CN104074867B - 一种恒压气浮导轨系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种恒压气浮导轨系统，包括压缩空气控制气路和气浮导轨。控制气路感应气浮导轨中的气体压力，且在低于压力阈值时向气浮导轨内补充气体。气浮导轨包括管道、橡胶片和滑块。管道的外表面具有多个均匀排列的气孔。橡胶片和滑块上分别安装有间距相同、极性相同的多个永磁铁。当滑块移动时，橡胶片在磁性斥力作用下从内管壁相脱离，管道内的部分气体从气孔流出，滑块和管道之间形成气浮区使滑块悬空滑行。相比于现有技术，本发明结构简单，制作安装方便。此外，该系统应用于移动拍摄时可使滑块上的摄影器材平稳移动，避免不必要的浪费，大大降低了使用成本。

Description

一种恒压气浮导轨系统

技术领域

本发明涉及移动摄像技术领域，尤其涉及一种恒压气浮导轨系统。

背景技术

超精密气浮工作台系统具有精度高、摩擦低、寿命长的优点，应用十分广泛，例如，集成电路的光刻机制程应用、摄像器材的动态无抖动拍摄应用等。

专利申请号为200610027352.1、发明名称为“一种调节气膜双向刚度的气浮支座”公开了一种用于精密气浮工作台的气浮支座。采用气浮支座来消除硅片台与大理石平台之间的摩擦力，硅片台架于气浮支座之上，气浮支座通过出气孔排出气体，空气压力使得气浮支座与大理石平台保持一段距离，以有效保证气浮工作台的运动精度。然而，气浮支座运动精度的关键是必须根据实际的需要调节气路压力，保证气膜厚度及气浮刚度。该专利申请却并未揭露如何调节气路压力并保证气路压力的稳定，而且该气浮支座结构相当复杂。

技术文献“超精密气浮工作台的微振动与抑制”(张鸣，朱煜，段广洪，《制造技术与机床》，2005年第11期)公开了超精密气浮工作台产生振动的成因及抑制方法，得出抑制超精密气浮工作台振动的措施是采用直径更小的气浮孔。虽然实践也证明了采用直径更小的气浮孔有助于改善气浮工作台的微振动，但更小的气浮孔在实际应用中往往会因为微颗粒而发生堵塞现象。此外，采用较小直径的气浮孔时，雷诺数已经降低到2000以下，层流状态时还需提供压力非常稳定的供气源和特定的气浮导轨结构。

此外，在摄像器材的动态无抖动拍摄过程中，传统的摄像系统基本上是固定的，动态拍摄均是采用类似铁轨滑车搭载摄像机进行拍摄，使摄像机在轨道上平滑运动，保证运动画面质量。但是这种接触方式仍然存在滚动摩擦，使用的耐久性较差。此外，上述滑轨也会存在一定程度的磨损，摄像机在运动过程中容易出现抖动，影响了动态拍摄效果。

有鉴于此，如何设计一种气控操作简单、气浮压力恒定、噪音小的气浮导轨系统，以消除现有的上述缺陷和不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

发明内容

针对现有技术的气浮导轨系统在设计时所存在的上述缺陷，本发明提供了一种恒压气浮导轨系统，使气浮轨道上的移动设备可实现平稳移动，并抑制各种抖动现象。

依据本发明的一个方面，提供了一种恒压气浮导轨系统，包括一压缩空气控制气路和一气浮导轨，

其中，压缩空气控制气路用于感应所述气浮导轨中的气体压力，并且在所述气体压力小于压力阈值时向所述气浮导轨内补充气体，以确保所述气体压力保持恒定；

其中，气浮导轨包括管道、橡胶片和滑块，其中，所述管道的外表面具有多个均匀排列的气孔，所述橡胶片放置在所述管道的内部且与所述管道的长度相匹配，所述滑块设置于所述管道的外表面，所述橡胶片和所述滑块上分别安装有间距相同的多个永磁铁，且永磁铁的极性相同。当所述滑块移动到所述管道的任一位置时，所述橡胶片在永磁铁之间的磁性斥力作用下从所述管道的内管壁相脱离，所述管道内的部分气体从所述气孔流出，所述滑块和所述管道之间形成气浮区以便所述滑块在所述管道的上方悬空滑行。

