CN102678749B - 分体式气足的气浮结构 - Google Patents

Abstract

本发明的分体式气足的气浮结构位于气足板底部，其内设有气浮孔和气道，所述气浮孔与所述气道相连通，所述气浮孔与所述气浮结构的底面相连通，通过所述气道输送到所述气浮孔内的正压气体从所述气浮结构的底面输出，所述气浮结构的底面上设有泄压槽，所述泄压槽半包围在所述气浮孔外，阻挡从所述气浮结构底面输出的正压气体向所述气足板底部下方扩散。本发明的分体式气足的气浮结构可在较大的气膜厚度下，获得较高的气浮刚度，提高气足的承载能力，同时避免气足工作中产生气振，提高气足运行的稳定性。

Description

分体式气足的气浮结构

技术领域

本发明涉及微电子装备，尤其涉及一种分体式气足的气浮结构。

背景技术

气足是为精密运动台提供气浮轴承支撑、以保证运动台在平台（一般为大理石平台）上作无摩擦运动的关键部件，其包括气浮结构和真空预紧力结构。

图1所示为现有技术中气足的气足板2000，所述气足板2000底部的四个角各设有一气浮结构20a、20b、20c和20d，每个所述气浮结构内设有四个气浮孔20e，所述四个气浮孔20e均与所述气浮结构的底面相通，且所述四个气浮孔2’e分别位于所述气浮结构的四个角，所述气浮结构内设有气道（图1中未示），所述气道与所述气浮孔2e连通。使用时，通过所述气道向所述气浮孔20e输送正压气体，在所述气浮结构的底面与平台（一般为大理石平台，图1中未示）之间形成气膜，使所述气足浮在所述平台上。

从所述气浮孔20e输出的正压气体会向所述气浮结构底面的四周扩散，其中一部分正压气体向所述气足板2000底部下方扩散，这容易导致气足在工作中产生气振，影响气足运行的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分体式气足的气浮结构，避免气足工作中产生气振，提高气足运行的稳定性。

为了达到上述的目的，本发明提供一种分体式气足的气浮结构，位于气足板底部，其内设有气浮孔和气道，所述气浮孔与所述气道相连通，所述气浮孔与所述气浮结构的底面相连通，通过所述气道输送到所述气浮孔内的正压气体从所述气浮结构的底面输出，所述气浮结构的底面上设有泄压槽，所述泄压槽半包围在所述气浮孔外，且与所述气浮结构的侧面相连通。

上述分体式气足的气浮结构，其中，所述气浮孔等间距排列，所述气浮孔排列形成的图形与所述气浮结构底面的边沿形成的图形相同。

上述分体式气足的气浮结构，其中，所述气浮孔等间距排列成矩形。

上述分体式气足的气浮结构，其中，所述气浮结构的底面近似呈矩形，所述泄压槽的一端与所述气浮结构底面的第一条边相连通，所述泄压槽的另一端与所述气浮结构底面的第二条边相连通，所述第一条边和第二条边相邻，所述泄压槽与所述第一条边和第二条边形成气浮区域，所述气浮孔位于所述气浮区域内。

上述分体式气足的气浮结构，其中，所述泄压槽与所述第一条边和第二条边形成矩形气浮区域。

上述分体式气足的气浮结构，其中，设所述矩形气浮区域的长度为l,所述矩形气浮区域的宽度为n，满足

上述分体式气足的气浮结构，其中，所述气浮孔包括外孔和内孔，所述外孔的一端与所述气浮结构的底面相连通，所述外孔的另一端与所述气道相连通，所述内孔设置在所述外孔内、并靠近所述气浮结构底面的一端。

上述分体式气足的气浮结构，其中，所述气浮孔还包括气浮孔嵌件，所述气浮孔嵌件设置在所述外孔内、并靠近所述气浮结构底面的一端，所述气浮孔嵌件呈环形，所述气浮孔嵌件的中央形成内孔。

上述分体式气足的气浮结构，其中，所述外孔为圆柱形孔，所述外孔的中心线垂直于所述气浮结构的底面，所述气浮孔嵌件为中空的圆柱体，所述气浮孔嵌件中空部分形成所述内孔。

上述分体式气足的气浮结构，其中，设相邻两个所述气浮孔之间的间距为m，所述外孔的内径为d，所述内孔的内径为q，所述内孔的长度为h，所述泄压槽与所述气浮孔之间的间距为e，满足 $\frac{d}{m}=0.08~0.1;\frac{e}{m}=1;\frac{d}{p}=0.2~0.25;$ $\frac{q}{d}=0.08~0.15;\frac{d}{h}=0.08~0.1.$

本发明分体式气足的气浮结构在气浮结构的底面设有泄压槽，所述泄压槽半包围着气浮孔，能阻挡从气浮孔排出的正压气体向气足板底部下方扩散，使气足工作时，除了气浮结构的底面下方外，气足板底部下方没有正压气体，能有效防止产生气振，从而提高气足运行的稳定性；

