CN101596976A - 高刚度空气静压导轨气浮垫 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械设备技术领域，涉及一种精密机械中的气垫搬运装置，具体是指一种高刚度空气静压导轨气浮垫。现有的空气静压气浮垫将环形气囊设置在支撑板外部，当承载力过大的时候，气囊会产生很大形变，使其刚度降低，对各种工况的适应能力不强。本发明提供的一种高刚度空气静压导轨气浮垫，包括带有进气孔的气浮导轨滑块，气浮导轨滑块内开设有与进气孔连通的气腔，气腔的底部承载面是带有若干节流孔的弹性薄板。本发明通过气腔与弹性薄板形成不断变化的弹性均压槽结构来实现提高气浮垫的刚度，并且在弹性薄板的作用下实现气浮垫的刚度可调，可以从负刚度到正刚度，很大程度的扩大了静压气浮垫的应用范围。

Description

高刚度空气静压导轨气浮垫

技术领域

本发明属于机械设备技术领域，涉及一种精密机械中的气垫搬运装置，具体是指一种高刚度空气静压导轨气浮垫。

背景技术

气浮垫技术是随着高科技的出现而发展起来的先进技术，尤其是空气静压气浮垫具有的空气黏度极低，摩擦阻力小，运动平滑，精度高，低速运动无爬行，不污染环境，清洁度高，噪音、振动小，适应环境的能力强等特点，近几年来在微细加工，高速、精密机械工业、电子工业和医疗器械等工业得到了十分广泛的应用。

但是现有的空气静压气浮垫在实际运用中也存在有明显的不足之处，如专利号为“200620078451.8”公开的“一种气垫搬运装置”，该装置通过在支撑板表面上粘接一个侧面上设置有进气口和压力释放口的环形气囊，并在支撑板端面上设置带有进口和出口的进气通道，高压气可从进气端口进入并经进气通道在环形气囊中形成环形路径，在气囊充起的同时，压缩空气从出气口高速排出，环形气囊中间形成圆盘形动态的气腔，环形气囊内侧面上的压力释放口同时排出气体，使高压气流向四周喷气，并与地面形成非常薄的空气膜来实现物体向任何方向推进、旋转和定位，然而此种结构将环形气囊设置在支撑板外部，当承载力过大的时候，气囊会产生很大形变，使其刚度降低，对各种工况的适应能力不强。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高刚度空气静压导轨气浮垫，在不附加繁杂控制系统的情况下，改变气囊本身的结构，通过气膜压力自反馈来提高气浮垫的刚度，以解决现有气浮垫承载能力小，刚度低及适应能力差的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高刚度空气静压导轨气浮垫，包括带有进气孔的气浮导轨滑块，其特征在于：所述的气浮导轨滑块内开设有与进气孔连通的气腔，气腔的底部承载面是带有若干节流孔的弹性薄板。

上述气腔是横截面为跑道形，纵截面为四角带过渡圆角的矩形通道。

上述气浮导轨滑块由上盖板和滑块本体两部分构成，滑块本体上设置有横截面为跑道形的上开口槽，上开口槽的底部为带有节流孔的弹性薄板，进气孔开设于滑块本体侧面；上盖板扣合于滑块本体上，上开口槽封闭形成气腔。

上述气浮导轨滑块由滑块本体和弹性薄板两部分构成，滑块本体上设置有横截面为跑道形的下开口槽，进气孔开设于滑块本体侧面，弹性薄板的形状与滑块本体一致并设置于滑块本体的下部，弹性薄板对应于下开口槽的位置上设置有节流孔；弹性薄板扣合于滑块本体的底部，下开口槽封闭形成气腔。

上述弹性薄板粘接在滑块本体的下端面上。

上述节流孔均匀分布设置有4～12个。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果：

1、通过在气浮导轨滑块上设置弹性薄板和槽型气腔，通过弹性薄板与槽型气腔的弹性联合作用，实现增大承载力的作用；

2、弹性薄板上设置均匀对称分布的节流孔，保证其气浮垫承载力在轴向方向上的稳定性；

3、将承载面加工成具有弹性薄板的结构，实现可变节流面的弹性均压槽，通过气浮垫的气膜压力自反馈进行反馈控制，使气浮垫的刚度较之以前传统的空气气浮垫有质的飞跃，并且其刚度至少可以提高5～10倍，可以适应在实际生产、测试以及科研中应用的高刚度要求，满足工业生产的客观需要。

附图说明：

图1为本发明的实施例1结构示意图；

图2为图3的A向视图；

图3为本发明的实施例2结构示意图；

图4-图6是图3的弹性均压槽局部B随承载力变化工作原理图；

图中标号依次为：

1-上盖板，2-滑块本体，3-节流孔，4-上开口槽，5-弹性薄板，6-进气孔，8-下开口槽。

具体实施方式：

下面将结合附图对本发明做详细地说明。

本发明在不附加繁杂的控制系统的情况下，改变原有气垫本身的结构，通过气膜压力自反馈来提高空气静压气浮垫的刚度，其具体结构如下实施例所示：

实施例1：

如图1和图2所示，本发明提供的一种高刚度空气静压气浮垫，包括一个气浮导轨滑块，气浮导轨滑块由上盖板1和滑块本体2两部分构成，滑块本体2上设置有横截面为跑道形的四角带过渡圆角上开口槽4，滑块本体2侧面开设有用于输送气源的进气孔6，当上盖板1扣合于滑块本体2上，上开口槽4便封闭形成气腔，进气孔6与该气腔相连通，上开口槽4的底部为带有4个节流孔3的弹性薄板5，弹性薄板5与滑块本体2为一体结构，即在滑块本体2下端面上直接加工出弹性薄板5构成承载面，四个节流孔3均匀对称分布设置在弹性薄板5上并与上开口槽4形成的气腔相连通。

