[发明专利]一种针对空气静压主轴的检测补偿控制系统

权利要求书

1.一种针对空气静压主轴的检测补偿控制系统，其特征在于：该系统包括主轴转子(1)、径向轴承(2)、轴承外壳(3)、径向轴承进气口(4)、止推轴承(5)和止推轴承进气口(6)，空气经过径向轴承进气口和止推轴承进气口进入节流孔和气腔，在主轴转子(1)和轴承套之间形成一层薄薄的气膜，主轴转子(1)在转动过程中几乎不产生摩擦；

主轴转子(1)连接步进电机并由其带动，具有一定压力的气体分别通过径向轴承进气口(4)和止推轴承进气口(6)流入节流孔和气腔，在主轴转子(1)和轴承外壳(3)内壁间形成一层气膜，将主轴转子(1)支撑，实现主轴转子(1)运转的“零摩擦”运动；径向轴承(2)和止推轴承(5)分别承载并限制主轴转子(1)的径向运动和轴向运动；

本系统还包括压电致动器PZT1(17)、弹性槽(18)、电容传感器MTI1(19)、压电致动器PZT2(21)、电容传感器MTI2(22)、压电致动器PZT3(23)、电容传感器MTI3(25)、楔形区域(26)、压电致动器PZT4(27)、电容传感器MTI4(28)和气膜(29)；工作过程具体步骤如下：电容传感器MTI1(19)、电容传感器MTI2(22)、电容传感器MTI3(25)和电容传感器MTI4(28)用保持架安装在主轴的最外端，压电致动器PZT1(17)、压电致动器PZT2(21)、压电致动器PZT3(23)和压电致动器PZT4(27)由外孔内嵌在轴承外壳内部，空气动压轴承主体分布有定制的弹性槽(18)，动压轴承和楔形区域(26)连接成一体，楔形区域为弹性单元；空气动压轴承表面为非严格的圆形，而是均布四个带有一定初始角度的楔形曲面；压电致动器嵌在每一个弹性槽外侧，由计算机控制及驱动；

空气动压轴承内圆表面和主轴转子外圆表面存在楔形区域(26)，主轴旋转由楔形区域(26)的斜坡高处转向低处时，由此楔形区域产生的气动力会推动主轴运动；传感器检测到主轴转子的振动信号，当发生振动幅度增加时，传感器信号传输到计算机端，计算机控制压电致动器，压电致动器会有相应的伸长变形，促使弹性槽(18)膨胀变形，使空气动压轴承表面的楔形曲面的楔形角度增加，空气动压轴承内的压力会增加，产生的气动力将主轴推回原位置，相应的承载力就会增加，从而增加动压效果以抑制主轴转子的振动，以实现主轴转子振动的整个检测补偿控制过程。

2.根据权利要求1所述的一种针对空气静压主轴的检测补偿控制系统，其特征在于：径向轴承节流孔(7)和径向轴承气腔(8)为轴承外壳(3)内壁的加工孔，用于气体的节流及气压的形成。

3.根据权利要求1所述的一种针对空气静压主轴的检测补偿控制系统，其特征在于：止推轴承节流孔气腔(9)为轴承外壳(3)轴向的加工孔腔，用于轴向即止推方向上气压的形成。

4.根据权利要求1所述的一种针对空气静压主轴的检测补偿控制系统，其特征在于：本系统还包括压电致动器(10)、主轴主体(11)、静压轴承(12)、电机端压电致动器(13)、电机(14)、止推板(15)和外端电容传感器(16)；主轴主体(11)为主轴转子(1)的主体结构，电机(14)带动主轴主体(11)进行转动，静压轴承(12)设置在主轴主体(11)的外侧，电机端压电致动器(13)设置在主轴主体(11)的端部；主轴转子(1)上的止推板(15)限制主轴转子的轴向位移，外端电容传感器(16)用保持架固定于主轴转子外端，用于检测主轴转子(1)的振动信号，压电致动器(10)由外孔内嵌在轴承外壳内部，进行主轴转子(1)位移的补偿控制。