本发明分体式气足的气浮结构的气浮孔等间距排列，可使气体压力均匀，因此，气浮区域内各点的气浮刚度趋于相等，气浮刚度稳定；

本发明分体式气足的气浮结构内设有多个气浮孔，且气浮孔等间距排列成一矩形，可提高气膜厚度；

本发明分体式气足的气浮结构的气浮孔包括外孔和内孔，内孔设置在外孔内，正压气体由内孔排出，内孔的内径比外孔的内径小，小孔有利于高刚度下的气浮稳定性，但是压力损失大，而大孔有利于减小压力损失，因此，本发明气浮结构气浮稳定且压力损失小。

附图说明

本发明的分体式气足的气浮结构由以下的实施例及附图给出。

图1是现有技术的气足的示意图。

图2是本发明中分体式气足的俯视图。

图3是本发明中分体式气足的示意图。

图4是本发明分体式气足的气浮结构的仰视图。

图5是图4中A-A阶梯剖图。

图6是图5中气浮孔的局部放大图。

具体实施方式

以下将结合图2～图6对本发明的分体式气足的气浮结构作进一步的详细描述。

参见图2和图3，一种分体式气足，放置于平台（图2中未示）上，所述分体式气足包括气足板200，所述气足板200底部的四个角各设有一气浮结构200a、200b、200c和200d，所述气足板20000上设有真空预紧力结构1；

可选的，可通过对所述气足板200进行加工形成所述气浮结构200a、200b、200c和200d，即所述气浮结构2a、2b、2c和2d与所述气足板200成一体；

继续参见图2，所述真空预紧力结构1与所述气足板200分体式连接，且所述真空预紧力结构1与所述气足板200的四个连接点O1、O2、O3、O4分别与所述四个气浮结构200a、200b、200c、200d的中心在同一条垂直于所述平台的直线上；

所述真空预紧力结构1在水平方向采用三个柔性簧片3a、3b、3c进行定位，以限制所述真空预紧力结构1在水平方向以及绕水平向旋转的自由度。

图4所示为所述气浮结构200c的仰视图，所述气浮结构200c内设有气浮孔210和气道220，所述气浮孔210与所述气道220相连通，所述气道220用于向所述气浮孔210输送正压气体，所述气浮孔210与所述气浮结构的底面240相连通，输送到所述气浮孔210内的正压气体可从所述气浮结构的底面240输出；

所述气浮结构的底面240上设有泄压槽230，所述泄压槽230半包围在所述气浮孔210外，所述泄压槽230用于阻挡正压气体向所述气足板200底部下方扩散：从所述气浮孔210输出的正压气体向所述气足板200底部下方扩散时，遇到所述泄压槽230，所述正压气体便通过所述泄压槽230排出所述气足板200底部下方外，从而阻挡了正压气体向所述气足板200底部下方继续扩散，因此，气足工作时，除了所述气浮结构的底面下方外，所述气足板200底部下方没有正压气体，能有效防止产生气振，从而提高了气足运行的稳定性。

继续参见图4，所述气浮结构200c内设有多个气浮孔210，所述多个气浮孔210等间距排列，所述多个气浮孔210排列形成的图形与所述气浮结构底面240的边沿形成的图形相同。

参见图5，所述气浮孔210的一端与所述气浮结构的底面240相连通，其另一端与所述气道220相连通；

参见图6，所述气浮孔210包括外孔211和内孔212，所述内孔212设置在所述外孔211内、靠近所述气浮结构底面240的一端；

在所述外孔211内设置所述内孔212，利用所述内孔212将正压气体排出所述气浮结构200c外，所述内孔212的内径比所述外孔211的内径小，小孔有利于高刚度下的气浮稳定性，但是压力损失大，而大孔有利于减小压力损失。

所述气浮结构2a、2b和2d的结构与所述气浮结构200c的结构相同，在此不再赘述。

继续参见图3，本发明一较佳实施例中，所述气足板200为一矩形板，所述气浮结构200c近似为长方体，所述气浮结构200c的第一侧面250和第二侧面260是相邻的两个侧面，所述第一侧面250和第二侧面260分别与所述气足板200的两个相邻侧面处于同一平面内；

继续参见图4，所述气浮结构的底面240近似为矩形，所述泄压槽230的一端与所述第一侧面250相连通，在所述第一侧面250的边缘形成第一缺口270,所述泄压槽230的另一端与所述第二侧面260相连通，在所述第二侧面260的边缘形成第二缺口280,所述泄压槽230弯折成两段，所述第一侧面250与所述气浮结构底面240的相交线251（即所述气浮结构的底面240的第一条边251）、所述第二侧面260与所述气浮结构底面240的相交线261（即所述气浮结构的底面240的第二条边261）与两段泄压槽230围成一矩形气浮区域，所述气浮孔210位于所述矩形气浮区域内；

所述气浮结构200c内的多个气浮孔210等间距排列成一矩形；

所述气浮孔210等间距排列在所述矩形气浮区域内，使气体压力均匀，因此，所述矩形气浮区域内各点的气浮刚度趋于相等，气浮刚度稳定；

所述气浮结构200c内设有多个气浮孔210（气浮孔的个数大于4），且所述多个气浮孔210排列成一矩形，能提高气膜厚度；

对应于所述多个气浮孔210形成的矩形的四条边，所述气浮结构200c内设有四条气道220，同一条边上的气浮孔210与一条气道220相连通，通过所述气道220向所述条边上的气浮孔210输送正压气体；

