[實用新型]一種高精度正交回轉軸裝置

有效

• 申請號: 202120361488.6
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN214065997U
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 米良;韓林;唐強;劉興寶;夏仰球;滕強;周怡帆;杜坤;陳衡
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 孫海博

本實用新型公開了一種高精度正交回轉軸裝置，包括水平軸系和垂直軸系，垂直軸系包括豎軸軸承座，豎軸軸承座上設有豎軸主軸，豎軸主軸以流體靜壓軸承作為支承實現相對于豎軸軸承座旋轉，水平軸系包括橫軸軸承座，豎軸主軸與橫軸軸承座連接，橫軸軸承座上設有橫軸主軸，橫軸主軸以流體靜壓軸承作為支承實現相對于橫軸軸承座旋轉，橫軸主軸與負載安裝板連接，橫軸主軸和豎軸主軸的旋轉軸線正交。本實用新型的優點：結構簡單、可靠，實現正交回轉軸系高測角精度；流體靜壓軸承實現各個主軸的旋轉，保證了高回轉精度；配置多個讀數頭，基于誤差平均原理可提高測角精度；編碼器放置于靠近正交回轉軸線交點的位置，能夠降低阿貝誤差對角度測量精度的影響。

技術領域

本實用新型涉及精密測量領域，具體涉及一種高精度正交回轉軸裝置。

背景技術

高精度正交回轉軸系是測量儀器的重要運動執行機構，正交回轉軸系軸線的交點往往作為精密測量儀器的測量基準點，如激光跟蹤儀、經緯儀、全站儀和地面式激光掃描儀。因此，正交軸的制造和裝配精度是影響測量儀器的關鍵，設計一種簡單、可靠的正交回轉軸系裝置，能夠保證儀器的精度，尤其是軸系的回轉精度和軸間的垂直度，是亟待解決的問題。

目前，常用的正交回轉軸系為基于標準滾動軸承、轉臺軸承的正交回轉軸系，限于軸承的設計和制造水平往往可以達到P4級精度水平，而國內所制造的標準軸承與國外在壽命和可靠性上有較大差距，因此不能實現高精度的回轉精度，通常在微米級，其整體測角水平較低。

目前常用的正交回轉軸系間垂直度保證方法通過GJB 1801-1993中的標準進行正交回轉軸系垂直度的檢測，并利用人工修研的方法實現1″的軸間垂直度。該測量方法較為復雜，且人工修研垂直度的耗時長，不能滿足快速、高精度正交回轉軸系的生產要求。此外，正交回轉軸系的設計通常基于鑄鐵、合金鋼等實現，轉臺尺寸及重量均與國外有較大差距，不利于精密儀器的便攜化發展。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，目的在于提供一種高精度正交回轉軸裝置，解決現有缺少一種簡單、可靠的高精度正交回轉軸裝置的問題。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種高精度正交回轉軸裝置，包括水平軸系和垂直軸系，垂直軸系包括豎軸軸承座，豎軸軸承座上設有豎軸主軸，豎軸主軸在豎軸軸承座上旋轉布置，水平軸系包括橫軸軸承座，豎軸主軸與橫軸軸承座連接，橫軸軸承座上設有橫軸主軸，橫軸主軸在橫軸軸承座上旋轉布置，橫軸主軸與負載安裝板連接，橫軸主軸和豎軸主軸的旋轉軸線正交。

進一步的，所述的豎軸軸承座與豎軸主軸之間、橫軸軸承座與橫軸主軸之間中的至少一組通過流體靜壓軸承進行支承并旋轉。

進一步的，所述的流體靜壓軸承為氣浮軸承，該氣浮軸承回轉精度在50nm～100nm之間。

進一步的，所述的靜壓軸承包括固定在軸承座上的軸承定子，軸承定子內設有軸承轉子，軸承轉子的上下兩端分別連接上止推板、下止推板，上止推板、軸承轉子和下止推板之間形成工字型結構，上止推板、軸承轉子和下止推板均與軸承定子之間形成間隙。

進一步的，所述的豎軸主軸與豎軸旋轉驅動組件連接。

進一步的，所述的豎軸旋轉驅動組件為豎軸旋轉電機。

進一步的，所述的豎軸旋轉電機包括豎軸電機定子和豎軸電機轉子，豎軸電機定子與豎軸定子安裝板連接，豎軸定子安裝板與豎軸軸承座連接，豎軸電機轉子位于豎軸電機定子內，豎軸電機轉子與豎軸轉子連接軸連接，豎軸轉子連接軸與豎軸主軸連接。

進一步的，所述的橫軸主軸與橫軸旋轉驅動組件連接。

進一步的，所述的橫軸旋轉驅動組件為橫軸旋轉電機。