回轉工作臺專利技術分析

孫巍+田家艷+王崢

摘 要：本文在專利檢索、閱讀分析的基礎上，分析了國內外的回轉工作臺專利申請量及專利技術發展概況，對重點技術的發展進行了梳理，獲得了該領域技術的概貌。

關鍵詞： 回轉工作臺；申請量；間隙；鎖緊，雙軸轉動

1、引言

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

2、回轉工作臺的專利申請概述

在國際專利分類表中，回轉工作臺對應的IPC分類號為B23Q1/25，分類定義是可移動的或可作調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，回轉工作臺傳動方面的分類號有時也會分在F16H對應的小組中。

為了研究回轉工作臺專利申請的發展情況，筆者通過S系統的統計命令、相關的IPC分類號、CPC分類號與比較準確的關鍵詞、轉庫檢索等檢索策略相結合的形式進行檢索，獲取初步結果后對其進行篩選，并將檢索文獻中的明顯噪聲清理，對國內外專利申請數據進行統計分析。

從圖1可以看出，回轉工作臺的發展在國內與國外并不同步，二者專利申請量的態勢略有差別。

縱觀回轉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，每年均有一定數量的相關專利申請，申請量基本上呈比較平穩的態勢，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工作臺技術的日趨成熟，2005年后申請量逐年下降。

相比而言，中國在該領域的研究起步較晚，但是增長量較大，截止2017年5月，在已公開的專利申請中，回轉工作臺的國內專利申請量為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，對回轉工作臺的研究處于起步階段；在2005年以后，隨著自主創新能力與機械制造業的不斷發展，對數控機床乃至回轉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。

通過國內外申請量的對比可知，國外在回轉工作臺領域的研究要遠遠早于國內，申請量也多于國內申請，我國對于回轉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的成熟，國外的專利申請量已有一定程度的下降，而國內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、回轉工作臺的專利技術概述

從國內外專利申請數據及檢索結果來看，回轉工作臺的研究主要集中在消除間隙、鎖緊定位及雙軸轉動等方面。

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的回轉工作臺驅動裝置，為了避免出現傳動間隙而影響傳動精度，通過變化左調整墊、右調整墊的厚度進行調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工作臺CN104148953A，分度預緊傳動機構為兩級凸輪蝸桿傳動機構，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計及剛性聯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嚙合，并且能夠在運行中自動的再調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于回轉工作臺鎖緊構件的專利申請，鎖緊構件包括工作臺面、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，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，防止繼續轉動或移動。

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

3.3雙軸轉動

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

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

CN102240910A是沈陽機床（集團）有限責任公司提出的一種機械式數控雙軸轉臺設備，傳動部分齒輪嚙合間隙通過偏心機構調整齒輪中心距實現，凸輪輸入與輸出軸嚙合間隙通過偏心機構調整凸輪副中心距實現，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、結束語

回轉工作臺作為數控機床的組成部分，是機械制造業發展水平的重要標志，研究其結構、傳動、定位、分度及制造過程非常有實際的工程應用價值。隨著工程材料、控制和傳感技術等機電技術的不斷發展，回轉工作臺的研究將會出現新的挑戰和發展趨勢。■

參考文獻

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

[2]韓文淵. 數控回轉工作臺[J].裝備機械，2010（1）：62-73