每条所述气道220均有一端与所述气浮结构200c的侧面相连通，在所述气浮结构200c的侧面形成正压气体进口200e，从所述正压气体进口200e输入的正压气体通过所述气道220输送到所述气浮孔210内，并通过所述气浮孔210输出；

继续参见图6，所述气浮孔210包括外孔211和气浮孔嵌件4，所述外孔211的一端与所述气浮结构200c的底面240相连通，所述外孔211的另一端与所述气道220相连通，所述气浮孔嵌件4设置在所述外孔211内、靠近所述气浮结构底面240的一端，所述气浮孔嵌件4呈环形，所述气浮孔嵌件4的中央形成内孔212;

较佳地，所述外孔211为圆柱形孔，所述外孔211的中心线垂直于所述气浮结构的底面240，所述气浮孔嵌件4为中空的圆柱体，所述气浮孔嵌件4的中空部分形成所述内孔212。

如图4所示，设所述气浮结构底面240的矩形气浮区域的长度为l，所述矩形气浮区域的宽度为n；

设相邻两个气浮孔210之间的间距为m；

如图5所示，设所述气浮孔210与所述泄压槽230之间的间距为e，所述气道220的内径为p；

如图6所示，设所述外孔211的内径为d，所述内孔212的内径为q,所述气浮孔嵌件4的长度（即所述内孔212的长度）为h；

上述参数对气足的气浮刚度、承载力和气膜厚度都有影响，通过计算机仿真和实验验证，当上述参数满足下述关系时，本实施例气浮结构的综合性能较优，即所述气浮结构可使气足的气浮刚度、承载力和气膜厚度之间有良好的匹配关系：

$\frac{n}{l}=0.5~0.6;$

$\frac{d}{m}=0.08~0.1;$

$\frac{e}{m}=1;$

$\frac{d}{p}=0.2~0.25;$

$\frac{q}{d}=0.08~0.15;$

$\frac{d}{h}=0.08~0.1.$

本发明的分体式气足的气浮结构可在较大的气膜厚度下，获得较高的气浮刚度，提高气足的承载能力，同时避免气足工作中产生气振，提高气足运行的稳定性。

Claims (8)

1.一种分体式气足的气浮结构，位于气足板底部，其内设有气浮孔和气道，所述气浮孔与所述气道相连通，所述气浮孔与所述气浮结构的底面相连通，通过所述气道输送到所述气浮孔内的正压气体从所述气浮结构的底面输出，所述气浮结构的底面上设有泄压槽，所述泄压槽半包围在所述气浮孔外，且与所述气浮结构的侧面相连通，所述气浮孔包括外孔、内孔和气浮孔嵌件，所述外孔的一端与所述气浮结构的底面相连通，所述外孔的另一端与所述气道相连通，所述内孔设置在所述外孔内、并靠近所述气浮结构底面的一端，其特征在于，所述气浮孔嵌件设置在所述外孔内、并靠近所述气浮结构底面的一端，所述气浮孔嵌件呈环形，所述气浮孔嵌件的中央形成内孔。

2.如权利要求1所述的分体式气足的气浮结构，其特征在于，所述气浮孔等间距排列，所述气浮孔排列形成的图形与所述气浮结构底面的边沿形成的图形相同。

3.如权利要求2所述的分体式气足的气浮结构，其特征在于，所述气浮孔等间距排列成矩形。

4.如权利要求2所述的分体式气足的气浮结构，其特征在于，所述气浮结构的底面近似呈矩形，所述泄压槽的一端与所述气浮结构底面的第一条边相连通，所述泄压槽的另一端与所述气浮结构底面的第二条边相连通，所述第一条边和第二条边相邻，所述泄压槽与所述第一条边和第二条边形成气浮区域，所述气浮孔位于所述气浮区域内。

5.如权利要求4所述的分体式气足的气浮结构，其特征在于，所述泄压槽与所述第一条边和第二条边形成矩形气浮区域。

6.如权利要求5所述的分体式气足的气浮结构，其特征在于，设所述矩形气浮区域的长度为l,所述矩形气浮区域的宽度为n，满足

7.如权利要求1所述的分体式气足的气浮结构，其特征在于，所述外孔为圆柱形孔，所述外孔的中心线垂直于所述气浮结构的底面，所述气浮孔嵌件为中空的圆柱体，所述气浮孔嵌件中空部分形成所述内孔。

8.如权利要求1所述的分体式气足的气浮结构，其特征在于，设相邻两个所述气浮孔之间的间距为m，所述外孔的内径为d，所述内孔的内径为q，所述内孔的长度为h，所述泄压槽与所述气浮孔之间的间距为e，满足 $\frac{d}{m}=0.08~0.1;$ $\frac{e}{m}=1;\frac{d}{p}=0.2~0.25;\frac{q}{d}=0.08~0.15;\frac{d}{h}=0.08~0.1.$