具有載物補償功能的氣浮導軌平臺的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有載物補償功能的氣浮導軌平臺。高精度導軌研究成為熱門。本發明中氣浮塊的氣浮軸套安裝孔孔壁開設氣嘴安裝孔；氣浮軸套安裝孔內設置氣浮軸套；氣浮塊的傳感器安裝孔內設置線性位移傳感器；氣嘴安裝孔內放置氣嘴，供氣模塊給氣嘴供氣；載物臺與所有氣浮模塊的氣浮塊固定，驅動模塊驅動載物臺；氣浮軸套的導軌安裝孔與導軌間隙配合；氣浮軸套的外圓面開設多個環形槽；每個環形槽底部開設通氣孔組；通氣孔組為沿圓周等角度但不均布的多個通氣孔；每個通氣孔內設置一個小孔節流器；所有環形槽的側部相通，并與氣浮塊的氣嘴安裝孔連通。本發明能實時獲取氣浮模塊高度信號，并對載物臺高度進行實時補償，提高加工精度。
【專利說明】
具有載物補償功能的氣浮導軌平臺
技術領域
[0001 ]本發明屬于超精密加工機床領域，涉及一種氣浮導軌平臺，具體涉及具有載物補償功能的氣浮導軌平臺。
【背景技術】
[0002]隨著國防工業和航天工業的快速發展，世界各國尤其是發達國家對機械加工特別是精密與超精密加工提出了更高要求。高精度導軌作為加工機床的核心部件更是成為了熱門的研究內容。在各類導軌中，氣浮導軌憑借其高精度、低摩擦和潔凈等特點得到了廣泛的關注。然而，要想獲得更高的氣浮導軌運動精度，除了采取一系列措施(如采用高精度軸套、良好的動平衡和優化結構等)達到高精度的方案外，另一個比較經濟、有效的方案是在線監測氣浮導軌平臺的運動精度，并通過準確控制供氣系統輸入的氣體壓強對監測結果實施在線補償，進而實現載物重力補償和提高氣浮導軌平臺運動精度的功能。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種具有載物補償功能的氣浮導軌平臺，將導軌、氣浮軸套和線性位移傳感器集成于一體，形成一套具有實時檢測功能的高精度氣浮導軌平臺系統，能對氣浮導軌平臺進行載物重力補償，提高氣浮導軌平臺的精度。
[0004]本發明包括供氣模塊、驅動模塊、底座、導軌、氣嘴、載物臺和η個氣浮模塊，η2 4;所述的導軌固定在底座上;所述的氣浮模塊由氣浮軸套、O型密封圈、小孔節流器、線性位移傳感器和氣浮塊組成;氣浮塊的中心開設有氣浮軸套安裝孔和傳感器安裝孔，氣浮軸套安裝孔的孔壁開設氣嘴安裝孔，傳感器安裝孔的孔壁開設導線孔;氣浮軸套安裝孔內設置氣浮軸套;所述氣浮軸套的兩端與氣浮塊兩端均安裝有O型密封圈；傳感器安裝孔內設置線性位移傳感器，線性位移傳感器的電源線及數據線從導線孔穿出；線性位移傳感器的檢測面與底座的上表面平行;每個氣浮模塊的氣嘴安裝孔內放置一個氣嘴，供氣模塊給各個氣嘴供氣;載物臺與所有氣浮模塊的氣浮塊頂部均通過螺釘連接，驅動模塊通過絲杠螺母副或帶傳動機構驅動載物臺。
[0005]所述的氣浮軸套中心開設的導軌安裝孔與導軌間隙配合;氣浮軸套的外圓面開設有沿軸向布置的多個環形槽;每個環形槽底部開設通氣孔組;通氣孔組為沿圓周等角度但不均布的多個通氣孔，氣浮軸套位于下部的通氣孔多于位于上部的通氣孔;通氣孔的內端與氣浮軸套的導軌安裝孔連通;每個通氣孔內設置一個小孔節流器;所有環形槽的側部相通，并與氣浮塊的氣嘴安裝孔連通。
[0006]所述的供氣模塊包括空氣壓縮機、氣體過濾器、油霧分離器和η個精密減壓閥；空氣壓縮機的輸出口與氣體過濾器的輸入口連通，氣體過濾器的輸出口與油霧分離器的輸入口連通，油霧分離器的輸出口與η個精密減壓閥的輸入口均連通;每個精密減壓閥的輸出口與一個氣嘴的外端連接。
[0007]所述的小孔節流器開設有集氣孔、降壓孔和穩壓孔;集氣孔的外端與氣浮軸套上對應的通氣孔外端連通；降壓孔的兩端分別與集氣孔的內端和穩壓孔的外端連通;穩壓孔的內端與氣浮軸套上對應的通氣孔內端連通。
