CN112304612A - 一种气浮轴承的轴向负载震动检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气浮轴承的轴向负载震动检测装置，包括检测台主体，所述检测台主体上设有气浮轴承定位机构，所述气浮轴承定位机构内固定有呈水平横向状态的气浮轴承，所述气浮轴承上固定有水平设置的转动轴，所述检测台主体上设有用于对转动轴的轴向施加负载力的可变负载机构，所述检测台主体设有对气浮轴承进行震动检测的检测机构，所述转动轴与施压推块抵触的一端设有旋转块；所述检测台主体上设有用于驱动转动轴转动的驱动机构。本发明能够对气浮轴承的轴向施加负载力，来对气浮轴承的轴向负载状态下的震动特性进行检测，能充分全面的反应气浮轴承振动特性。
Description
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轴向负载震动检测装置。
背景技术
随着科技的发展，常采用气体润滑代替普通的机械润滑，气浮轴承就是将高压气体引入相对运动的物体间隙内形成气膜，避免直接接触实现无摩擦运动。气浮轴承作为滑动轴承的一个新类型，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震动检测装置不能对气浮轴承的轴向承载能力进行测试，不能充分全面的反应气浮轴承振动特性。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种气浮轴承的轴向负载震动检测装置。本发明能够对气浮轴承的轴向施加负载力，来对气浮轴承的轴向负载状态下的震动特性进行检测，能充分全面的反应气浮轴承振动特性。
本发明的技术方案：一种气浮轴承的轴向负载震动检测装置，包括检测台主体，所述检测台主体上设有气浮轴承定位机构，所述气浮轴承定位机构内固定有呈水平横向状态的气浮轴承，所述气浮轴承上固定有水平设置的转动轴，所述检测台主体上设有用于对转动轴的轴向施加负载力的可变负载机构，所述检测台主体设有对气浮轴承进行震动检测的检测机构，所述可变负载机构包括设置在检测台主体竖直向上的第二定位架，所述第二定位架上设有固定块，所述固定块上固定有施力气缸，所述施力气缸的顶部设有与转动轴平行设置的底座，所述底座上设有行程腔，所述行程腔内设有活动块，所述行程腔内端部设有压力传感器，所述活动块与压力传感器之间设有弹簧，所述弹簧与压力传感器之间设有防护推板，所述活动块的外端部经定位杆设有施压推块，所述转动轴与施压推块抵触的一端设有旋转块；所述检测台主体上设有用于驱动转动轴转动的驱动机构。
前述的气浮轴承的轴向负载震动检测装置中，所述检测机构包括设置在L型的第一定位架，所述第一定位架上设有滑动块，所述滑动块固定有竖直向下的螺纹筒，所述螺纹筒上设有转动丝杆，所述转动丝杆的底端设升降块，所述升降块内设有活动腔，所述活动腔的顶部设有压电传感器，所述活动腔内设有竖直向下的检测探杆，所述检测探杆的顶端与压电传感器之间设有伸缩弹簧，所述检测探杆的底端与气浮轴承的外壁相接触。
前述的气浮轴承的轴向负载震动检测装置中，所述升降块与固定块之间设有限位机构，所述限位机构包括设置在固定块上是的限位套筒，所述升降块上设有穿过限位套筒的限位滑杆。
前述的气浮轴承的轴向负载震动检测装置中，所述气浮轴承定位机构包括经支撑架固定在检测台主体上的定位圈，所述定位圈上设有紧固螺杆，所述紧固螺杆上设有用于夹持气浮轴承的弧形夹持块。
前述的气浮轴承的轴向负载震动检测装置中，所述驱动机构包括设置在检测台主体的台面上的升降底座，所述升降底座上设有驱动电机，所述驱动电机上设有带有花键的花键轴，转动轴的轴端设有与花键轴配合的轴孔。
前述的气浮轴承的轴向负载震动检测装置中，所述旋转块经螺栓固定在转动轴轴端的定位筒，所述定位筒的端部经轴承转动连接有转动块。
前述的气浮轴承的轴向负载震动检测装置中，所述施压推块包括与定位杆固定连接的底块，所述底块的外侧经减震弹簧连接有外推板。