加工时，气浮导轨滑块为长76mm、宽52mm、厚度为10mm的矩形空气推力气浮垫，其材料采用金属材料，由上顶盖1和滑块本体2组成，因此可直接从滑块本体2一侧开设出上开口槽4形成气腔，上开口槽4的槽宽一致都为6mm，四角小圆槽法线方向槽宽一致也为6mm，矩形带小圆槽的上开口槽4的四角小圆槽内外半径分别为R6、R12，滑块本体2另一侧加工到厚度为0.4mm，形成弹性薄板5，在弹性薄板5上均匀布置有四个与上开口槽4形成的气腔相通的环面节流孔3，当外载荷变化时，压力使弹性薄板5变形，由于弹性薄板5和上开口槽4形成的气腔的联合作用，在承载面上形成形成弹性均压槽，弹性均压槽的槽宽根据上开口槽4宽度变化而变化，上开口槽4越宽，弹性均压槽的槽宽越大，弹性均压槽的槽深即为弹性薄板5的凸凹深度，弹性薄板5上节流孔3的孔径面积也随弹性均压槽的槽深变化而变化，即弹性薄板5的凸凹深度越大，节流孔3的孔径面积越大，通过弹性薄板5，可以将节流孔3与弹性均压槽的变化结合在一起来提高气浮垫的刚度。

实施例2：

如图3所示，气浮导轨滑块由滑块本体2和弹性薄板5两部分构成，滑块本体2上设置有横截面为跑道形的四角带过渡圆角的下开口槽8，弹性薄板5的形状与滑块本体2一致并通过粘接方式设置在滑块本体2的下部构成承载面，弹性薄板5扣合于滑块本体2的底部，下开口槽8封闭形成气腔，进气孔6开设于滑块本体2侧面并与该气腔相通，弹性薄板5对应于下开口槽8的位置上均匀对称分布设置与气腔相通的若干节流孔3。

本发明使用时，气源由进气孔6进入，通过上开口槽4(或下开口槽8)形成的气腔后从节流孔3输出到工作表面形成气膜，实现物体的推进、旋转和定位。

本发明的气浮垫刚度随气膜压力变化状态可参见图4、图5和图6，空气静压导轨气浮垫的弹性薄板5随承载力的变化其变化程度不一。在气浮垫工作时，在上开口槽4(或下开口槽8)形成的气腔中提供一定压力的气体；在载荷逐渐增大的过程中，如图4所示，弹性薄板5所承受的分布载荷使均压槽内凹，气浮垫的承载能力随均压槽的变化提高，节流孔3节流环面的高度增加，节流孔3的孔径即节流口面积增大，节流后的压力进一步增加，气浮垫的承载能力继续提高；在载荷逐渐减小的过程中，如图5所示，弹性薄板5所承受的分布载荷使弹性均压槽内凹减小，气浮垫的承载能力随弹性均压槽的变化减小，节流环面的高度减小，节流孔3面积减小，节流后的压力进一步减小，气浮垫的承载能力继续降低；如果载荷进一步减小由于供气压力的作用，使得弹性均压槽会产生外凸变形，如图6所示，则气浮垫可能出现负刚度，承载能力几乎丧失。

本发明通过此种弹性均压槽不断变化的结构来提高气浮垫的刚度，并且在弹性薄板5的作用下实现气浮垫的刚度可调，可以从负刚度到正刚度，很大程度的扩大了静压气浮垫的应用范围。

Claims (6)

1、一种高刚度空气静压导轨气浮垫，包括带有进气孔(6)的气浮导轨滑块，其特征在于：所述的气浮导轨滑块内开设有与进气孔(6)连通的气腔，气腔的底部承载面是带有若干节流孔(3)的弹性薄板(5)。

2、根据权利要求1所述的一种高刚度空气静压导轨气浮垫，其特征在于：所述的气腔是横截面为跑道形，纵截面为四角带过渡圆角的矩形通道。

3、根据权利要求1或2所述的一种高刚度空气静压导轨气浮垫，其特征在于：所述的气浮导轨滑块由上盖板(1)和滑块本体(2)两部分构成，滑块本体(2)上设置有横截面为跑道形的上开口槽(4)，上开口槽(4)的底部为带有节流孔(3)的弹性薄板(5)，进气孔(6)开设于滑块本体2侧面；上盖板(1)扣合于滑块本体(2)上，上开口槽(4)封闭形成气腔。

4、根据权利要求1或2所述的一种高刚度空气静压导轨气浮垫，其特征在于：所述的气浮导轨滑块由滑块本体(2)和弹性薄板(5)两部分构成，滑块本体(2)上设置有横截面为跑道形的下开口槽(8)，进气孔(6)开设于滑块本体2侧面；弹性薄板(5)的形状与滑块本体(2)一致并设置于滑块本体(2)的下部，弹性薄板(5)对应于下开口槽(8)的位置上设置有节流孔(3)；弹性薄板(5)扣合于滑块本体(2)的底部，下开口槽(8)封闭形成气腔。

5、根据权利要求4所述的一种高刚度空气静压导轨气浮垫，其特征在于：所述的弹性薄板(5)粘接在滑块本体(2)的下端面上。

6、根据权利要求5所述的一种高刚度空气静压导轨气浮垫，其特征在于：所述的节流孔(3)均匀分布设置有4～12个。

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