[0008]所述導軌的外圓面、氣浮軸套的導軌安裝孔孔壁、底座的上表面、載物臺的底面以及氣浮塊的上、下表面均為超精密加工面。
[0009]本發明的有益效果為:
[0010]1、本發明將導軌、氣浮軸套和線性位移傳感器集成于一體，形成一套具有實時檢測功能的高精度氣浮導軌平臺系統，它能實時獲取氣浮模塊高度信號，并對氣浮導軌平臺的載物臺高度進行實時反饋和補償，提高機床的加工精度。
[0011]2、本發明的氣浮軸套周向具有不均布通氣孔且與導軌間隙配合，不均布通氣孔中均設有小孔節流器，能通過改變輸入氣體的壓強來控制平臺的高度;結構緊湊、安裝方便、檢測精度高。
[0012]3、本發明的環形槽保證了輸入小孔節流器的空氣壓強相等且穩定。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的整體結構立體圖；
[0014]圖2為本發明中供氣模塊的流程圖；
[0015]圖3為本發明中氣浮模塊的爆炸圖；
[0016]圖4-1為本發明中氣浮塊的示意圖；
[0017]圖4-2為圖4-1的A-A剖視圖；
[0018]圖5為本發明中氣浮軸套的結構立體圖；
[0019]圖6為本發明中小孔節流器的剖視圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
[0021]如圖1所示，具有載物補償功能的氣浮導軌平臺，包括供氣模塊、驅動模塊、底座1、導軌2、氣嘴3、載物臺4和η個氣浮模塊5，η 2 4;導軌2固定在底座I上。
[0022]如圖2所示，供氣模塊包括空氣壓縮機6、氣體過濾器7、油霧分離器8和η個精密減壓閥9;空氣壓縮機6的輸出口與氣體過濾器7的輸入口連通，氣體過濾器7的輸出口與油霧分離器8的輸入口連通，油霧分離器8的輸出口與η個精密減壓閥9的輸入口均連通;每個精密減壓閥9的輸出口與一個氣嘴3的外端連接。
[0023]如圖3、4-1和4-2所示，氣浮模塊5由氣浮軸套5-1、0型密封圈5-2、小孔節流器5-3、線性位移傳感器5-4和氣浮塊5-5組成;氣浮塊5-5的中心開設有氣浮軸套安裝孔和傳感器安裝孔B，氣浮軸套安裝孔的孔壁開設氣嘴安裝孔A，傳感器安裝孔B的孔壁開設導線孔C;氣浮軸套安裝孔內設置氣浮軸套5-1;氣浮軸套5-1的兩端與氣浮塊5-5兩端均安裝有O型密封圈5-2;傳感器安裝孔B內設置線性位移傳感器5-4，線性位移傳感器5-4的電源線及數據線從導線孔C穿出；線性位移傳感器5-4的檢測面D與底座I的上表面1-1平行。每個氣浮模塊5的氣嘴安裝孔A內放置一個氣嘴3，供氣模塊通過氣嘴3給各個氣浮模塊5供氣;載物臺4與所有氣浮模塊的氣浮塊5-5頂部均通過螺釘連接，驅動模塊通過絲杠螺母副或帶傳動機構驅動載物臺4。
[0024]如圖5所示，氣浮軸套5-1中心開設的導軌安裝孔J與導軌2間隙配合;氣浮軸套5-1的外圓面開設有沿軸向布置的多個環形槽I;每個環形槽I底部開設通氣孔組;通氣孔組為沿圓周等角度但不均布的多個通氣孔H，氣浮軸套5-1位于下部的通氣孔多于位于上部的通氣孔;通氣孔的內端與氣浮軸套的導軌安裝孔連通;每個通氣孔H內設置一個小孔節流器5-3;所有環形槽I的側部相通，并與氣浮塊5-5的氣嘴安裝孔A連通。
[0025]如圖6所示，小孔節流器5-3開設有集氣孔E、降壓孔F和穩壓孔G;集氣孔E的外端與氣浮軸套5-1上對應的通氣孔外端連通;降壓孔F的兩端分別與集氣孔E的內端和穩壓孔G的外端連通;穩壓孔G的內端與氣浮軸套5-1上對應的通氣孔內端連通。