前述的气浮轴承的轴向负载震动检测装置中，所述转动轴的轴端设有偏心负载机构，所述偏心负载机构包括设置在转动轴上的套圈，所述套圈经定位螺栓与转动轴相固定，所述套圈上设有偏心锤片。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明通过可变负载机构对转动轴的轴向施加负载力，然后通过驱动机构驱动转动轴进行转轴，并用检测机构对气浮轴承进行震动检测，来检测气浮轴承在不同的轴向负载状态下的，气浮轴承的挣动特性，其中通过设置特定机构的可变负载机构来对转动轴进行施加压力，具有易于操作控制的特点，其中浮轴承定位机构内固定有呈水平横向状态的气浮轴承，所述气浮轴承上固定有水平设置的转动轴，避免了转动轴自身重力对施加在气浮轴承的负载力进行干扰。
2、本发明中设置特定结构的检测机构来对气浮轴承运动过程中的特性进行检测，在对气浮轴承进行检测时，首先对检测机构进行调节，主要是通过沿着定位架对滑动块进行滑块，在对检测探杆的位置进行调节，然后转动转动丝杆，来对检测探杆进行升降调节，使得检测探杆的顶端与气浮轴承的侧壁接触，则在转动轴进行转动时，来对气浮轴承的震动特性进行检测，主要是气浮轴承带动检测探杆进行震动，则震动的检测探杆对伸缩弹簧进行压缩，则伸缩弹簧对压电传感器进行挤压，则压电传感器产生产生相应的电势差，通过电势差的高低，可实现对气浮轴承运动过程中的特性进行检测。
3、本发明设置特定结构的驱动机构来驱动转动轴进行转动，使得在可变负载机构对转动轴进行负载时，驱动电机的输出轴不会相处一个方向的抵触力，而造成检测误差，从而使得检测的结果更为的准确，并且驱动机构可进行升降，便于灵活调节，以便对不同规格的气浮轴承进行检测，通用性强。
4、本发明通过设置特定的气浮轴承定位机构具有便于调节和操作的特点，另外通过在施压推块包括与定位杆固定连接的底块，所述底块的外侧经减震弹簧连接有外推板，避免施压推块与旋转块发生钢性碰撞。
5、本发明在所述转动轴的轴端设有偏心负载机构，在转动转动的过程中会受一个偏心的负载力，可对气浮轴承在受偏心力的作用下的震动特性进行检测，而便于气浮轴承性能进行多方位检测。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是驱动机构的结构示意图；
图3是检测机构的结构示意图；
图4是气浮轴承定位机构的结构示意图。
1、检测台主体；2、气浮轴承定位机构；3、气浮轴承；4、转动轴；5、可变负载机构；6、检测机构；7、固定块；8、施力气缸；9、底座；10、行程腔；11、活动块；12、压力传感器；13、弹簧；14、压力传感器；15、防护推板；16、定位杆；17、施压推块；18、旋转块；19、驱动机构；20、定位架；21、滑动块；22、固定块；23、螺纹筒；24、转动丝杆；25、升降块；26、活动腔；27、压电传感器；28、检测探杆；29、伸缩弹簧；30、限位机构；31、限位套筒；32、限位滑杆；33、支撑架；34、定位圈；35、紧固螺杆；36、弧形夹持块；37、升降底座；38、驱动电机；39、花键；40、花键轴；41、轴孔；42、定位筒；43、转动块；44、底块；45、减震弹簧；46、外推板；47、偏心负载机构；48、套圈；49、偏心锤片；50、第二定位架。
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：一种气浮轴承的轴向负载震动检测装置，如图1-4所示，包括检测台主体1，所述检测台主体1上设有气浮轴承定位机构2，所述气浮轴承定位机构2内固定有呈水平横向状态的气浮轴承3，所述气浮轴承3上固定有水平设置的转动轴4，所述检测台主体1上设有用于对转动轴4的轴向施加负载力的可变负载机构5，所述检测台主体1设有对气浮轴承3进行震动检测的检测机构6，所述可变负载机构5包括设置在检测台主体1竖直向上的第二定位架50，所述第二定位架50上设有固定块7，所述固定块7上固定有施力气缸8，所述施力气缸8的顶部设有与转动轴4平行设置的底座9，所述底座9上设有行程腔10，所述行程腔10内设有活动块11，所述行程腔10内端部设有压力传感器12，所述活动块11与压力传感器12之间设有弹簧13，