专利名称：自动补偿液静压轴颈轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能液静压轴颈轴承的技术领域，尤其是涉及一种加工成本低且具有液压自动补偿构造的静压轴颈轴承。
背景技术：
为因应超高精密定位与微细加工系统的需求，摩擦力非常微小的液静压轴承系统成为高精密工具机不可缺少的关键组件。而液静压轴承相比较于气静压轴承而言，具备了更优异的刚性、阻尼性能与切削加工时的抑制颤振能力，再加上微(纳)米级精密运动定位精度，可提供超精密切削工具机的轴承设计一个优良的解决方案，故全球高级精密工具机导轨的轴承系统几乎都一致采用液静压轴承系统。现有完整的定压供油工具机液静压轴承系统，包含了液静压轴承油腔本体，外部供油系统及节流器三部分。液静压轴颈(journal)轴承因提供径向负载的支撑，故又称为液静压径向(radial)轴承。目前工具机使用的液静压轴颈轴承概可分为「无对向流量补偿的传统型」及「具流量对向流量补偿型」两大类。1.无对向流量补偿的传统型主要是由一个轴承油腔本体搭配一个节流器所构成，并无管线连结至对向 (180° )的油腔作流量与压力补偿。此型为最传统的液静压轴颈轴承设计，如中国台湾专利公告第M320617号「流体静压主轴轴承组」即是一例，其主要是在机台的主轴座内装设一可拆卸且两端开放的圆筒，圆筒内装设有轴承以供主轴穿设，该轴承内部装设若干蓄压槽， 且各蓄压槽内装设一压力感应器及一喷嘴，各喷嘴又分别以一流道与一压差平衡增压器连接，各压力感应器又与各压差平衡增压器控制连接，由此使主轴维持精密运转。不过此型设计因无对向流量补偿机制设计，且搭配固定节流器设计，因此其轴承的径向承载力与刚性值偏低，仅适合于较低负载条件下的应用，并不适合于中、高负载条件下使用。2.具流量对向流量补偿型除了由一个轴承油腔本体搭配一个节流器之外，并有管线连结至对向(180° )油腔作流量与压力补偿，因此可提高轴承的径向承载力与刚性值。此型设计又可分为两类，其一是将油腔设计在主轴的心轴上，如美国专利公告第5，700, 092号专利即是，此类的设计其油腔易受限于心轴尺寸等因素，因此油腔形状及尺寸大小等较无设计自由度；另一类是将油腔设计在主轴的套筒上，如美国专利公告第5，观1，032号即是，此类设计其套筒尺寸容易往外扩张，油腔形状及尺寸大小的设计自由度高，故大部分对向流量补偿型液静压轴颈轴承属此类型。美国专利公告第5，700，092号专利于轴的套筒上设置多个供压凹槽，而轴的外表面则相应有多数个收集凹槽，各收集凹槽等间隔设置并绕轴延伸，并且在对向的收集凹槽之间设有轴孔相通，当该流体依轴向从该供压槽穿过轴流进该收集槽时，与该轴的表面与该轴孔的径向间隙成比例，流体可流入收集槽的对面腔室，因此提供轴的偏位成比例的回复力动作。该项专利技术虽可达到自动补偿的效果，但其结构较为复杂，并且需要分别对套筒与轴作相对应的加工，制成本较高。再者，其对主轴的支撑刚性是随转速而渐增，较不适用中、低转速域。而美国专利公告第5，281, 032号专利是利用对边长轴向的环形油腔分布，以一特定角度的连接槽两两对向相通，并提供主轴与主轴套筒间一流体压力薄膜支撑，当轴心受负载变位时，产生一不对称的流场分布以平衡轴心的偏位，用以达到自我补偿的功用。该项专利技术也可达到自动补偿的效果，但连接槽是以特定角度连接对向的环形油腔，此一设计仅适合单一方向性旋转的主轴使用，其运用层面较狭隘。从而，如此找出可靠度高且加工成本低的自动补偿液静压轴颈轴承的构型设计， 便成为目前尚待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于解决上述的问题而提供一种加工成本低且具有液压自动补偿构造的静压轴颈轴承。为达上述的目的，本发明的自动补偿液静压轴颈轴承包括一座体，具有一孔以供一轴安置，该座体被该孔穿越而形成一圆周面，并且该轴的表面与该圆周面之间具有可供液体流通的间隙；至少两个注油孔，分别由该座体的周围向内延伸；至少两个第一腔室，各第一腔室对向设置于该圆周面，并且各注油孔分别与其中一第一腔室相通；至少两个第二腔室，相对设置于该圆周面且分别相邻于其中一第一腔室；至少两个通道，各通道分别具有一第一端与一第二端，各第一端分别穿出该圆周面且相邻于其中一第一腔室，而各第二端分别连通至各第一端对向的第二腔室。本发明的各第一腔室与各第二腔室是相邻且对向设置，而各通道的第一端是相邻各第一腔室，且各通道的第二端是连通至各第一端对向的第二腔室，因此当轴受力而偏移时，会改变轴偏移方向与其对向的间隙，让液压液体于对向的各第一腔室与第二腔室间产生自动补偿作用，以支撑轴于座体中顺畅地运转。