[0026]導軌2的外圓面、氣浮軸套5-1的導軌安裝孔J孔壁、底座I的上表面1-1、載物臺4的底面以及氣浮塊5-5的上、下表面均為超精密加工面。
[0027]該具有載物補償功能的氣浮導軌平臺的工作原理:
[0028]高壓氣體通過氣嘴3進入環形槽I中；環形槽I中的高壓氣體分流至各個小孔節流器5-3的集氣孔E中，經增壓孔F增壓和穩壓孔G穩壓后噴至導軌2與氣浮軸套5-1的導軌安裝孔J間隙中，形成具有支承能力的壓力氣膜，從而實現氣浮軸套5-1對載物臺4的徑向支承；通氣孔組的通氣孔H對稱設置在氣浮軸套5-1的豎直中性面(豎直方向上過氣浮軸套5-1中心的面)兩側，使得氣浮塊5-5兩側所受徑向力相互平衡;每個通氣孔組的通氣孔H沿圓周等角度分布但下部多于上部，因此可以通過改變供氣模塊提供的氣體壓強來改變氣浮模塊5與底座上表面1-1之間的距離;線性位移傳感器5-4內置于氣浮塊5-5中，其檢測面D與底座I的上表面1-1平行，進而可以實時檢測出氣浮塊5-5與底座上表面的距離，獲取檢測信號后可通過改變單個精密減壓閥9的氣體壓強來單獨調節每個氣浮塊5-5的高度，從而達到重力補償的目的，亦可提高氣浮平臺的精度。
[0029]以上內容只屬于本發明的具體實例，其它與本發明原理相似的平臺均在該專利的保護范圍內。
【主權項】
1.具有載物補償功能的氣浮導軌平臺，包括供氣模塊、驅動模塊、底座、導軌、氣嘴、載物臺和η個氣浮模塊，η 2 4，其特征在于:所述的導軌固定在底座上;所述的氣浮模塊由氣浮軸套、O型密封圈、小孔節流器、線性位移傳感器和氣浮塊組成;氣浮塊的中心開設有氣浮軸套安裝孔和傳感器安裝孔，氣浮軸套安裝孔的孔壁開設氣嘴安裝孔，傳感器安裝孔的孔壁開設導線孔;氣浮軸套安裝孔內設置氣浮軸套;所述氣浮軸套的兩端與氣浮塊兩端均安裝有O型密封圈;傳感器安裝孔內設置線性位移傳感器，線性位移傳感器的電源線及數據線從導線孔穿出；線性位移傳感器的檢測面與底座的上表面平行;每個氣浮模塊的氣嘴安裝孔內放置一個氣嘴，供氣模塊給各個氣嘴供氣;載物臺與所有氣浮模塊的氣浮塊頂部均通過螺釘連接，驅動模塊通過絲杠螺母副或帶傳動機構驅動載物臺； 所述的氣浮軸套中心開設的導軌安裝孔與導軌間隙配合;氣浮軸套的外圓面開設有沿軸向布置的多個環形槽;每個環形槽底部開設通氣孔組;通氣孔組為沿圓周等角度但不均布的多個通氣孔，氣浮軸套位于下部的通氣孔多于位于上部的通氣孔;通氣孔的內端與氣浮軸套的導軌安裝孔連通;每個通氣孔內設置一個小孔節流器;所有環形槽的側部相通，并與氣浮塊的氣嘴安裝孔連通。2.根據權利要求1所述的具有載物補償功能的氣浮導軌平臺，其特征在于:所述的供氣模塊包括空氣壓縮機、氣體過濾器、油霧分離器和η個精密減壓閥；空氣壓縮機的輸出口與氣體過濾器的輸入口連通，氣體過濾器的輸出口與油霧分離器的輸入口連通，油霧分離器的輸出口與η個精密減壓閥的輸入口均連通;每個精密減壓閥的輸出口與一個氣嘴的外端連接。3.根據權利要求1所述的具有載物補償功能的氣浮導軌平臺，其特征在于:所述的小孔節流器開設有集氣孔、降壓孔和穩壓孔;集氣孔的外端與氣浮軸套上對應的通氣孔外端連通;降壓孔的兩端分別與集氣孔的內端和穩壓孔的外端連通;穩壓孔的內端與氣浮軸套上對應的通氣孔內端連通。4.根據權利要求1所述的具有載物補償功能的氣浮導軌平臺，其特征在于:所述導軌的外圓面、氣浮軸套的導軌安裝孔孔壁、底座的上表面、載物臺的底面以及氣浮塊的上、下表面均為超精密加工面。
【文檔編號】B23Q1/38GK105834763SQ201610362437
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月26日
【發明人】王文, 趙鼎成, 時光, 盧科青, 范宗尉, 裘榮波
【申請人】杭州電子科技大學