特征在于，所述本體具有一第一本體部分，固定于所述第一結(jié)構(gòu)，并具有所述輸入通道的一第一通道部分；以及一第二本體部分，具有所述空腔以及所述輸入通道的一第二通道部分，所述本體的所述第一本體部分固定于所述本體的所述第二本體部分上。
9.如權(quán)利要求8所述的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承，其特征在于，所述本體的所述第二本體部分具有一內(nèi)凸緣，所述補(bǔ)償元件具有一外凸緣，所述第一本體部分對(duì)所述補(bǔ)償元件加壓以使所述外凸緣直接接觸所述內(nèi)凸緣。
10.一種液靜壓軸承模塊，其特征在于，包含一第一結(jié)構(gòu)；一第二結(jié)構(gòu)；以及多個(gè)主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承，設(shè)置于所述第一結(jié)構(gòu)與所述第二結(jié)構(gòu)之間，以允許所述第一結(jié)構(gòu)與所述第二結(jié)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，各所述主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承包含一本體，固定至所述第一結(jié)構(gòu)，并與所述第二結(jié)構(gòu)隔開一第一間隙，且具有一空腔及與所述空腔連通的一輸入通道及一輸出通道；以及一補(bǔ)償元件，設(shè)置于所述空腔中，所述本體與所述補(bǔ)償元件之間具有一補(bǔ)償通道，所述補(bǔ)償通道連通所述輸入通道及所述輸出通道，其中一加壓流體從所述輸入通道通過(guò)所述補(bǔ)償通道流至所述輸出通道，使所述輸出通道的所述加壓流體流至所述第一間隙中，維持所述第一結(jié)構(gòu)與所述第二結(jié)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定度及剛性。
11.如權(quán)利要求10所述的液靜壓軸承模塊，其特征在于，所述本體包含 一第一本體部分，具有所述空腔的一第一空腔部分以及所述輸入通道，并固定于所述第一結(jié)構(gòu)；以及 一第二本體部分，具有所述空腔的一第二空腔部分，所述本體的所述第一本體部分固定于所述本體的所述第二本體部分上。
12.如權(quán)利要求11所述的液靜壓軸承模塊，其特征在于，所述主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承更包含 一密封環(huán)，設(shè)置于所述第一本體部分及所述第二本體部分之間。
13.如權(quán)利要求11所述的液靜壓軸承模塊，其特征在于，所述第一本體部分與所述第二本體部分是通過(guò)螺絲而固定在一起。
14.如權(quán)利要求10所述的液靜壓軸承模塊，其特征在于，所述補(bǔ)償元件包含 一第一補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，具有相連且同軸的一大徑部及一小徑部；以及 一第二補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，環(huán)繞所述小徑部，所述第二補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的外徑等于所述大徑部的外徑。
15.如權(quán)利要求10所述的液靜壓軸承模塊，其特征在于，所述本體具有； 一第一本體部分，固定于所述第一結(jié)構(gòu)，并具有所述輸入通道的一第一通道部分；以及 一第二本體部分，具有所述空腔以及所述輸入通道的一第二通道部分，所述本體的所述第一本體部分固定于所述本體的所述第二本體部分上。
16.如權(quán)利要求15所述的液靜壓軸承模塊，其特征在于，所述本體的所述第二本體部分具有一內(nèi)凸緣，所述補(bǔ)償元件具有一外凸緣，所述第一本體部分對(duì)所述補(bǔ)償元件加壓以使所述外凸緣直接接觸所述內(nèi)凸緣。
17.如權(quán)利要求10所述的液靜壓軸承模塊，其特征在于，所述第一結(jié)構(gòu)具有多個(gè)第一容置槽及一第二容置槽，所述的多個(gè)第一容置槽分別容置所述的多個(gè)主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承，所述第二容置槽容置所述第二結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承設(shè)置于一第一結(jié)構(gòu)與一第二結(jié)構(gòu)之間，以允許第一結(jié)構(gòu)與第二結(jié)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。液靜壓軸承包含一本體及一補(bǔ)償元件。本體固定至第一結(jié)構(gòu)，并與第二結(jié)構(gòu)隔開一第一間隙，且具有一空腔及與空腔連通的一輸入通道及一輸出通道。補(bǔ)償元件設(shè)置于空腔中，本體與補(bǔ)償元件之間具有一補(bǔ)償通道，補(bǔ)償通道連通輸入通道及輸出通道。一加壓流體從輸入通道通過(guò)補(bǔ)償通道流至輸出通道，使輸出通道的加壓流體流至第一間隙中，維持第一結(jié)構(gòu)與第二結(jié)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定度及剛性。一種使用上述液靜壓軸承的液靜壓軸承模塊也一并提供。本發(fā)明的主動(dòng)補(bǔ)償式液靜壓軸承及使用其的液靜壓軸承模塊，在靜態(tài)、動(dòng)態(tài)下均具有高剛性，且適合動(dòng)態(tài)負(fù)載變化。
文檔編號(hào)F16C32/06GK102943812SQ20111023263
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者宋震國(guó), 馮展華, 盧佳崴, 洪育民, 李威志 申請(qǐng)人:宋震國(guó)