CN112146881A - 一种气浮轴承的振动偏移检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气浮轴承的振动偏移检测装置，包括基座，基座上设有用于固定气浮轴承的内轴套的三爪定位盘，所述基座上设有气浮轴承驱动机构，所述气浮轴承驱动机构包括设置在基座上的固位架，所述固位架上设有竖直向下的伸缩气缸，所述伸缩气缸的伸缩端设有升降架，所述升降架设有竖直向上的限位滑杆，所以升降架上设有与气浮轴承同轴心设置的转动轴，所述转动轴的底端设有用于与气浮轴承的外轴圈表面相抵触的定位管；所述基座上设有多个用于检测气浮轴承的横向振动偏移检测机构和竖向振动偏移检测机构。本发明能够能够同时对气浮轴承的横向振动偏移度和竖向振动偏移度进行检测，使得检测的效果较好，能充分全面的反应气浮轴承振动特性。

Description

一种气浮轴承的振动偏移检测装置
技术领域
本发明涉及轴承制造技术领域，特别涉及一种气浮轴承的振动偏移检测装置。
背景技术
气浮轴承因具有精度高、无摩擦、无磨损、无需保养、环境适应能力强、低速时不出现爬行和滞后等卓越性能而广泛应用于微电子制造及其测量领域。通过优化结构参数及相应的位置伺服控制系统，目前气浮平台的定位精度已经达到纳米级，最大加速度超过10g，行程大于1000mm，满足诸多微电子制造及其测量设备对运动定位载体的要求。受节流形式、气膜厚度、预载方式、几何形状、加工精度、供气压力及工况等诸多因素的影响，气浮轴承内的压力气体在极短时间内流动状态发生多次变化，气膜间隙内的压力波动使气体轴承产生振幅从几纳米到几十纳米，频率从几十赫兹到几千赫兹的宽频微幅自激振动。与运动方向垂直的振动分量影响加工和测量精度，沿运动方向的振动分量影响进给精度和定位精度。气浮轴承轴承加工完成后，需要检测轴承各零件之间的配合情况，如果零件之间配合有问题，就会产生异常的振动。而现有的气浮轴承的振动偏移检测装置不能同时对横向振动偏移度和竖向振动偏移度进行检测，使得检测的效果较差，不能充分全面的反应气浮轴承振动特性，不能起到气浮平台的精度以及理论分析的实验验证。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种气浮轴承的振动偏移检测装置。本发明能够同时对气浮轴承的横向振动偏移度和竖向振动偏移度进行检测，使得检测的效果较好，能充分全面的反应气浮轴承振动特性。
本发明的技术方案：一种气浮轴承的振动偏移检测装置，包括基座，基座上设有用于固定气浮轴承的内轴套的三爪定位盘，所述基座上设有气浮轴承驱动机构，所述气浮轴承驱动机构包括设置在基座上的固位架，所述固位架上设有竖直向下的伸缩气缸，所述伸缩气缸的伸缩端设有升降架，所述升降架设有竖直向上的限位滑杆，所述固位架上设有与限位滑杆配合的限位滑套，所以升降架上设有与气浮轴承同轴心设置的转动轴，所述转动轴的底端设有用于与气浮轴承的外轴圈表面相抵触的定位管；所述基座上设有多个用于检测气浮轴承的横向振动偏移检测机构和竖向振动偏移检测机构，所述基座上设有与转动轴传动连接的第一调速电机，所述基座上设有用于驱动三爪定位盘转动的第二调速电机。
前述的气浮轴承的振动偏移检测装置中，所述横向振动偏移检测机构包括设置在基座上的第一定位架，所述第一定位架的顶部设有横向的且朝向气浮轴承的外轴圈的第一定位套筒，所述第一定位套筒内设有横向振动检测探头，所述横向振动检测探头包括设置在第一定位套筒内的第一定位壳体，所述第一定位壳体内设有朝向气浮轴承的外轴圈的第一伸缩腔，所述第一伸缩腔内设有带有第一滑块的第一位移传感器，所述第一滑块上设有伸出第一伸缩腔外的且端部与气浮轴承的外轴圈外侧接触的第一检测杆，所述第一滑块与第一伸缩腔的内侧端之间设有第一复位弹簧，所述第一定位套筒上设有用于固定第一定位壳体的第一定位螺栓。
