CN112065858A

CN112065858A - 气足

Info

Publication number: CN112065858A
Application number: CN202011243535.3A
Authority: CN
Inventors: 江旭初; 袁嘉欣; 吴火亮
Original assignee: Shanghai Yinguan Semiconductor Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Yinguan Semiconductor Technology Co Ltd
Priority date: 2020-11-10
Filing date: 2020-11-10
Publication date: 2020-12-11
Anticipated expiration: 2040-11-10
Also published as: WO2022099944A1; CN112065858B

Abstract

本发明公开了一种气足。本发明中，气足包括：气足本体，气足本体呈矩形板状，且矩形板的四个角部设有倒角面；气足本体的底面上开设有第一环形泄气槽和第二环形泄气槽，第一环形泄气槽与第二环形泄气槽同轴设置且相对于第二环形泄气槽径向向内间隔开，在第一环形泄气槽和第二环形泄气槽之间形成气浮区；矩形气足本体的底面上还具有位于第二环形泄气槽内的真空预载区；气足本体的各侧面和/或各倒角面上均开设有泄气口；气足本体内开设有与第一环形泄气槽和第二环形泄气槽相连通的多个泄气通道；多个泄气通道分别与各泄气口连通。与现有技术相比，使得气足性能稳定，结构简单，安装使用方便，加工成本低。

Description

气足

技术领域

本发明实施例涉及精密设备技术领域，特别涉及气足。

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所示为现有技术的一种方形气足，该方形气足的气足板103的底面四个角为气浮结构101a、101b、101c、101d，中心为真空预紧力结构102，气浮结构101a、101b、101c、101d与真空预紧力结构102由气足板103加工成一体。如图 2 所示，气足工作时，气浮结构101a、101b、101c、101d通入正压气体，在气足与平台201之间形成气膜，使气足受到气浮力N的支撑，保证气足在平台201上作无摩擦运动，而真空预紧力结构102则通入真空，使气足受到与气浮力N方向相反的真空预紧力F的作用，调节气浮力N及真空预紧力F的大小，可调节气足的气浮刚度。

上述现有技术的方形气足结构的特点是，若要提高气足的气浮刚度，需同时增加气浮力N和真空预紧力F，而增加真空预紧力F会导致气足板103的中部产生弯曲(如图2中的虚线所示 )，如图3所示，布置在方形气足结构四角的气浮结构101的变形量不均匀，导致整个气足性能不稳定，容易产生气振或者啸叫，从而影响精密运台的性能。

在专利CN201110053278中，针对方形气足变形不均匀的问题，提出另外一种该领域的气足解决方案。该发明提供一种分体式气足，气浮结构与真空预紧力结构分离，避免气足板在受到真空预紧力作用时产生弯曲变形，对气浮区域产生的影响，但该气足方案结构非常复杂，加工成本高，装调困难。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种气足，使得气足性能稳定，结构简单，安装使用方便，加工成本低。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种气足，包括：气足本体，所述气足本体呈矩形板状，且所述矩形板的四个角部设有倒角面；

所述气足本体的底面上开设有第一环形泄气槽和第二环形泄气槽，所述第一环形泄气槽与所述第二环形泄气槽同轴设置且相对于所述第二环形泄气槽径向向内间隔开，在所述第一环形泄气槽和所述第二环形泄气槽之间设置气浮区；

所述矩形气足本体的底面上还具有位于所述第二环形泄气槽内的真空预载区；

所述气足本体的各侧面和各倒角面上均开设有泄气口；所述气足本体内开设有与所述第一环形泄气槽和所述第二环形泄气槽相连通的多个泄气通道；所述多个泄气通道分别与各泄气口连通。

本发明实施方式相对于现有技术而言，气足本体呈矩形板状，且有倒角面，这种气足与安装连接板更为匹配，在安装中安装更为方便。且泄气口可开设在气足本体的各侧面，也可开设在气足本体的各倒角面上，或是各侧面和各倒角面上均开设有泄气口，使得管路安装更为方便，可从气足本体的多方位进行选择安装，适应更多的应用环境。多个泄气通道连通第一环形泄气槽、第二环形泄气槽和泄气口，第一环形泄气槽、第二环形泄气槽之间形成气浮区，气浮区用于通入正压气体，在气足和平台之间形成气模，使气足受到气浮力的支撑，而真空预载区的空气被抽出，该区域形成真空，使气足受到与气浮力方向相反的真空预紧力，调节真空度的大小，可以实现气足的气浮刚度大小的调节。由于气浮区为环形，气浮区沿周向连续均匀地围绕在真空预载区的外围，并且两者一体构造在气足本体上，因此在提高气足的气浮刚度时，气足本体所产生的变形量小且均匀，整个气足的气浮性能能够稳定地维持，从而可保证精密运动台的良好性能。另外，本发明提供的气足中的气浮区和真空预载区均位于气足本体上，气足结构简单、易于装调，同时加工成本低。