在其中的一实施例，所述压缩空气控制气路包括依次密封连接的一电磁阀、一恒压储气罐和一压力开关，其中，所述电磁阀和所述压力开关电连接，当所述气体压力小于所述压力阈值时，所述压力开关开启且所述电磁阀同步开启。

在其中的一实施例，当所述气体压力达到所述压力阈值时，所述压力开关断开且所述电磁阀同步关闭。

在其中的一实施例，所述压缩空气控制气路还包括过滤器和精密调压阀，所述过滤器用于过滤送入所述压缩空气控制气路中的压缩空气，所述精密调压阀设置于所述过滤器和所述电磁阀之间，用于调节过滤后的压缩空气的气压。

在其中的一实施例，所述压缩空气控制气路还包括一流量调节阀，设置于所述恒压储气罐和所述压力开关之间，当所述压力开关和所述电磁阀开启时，所述流量调节阀用于调节向所述气浮导轨补充的气体流量。

在其中的一实施例，所述气浮导轨的管道为塑料材质的圆形管道。

在其中的一实施例，所述气孔的孔径为0.7mm。

在其中的一实施例，当所述管道内的气体压力达到所述压力阈值时，所述橡胶片在气压作用下紧贴于所述管道的内管壁，从而封堵所述管道外表面上的气孔。

在其中的一实施例，所述滑块和所述管道之间所形成的所述气浮区随着所述滑块的移动而相应移动。

在其中的一实施例，所述恒压气浮导轨系统适用于移动摄像设备。

采用本发明的恒压气浮导轨系统，压缩空气控制气路感应气浮导轨中的气体压力，并且在低于压力阈值时向气浮导轨内补充气体以确保气体压力保持恒定，气浮导轨包括管道、橡胶片和滑块，管道的外表面具有多个均匀排列的气孔，橡胶片和滑块上分别安装有间距相同、极性相同的多个永磁铁。当滑块移动到管道的任一位置时，橡胶片在磁性斥力作用下从管道的内管壁相脱离，管道内的部分气体从气孔流出，滑块和管道之间形成气浮区以便滑块在管道的上方悬空滑行。

相比于现有技术，本发明的恒压气浮导轨系统结构简单，制作安装方便。其巧妙地利用磁铁同性相斥的原理，在滑块以及管道内部的橡胶片上同时安装极性相同的永磁铁，当滑块移动时，橡胶片在永磁铁的磁性斥力作用下，开启管道上的气孔，从而在滑块和管道之间的该位置区域形成气浮区。由于气浮区只局限于滑块和管道之间，管壁内经由气孔流出的气体并不多，导轨内的气体在压缩空气控制气路的作用下能及时得到补充，气体压力始终控制在设定范围内，保证了气浮区的气体压力恒定。当应用于移动拍摄领域时，可使滑块上的摄影器材平稳移动，同时也避免了不必要的浪费，大大降低了使用成本。另外，由于气流流出的区域小，也规避了传统气浮导轨所存在的气流噪音大的弊端。

附图说明

读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，

图1示出依据本发明一实施方式的恒压气浮导轨系统的结构示意图；以及

图2示出图1的恒压气浮导轨系统的气浮导轨的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。

下面参照附图，对本发明各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。

图1示出依据本发明一实施方式的恒压气浮导轨系统的结构示意图。图2示出图1的恒压气浮导轨系统的气浮导轨的结构示意图。

参照图1，在该实施例中，本发明的恒压气浮导轨系统包括压缩空气控制气路20以及两条气浮导轨50。压缩空气控制气路20可以同时向上下两条气浮导轨50供气，这两条气浮导轨的结构参数完全相同。具体地，压缩空气控制气路20用来感应气浮导轨50中的气体压力，并且在气体压力小于预设压力值时，向气浮导轨50内补充气体，从而确保气浮导轨50中的气体压力保持恒定。