所述弹簧13与压力传感器14之间设有防护推板15，所述活动块11的外端部经定位杆16设有施压推块17，所述转动轴4与施压推块17抵触的一端设有旋转块18；所述检测台主体1上设有用于驱动转动轴4转动的驱动机构19，本发明通过可变负载机构5对转动轴4的轴向施加负载力，然后通过驱动机构19驱动转动轴4进行转轴，并用检测机构对气浮轴承3进行震动检测，来检测气浮轴承3在不同的轴向负载状态下的，气浮轴承3的挣动特性，其中通过设置特定机构的可变负载机构5来对转动轴4进行施加压力，具有易于操作控制的特点，其中浮轴承定位机构内固定有呈水平横向状态的气浮轴承3，所述气浮轴承3上固定有水平设置的转动轴4，避免了转动轴4自身重力对施加在气浮轴承3的负载力进行干扰。
所述检测机构6包括设置在L型的第二定位架20，所述第二定位架20上设有滑动块21，所述滑动块21经定位螺栓与第二定位架20相固定，所述滑动块固定有竖直向下的螺纹筒23，所述螺纹筒23上设有转动丝杆24，所述转动丝杆24的底端设升降块25，所述升降块25内设有活动腔26，所述活动腔26的顶部设有压电传感器27，所述活动腔26内设有竖直向下的检测探杆28，所述检测探杆28的顶端与压电传感器27之间设有伸缩弹簧29，所述检测探杆28的底端与气浮轴承3的外壁相接触，本发明中设置特定结构的检测机构来对气浮轴承3运动过程中的特性进行检测，在对气浮轴承3进行检测时，首先对检测机构进行调节，主要是通过沿着定位架206对滑动块21进行滑块，在对检测探杆28的位置进行调节，然后转动转动丝杆24，来对检测探杆28进行升降调节，使得检测探杆28的顶端与气浮轴承3的侧壁接触，则在转动轴4进行转动时，来对气浮轴承3的震动特性进行检测，主要是气浮轴承3带动检测探杆28进行震动，则震动的检测探杆28对伸缩弹簧29进行压缩，则伸缩弹簧29对压电传感器27进行挤压，则压电传感器27产生产生相应的电势差，通过电势差的高低，可实现对气浮轴承3运动过程中的特性进行检测。
所述升降块25与固定块22之间设有限位机构30，所述限位机构30包括设置在固定块22上是的限位套筒31，所述升降块25上设有穿过限位套筒31的限位滑杆32，起到了限位的作用，使得在对检测机构6进行调节时，检测探杆28只进行直线升降运动。
所述气浮轴承定位机构2包括经支撑架33固定在检测台主体1上的定位圈34，所述定位圈34上设有紧固螺杆35，所述紧固螺杆35上设有用于夹持气浮轴承3的弧形夹持块36，具有便于调节和操作的特点。
所述驱动机构19包括设置在检测台主体1的台面上的升降底座37，所述升降底座37上设有驱动电机38，所述驱动电机38上设有带有花键39的花键轴40，转动轴4的轴端设有与花键轴40配合的轴孔41，本发明设置特定结构的驱动机构19来驱动转动轴4进行转动，使得在可变负载机构5对转动轴进行负载时，驱动电机的输出轴不会相处一个方向的抵触力，而造成检测误差，从而使得检测的结果更为的准确，并且驱动机构19可进行升降，便于灵活调节，以便对不同规格的气浮轴承3进行检测，通用性强。
所述旋转块18经螺栓固定在转动轴4轴端的定位筒42，所述定位筒42的端部经轴承转动连接有转动块43。
所述施压推块17包括与定位杆16固定连接的底块44，所述底块44的外侧经减震弹簧45连接有外推板46，避免施压推块与旋转块发生钢性碰撞。
所述转动轴4的轴端设有偏心负载机构47，所述偏心负载机构47包括设置在转动轴4上的套圈48，所述套圈48经定位螺栓与转动轴4相固定，所述套圈48上设有偏心锤片49。，本发明在所述转动轴4的轴端设有偏心负载机构，在转动转动的过程中会受一个偏心的负载力，可对气浮轴承3在受偏心力的作用下的震动特性进行检测，而便于气浮轴承3性能进行多方位检测。
工作原理：本发明通过可变负载机构5对转动轴4的轴向施加负载力，然后通过驱动机构19驱动转动轴4进行转轴，并用检测机构对气浮轴承3进行震动检测，来检测气浮轴承3在不同的轴向负载状态下的，气浮轴承3的挣动特性，其中通过设置特定机构的可变负载机构5来对转动轴4进行施加压力，具有易于操作控制的特点，其中浮轴承定位机构内固定有呈水平横向状态的气浮轴承3，所述气浮轴承3上固定有水平设置的转动轴4，避免了转动轴4自身重力对施加在气浮轴承3的负载力进行干扰。
