一种精密气浮转台的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种精密气浮转台，包括壳体、空气轴承、电机和回转芯轴，所述空气轴承包括主轴系统和导气系统，所述主轴系统包括空心轴Ⅰ、空心轴Ⅱ以及上止推板和下止推板，所述空心轴Ⅰ设于上止推板和下止推板之间，且空心轴Ⅰ与空心轴Ⅱ、上止推板和下止推板分别间隙配合；所述空心轴Ⅱ内套装有所述的回转芯轴、且空心轴Ⅱ与回转芯轴过盈配合；所述导气系统包括有导气环、进气通道以及出气通道。本发明的精密气浮转台克服了传统转台机械磨损严重、摩擦损耗高和精密度低等缺点，且该转台不会产生噪声和摩擦力扰动，不会对环境造成油污、颗粒等污染，还提高了转台精度和稳定性，能够充分满足工业CT扫描系统对转台的要求。
【专利说明】
一种精密气浮转台
技术领域
[0001]本发明属于工业计算机断层扫描设备技术领域，具体涉及一种精密气浮转台。
【背景技术】
[0002]计算机层析成像(ComputedTomography，CT)技术是一种在不损坏工件材质和结构的条件下，可检测工件内部结构关系以及缺陷状况的无损检测技术，具有高分辨率、高灵敏度以及多层次等优点。工业CT扫描系统一般采用立式结构，它的特点是:在扫描过程中X射线源与探测器静止，工件放置在旋转台上绕旋转中心轴转动。其中转台的作用是实现工件的连续匀速旋转或多角度旋转定位，以满足X射线对工件不同部位、不同层面、不同角度的实时扫描，为图像重建提供充足的阵列信息。因而，转台是工业CT扫描系统中的重要部件，其精度对获取阵列信息具有重要影响。然而传统的转台在旋转过程中摩擦损耗高，精密度低，无法提供高精密的旋转工作，无法满足高精度CT系统的精度要求。
[0003]随着气体润滑剂的应用日益广泛，空气轴承的研究也越来越受到重视，而空气轴承具有回转精度高，平稳性好;且在高速旋转时摩擦生热小，热变形误差很小，驱动功率要求小，不易污染等优点。因此，空气轴承在超精密转台中得到广泛应用，因此，针对目前的需求，有必要设计一种精密气浮转台，使其具有回转精度高、摩擦损耗低的特点，适用于超高精度CT扫描系统的要求。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的在于提供一种精密气浮转台，以克服了传统转台机械磨损严重、摩擦损耗高和精密度低等缺点，且该转台不会产生噪声和摩擦力扰动，不会对环境造成油污、颗粒等污染，还提高了转台精度和稳定性，能够充分满足工业CT扫描系统对转台的要求。
[0005]为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0006]本发明一种精密气浮转台，包括壳体、设于壳体上的转台体、驱动转台体转动的电机、固定连接电机与转台体转轴的回转芯轴以及套装在回转芯轴上的空气轴承，所述空气轴承包括主轴系统和导气系统，所述主轴系统包括有空心轴1、套装在空心轴I内的可转动的空心轴Π以及在空心轴Π的轴向两侧分别固接有上止推板和下止推板，所述空心轴I设于上止推板和下止推板之间，且空心轴I与空心轴Π、上止推板和下止推板分别间隙配合；所述空心轴Π内套装有所述的回转芯轴、且空心轴Π与回转芯轴过盈配合;所述导气系统包括有套装在空心轴I外的导气环、设置在空心轴I内且与导气环连通的进气通道以及设置在上止推板和下止推板内且通过空心轴I与空心中π、上止推板和下止推板之间形成的间隙通道分别与进气通道连通的出气通道。
[0007]进一步，在所述上止推板和下止推板的周向上沿其轴向方向均设置有若干个均匀分布的固定孔，两两相邻的所述固定孔间的间距相等，所述固定孔孔缘处设有倒角;在所述空心轴π的周向上沿其轴向方向设有与所述上止推板和下止推板的固定孔相匹配连接的轴向通孔。