前述的气浮轴承的振动偏移检测装置中，所述竖向振动偏移检测机构包括设置在基座上的第二定位架，所述第二定位架的顶部设有横向的且朝向气浮轴承的外轴圈的第二定位套筒，所述第二定位套筒内设有滑动架，所述滑动架伸入到气浮轴承的外轴圈的下方，所述滑动架的端部设有竖直向上的第三定位套筒，所述第三定位套筒内固定有竖向振动检测探头，所述竖向振动检测探头包括设置在第三定位套筒内的第二定位壳体，所述第二定位壳体内设有朝向气浮轴承的外轴圈的第二伸缩腔，所述第二伸缩腔内设有带有第二滑块的第二位移传感器，所述第二滑块上设有伸出第二伸缩腔外的且端部与气浮轴承的外轴圈底侧接触的第二检测杆，所述第二滑块与第二伸缩腔的内侧端设有第二复位弹簧。
前述的气浮轴承的振动偏移检测装置中，所述第二定位套筒上设有用于固定滑动架的第二手动螺栓，所述第三定位套筒上设有用于固定第二定位壳体的第三定位螺栓。
前述的气浮轴承的振动偏移检测装置中，所述第一检测杆或/和第二检测杆的前端螺纹连接有防磨端头，所述防磨端头的前端为弧形端面且为光滑面。
前述的气浮轴承的振动偏移检测装置中，所述定位管的底部设有弹性防撞机构，所述弹性防撞机构包括设置在定位管底端的定位圈，所述定位圈与定位管之间设有减震弹簧。
前述的气浮轴承的振动偏移检测装置中，所述定位圈的顶部设有竖直向上的多个限位柱，所述定位管底端的设有与限位柱相配合的限位孔。
前述的气浮轴承的振动偏移检测装置中，所述定位圈的底面设有橡胶防撞层，橡胶防撞层的底部设有防滑槽。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明在对气浮轴承的振动偏移检测事，首先通过三爪定位来对气浮轴承的内轴套进行固定，然后通过控制气浮轴承驱动机构向下压，通过控制伸缩气缸伸缩带动升降架下压，进而带动定位管向下移动，并与气浮轴承的外轴圈表面相抵触，起到了对气浮轴承的外轴圈固定的定位作用，然后在调速电机驱动定位轴转动，转动的定位轴则带动定位管进行转动，定位管则带动外轴圈进行转动，则利用横向振动偏移检测机构和竖向振动偏移检测机构，来对气浮轴承的外轴圈转动过程中的横向振动偏移度和竖向振动偏移度进行检测，本发明可通过带分别驱动气浮轴承的内轴套或外周圈分别进行程度的转动，并能同时对气浮轴承的横向振动偏移度和竖向振动偏移度进行检测，使得检测的效果较好，能充分全面的反应气浮轴承振动特性，起到了对气浮平台的精度以及理论分析的实验验证。
2、本发明中设置特定结构的横向振动偏移检测机构来对气浮轴承运动过程中的横向振动偏移度进行检测，主要是根据不同规格大小的气浮轴承，来对横向振动偏移检测机构进行调整，主要是调整第一定位壳体与第一定位套筒的位置，使得第一检测杆的端部与气浮轴承的外轴圈的外侧臂相抵触，使得在气浮轴承的外轴圈转动过程中的产生的横向振动偏移时，带动第一检测杆进行移动，使得第一检测杆带动第一位移传感器上的第一滑块进行移动，则第一位移传感则对外轴圈转动过程中产生的横向偏移度进行检测，在第一复位弹簧的作用下了第一检测杆的前端始终与气浮轴承的外轴圈的外侧壁相抵触。
3、本发明设置特定结构的竖向振动偏移检测机构来对气浮轴承运动过程中的竖向振动偏移度进行检测，主要是根据不同规格大小的气浮轴承，来对竖向振动偏移检测机构振动偏移检测机构进行调整，主要是调整第二定位套筒与滑动架的位置，和同时调整第三定位套筒与第二定位壳体之间的位置关系，使得第二检测杆的端部与气浮轴承的外轴圈底部相抵触，使得在气浮轴承的外轴圈转动过程中的产生竖直振动偏移时，带动第二检测杆进行移动，使得第二检测杆带动第二位移传感器上的第二滑块进行移动，则第二位移传感则对外轴圈转动过程中产生的横向偏移度进行检测，在第二复位弹簧的作用下了第二检测杆的前端始终与气浮轴承的外轴圈的外侧壁相抵触。
4、本发明在第一检测杆或/和第二检测杆的前端螺纹连接有防磨端头，所述防磨端头的前端为弧形端面且为光滑面，起到了防磨损的作用，并且具有便于安装和拆卸的特点。
5、本发明定位管的底部设有弹性防撞机构，所述弹性防撞机构包括设置在定位管底端的定位圈，所述定位圈与定位管之间设有减震弹簧，定位圈的底面设有橡胶防撞层，橡胶防撞层的底部设有防滑槽，使得定位管与浮动轴承之间是弹性连接，不会对浮动轴承造成损伤。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是横向振动偏移检测机构的结构示意图；