在一实施例中，各所述泄气口沿周向等角度设置。

在一实施例中，所述倒角面与其相邻的两个侧面的夹角相同。

在一实施例中，各所述倒角面的倒角深度为8-20mm。

在一实施例中，所述第一环形泄气槽与所述第二环形泄气槽与所述气足本体同轴设置；

所述气足本体的底面上开设有与所述气足本体同轴设置的真空孔，所述真空孔位于所述真空预载区内；所述气足本体内设有与所述真空孔相通的真空气道，所述真空气道与外界相通。

在一实施例中，所述气足本体具有与所述底面相对设置的顶面；

所述真空孔贯穿所述气足本体的底面和所述气足本体的顶面；

所述气足还包括堵住所述真空孔位于所述气足本体的顶面一端的堵头。

在一实施例中，任意一个所述倒角面上开设有与所述真空气道相连通的真空口。

在一实施例中，所述气足本体内设有用于进气的正压气道；

所述气足本体上开设有与所述正压气道相通的多个节流孔，所述节流孔设置在所述气浮区内。

在一实施例中，所述节流孔绕所述气足本体的轴线等距环设。

在一实施例中，至少一个所述倒角面上开设有进气口；

所述正压气道包括：

进气通道，开设在所述气足本体内，且径向延伸，与所述进气口相连通；

走气通道，环绕设置在所述气足本体内，且与所述气浮区同轴设置；所述走气通道与所述进气通道和各所述节流孔相连通。

在一实施例中，各所述节流孔垂向设置，且与所述走气通道相连通。

在一实施例中，所述气足本体具有与所述底面相对设置的顶面，所述气足本体的顶面上开设有与所述走气通道相连通的环形开口槽；

所述气足还包括：封住所述环形开口槽的密封垫。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是现有技术的一种方形气足；

图2是图1所示气足在工作时的受力图；

图3是图1所示方形气足变形仿真图；

图4是根据本发明一实施例的气足的俯视图；

图5是根据本发明一实施例的气足底部翻转立体图；

图6是图4的A-A剖视图；

图7是图4的B-B剖视图

图8是根据本发明一实施例的气足变形仿真图。

其中：100、气足；30、气足本体；31、侧面；32、倒角面；40、密封垫；50、堵头；301、气浮区；302、真空预载区；303a、第一环形泄气槽；303b、第二环形泄气槽；304、泄气通道；6、泄气口；305、正压气道；3051、进气通道；7、进气口；3052、走气通道；306、环形开口槽；307、节流孔；308、真空气道；309、真空孔；8、真空口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

以下将结合附图对本发明的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

下文参照附图描述本发明的实施例。如图4和图5所示，气足包括：气足本体30，气足本体30的底面上具有与气足本体30同轴设置的气浮区301，且气浮区301为环形。气足本体30的底面上还具有位于气浮区301的内环内的真空预载区302，且真空预载区302与气浮区301、气足本体30同轴设置。气足本体30为具有4个倒角的方形结构，具有一定的厚度。应当理解，气足本体30可为其他的规则结构，例如为但不限于圆形体、多边形体。气足100在应用状态时，正压气体通入气浮区301，在气足本体30与平台之间形成气膜，使气足100受到气浮力的支撑，保证气足100在平台上作无摩擦运动。将真空预载区302内的空气吸走，使气足本体30受到与气浮力方向相反的真空预紧力的作用，调节气浮力和真空预紧力的大小，即可调节气足的气浮刚度。

通过上述内容可知，气浮区301用于通入正压气体，在气足和平台之间形成气模，使气足受到气浮力的支撑，而真空预载区302的空气被抽出，该区域形成真空，使气足受到与气浮力方向相反的真空预紧力，调节真空度的大小，可以实现气足的气浮刚度大小的调节。由于气浮区301为环形，气浮区301沿周向连续均匀地围绕在真空预载区302的外围，并且两者一体构造在气足本体30上，因此在提高气足100的气浮刚度时，气足本体30所产生的变形量小且均匀，整个气足的气浮性能能够稳定地维持，从而可保证精密运动台的良好性能。另外，本发明提供的气足中的气浮区301和真空预载区302均位于气足本体30上，气足结构简单、易于装调，同时加工成本低。