[0008]进一步，所述导气环与空心轴I过盈配合，所述空心轴I外壁上设有与所述导气环配合安装的阶台，在所述导气环的周向上沿其轴向方向设置有若干个均匀分布的安装孔，两两相邻的所述安装孔间的间距相等，所述安装孔孔缘处设有倒角。
[0009]进一步，所述壳体包括在导气环轴向两侧分别设置有上壳体和下壳体以及设置于下壳体底部的封板，所述转台体的转盘位于上壳体的顶部，所述上壳体和下壳体通过螺钉与导气环上所设的安装孔固定连接;所述下壳体内固定连接有电机机座，所述电机机座套装在在回转芯轴上且两者之间设置有定子和转子，所述定子固定设置在电机机座内壁上，所述转子固定连接在回转芯轴外侧上;所述电机为力矩电机。
[0010]进一步，所述转台体的转轴上设置有圆光栅，所述圆光栅位于空气轴承上止推板上。
[0011]进一步，所述导气环的内壁上设置有与进气通道连通的环形凹槽，在所述导气环的径向方向上设置有一通气孔，所述通气孔的一端连接于环形凹槽底部，另一端连接于外部气源;所述导气环通过胶粘接与空心轴I气密。
[0012]进一步，在所述空心轴I的周向上设置有若干个均匀分布的所述的进气通道，两两相邻的所述进气通道间的间距相等，所述进气通道由沿空心轴I径向方向贯穿的横向进气道和沿空心轴I轴向方向贯穿的纵向进气道构成的正交十字形通道。
[0013]进一步，在所述上止推板和下止推板的轴向上均设置有若干个均匀分布的所述出气通道，两两相邻的所述出气通道间的间距相等，所述出气通道包括有沿上止推板或下止推板轴向方向贯穿的纵向出气道和在上止推板或下止推板径向方向上与纵向出气道连通并向外延伸远离上止推板或下止推板中心的径向出气道，所述纵向出气道对准于空心轴I和空心轴Π间形成的间隙通道。
[0014]进一步，所述进气通道在位于纵向进气道的两端和横向进气道在靠近空心轴Π的一端均设置有节流塞;所述节流塞通过胶粘接均与进气通道气密。
[0015]进一步，所述节流塞设置有一个或多个的狭缝或孔形气流道。
[0016]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0017]1、本发明能够保证轴系的跳动量在要求范围内。
[0018]2、本发明能够保证转台轴系在工作状态下运行平稳、无振动、无噪音等。
[0019]3、本发明具有控制精度高，负载能力更强的特点；并在高速旋转时具备摩擦损耗小，不易污染等优点。
[0020]本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
【附图说明】
[0021]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0022]图1本发明精密气浮转台整体结构的示意图；
[0023]图2图1的仰视图；
[0024]图3图2的A-A剖视图；
[0025]图4图2的B-B剖视图
[0026]图5为本发明高精度静压空气轴承的结构剖视图；
[0027]图6为本发明高精度静压空气轴承中导气环的示意图；
[0028]图7为图6的结构剖视图；
[0029]图8为本发明高精度静压空气轴承中上止推板的示意图；
[0030]图9为图8的结构剖视图；
[0031]图10为本发明高精度静压空气轴承中空心轴Π的示意图；
[0032]图11为图10的结构剖视图；
[0033]图12为本发明高精度静压空气轴承中空心轴I的示意图；
[0034]图13为图12的结构剖视图；
[0035]附图标记:1-空心轴I，2-空心轴Π，3-上止推板，4-下止推板，5_导气环，6_进气通道，7-出气通道，8-节流塞，9-回转芯轴，10-上壳体，11-下壳体，12-封板，13-转轴，14-转盘，15-定子，16-转子，17-电机机座，18-圆光栅，19-光栅固定位盘，20-光栅电源接口，21-电机电源接口，22-直通终端接头；
[0036]其中，201-轴向通孔，301-固定孔，501-环形凹槽，502-通气孔，503-安装孔，601-横向进气道，602-纵向进气道，701-横向出气道，702-纵向出气道。