由于各第一腔室、第二腔室与通道直接加工成型于座体上，其加工较容易而可达到降低制造成本的功效。在一较佳实施例中，各注油孔与各第一腔室之间分别设有一调节流量阀，并且各调节流量阀可为毛细孔节流器或孔口节流器或小口节流器或自成节流的其中一种。在一较佳实施例中，各该调节流量阀安装或加工成型于该座体中。在一较佳实施例中，各第一腔室为相对180°对向设置。在一较佳实施例中，各第二腔室为相对180°对向设置。在一较佳实施例中，各通道的第一端为相对180°对向设置。在一较佳实施例中，各第一腔室分别环绕各通道的第一端，而各第二腔室分别环绕各第一腔室。在一较佳实施例中，各第一腔室呈矩形或圆形槽状形态环绕于各通道的第一端。在一较佳实施例中，各第二腔室呈矩形或圆形环绕于各第一腔室。以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟悉
4相关技术者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及图示，任何熟悉相关技术者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
图1是本发明液压配置系统的配置示意图； 图2是本发明自动补偿液静轴颈轴承的剖视结构示意图； 图3a、图北分别是本发明的圆周面展开的不同视角的结构示意图；及图4是本发明自动补偿液静轴颈轴承的使用状态示意图。 主要元件符号说明
自动补偿液静压轴颈轴承1 孔100
注油孔12a、12b 调节流量阀14a、14b 通道 16a,16b 第二端 162a、16 液压系统3 回流管32 反向推力Frl、Fr2
座体10 圆周面U 第一腔室13a、13b 第二腔室15aU5b 第一端 161a、161b 轴2
供压管31 作用力F 间隙 H、H1、H具体实施例方式兹配合附图将本发明较佳实施例详细说明如下。请参考图1至图4，图1是本发明液压配置系统的配置示意图；图2是本发明自动补偿液静轴颈轴承的剖视结构示意图；图3a、图北分别是本发明的圆周面展开的不同视角的结构示意图；图4是本发明自动补偿液静轴颈轴承的使用状态示意图。本发明的自动补偿液静压轴颈轴承1具有一座体10以供一轴2穿设，该座体10 具有一孔100以供该轴2安置，而该座体10被该孔100穿越而形成一圆周面11，并且该轴的表面与该圆周面11之间具有可供液体流通的间隙H。该座体10上设有至少两个注油孔12a、12b，各该注油孔12a、12b对向设置，各注油孔12a、12b分别由该座体10的外周围向内延伸，且该圆周面11对应各注油孔12a、12b分别设有一第一腔室13a、13b，各注油孔12a、12b与各第一腔室13a、1 之间分别设有一调节流量阀14a、14b，各该调节流量阀14a、14b可为毛细孔节流器或孔口节流器或小口节流器或自成节流器等固定节流器的其中一种，并且加工成型于该座体100中，而各第一腔室13a、 13b分别呈矩形槽状形态，且两两一组的第一腔室13a、1 分别相对180°对向设置。该圆周面11相邻于各第一腔室13a、i;3b分别设有一第二腔室15a、15b，各第二腔室15a、15b分别呈矩形槽状形态且环绕各第一腔室13a、13b而设置，使各第二腔室15a、15b 也呈相对180°对向设置的形态。再者，该座体100对应各该第二腔室15a、15b至少分别设有一通道16a、16b，各通道16a、16b分别具有一第一端161a、161b与一第二端162a、16 ，各第一端161a、161b分别穿出该圆周面11且相邻于各第一腔室13a、13b，在本实施例中，各第一腔室13a、1 分别环绕各第一端161a、161b，而各第二端162a、162b分别连通至各第一端161a、161b对向的第二腔室 15b、15a。而为了提供该自动补偿液静压轴颈轴承1所需的液体压力源，另外设有一液压系统3，该液压系统3的供压管31与各注油孔12a、12b连通，且该液压系统3的回流管32接设于该座体10与该轴2衔接处，以接收由该间隙H处回流的液体，此液压系统3的技术与现有技术大致相同，故不予赘述。本发明的注油孔、第一腔室及第二腔室都是两个为一组，在本实施例中为了方便绘图与说明因此都各以两个为例说明，在实务上设置的数量需视圆周面的面积(孔的直径)而定，而以二的倍数来设置；而该通道的数量至少需与第二腔室的数量相等，或为第二腔室的倍数来设置。请参阅图4，其是本发明自动补偿液静轴颈轴承的使用状态示意图。图中为清楚表示作用关系，故将间隙部分以夸大的方式绘示。