如图5和图6所示，为了保证气浮区301的高压气体稳定，气足本体30的底面上开设有第一环形泄气槽303a和第二环形泄气槽303b，第一环形泄气槽303a和第二环形泄气槽303b与气足本体30同轴设置，且第一环形泄气槽303a和第二环形泄气槽303b均为圆环形，并径向间隔，第一环形泄气槽303a和第二环形泄气槽303b之间形成气浮区301。从而气浮区301内通入的正压气体可通过第一环形泄气槽303a和第二环形泄气槽303b及时排出，保证气浮区301形成稳定的高压区，也减少气浮区内301内的正压气体对的真空预载区302的干扰，使气足本体30受到的真空预紧力维持稳定。通过上述的构造，可让气足的气浮性能更为稳定。

具体如图4和图5所示，气浮区301为圆环形，真空预载区302在气浮区301内为圆形。其中，圆环形为图4中所示的常规圆环形，或者圆环形为由波浪线或折线围成的非常规圆环形。本实施例中，为了使气足100的变形量最小化、变形程度最均匀化，优选气浮区301为如图4所示的常规圆环形。真空预载区302位于气浮区301的内环内，真空预载区302为规则形态结构，本实施例中为圆形。其中，圆形的外轮廓线为图4中所示的常规圆形轮廓线，或者圆形的外轮廓线为波浪线或折线等非常规轮廓线。本实施例中，为了使气足100的变形量最小化、变形程度最均匀化，优选真空预载区302为圆形且其外轮廓线为如图4所示的常规圆形轮廓线。

进一步的对气足的变形量分析，现有的方形气足结构中四角的气浮结构与本实施例中的气足相比，在相同结构尺寸和真空预载力的情况下，如图3所示，在现有的方形气足结构中四角的气浮结构的变形量不均匀，而如图8所示，本实施例中的气足变形量较为均匀，且真空预载导致的气足100的变形量比现有方形气足降低了将近3倍。

也就是说，如图5所示，本实施例中，气浮区301为圆环形且真空预载区302为圆形，第一环形泄气槽303a、第二环形泄气槽303b、气浮区301和真空预载区302的结构配合构造，从图8中可看出使气足100的变形量最小化且变形程度最均匀化，进而使气足100的气浮稳定性达到最佳。基于使气足100的变形量最小化且变形程度最均匀化的原则，气浮区301和真空预载区302两者具有多种配合构造，可参考上述的气浮区301和真空预载区302的其他可选结构形式，均属于本发明的保护范围。

具体的说，如图5和图7所示，气足本体30上开设有与第一环形泄气槽303a和第二环形泄气槽303b相连通的泄气通道304，泄气通道304与外界相通。气足本体30呈矩形板状，且矩形板的四个角部设有倒角面32，气足本体30上开设有连通泄气通道304的泄气口6。泄气通道304为绕气足本体30中心轴同平面向外沿同角度均匀设有8条，对应泄气口6设有8个，4个倒角面32上和4个侧面31上均设有泄气口6，泄气通道304径向延伸至对应的泄气口6。应当理解，泄气通道304也可为一条，对应泄气口6设置一个，此时泄气通道向外延申至气足本体30外表面形成的泄气口6可设置在侧面31上也可设置在倒角面32上。泄气通道304也可不是8条，而是4条、6条、10条等，泄气口6可均设置在倒角面32上，也可均设置在侧面31上，或是倒角面32和侧面31上均开设。气足本体30呈矩形板状，且有倒角面32，这种气足与安装连接板更为匹配，在安装中安装更为方便。且泄气口6可开设在气足本体30的各侧面31，也可开设在气足本体30的各倒角面32上，或是各侧面31和各倒角面32上均开设有泄气口6，使得管路安装更为方便，可从气足本体的多方位进行选择安装，适应更多的应用环境。

可选的，泄气通道304为多条时，泄气口6设置多个时，泄气口6沿周向等角度设置。从而可实现对气浮区301的各区域均匀泄压，让气足运行更稳定。

另外，倒角面32与其相邻的两个侧面31的夹角相同。倒角面32的倒角深度为8-20mm，例如倒角面32的倒角深度为10mm、12mm或18mm等，按照实际需求进行设置。从而使得更易在倒角面32上开设泄气口6，让气足的安装使用更为方便。且第一环形泄气槽303a和第二环形泄气槽303b可正常的设置在气足本体30的底面上。

另外，如图5和图6所示，气足本体30内设有用于进气的正压气道305，气足本体30上开设有与正压气道305相通的多个节流孔307，节流孔307设置在气浮区301内。通过正压气道305，向正压气道305内注入气体，气体从节流孔307中流出至气浮区301内，形成气膜。