【具体实施方式】
[0037]以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述;应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0038]如图1-13所示，本发明一种精密气浮转台，包括壳体、设于壳体上的转台体、驱动转台体转动的电机、固定连接电机与转台体转轴13的回转芯轴9以及套装在回转芯轴9上的空气轴承，该壳体包括有上壳体1、下壳体11和封板12，上壳体1和下壳体11分别位于导气环5的轴向两侧上，封板12连接于下壳体11，该转台体包括有转轴13和转盘14，转盘14位于上壳体1的顶部，该电机包括有定子15和转子16，下壳体11内固定连接有电机机座17，该电机机座17套装在在回转芯轴9上且两者之间设置有定子15和转子16，定子15固定安装在电机机座17内壁上，转子16固定安装在回转芯轴9外侧上，电机为力矩电机；
[0039]该空气轴承主要由主轴系统和导气系统组成，其中主轴系统包括有空心轴I1、套装在空心轴11内的可转动的空心轴Π 2以及在空心轴Π 2的轴向两侧通过螺钉(未标记)分别固接有上止推板3和下止推板4，而空心轴Il也安装在上止推板3和下止推板4之间，空心轴Il与空心轴Π 2、上止推板3和下止推板4之间分别间隙配合，并通过在上止推板3和下止推板4的周向上沿其轴向方向均设置有若干个均匀分布的固定孔301，而两两相邻的固定孔301间的间距相等，固定孔301孔缘处设有倒角，以利于稳固、快速安装;在空心轴Π 2的周向上沿其轴向方向设有与上止推板3和下止推板4的固定孔301相匹配连接的轴向通孔201，通过使用螺钉与该固定孔301和轴向通孔201间相互配合作用下，将空心轴Il与上止推板3和下止推板4固定连接；空心轴Π 2内套装有该回转芯轴9、且空心轴Π 2与回转芯轴9过盈配合;这样，空心轴Π 2上止推板3和下止推板4构成一个回转体，且空心轴Π 2套装在回转芯轴9上，该回转体可随回转芯轴9在电机的驱动下相对于空心轴11发生旋转运动；
[0040]该导气系统包括有套装在空心轴Il外的导气环5、设置在空心轴Il内且与导气环5连通的进气通道6以及设置在上止推板3和下止推板4内且通过空心轴Il与空心中Π 2、上止推板3和下止推板4之间形成的间隙通道(未标记)分别与进气通道6连通的出气通道7;而导气环5的内壁上设置有与进气通道6连通的环形凹槽501，在导气环5的径向方向上设置有一通气孔502，通气孔502的一端连接于环形凹槽501底部，另一端连接于外部气源(未画出)，本例中通过直通终端接头22使通气孔502与外部气源连通;该进气通道6在空心轴Il的周向上均匀分布有若干个，且两两相邻的进气通道6间的间距相等，进气通道6由沿空心轴Il径向方向贯穿的横向进气道601和沿空心轴11轴向方向贯穿的纵向进气道602构成的正交十字形通道，其中横向进气道601的一端连接于导气环5的环形凹槽501，另一端连接于空心轴Il与空心轴Π 2间形成的间隙通道，而纵向进气道602的两端则连接与空心轴Il与上止推板3和下止推板4间的间隙通道;该出气通道7在上止推板3和下止推板4的轴向上均匀分布有若干个，且两两相邻的出气通道7间的间距相等，出气通道7包括有沿上止推板3或下止推板4轴向方向贯穿的纵向出气道702和在上止推板3或下止推板4径向方向上与纵向出气道702连通并向外延伸远离上止推板3或下止推板4中心的径向出气道701，该纵向出气道702对准于空心轴Il和空心轴Π2之间形成的间隙通道;这样，外部气源依次通过导气环上的通气孔和环形凹槽将空气输送至空心轴I内的各个进气通道，一部分空气通过横向进气道输入到空心轴I与空心轴Π间的间隙通道后经出气通道和空心轴I与上止推板和下止推板间的间隙通道输出该轴承本体外，一部分空气通过纵向进气道输入到空心轴I与空心轴Π间的间隙通道后经该间隙通道和出气通道输出该轴承本体外，其中，由出气通道向外输出的空气则是通过纵向出气道和与该纵向出气到连通的横向出气道共同排除轴承本体外;简单而言就是，此过程中，分别在空心轴I和空心轴Π之间，以及空心轴I与上止推板和下止推板之间形成空气膜，以空气作为润滑剂，以使空心轴I与空心轴Π、上止推板和下止推板构成的回转体之间保持相对运动，即这种相对运动的支撑面和被支撑面之间依靠空气膜把两者隔开，从而具有低摩擦、耐高低温以及耐辐射的特点。