图3是竖向振动偏移检测机构的结构示意图；
图4是弹性防撞机构的结构示意图。
1、基座；2、第一调速电机；3、气浮轴承；4、三爪定位盘；5、气浮轴承驱动机构；6、固位架；7、伸缩气缸；8、升降架；9、限位滑杆；10、限位滑套；11、转动轴；12、定位管；13、横向振动偏移检测机构；14、竖向振动偏移检测机构；15、第二调速电机；16、第一定位架；17、第一定位套筒；18、横向振动检测探头；19、第一定位壳体；20、第一伸缩腔；21、第一滑块；22、第一位移传感器；23、第一检测杆；24、第一复位弹簧；25、第一定位螺栓；26、第二定位架；27、第二定位套筒；28、滑动架；29、第三定位套筒；30、竖向振动检测探头；31、第二定位壳体；32、第二伸缩腔；33、第二滑块；34、第二位移传感器；35、第二复位弹簧；36、第二手动螺栓；37、防磨端头；38、弹性防撞机构；39、定位圈；40、减震弹簧；41、限位柱；42、限位孔；43、橡胶防撞层；44、防滑槽；45、第三定位螺栓；46、第二检测杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：一种气浮轴承的振动偏移检测装置，如图1-4所示，包括基座1，基座1上设有用于固定气浮轴承3的内轴套的三爪定位盘4，所述基座1上设有气浮轴承驱动机构5，所述气浮轴承驱动机构5包括设置在基座1上的固位架6，所述固位架6上设有竖直向下的伸缩气缸7，所述伸缩气缸7的伸缩端设有升降架8，所述升降架8设有竖直向上的限位滑杆9，所述固位架6上设有与限位滑杆9配合的限位滑套10，所以升降架8上设有与气浮轴承3同轴心设置的转动轴11，所述转动轴11的底端设有用于与气浮轴承3的外轴圈表面相抵触的定位管12；所述基座1上设有多个用于检测气浮轴承3的横向振动偏移检测机构13和竖向振动偏移检测机构14，所述基座1上设有与转动轴11传动连接的第一调速电机15，所述基座1上设有用于驱动三爪定位盘4转动的第二调速电机2，本发明在对气浮轴承3的振动偏移检测事，首先通过三爪定位来对气浮轴承3的内轴套进行固定，然后通过控制气浮轴承3驱动机构向下压，通过控制伸缩气缸7伸缩带动升降架8下压，进而带动定位管12向下移动，并与气浮轴承3的外轴圈表面相抵触，起到了对气浮轴承3的外轴圈固定的定位作用，然后在调速电机15驱动定位轴转动，转动的定位轴则带动定位管12进行转动，定位管12则带动外轴圈进行转动，则利用横向振动偏移检测机构13和竖向振动偏移检测机构14，来对气浮轴承3的外轴圈转动过程中的横向振动偏移度和竖向振动偏移度进行检测，本发明可通过带分别驱动气浮轴承3的内轴套或外周圈分别进行程度的转动，并能同时对气浮轴承3的横向振动偏移度和竖向振动偏移度进行检测，使得检测的效果较好，能充分全面的反应气浮轴承3振动特性，起到了对气浮平台的精度以及理论分析的实验验证。
如图2所示，所述横向振动偏移检测机构13包括设置在基座1上的第一定位架16，所述第一定位架16的顶部设有横向的且朝向气浮轴承3的外轴圈的第一定位套筒17，所述第一定位套筒17内设有横向振动检测探头18，所述横向振动检测探头18包括设置在第一定位套筒17内的第一定位壳体19，所述第一定位壳体19内设有朝向气浮轴承3的外轴圈的第一伸缩腔20，所述第一伸缩腔20内设有带有第一滑块21的第一位移传感器22，所述第一滑块21上设有伸出第一伸缩腔20外的且端部与气浮轴承3的外轴圈外侧接触的第一检测杆23，所述第一滑块21与第一伸缩腔20的内侧端之间设有第一复位弹簧24，所述第一定位套筒17上设有用于固定第一定位壳体19的第一定位螺栓25，本发明中设置特定结构的横向振动偏移检测机构13来对气浮轴承3运动过程中的横向振动偏移度进行检测，主要是根据不同规格大小的气浮轴承3，来对横向振动偏移检测机构13进行调整，主要是调整第一定位壳体与第一定位套筒17的位置，使得第一检测杆23的端部与气浮轴承3的外轴圈的外侧臂相抵触，使得在气浮轴承3的外轴圈转动过程中的产生的横向振动偏移时，带动第一检测杆23进行移动，使得第一检测杆23带动第一位移传感器22上的第一滑块21进行移动，则第一位移传感则对外轴圈转动过程中产生的横向偏移度进行检测，在第一复位弹簧24的作用下了第一检测杆23的前端始终与气浮轴承3的外轴圈的外侧壁相抵触。