进一步的，如图5所示，节流孔307绕气足本体30的轴线等距环设。从而在气浮区301内各部位可均匀出气，使得气浮区301上的气膜均衡，气足气浮性能稳定。

进一步的，如图6所示，至少一个倒角面32上开设有进气口7，正压气道305包括：进气通道3051和走气通道3052。进气通道3051开设在气足本体30内，且径向延伸至与进气口7相连通。走气通道3052环绕设置在气足本体30内，且与气浮区301、第一环形泄气槽303a和第二环形泄气槽303b同轴设置，走气通道3052与进气通道3051和各节流孔307相连通。通过气泵等向进气通道3051注入气体，气体流向走气通道3052，最后从节流孔307中流出。可以理解的，进气口7也可以开设在气足本体30的侧面31上。通过环形设置的走气通道3052，向进气通道3051内注入气体时，就可让整个走气通道3052内有气体进入，各节流孔307可有气体排出，气浮区内形成气浮力，结构简单，且只需在进气口7处接通管道，使用也便捷。

另外，如图6和图7所示，走气通道3052与第一环形泄气槽303a、第二环形泄气槽303b同轴设置在气足本体30内部，呈环形，较优地呈圆环形。走气通道3052环绕连通各进气通道3051和各节流孔307，从而在向进气通道3051内注入气体时，气足本体30内部气体相通气压均匀。通过走气通道3052、第一环形泄气槽303a、第二环形泄气槽303b使得气足100内部和外部均匀受力，气路空间布局简单合理，如图8所示，气足100具备非常好的稳定性。

可选的，如图6所示，各节流孔307垂向设置，且与走气通道3052相连通。

进一步的，如图4和图6所示，气足本体30具有与底面相对设置的顶面，气足本体30的顶面上开设有与走气通道3052相连通的环形开口槽306。气足还包括：封住环形开口槽306的密封垫40。即环形开口槽306在气足顶部的一侧具有敞口，在加工环形开口槽306时，可直接从外部向气足内加工形成环形开口槽306，使得制造工艺上更为简单方便。且密封垫40的安装，可封闭环形开口槽306的敞口。

另外，如图6和图7所示，气足本体30的底面上开设有真空孔309，真空孔309位于真空预载区302内，真空孔309与气足本体30同轴设置。气足本体30内设有与真空孔309相通的真空气道308，真空气道308与外界相通。可通过在任意一个倒角面32上开设有与真空气道308相连通的真空口8，实现真空气道308与外界相通，将气体排出。在气足外设置抽气装置抽取真空气道308内的空气，真空预载区302内的空气通过真空孔309进入到真空气道308被吸走，从而在真空预载区302内形成真空，使得真空预载区302和平台之间形成和环形气浮区301相反的真空预载力，调节该真空度的大小，可以实现气足的气浮刚度大小的调节。可以理解的，真空口8也可以开设在气足本体30的侧面31上。

优选的，如图5和7所示，气足本体30具有与底面相对设置的顶面，真空孔309与气足本体30同轴设置，并贯穿气足本体30的顶面和气足本体30的顶面。气足100还包括堵住真空孔309位于气足本体30的顶面一端的堵头50。在气足不工作时，可将堵头50去除，对气足100内部进行清理。在气足工作上，通过堵头50堵住真空孔309的一端，可防止真空密闭空间被破坏。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。

考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种气足，其特征在于，包括：气足本体，所述气足本体呈矩形板状，且所述矩形板的四个角部设有倒角面；

所述气足本体的各侧面和/或各倒角面上均开设有泄气口；所述气足本体内开设有与所述第一环形泄气槽和所述第二环形泄气槽相连通的多个泄气通道；所述多个泄气通道分别与各泄气口连通。

2.根据权利要求1所述的气足，其特征在于，各所述泄气口沿周向等角度设置。

3.根据权利要求1所述的气足，其特征在于，所述倒角面与其相邻的两个侧面的夹角相同。

4.根据权利要求3所述的气足，其特征在于，各所述倒角面的倒角深度为8-20mm。

5.根据权利要求1所述的气足，其特征在于，所述第一环形泄气槽与所述第二环形泄气槽与所述气足本体同轴设置；

6.根据权利要求5所述的气足，其特征在于，所述气足本体具有与所述底面相对设置的顶面；

7.根据权利要求5所述的气足，其特征在于，任意一个所述倒角面上开设有与所述真空气道相连通的真空口。

8.根据权利要求1所述的气足，其特征在于，所述气足本体内设有用于进气的正压气道；

9.根据权利要求8所述的气足，其特征在于，所述节流孔绕所述气足本体的轴线等距环设。

10.根据权利要求8所述的气足，其特征在于，至少一个所述倒角面上开设有进气口；

所述正压气道包括：

11.根据权利要求10所述的气足，其特征在于，各所述节流孔垂向设置，且与所述走气通道相连通。

12.根据权利要求10所述的气足，其特征在于，所述气足本体具有与所述底面相对设置的顶面，所述气足本体的顶面上开设有与所述走气通道相连通的环形开口槽；

所述气足还包括：封住所述环形开口槽的密封垫。