孫巍+田家艷+王崢

摘 要：本文在專利檢索、閱讀分析的基礎(chǔ)上，分析了國內(nèi)外的回轉(zhuǎn)工作臺專利申請量及專利技術(shù)發(fā)展概況，對重點技術(shù)的發(fā)展進行了梳理，獲得了該領(lǐng)域技術(shù)的概貌。

關(guān)鍵詞： 回轉(zhuǎn)工作臺；申請量；間隙；鎖緊，雙軸轉(zhuǎn)動

1、引言

伴隨著我國機械制造業(yè)不斷快速發(fā)展，數(shù)控機床逐漸向著高、精、尖層次邁進，其中，回轉(zhuǎn)工作臺已經(jīng)發(fā)展成為數(shù)控機床的核心功能部件[1]，其帶有可轉(zhuǎn)動的臺面，能夠裝夾工件并實現(xiàn)回轉(zhuǎn)和分度定位[2]，簡稱轉(zhuǎn)臺或第四軸。在數(shù)控機床的各個部件中，回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)精度與分度定位精度直接影響著切削加工的質(zhì)量，對數(shù)控機床的整機性能影響非常大，其產(chǎn)品涉及到國防、精密儀器及電子等工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，是數(shù)控機床領(lǐng)域研究的重中之重。

2、回轉(zhuǎn)工作臺的專利申請概述

在國際專利分類表中，回轉(zhuǎn)工作臺對應(yīng)的IPC分類號為B23Q1/25，分類定義是可移動的或可作調(diào)整的工件或工具支承物，其下還有對工作臺傳動方式、相對運動方式或制動方式等方面的細分。另外，回轉(zhuǎn)工作臺傳動方面的分類號有時也會分在F16H對應(yīng)的小組中。

為了研究回轉(zhuǎn)工作臺專利申請的發(fā)展情況，筆者通過S系統(tǒng)的統(tǒng)計命令、相關(guān)的IPC分類號、CPC分類號與比較準確的關(guān)鍵詞、轉(zhuǎn)庫檢索等檢索策略相結(jié)合的形式進行檢索，獲取初步結(jié)果后對其進行篩選，并將檢索文獻中的明顯噪聲清理，對國內(nèi)外專利申請數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

從圖1可以看出，回轉(zhuǎn)工作臺的發(fā)展在國內(nèi)與國外并不同步，二者專利申請量的態(tài)勢略有差別。

縱觀回轉(zhuǎn)工作臺的國外專利申請量，1985-2017年間專利申請總量為684項。實際上，其對回轉(zhuǎn)工作臺的研究較早，早在1985年之前，就有一定量的專利申請。1985-2011年間，每年均有一定數(shù)量的相關(guān)專利申請，申請量基本上呈比較平穩(wěn)的態(tài)勢，在2003-2005年期間，年均申請量達到最大，但隨著專利申請量的逐漸增加及機床與回轉(zhuǎn)工作臺技術(shù)的日趨成熟，2005年后申請量逐年下降。

相比而言，中國在該領(lǐng)域的研究起步較晚，但是增長量較大，截止2017年5月，在已公開的專利申請中，回轉(zhuǎn)工作臺的國內(nèi)專利申請量為540項，申請量總體上呈上升趨勢。其中1985-2002年增長緩慢，申請總量低于10件，即國內(nèi)市場需求量不大，在此方面的研究較少；在2003-2005年間申請量小幅增長，對回轉(zhuǎn)工作臺的研究處于起步階段；在2005年以后，隨著自主創(chuàng)新能力與機械制造業(yè)的不斷發(fā)展，對數(shù)控機床乃至回轉(zhuǎn)工作臺的研究越來越深入，申請量大幅增加；2015-2017年，申請量稍顯下降趨勢，這是由于部分申請在我國尚未公開。

通過國內(nèi)外申請量的對比可知，國外在回轉(zhuǎn)工作臺領(lǐng)域的研究要遠遠早于國內(nèi)，申請量也多于國內(nèi)申請，我國對于回轉(zhuǎn)工作臺研究的起步時期正是國外研究的鼎盛時期，大概2009年以后，隨著研究的深入與技術(shù)的成熟，國外的專利申請量已有一定程度的下降，而國內(nèi)在該方面依然作出了很大的投入，申請量逐漸超過了國外申請量。

3、回轉(zhuǎn)工作臺的專利技術(shù)概述

從國內(nèi)外專利申請數(shù)據(jù)及檢索結(jié)果來看，回轉(zhuǎn)工作臺的研究主要集中在消除間隙、鎖緊定位及雙軸轉(zhuǎn)動等方面。