在一具体实施例中，该压缩空气控制气路20包括一电磁阀25、一恒压储气罐26和一压力开关30。电磁阀25和压力开关30电连接。当气浮导轨50中的气体压力小于预设压力值时，压力开关30开启且电磁阀25同步开启。当气浮导轨50中的气体压力达到预设压力值时，压力开关30断开且电磁阀25同步关闭。较佳地，压缩空气控制气路20还包括过滤器23和精密调压阀24。过滤器23过滤送入压缩空气控制气路20中的压缩空气，精密调压阀24设置于过滤器23和电磁阀25之间，用于调节过滤后的压缩空气的气压。如此一来，过滤器23、精密调压阀24、电磁阀25、恒压储气罐26以及压力开关30通过密封管路依次连接并通向气浮导轨50内，因而压缩空气也可依次通过过滤器23、精密调压阀24、电磁阀25、恒压储气管26以及压力开关30输入至气浮导轨50内。在该实施例中，通过压力开关30后的管路分支，同时通向两条气浮导轨50内。根据气浮导轨内的气压参数设定需求，恒压储气罐26还可选定不同的恒压值。当气浮导轨50内的压力值小于预定值时，压力开关30迅速打开，恒压储气罐26中的气体可以迅速感应气浮导轨气路中的压力小于预定值，从而向气路补充气体，因此可克服现有技术中通过压缩气源补充气体反映慢的缺陷，保证气浮导轨内始终保持恒压。

在一具体实施例中，该压缩空气控制气路20还包括一流量调节阀27。流量调节阀27设置于恒压储气罐26和压力开关30之间，当压力开关30和电磁阀25开启时，流量调节阀27调节向气浮导轨的气路所补充的气体流量。

气浮导轨50包括管道501、橡胶片502和滑块503。例如，气浮导轨的管道501为塑料材质的圆形管道。并且，管道501的外表面具有多个均匀排列的气孔H1。较佳地，气孔的孔径为0.7mm，气流通过气孔H1时并不会出现啸叫，大大降低了工作噪音。橡胶片502放置在管道501的内部且与管道501的长度相匹配。滑块503设置于管道501的外表面。橡胶片502设置有间距相同的多个永磁铁504，滑块503上也安装有与橡胶片502上的永磁铁504间距相同的多个永磁铁(图2未示出)，这些永磁铁的磁极性与橡胶片502的永磁铁的磁极性相同。当滑块503移动到管道501的任一位置时，橡胶片502在永磁铁之间的磁性斥力作用下从管道501的内管壁相脱离，管道501内的部分气体从气孔H1流出，滑块503和管道501之间形成气浮区以便滑块503在管道501的上方悬空滑行。在此，滑块503和管道501之间所形成的气浮区随着滑块503的移动而相应移动。

详细而言，管道501的上半部分管壁上均匀排列着气孔H1，所有气孔的孔径大小完全一致。当管道501内的气体压力达到设定压力时，橡胶片502在气压作用下紧贴于管道501的内管壁，正好封堵住管壁上的所有气孔H1，起到关闭气孔的作用。这样管壁就成为一个封闭区域，使管壁保持恒压。橡胶片502上设置有一定尺寸的永磁铁504，这些永磁铁504在橡胶片502上均匀排列，排列间距相等且每个永磁铁极性相同。滑块503在管道501上悬空滑行，滑块503也可采用塑料材质。滑块503上也安装有永磁铁，永磁铁的排列与橡胶片502上的永磁铁相对应，而且极性相同。根据磁铁同性相斥的原理，当滑块503移动到管道501的任何一处时，该位置的橡胶片502由于磁铁的磁性斥力作用向下弹开，不再紧贴管壁，同时该位置的气孔H1也被打通，管道501内的气体通过这些气孔流出，从而在管道501与滑块503之间形成气浮区。由于管道501内的气体压力始终保持恒定，而气浮区只是局限于滑块503和管道501之间，管壁内流出的气体不多，管道内流失的气体在压缩空气控制气路20的作用下能够得到及时补充，管道内的气体压力始终控制在设定压力范围内，从而保证了管道501与滑块503之间的气浮区的气浮压力也始终保持恒定，使得滑块503以及滑块上的移动设备能够平稳滑行。