Claims (8)
1.一种气浮轴承的轴向负载震动检测装置，其特征在于：包括检测台主体(1)，所述检测台主体(1)上设有气浮轴承定位机构(2)，所述气浮轴承定位机构(2)内固定有呈水平横向状态的气浮轴承(3)，所述气浮轴承(3)上固定有水平设置的转动轴(4)，所述检测台主体(1)上设有用于对转动轴(4)的轴向施加负载力的可变负载机构(5)，所述检测台主体(1)设有对气浮轴承(3)进行震动检测的检测机构(6)，所述可变负载机构(5)包括设置在检测台主体(1)竖直向上的第二定位架(50)，所述第二定位架(50)上设有固定块(7)，所述固定块(7)上固定有施力气缸(8)，所述施力气缸(8)的顶部设有与转动轴(4)平行设置的底座(9)，所述底座(9)上设有行程腔(10)，所述行程腔(10)内设有活动块(11)，所述行程腔(10)内端部设有压力传感器(12)，所述活动块(11)与压力传感器(12)之间设有弹簧(13)，所述弹簧(13)与压力传感器(14)之间设有防护推板(15)，所述活动块(11)的外端部经定位杆(16)设有施压推块(17)，所述转动轴(4)与施压推块(17)抵触的一端设有旋转块(18)；所述检测台主体(1)上设有用于驱动转动轴(4)转动的驱动机构(19)。
2.根据权利要求1所述的气浮轴承的轴向负载震动检测装置，其特征在于，所述检测机构(6)包括设置在L型的第一定位架(20)，所述第一定位架(20)上设有滑动块(21)，所述滑动块(21)经定位螺栓与第一定位架(20)相固定，所述滑动块(21)固定有上竖直向下的螺纹筒(23)，所述螺纹筒(23)上设有转动丝杆(24)，所述转动丝杆(24)的底端设升降块(25)，所述升降块(25)内设有活动腔(26)，所述活动腔(26)的顶部设有压电传感器(27)，所述活动腔(26)内设有竖直向下的检测探杆(28)，所述检测探杆(28)的顶端与压电传感器(27)之间设有伸缩弹簧(29)，所述检测探杆(28)的底端与气浮轴承(3)的外壁相接触。
3.根据权利要求2所述的气浮轴承的轴向负载震动检测装置，其特征在于，所述升降块(25)与固定块(22)之间设有限位机构(30)，所述限位机构(30)包括设置在固定块(22)上是的限位套筒(31)，所述升降块(25)上设有穿过限位套筒(31)的限位滑杆(32)。
4.根据权利要求1所述的气浮轴承的轴向负载震动检测装置，其特征在于，所述气浮轴承定位机构(2)包括经支撑架(33)固定在检测台主体(1)上的定位圈(34)，所述定位圈(34)上设有紧固螺杆(35)，所述紧固螺杆(35)上设有用于夹持气浮轴承(3)的弧形夹持块(36)。
5.根据权利要求1所述的气浮轴承的轴向负载震动检测装置，其特征在于，所述驱动机构(19)包括设置在检测台主体(1)的台面上的升降底座(37)，所述升降底座(37)上设有驱动电机(38)，所述驱动电机(38)上设有带有花键(39)的花键轴(40)，转动轴(4)的轴端设有与花键轴(40)配合的轴孔(41)。
6.根据权利要求1所述的气浮轴承的轴向负载震动检测装置，其特征在于，所述旋转块(18)经螺栓固定在转动轴(4)轴端的定位筒(42)，所述定位筒(42)的端部经轴承转动连接有转动块(43)。
7.根据权利要求1所述的气浮轴承的轴向负载震动检测装置，其特征在于，所述施压推块(17)包括与定位杆(16)固定连接的底块(44)，所述底块(44)的外侧经减震弹簧(45)连接有外推板(46)。
8.根据权利要求1所述的气浮轴承的轴向负载震动检测装置，其特征在于，所述转动轴(4)的轴端设有偏心负载机构(47)，所述偏心负载机构(47)包括设置在转动轴(4)上的套圈(48)，所述套圈(48)经定位螺栓与转动轴(4)相固定，所述套圈(48)上设有偏心锤片(49)。
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