如图3所示，所述竖向振动偏移检测机构14包括设置在基座1上的第二定位架26，所述第二定位架26的顶部设有横向的且朝向气浮轴承3的外轴圈的第二定位套筒27，所述第二定位套筒27内设有滑动架28，所述滑动架28伸入到气浮轴承3的外轴圈的下方，所述滑动架28的端部设有竖直向上的第三定位套筒29，所述第三定位套筒29内固定有竖向振动检测探头30，所述竖向振动检测探头30包括设置在第三定位套筒29内的第二定位壳体31，所述第二定位壳体31内设有朝向气浮轴承3的外轴圈的第二伸缩腔32，所述第二伸缩腔32内设有带有第二滑块33的第二位移传感器34，所述第二滑块33上设有伸出第二伸缩腔32外的且端部与气浮轴承3的外轴圈底侧接触的第二检测杆46，所述第二滑块33与第二伸缩腔32的内侧端设有第二复位弹簧35，本发明设置特定结构的竖向振动偏移检测机构14来对气浮轴承3运动过程中的竖向振动偏移度进行检测，主要是根据不同规格大小的气浮轴承3，来对竖向振动偏移检测机构14振动偏移检测机构进行调整，主要是调整第二定位套筒27与滑动架28的位置，和同时调整第三定位套筒29与第二定位壳体31之间的位置关系，使得第二检测杆的端部与气浮轴承3的外轴圈底部相抵触，使得在气浮轴承3的外轴圈转动过程中的产生竖直振动偏移时，带动第二检测杆进行移动，使得第二检测杆带动第二位移传感器上的第二滑块进行移动，则第二位移传感则对外轴圈转动过程中产生的横向偏移度进行检测，在第二复位弹簧的作用下了第二检测杆的前端始终与气浮轴承3的外轴圈的外侧壁相抵触。
所述第二定位套筒27上设有用于固定滑动架28的第二手动螺栓36，所述第三定位套筒29上设有用于固定第二定位壳体31的第三定位螺栓45。
所述第一检测杆23或/和第二检测杆46的前端螺纹连接有防磨端头37，所述防磨端头37的前端为弧形端面且为光滑面，起到了防磨损的作用，并且具有便于安装和拆卸的特点。
如图4所示，所述定位管12的底部设有弹性防撞机构38，所述弹性防撞机构38包括设置在定位管12底端的定位圈39，所述定位圈39与定位管38之间设有减震弹簧40,所述定位圈39的顶部设有竖直向上的多个限位柱41，所述定位管12底端的设有与限位柱41相配合的限位孔42,所述定位圈39的底面设有橡胶防撞层43，橡胶防撞层43的底部设有防滑槽44，使得定位管与浮动轴承之间是弹性连接，不会对浮动轴承造成损伤。
工作原理：在对气浮轴承3的振动偏移检测事，首先通过三爪定位来对气浮轴承3的内轴套进行固定，然后通过控制气浮轴承3驱动机构向下压，通过控制伸缩气缸7伸缩带动升降架8下压，进而带动定位管12向下移动，并与气浮轴承3的外轴圈表面相抵触，起到了对气浮轴承3的外轴圈固定的定位作用，然后在调速电机15驱动定位轴转动，转动的定位轴则带动定位管12进行转动，定位管12则带动外轴圈进行转动，则利用横向振动偏移检测机构13和竖向振动偏移检测机构14，来对气浮轴承3的外轴圈转动过程中的横向振动偏移度和竖向振动偏移度进行检测，本发明可通过带分别驱动气浮轴承3的内轴套或外周圈分别进行程度的转动，并能同时对气浮轴承3的横向振动偏移度和竖向振动偏移度进行检测，使得检测的效果较好，能充分全面的反应气浮轴承3振动特性，起到了对气浮平台的精度以及理论分析的实验验证。

Claims (8)