[0041 ]本实施例中转台是采用力矩电机直接驱动，电机机座17和定子15连接体固定安装在下壳体11上，转子16、回转芯轴9、空心轴Π 2、上止推板3、下止推板4和转台体连成一体并在电机作用下，转子16带动回转芯轴9、空心轴Π 2、上止推板3、下止推板4和转台体一起相对于空心轴Il作回转运动，其中空心轴Il对整个回转体进行支撑，空气膜厚度可调节控制在一定范围内，同时在回转方向上作为一个高精度静压空气轴承支撑，即通过回转体定心和支撑采用高精度静压空气轴承结构，提高了精密气浮转台的精度和稳定性，具有控制精度高，平稳性好，负载能力更强的特点;并在高速旋转时具备摩擦损耗小，不易污染等优点。
[0042]本实施例中，优选的所述空心轴11与空心轴Π2之间的接触面设置为锥面，该结构有利于对回转体在回转方向上有一个高精度静压空气轴承支承，提高工作台负荷，使其可承受较大的倾斜力矩。
[0043]本实施例中，所述导气环5与空心轴Il间隙配合，当然在不同实施例中，两者之间还可以是过渡配合或过盈配合；该空心轴Il外壁上设有与导气环5配合安装的阶台(未标记)，这样，可是空心轴I搁置在导气环上，即可由导气环托起该空心轴I;同时，在导气环5的周向上沿其轴向方向设置有若干个均匀分布的安装孔503，两两相邻的安装孔503间的间距相等，安装孔503孔缘处设有倒角，这样，通过安装孔可使导气环固定连接在外物上，从而使空心轴I也获得固定位置放置。本例中，所述上壳体10和下壳体11就是通过螺钉(未标记)与导气环5上所设的安装孔503固定连接。
[0044]本实施例中，所述转台体的转轴上设置有圆光栅18，，所述圆光栅8位于空气轴承上止推板上，这样，通过设置有一个高精度圆光栅，进行闭环控制;所述下止推板11和电机机座17之间设置有摩擦片(未画出)，这样，通过摩擦片与下止推板11之间存在的摩擦力摩擦达到制动效果，而该摩擦片可由液压控制或者启动控制。此外，在上壳体10上设置有用于为圆光栅18供能的光栅电源接口 20，在下壳体11上设置有用于为电机供能的电机电源接口
21ο
[0045]本实施例中，所述导气环5通过胶粘接与空心轴Il气密。所述胶粘接用粘胶采用厌氧胶342号，可满足使用条件。当然在不同的实施例中，所述导气环5的内壁上在位于环形凹槽501的两侧还可以设置有密封凹槽(未画出)，这样，导气环5就可以通过设置于密封凹槽内的O型密封圈(未画出)与空心轴Il气密，同样可以达到上述的目的。
[0046]本实施例中，所述进气通道6在位于纵向进气道602的两端和横向进气道601在靠近空心轴Π2的一端均可通过铜套(未画出)安装有节流塞8，这样，一方面，节流塞可稳固的安装在进气通道内，另一方面通过节流塞可以调节进气通道出口的空气气流的流量，以满足空心轴I与空心轴Π、上止推板和下止推板之间形成的空气膜的使用条件。本例中，转台可置于0.4?0.6MPa供气条件下获得气浮回转工作。
[0047]本实施例中，所述节流塞8也通过胶粘接与进气通道6气密。所述胶粘接用粘胶也采用厌氧胶342号，可满足使用条件。
[0048]本实施例中，所述节流塞8设置有一个或多个的狭缝或孔形气流道。
