[實用新型]基于壓電作動器在線監測與控制主軸?軸承系統預緊力和預緊位移的高速精密主軸系統

有效

• 申請號: 201621199731.4
• 申請日: 2016-11-07
• 公開（公告）號: CN206311249U
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 胡高峰;高衛國;張大衛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G05D15/00;G01D21/02
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙)12214
• 代理人: 王秀奎

1.一種基于壓電作動器在線監測與控制主軸-軸承系統預緊力和預緊位移的高速精密主軸系統，其特征在于：包括主軸殼體、前套筒組件、后套筒組件、壓電作動器組件和主軸，

所述前套筒組件固定安裝在主軸殼體內，所述后套筒組件通過球籠導向軸承沿著主軸的軸線滑動地安裝在主軸殼體內，主軸通過軸承同軸固定安裝在前套筒組件和后套筒組件內，

在主軸殼體上沿主軸圓周均布有多個與主軸相平行的用于對后套筒施加軸向載荷的壓電作動器組件，所述壓電作動器組件包括壓電作動器、力傳感器和預緊力調節螺栓，其中，壓電作動器滑動設置在繞主軸軸線均布并平行于主軸軸線的光孔中，壓電作動器的與后套筒的法蘭盤相對的一端固定力傳感器，壓電作動器的另一端與嵌設在主軸殼體上的預緊力調節螺栓連接；

在前套筒和后套筒的外筒壁上沿其圓周設置有冷卻水道；

在前套筒和后套筒中均嵌入設置有溫度傳感器，用于檢測軸承的工作溫度；

在主軸殼體內設有用于監測轉子轉速的編碼器；

在后套筒上設置后套筒位移傳感器，用于監測后套筒的軸向位移。

2.根據權利要求1所述的基于壓電作動器在線監測與控制主軸-軸承系統預緊力和預緊位移的高速精密主軸系統，其特征在于：所述前套筒組件包括前套筒、定位端蓋、前端蓋，所述前套筒通過螺栓固定安裝在主軸殼體內，所述定位端蓋通過螺栓連接固定于前套筒的內端，所述前端蓋通過螺栓連接固定在前套筒的外端，用于壓緊軸承外圈；前套筒內設置有軸承Ⅰ和軸承Ⅱ以安裝主軸，通過第一鎖緊螺母將軸承Ⅰ和軸承Ⅱ軸向鎖緊在主軸上。

3.根據權利要求2所述的基于壓電作動器在線監測與控制主軸-軸承系統預緊力和預緊位移的高速精密主軸系統，其特征在于：前套筒內嵌入設置有軸承Ⅰ溫度傳感器和軸承Ⅱ溫度傳感器，所述軸承Ⅰ溫度傳感器的探頭位于軸承Ⅰ附近，用于檢測軸承Ⅰ的工作溫度，所述軸承Ⅱ溫度傳感器的探頭位于軸承Ⅱ附近，用于檢測軸承Ⅱ的工作溫度。

4.根據權利要求1所述的基于壓電作動器在線監測與控制主軸-軸承系統預緊力和預緊位移的高速精密主軸系統，其特征在于：在主軸殼體內還設置有主軸位移傳感器，主軸位移傳感器通過支架固定在主軸殼體內壁上，主軸位移傳感器的探頭對準主軸的階梯面，過檢測探頭到主軸的階梯面的距離變化，來監測主軸的軸向位移。

5.根據權利要求1所述的基于壓電作動器在線監測與控制主軸-軸承系統預緊力和預緊位移的高速精密主軸系統，其特征在于：所述后套筒組件包括后套筒、預緊端蓋、后端蓋，所述預緊端蓋通過螺栓連接固定于后套筒的內端，所述后端蓋通過螺栓連接固定在后套筒的外端，用于壓緊軸承外圈；后套筒內設置有軸承Ⅲ和軸承Ⅳ以安裝主軸，通過第二鎖緊螺母將軸承Ⅲ和軸承Ⅳ軸向鎖緊在主軸上。

6.根據權利要求5所述的基于壓電作動器在線監測與控制主軸-軸承系統預緊力和預緊位移的高速精密主軸系統，其特征在于：后套筒內嵌入設置有軸承Ⅲ溫度傳感器和軸承Ⅳ溫度傳感器，所述軸承Ⅲ溫度傳感器的探頭位于軸承Ⅲ附近，用于檢測軸承Ⅲ的工作溫度，所述軸承Ⅳ溫度傳感器的探頭位于軸承Ⅳ附近，用于檢測軸承Ⅳ的工作溫度；所述后套筒的外端面為法蘭盤結構，在后套筒外端面法蘭盤上嵌入設置有后套筒位移傳感器，后套筒位移傳感器的探頭貫穿法蘭盤且正對著主軸殼體的與法蘭盤相對的端面，通過測量探頭與該端面的距離變化來監測后套筒的軸向位移。

7.根據權利要求1所述的基于壓電作動器在線監測與控制主軸-軸承系統預緊力和預緊位移的高速精密主軸系統，其特征在于：在后套筒外端面法蘭盤上還設置有6個繞主軸軸線均布的緊定螺釘，所述緊定螺釘貫穿設置在后套筒外端面法蘭盤上，緊定螺釘的頂端用于頂緊主軸殼體的與法蘭盤相對的端面。

8.根據權利要求1所述的基于壓電作動器在線監測與控制主軸-軸承系統預緊力和預緊位移的高速精密主軸系統，其特征在于：在主軸殼體的外壁上沿其圓周設置有一圈凹槽，所述預緊力調節螺栓的一端露出在凹槽中，以便調節預緊力調節螺栓的旋入量。