当轴2受到垂直方向的作用力F时，该轴 2会向下偏移，使该轴2与该圆周面11下缘的间隙H2小于该轴2与该圆周面11上缘的间隙HI。因为间隙Hl变大了，因此该第一腔室13a中的液体可以较容易地通过间隙H1，而由该通道16a的第一端161a进入，再由第二端16 流入对向的第二腔室1 中，但因为间隙 H2变小了，所以第二腔室1 中的液体较不易经由间隙H2进入第一腔室1 或向外排放至液压系统的回流管(图中未示)，此时液体会积蓄于该第二腔室1 中而产生反向推力Fr2 将该轴2向上推举，以对抗该作用力F ；同理，由另一注油孔12b进入第一腔室1 液体也因为间隙H2变小了，而不易经由间隙H2进入第二腔室1 或通道1 的第一端161b，使液体会积蓄于该第一腔室13b中而产生一反向推力Frl将该轴2向上推举，以对抗该作用力 F，而因为第一腔室13b中的液体不易进入通道16b的第一端161b，所以由该通道16b第二端162b进入对向的第二腔室15a的液体变少，该第二腔室15a的压力相对下降，而该第一腔室13a中的液体则会相应补充至该第二腔室15a中，使各第一腔室13a、1 及各第二腔室15a、15b能产生足够的动态刚性来支撑该轴2，使该轴2可于座体10中顺畅地运转。由于本发明各第一腔室、各第二腔室及各通道是对向导通的设计，因此能产生自动补偿的作用，而且本发明的结构直接加工成型于座体上，其加工较容易使制造成本可以降低，再者，各第一腔室、各第二腔室及各通道是两两一组作180°的对向设置，因此对轴转动的方向性没有限制，让本发明可以更广泛地被运用。当然，除了前述将各第一腔室、各第二腔室及各通道直接加工成型于座体的方式外，也可将各项结构作模块化设计，而采用组装的方式安装于该座体中；另外，各第一腔室与第二腔室也可设计成圆形槽状形态，这些结构形态的简单变化都可以产生与前述实施例相同的功效。以上所述的仅记载本发明为呈现解决问题所采用的技术手段的较佳实施方式或实施例而已，并非用来限定本发明专利实施的范围。即凡与本发明专利申请范围文义相符， 或依本发明专利范围所做的均等变化与修饰，皆为本发明专利范围所涵盖。
权利要求
1.一种自动补偿液静压轴颈轴承，其包括座体，具有一孔以供一轴安置，该座体被该孔穿越而形成一圆周面，并且该轴的表面与该圆周面之间具有可供液体流通的间隙；至少两个注油孔，分别由该座体的周围向内延伸；至少两个第一腔室，各第一腔室对向设置于该圆周面，并且各注油孔分别与其中一第一腔室相通；至少两个第二腔室，相对设置于该圆周面且分别相邻于其中一第一腔室；及至少两个通道，各通道分别具有第一端与第二端，各第一端分别穿出该圆周面且相邻于其中一第一腔室，而各第二端分别连通至各第一端对向的第二腔室。
2.依权利要求1所述的自动补偿液静压轴颈轴承，其中各注油孔与各第一腔室之间分别设有一调节流量阀。
3.依权利要求2所述的自动补偿液静压轴颈轴承，其中该调节流量阀为毛细孔节流器或孔口节流器或小口节流器或自成节流的其中一种。
4.依权利要求2所述的自动补偿液静压轴颈轴承，其中各该调节流量阀安装或加工成型于该座体中。
5.依权利要求1所述的自动补偿液静压轴颈轴承，其中各第一腔室为相对180°对向设置。
6.依权利要求1所述的自动补偿液静压轴颈轴承，其中各第二腔室为相对180°对向设置。
7.依权利要求1所述的自动补偿液静压轴颈轴承，其中各通道的第一端为相对180° 对向设置。
8.依权利要求1所述的自动补偿液静压轴颈轴承，其中各第一腔室分别环绕各通道的第一端，而各第二腔室分别环绕各第一腔室。
9.依权利要求1所述的自动补偿液静压轴颈轴承，其中各第一腔室呈矩形或圆形槽状形态环绕于各通道的第一端。
10.依权利要求1所述的自动补偿液静压轴颈轴承，其中各第二腔室呈矩形或圆形环绕于各第一腔室。
全文摘要
本发明公开一种自动补偿液静压轴颈轴承，其具有一座体供轴安置，座体被安置轴的孔穿越而形成圆周面，轴与圆周面之间具有供液压液体流通的间隙，座体设有至少二注油孔，圆周面上对向设有至少二第一腔室分别与一注油孔连通，且相邻于各第一腔室分别设有一第二腔室，座体上设有至少二通道，各通道的第一端分别穿出圆周面且相邻于第一腔室，而各通道的第二端则分别连通至与第一端对向的第二腔室。由此，当轴受力而偏移时会改变其偏移方向与其对向的间隙，让液压液体于经由各通道而在对向的第一腔室与第二腔室间产生流量自动补偿作用。
文档编号F16C32/06GK102486208SQ20101060123
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月3日
发明者杨伯骏, 黄华志 申请人:财团法人工业技术研究院