[0049]最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1.一种精密气浮转台，包括壳体、设于壳体上的转台体以及驱动转台体转动的电机，其特征在于:还包括固定连接电机与转台体转轴(13)的回转芯轴(9)和套装在回转芯轴上的空气轴承，所述空气轴承包括主轴系统和导气系统，所述主轴系统包括有空心轴1(1)、套装在空心轴I内的可转动的空心轴Π (2)以及在空心轴Π的轴向两侧分别固接有上止推板(3)和下止推板(4)，所述空心轴I设于上止推板和下止推板之间，且空心轴I与空心轴Π、上止推板和下止推板分别间隙配合;所述空心轴Π内套装有所述的回转芯轴、且空心轴Π与回转芯轴过盈配合； 所述导气系统包括有套装在空心轴I外的导气环(5)、设置在空心轴I内且与导气环连通的进气通道(6)以及设置在上止推板和下止推板内且通过空心轴I与空心中Π、上止推板和下止推板之间形成的间隙通道分别与进气通道连通的出气通道(7)。2.根据权利要求1所述的一种精密气浮转台，其特征在于:在所述上止推板和下止推板的周向上沿其轴向方向均设置有若干个均匀分布的固定孔(301)，两两相邻的所述固定孔间的间距相等，所述固定孔孔缘处设有倒角；在所述空心轴Π的周向上沿其轴向方向设有与所述上止推板和下止推板的固定孔相匹配连接的轴向通孔(201)。3.根据权利要求1所述的一种精密气浮转台，其特征在于:所述导气环与空心轴I间隙配合，所述空心轴I外壁上设有与所述导气环配合安装的阶台，在所述导气环的周向上沿其轴向方向设置有若干个均匀分布的安装孔(503)，两两相邻的所述安装孔间的间距相等，所述安装孔孔缘处设有倒角。4.根据权利要求3所述的一种精密气浮转台，其特征在于:所述壳体包括在导气环轴向两侧分别设置有上壳体(10)和下壳体(11)以及设置于下壳体底部的封板(12)，所述转台体的转盘(14)位于上壳体的顶部，所述上壳体和下壳体通过螺钉与导气环上所设的安装孔固定连接;所述下壳体内固定连接有电机机座(17)，所述电机机座套装在在回转芯轴上且两者之间设置有定子(15)和转子(16)，所述定子固定设置在电机机座内壁上，所述转子固定连接在回转芯轴外侧上;所述电机为力矩电机。5.根据权利要求4所述的一种精密气浮转台，其特征在于:所述转台体的转轴上设置有圆光栅(18)，所述圆光栅位于空气轴承上止推板上。6.根据权利要求1所述的一种精密气浮转台，其特征在于:所述导气环的内壁上设置有与进气通道连通的环形凹槽(501)，在所述导气环的径向方向上设置有一通气孔(502)，所述通气孔的一端连接于环形凹槽底部，另一端连接于外部气源;所述导气环通过胶粘接与空心轴I气密。7.根据权利要求1所述的一种精密气浮转台，其特征在于:在所述空心轴I的周向上设置有若干个均匀分布的所述的进气通道，两两相邻的所述进气通道间的间距相等，所述进气通道由沿空心轴I径向方向贯穿的横向进气道(601)和沿空心轴I轴向方向贯穿的纵向进气道(602)构成的正交十字形通道。8.根据权利要求1所述的一种精密气浮转台，其特征在于:在所述上止推板和下止推板的轴向上均设置有若干个均匀分布的所述出气通道，两两相邻的所述出气通道间的间距相等，所述出气通道包括有沿上止推板或下止推板轴向方向贯穿的纵向出气道(702)和在上止推板或下止推板径向方向上与纵向出气道连通并向外延伸远离上止推板或下止推板中心的径向出气道(701)，所述纵向出气道对准于空心轴I和空心轴Π间形成的间隙通道。9.根据权利要求7所述的一种精密气浮转台，其特征在于:所述进气通道在位于纵向进气道的两端和横向进气道在靠近空心轴Π的一端均设置有节流塞(8)，所述节流塞通过胶粘接与进气通道气密。10.根据权利要求9所述的一种精密气浮转台，其特征在于:所述节流塞设置有一个或多个的狭缝或孔形气流道。
【文档编号】G01N23/04GK105928960SQ201610550596
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】王福全, 王珏, 葛敏雪
【申请人】重庆大学