一种精密直驱气体静压转台的制作方法

本发明涉及超精密测量和加工技术领域，特别是指一种高回转精度的电机内藏式结构紧凑的精密直驱气体静压转台。

背景技术：

随着现代零件制造和检测精度要求的提高，具有洁净和高精度特点的气体静压支承技术获得越来越多的应用。转台部件是精密测量和加工设备中的关键元件，满足切削或测量中的高精度回转或定位运动要求。

超精密转台的支承形式通常包括气体和液体静压两种形式，在满足要求回转精度指标的前提下，运动中的高频误差也更小。为减小传动误差和提高定位，通常采用精磨力矩配合高精度角位移传感器的组合驱动模式。为进一步提高精度和减小传递误差，要求转台具有较大的径高比。

现有技术中的气体静压转台大都采用工字轴结构，但仅是气浮支承部分为“工”字结构，整体的结构实际为“干”字结构，转台力矩电机安装在转台底部，造成转台的高度较大。

技术实现要素：

本发明提出一种精密直驱气体静压转台，解决了现有技术中转台径高比较小、传递误差和精度较大的问题。该精密直驱气体静压转台采用电机内藏式结构和多孔质材料块节流器，可以保证要求的回转精度和定位精度要求，尤其适用于超精密测量和加工设备的回转运动。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了电机内藏式的精密直驱气体静压转台，包括：转台台面，与转台台面连接的径向主轴体，与径向主轴体连接的转台下静压盘，三者构成转台的支承旋转体；与所述转台台面连接的电机转子安装轴，与电机转子安装轴连接的电机转子压板，被电机转子压板压紧连接的电机转子，与电机转子压板连接的角位移传感器动子；轴承支承座，与轴承支承座通过树脂胶粘接的径向多孔质材料块、第一轴向多孔质材料块、第二轴向多孔质材料块；与所述轴承支承座连接的电机定子和电机定子压环；与所述轴承支承座连接的转台底座，与转台底座连接的角位移读数头安装座，与角位移读数头安装座连接的角位移传感器读数头；与所述转台底座连接的气管接头和防护外罩。

为满足上述要求，优选的技术方案是，所述第一轴向多孔质材料块和第二多孔质材料块嵌入轴承支撑座并与所述转台支承座的上下端面共面。

更进一步优选的技术方案是，所述的防护外罩为六边形结构，所述的转台底座为四边形。

本发明采用转台台面、径向主轴和转台下静压盘构成轴套式转动体，由电机转子安装轴和电机转子压板连接直驱电机转子实现直驱电机的内藏式布局，降低气体静压转台的轴向高度，减小转台轴系的回转误差传递系数。采用轴承支承座、径向多孔质材料、第一轴向多孔质材料、第二轴系多孔质材料块构成外圆式气浮支承，从而保证转台的回转精度和闭环刚性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明精密直驱气体静压转台的剖视图。

图2是本发明精密直驱气体静压转台的外观图。

图中，1-转台台面、2-第一螺钉、3-第二螺钉、4-径向主轴体、5-第三螺钉、6-转台下静压盘、7-电机转子安装轴，8-第四螺钉、9-电机转子、10-电机转子压板、11-第五螺钉、12-第六螺钉、13-角位移传感器动子、14-第七螺钉、15-径向多孔质材料块、16-轴承支承座、17-第一轴向多孔质材料块、18-第二轴向多孔质材料块、19-转台底座、20-第八螺钉、21-第九螺钉、22-电机定子压环、23-电机定子、24-角位移传感器读数头、25-角位移读数头安装座、26-第十螺钉、27-转台底座盖板、28-密封圈、29-气管接头、30-防护外罩、31-第十一螺钉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，转台台面1通过第一螺钉2和第二螺钉3与径向主轴体4连接，径向主轴体4通过第三螺钉5与转台下静压盘6连接，从而构成闭式的轴套式转动体；转台台面1通过第四螺钉8与电机转子安装轴连接，电机转子安装轴7通过第六螺钉12与电机转子压板10连接，电机转子压板10通过第五螺钉11与电机转子9连接，角位移传感器动子13通过第七螺钉14与电机转子压板10连接；此种转子连接结构实现了电机转子的内藏式安装，降低了转台的轴向高度，提高了转台对的回转精度；减小了转台的回转误差传递系数，可以实现更高的转台定位精度。

径向多孔质材料块15通过高强度树脂胶与轴承支承座16连接，第一轴向多孔质材料块17和第二轴向多孔质材料块18通过高强度树脂胶与轴承支承座16连接，轴承支承座16通过第九螺钉21与电机定子压环22连接，电机定子压环22压紧电机定子23与轴承支承座16连接。第一轴向多孔质材料块17与第二轴向多孔质材料块18的高度与轴承支承座16的上下凹槽深度相同，轴承支承座16与径向主轴体4的高度差为0.03~0.04mm，径向多孔质材料块15与径向主轴体4的直径差为0.03~0.04mm。

轴承支承座16通过第八螺钉20与转台底座19连接，转台底座19通过第十螺钉26与角位移读数头安装座25连接，角位移读数头安装座25通过螺钉与角位移传感器读数头24连接，转台底座盖板27通过第十一螺钉31与底座19连接，用于转台底部的密封和防护，密封圈28被轴承支承座16压紧固定于转台底座19的圆形凹槽内，用于密封气道，气管接头29通过直管螺纹孔与转台底座19连接，通过转台底座19和轴承支承座16的气道为径向多孔质材料块15、第一轴向多孔质材料块17和第二轴向多孔质材料块18提供压力气源。

如图2所示，八边形的防护外罩30通过螺钉与转台底座19连接，可以对径向主轴体4进行防护，转台底座19的形状为四边形，在四角具有4个沉孔，可以用作固定转台。

将转台力矩电机安装在转台内部，从而有效地减低了转台的高度，结构更加紧凑，具有更小的误差传递系数。所采用气浮部分为外旋转形式，即为包裹式旋转体，径向气浮支承的面积更大，具有更好的刚度；也为力矩电机内藏式安装提供了空间。

工作过程与原理：

压力气体通过气管接头29沿着转台底座19和轴承支承座16的管道进入第一轴向多孔质材料块17、第二轴向多孔质材料块18和径向多孔质材料块15，在转台台面1、径向主轴体4和转台下静压盘6之间形成高压气膜，使转台台面1、径向主轴体4、转台下静压盘6、电机转子安装轴7、电机转子9和电机转子压板10、角位移传感器动子13处于悬浮状态。

电机定子23通电，带动处于悬浮状态的电机转子9、转台台面1、径向主轴体4、转台下静压盘6、电机转子安装轴7、电机转子压板10、角位移传感器动子13旋转；角位移传感器读数头24为电机定子23提供角速度和角位移信号。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。