1.一种气浮轴承的振动偏移检测装置，其特征在于：包括基座(1)，基座(1)上设有用于固定气浮轴承(3)的内轴套的三爪定位盘(4)，所述基座(1)上设有气浮轴承驱动机构(5)，所述气浮轴承驱动机构(5)包括设置在基座(1)上的固位架(6)，所述固位架(6)上设有竖直向下的伸缩气缸(7)，所述伸缩气缸(7)的伸缩端设有升降架(8)，所述升降架(8)设有竖直向上的限位滑杆(9)，所述固位架(6)上设有与限位滑杆(9)配合的限位滑套(10)，所以升降架(8)上设有与气浮轴承(3)同轴心设置的转动轴(11)，所述转动轴(11)的底端设有用于与气浮轴承(3)的外轴圈表面相抵触的定位管(12)；所述基座(1)上设有多个用于检测气浮轴承(3)的横向振动偏移检测机构(13)和竖向振动偏移检测机构(14)，所述基座(1)上设有与转动轴(11)传动连接的第一调速电机(2)，所述基座(1)上设有用于驱动三爪定位盘(4)转动的第二调速电机(15)。
2.根据权利要求1所述的气浮轴承的振动偏移检测装置，其特征在于，所述横向振动偏移检测机构(13)包括设置在基座(1)上的第一定位架(16)，所述第一定位架(16)的顶部设有横向的且朝向气浮轴承(3)的外轴圈的第一定位套筒(17)，所述第一定位套筒(17)内设有横向振动检测探头(18)，所述横向振动检测探头(18)包括设置在第一定位套筒(17)内的第一定位壳体(19)，所述第一定位壳体(19)内设有朝向气浮轴承(3)的外轴圈的第一伸缩腔(20)，所述第一伸缩腔(20)内设有带有第一滑块(21)的第一位移传感器(22)，所述第一滑块(21)上设有伸出第一伸缩腔(20)外的且端部与气浮轴承(3)的外轴圈外侧接触的第一检测杆(23)，所述第一滑块(21)与第一伸缩腔(20)的内侧端之间设有第一复位弹簧(24)，所述第一定位套筒(17)上设有用于固定第一定位壳体(19)的第一定位螺栓(25)。
3.根据权利要求2所述的气浮轴承的振动偏移检测装置，其特征在于，所述竖向振动偏移检测机构(14)包括设置在基座(1)上的第二定位架(26)，所述第二定位架(26)的顶部设有横向的且朝向气浮轴承(3)的外轴圈的第二定位套筒(27)，所述第二定位套筒(27)内设有滑动架(28)，所述滑动架(28)伸入到气浮轴承(3)的外轴圈的下方，所述滑动架(28)的端部设有竖直向上的第三定位套筒(29)，所述第三定位套筒(29)内固定有竖向振动检测探头(30)，所述竖向振动检测探头(30)包括设置在第三定位套筒(29)内的第二定位壳体(31)，所述第二定位壳体(31)内设有朝向气浮轴承(3)的外轴圈的第二伸缩腔(32)，所述第二伸缩腔(32)内设有带有第二滑块(33)的第二位移传感器(34)，所述第二滑块(33)上设有伸出第二伸缩腔(32)外的且端部与气浮轴承(3)的外轴圈底侧接触的第二检测杆(46)，所述第二滑块(33)与第二伸缩腔(32)的内侧端设有第二复位弹簧(35)。
4.根据权利要求3所述的气浮轴承的振动偏移检测装置，其特征在于，所述第二定位套筒(27)上设有用于固定滑动架(28)的第二手动螺栓(36)，所述第三定位套筒(29)上设有用于固定第二定位壳体(31)的第三定位螺栓(45)。
5.根据权利要求3所述的气浮轴承的振动偏移检测装置，其特征在于，所述第一检测杆(23)或/和第二检测杆(46)的前端螺纹连接有防磨端头(37)，所述防磨端头(37)的前端为弧形端面且为光滑面。
6.根据权利要求1所述的气浮轴承的振动偏移检测装置，其特征在于，所述定位管(12)的底部设有弹性防撞机构(38)，所述弹性防撞机构(38)包括设置在定位管(12)底端的定位圈(39)，所述定位圈(39)与定位管(38)之间设有减震弹簧(40)。
7.根据权利要求6所述的气浮轴承的振动偏移检测装置，其特征在于，所述定位圈(39)的顶部设有竖直向上的多个限位柱(41)，所述定位管(12)底端的设有与限位柱(41)相配合的限位孔(42)。
8.根据权利要求6所述的气浮轴承的振动偏移检测装置，其特征在于，所述定位圈(39)的底面设有橡胶防撞层(43)，橡胶防撞层(43)的底部设有防滑槽(44)。
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Patentee before: INSTITUTE OF LASER AND OPTOELECTRONICS INTELLIGENT MANUFACTURING, WENZHOU University