采用本发明的恒压气浮导轨系统，压缩空气控制气路感应气浮导轨中的气体压力，并且在低于压力阈值时向气浮导轨内补充气体以确保气体压力保持恒定，气浮导轨包括管道、橡胶片和滑块，管道的外表面具有多个均匀排列的气孔，橡胶片和滑块上分别安装有间距相同、极性相同的多个永磁铁。当滑块移动到管道的任一位置时，橡胶片在磁性斥力作用下从管道的内管壁相脱离，管道内的部分气体从气孔流出，滑块和管道之间形成气浮区以便滑块在管道的上方悬空滑行。

相比于现有技术，本发明的恒压气浮导轨系统结构简单，制作安装方便。其巧妙地利用磁铁同性相斥的原理，在滑块以及管道内部的橡胶片上同时安装极性相同的永磁铁，当滑块移动时，橡胶片在永磁铁的磁性斥力作用下，开启管道上的气孔，从而在滑块和管道之间的该位置区域形成气浮区。由于气浮区只局限于滑块和管道之间，管壁内经由气孔流出的气体并不多，导轨内的气体在压缩空气控制气路的作用下能及时得到补充，气体压力始终控制在设定范围内，保证了气浮区的气体压力恒定。当应用于移动拍摄领域时，可使滑块上的摄影器材平稳移动，同时也避免了不必要的浪费，大大降低了使用成本。另外，由于气流流出的区域小，也规避了传统气浮导轨所存在的气流噪音大的弊端。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种恒压气浮导轨系统，其特征在于，所述恒压气浮导轨系统包括一压缩空气控制气路和一气浮导轨，

所述压缩空气控制气路用于感应所述气浮导轨中的气体压力，并且在所述气体压力小于压力阈值时向所述气浮导轨内补充气体，以确保所述气体压力保持恒定；

所述气浮导轨包括管道、橡胶片和滑块，其中，所述管道的外表面具有多个均匀排列的气孔，所述橡胶片放置在所述管道的内部且与所述管道的长度相匹配，所述滑块设置于所述管道的外表面，所述橡胶片和所述滑块上分别安装有间距相同的多个永磁铁，且永磁铁的极性相同；

其中，当所述滑块移动到所述管道的任一位置时，所述橡胶片在永磁铁之间的磁性斥力作用下从所述管道的内管壁相脱离，所述管道内的部分气体从所述气孔流出，所述滑块和所述管道之间形成气浮区以便所述滑块在所述管道的上方悬空滑行。

2.根据权利要求1所述的恒压气浮导轨系统，其特征在于，所述压缩空气控制气路包括依次密封连接的一电磁阀、一恒压储气罐和一压力开关，其中，所述电磁阀和所述压力开关电连接，当所述气体压力小于所述压力阈值时，所述压力开关开启且所述电磁阀同步开启。

3.根据权利要求2所述的恒压气浮导轨系统，其特征在于，当所述气体压力达到所述压力阈值时，所述压力开关断开且所述电磁阀同步关闭。

4.根据权利要求2所述的恒压气浮导轨系统，其特征在于，所述压缩空气控制气路还包括过滤器和精密调压阀，所述过滤器用于过滤送入所述压缩空气控制气路中的压缩空气，所述精密调压阀设置于所述过滤器和所述电磁阀之间，用于调节过滤后的压缩空气的气压。

5.根据权利要求2所述的恒压气浮导轨系统，其特征在于，所述压缩空气控制气路还包括一流量调节阀，设置于所述恒压储气罐和所述压力开关之间，当所述压力开关和所述电磁阀开启时，所述流量调节阀用于调节向所述气浮导轨补充的气体流量。

6.根据权利要求1所述的恒压气浮导轨系统，其特征在于，所述气浮导轨的管道为塑料材质的圆形管道。

7.根据权利要求1所述的恒压气浮导轨系统，其特征在于，所述气孔的孔径为0.7mm。

8.根据权利要求1所述的恒压气浮导轨系统，其特征在于，当所述管道内的气体压力达到所述压力阈值时，所述橡胶片在气压作用下紧贴于所述管道的内管壁，从而封堵所述管道外表面上的气孔。

9.根据权利要求1所述的恒压气浮导轨系统，其特征在于，所述滑块和所述管道之间所形成的所述气浮区随着所述滑块的移动而相应移动。

10.根据权利要求1所述的恒压气浮导轨系统，其特征在于，所述恒压气浮导轨系统适用于移动摄像设备。