3.1消除間隙

CN102029531A是大連華根機械有限公司提出的一種具有雙蝸輪蝸桿消隙機構(gòu)的回轉(zhuǎn)工作臺驅(qū)動裝置，為了避免出現(xiàn)傳動間隙而影響傳動精度，通過變化左調(diào)整墊、右調(diào)整墊的厚度進行調(diào)整左蝸桿和右蝸桿的軸向位置，最終保證左齒輪的右齒面與齒圈的齒面相接觸，右齒輪的左齒面齒圈的齒面相接觸。

武漢市黃陂新隆建筑機械有限公司提出了另一種無間隙凸輪蝸桿傳動之超高精度定位回轉(zhuǎn)工作臺CN104148953A，分度預(yù)緊傳動機構(gòu)為兩級凸輪蝸桿傳動機構(gòu)，在滑動配合取代滾動配合的同時，通過正反螺旋線凸輪蝸桿設(shè)計及剛性聯(lián)軸器松緊作用的融入，使得傳動間隙縮小為零，有效地減少了傳動間隙帶來的定位誤差。

DE202009017475U1是一種消除間隙的蝸輪蝸桿傳動裝置，通過一個彈簧裝置，蝸桿能夠與蝸輪盤無間隙的旋轉(zhuǎn)嚙合，并且能夠在運行中自動的再調(diào)整蝸桿相對于蝸輪盤的相對位置，還能夠改善在高溫波動情況下的負荷能力。

3.2鎖緊定位

CN103240610A是高郵市力博機床附件廠關(guān)于回轉(zhuǎn)工作臺鎖緊構(gòu)件的專利申請，鎖緊構(gòu)件包括工作臺面、鎖緊塊、鎖緊桿與鎖緊桿手柄，鎖緊塊卡合固定于工作臺面的槽內(nèi)，其通過外部鎖緊方式，在工作臺面停止工作時，能夠有效鎖緊固定工作臺面，防止繼續(xù)轉(zhuǎn)動或移動。

JP2013094858A是株式會社日研工作所提出的一種制動機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)臺器件，具有外側(cè)固定部、內(nèi)側(cè)固定部，通過內(nèi)、外側(cè)固定部的雙重夾持式（double clamping）的制動構(gòu)造，能以較大的夾持力鎖緊回轉(zhuǎn)工作臺。

3.3雙軸轉(zhuǎn)動

JP2004160642A是株式會社三共制作所提出的一種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，具有旋轉(zhuǎn)工作臺和旋轉(zhuǎn)的支承旋轉(zhuǎn)工作臺的支座，工作臺臺面通過旋轉(zhuǎn)工作臺裝置的旋轉(zhuǎn)而傾斜，同時解決了由于軸承結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)工作臺裝置傾斜機構(gòu)的偏心、松動等導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)工作臺難以達到高分度精度的問題。

在夾持著工件的同時，旋轉(zhuǎn)工作臺可以旋轉(zhuǎn)；一個旋轉(zhuǎn)地支承著旋轉(zhuǎn)工作臺12的支座14； 以及一個旋轉(zhuǎn)地支承著支座14的基座18，以使旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10能夠擺動。

CN102240910A是沈陽機床（集團）有限責(zé)任公司提出的一種機械式數(shù)控雙軸轉(zhuǎn)臺設(shè)備，傳動部分齒輪嚙合間隙通過偏心機構(gòu)調(diào)整齒輪中心距實現(xiàn)，凸輪輸入與輸出軸嚙合間隙通過偏心機構(gòu)調(diào)整凸輪副中心距實現(xiàn)，并且兩軸可以任意角度分度、定位、自鎖，裝配方便，精度保持性能好。

4、結(jié)束語

回轉(zhuǎn)工作臺作為數(shù)控機床的組成部分，是機械制造業(yè)發(fā)展水平的重要標志，研究其結(jié)構(gòu)、傳動、定位、分度及制造過程非常有實際的工程應(yīng)用價值。隨著工程材料、控制和傳感技術(shù)等機電技術(shù)的不斷發(fā)展，回轉(zhuǎn)工作臺的研究將會出現(xiàn)新的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢。■

參考文獻

[1]柳耀陽，李翔宇，韓廷超，等. 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺關(guān)鍵技術(shù)研究[J].機械制造，2013（4）：23-25

[2]韓文淵. 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺[J].裝備機械，2010（1）：62-73