CN112830256A - 薄板气浮支承系统弹性稳压装置 - Google Patents

薄板气浮支承系统弹性稳压装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了薄板气浮支承系统弹性稳压装置，包括薄板、气浮台，所述气浮台下表面上设置有若干个正压供气口、稳压腔腔体和负压吸气口，所述气浮台上表面上设置有分别贯通正压供气口、稳压腔腔体、负压吸气口的正压供气节流孔、稳压腔节流孔、负压吸气节流孔，所述稳压腔腔体内设置有阻尼器，所述气浮台下表面的稳压腔腔体的腔口处设置有弹性薄膜。本发明薄板气浮支承系统弹性稳压装置，设计巧妙，结构紧凑，能够显著降低弹性薄板的振动，提高薄板气浮支承系统的稳定性，效果明显。

Description

薄板气浮支承系统弹性稳压装置
技术领域
本发明涉及精密机械技术领域，具体为薄板气浮支承系统弹性稳压装置。
背景技术
气浮支承是一种依靠压缩气体将两个接触面分开从而形成一种非直接接触式的支承技术。在薄板气浮支承与传输系统中，气浮支承面(气浮板)与被支承面(薄板)之间形成支承气膜流场，由于气膜流场压力不均匀以及微小的压力波动或外界干扰，弹性薄板在支承气模上会产生自激振动或受迫振动，当弹性薄板在支承气模上移动时，气膜流场中的压力峰值对薄板还会形成脉动冲击，使弹性薄板的振动加剧，从而导致系统不能稳定工作。
发明内容
本发明的目的在于：提供薄板气浮支承系统弹性稳压装置，以解决以上缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
薄板气浮支承系统弹性稳压装置，包括薄板、气浮台，所述气浮台下表面上设置有若干个正压供气口、稳压腔腔体和负压吸气口，所述气浮台上表面上设置有分别贯通正压供气口、稳压腔腔体、负压吸气口的正压供气节流孔、稳压腔节流孔、负压吸气节流孔，所述稳压腔腔体内设置有阻尼器，所述气浮台下表面的稳压腔腔体的腔口处设置有弹性薄膜。
优选地，所述正压供气口、稳压腔腔体和负压吸气口均为圆柱形腔体。
优选地，所述正压供气节流孔、稳压腔节流孔、负压吸气节流孔均为圆柱形通孔。
优选地，所述正压供气口、负压吸气口内均设置有内螺纹，并分别连接有供气管和吸气管。
优选地，所述阻尼器为采用多孔质材料或海绵制成，并塞入稳压腔腔体内。
本发明的有益效果在于：
本发明薄板气浮支承系统弹性稳压装置，在气浮台上设置稳压腔腔体，并在稳压腔腔体内设置阻尼器和弹性薄膜，通过弹性薄膜减小稳压腔腔体内气体的压力波动；通过阻尼器能够抑制稳压腔腔体内气体流动速度，改善气体刚度。本发明薄板气浮支承系统弹性稳压装置，设计巧妙，结构紧凑，能够显著降低弹性薄板的振动，提高薄板气浮支承系统的稳定性，效果明显。
附图说明
图1：本发明装置结构示意图；
图2：本发明装置用于大型玻璃基板光学检测仪器中的气浮传输系统示意图；
图3：现有技术薄板气浮支承系统与传输原理示意图；
图4：现有技术薄板气浮支承系统的气模流场压力分布示意图。
具体实施方式
结合附图1-4，对本发明的具体实施方式作如下说明：
图1为本发明薄板气浮支承系统弹性稳压装置的结构示意图，在图1中，01是薄板，02是气浮台，03是正压供气口，04是稳压腔腔体，05是弹性薄膜，06是阻尼器，07是负压吸气口，08是正压供气节流孔，09是稳压腔节流孔，10是负压吸气节流孔，h1表示正压供气的气流，h2表示负压吸气的气流。
如图1所示，本发明的薄板气浮支承系统弹性稳压装置，包括薄板01、气浮台02，气浮台02下表面上设置有若干个正压供气口03、稳压腔腔体04和负压吸气口07，气浮台02上表面上设置有分别贯通正压供气口03、稳压腔腔体04、负压吸气口07的正压供气节流孔08、稳压腔节流孔09、负压吸气节流孔10。
如图1所示，设置在气浮台02中的正压供气口03为圆柱形腔体，其下端口敞开与外界相通，正压供气口03内设置有内螺纹，并连接有供气管，正压供气口03的上端与正压供气节流孔08贯通，正压供气节流孔08为圆柱形通孔，其一端与正压供气口03贯通、另一端位于气浮台02上表面并与外界相通，当具有一定正压(相对于环境气压)的气源接入正压供气口03时，气流h1经正压供气口03以及正压供气节流孔08流入气浮台02与薄板01之间形成承载气膜，可以将薄板01浮起一定高度。
如图1所示，设置在气浮台02中的负压吸气口07为圆柱形腔体，其下端口敞开与外界相通，负压吸气口07内设置有内螺纹，并连接有吸气管，负压吸气口07的上端与负压吸气节流孔10贯通，负压吸气节流孔10为圆柱形通孔，其一端与负压吸气口07贯通、另一端位于气浮台02上表面与外界相通，当具有一定负压(相对于环境气压)的气源接入负压吸气口07时，气浮台02与薄板01之间的气体可以被部分吸出，h2为吸出的气体流动方向。
如图1所示，设置在气浮台02中的稳压腔腔体04为下端口敞开(与外界相通)、上端与稳压腔节流孔09贯通的圆柱形腔体，稳压腔节流孔09为圆柱形通孔，其一端与稳压腔腔体04贯通、另一端位于气浮台02上表面与外界相通；固定安装在气浮台02下表面上的弹性薄膜05将稳压腔腔体04位于气浮台02下表面上的敞开口封闭，从而使得稳压腔腔体04成为一端封闭而另一端通过稳压腔节流孔09与与外界(薄板01与气浮台02之间的气膜间隙)连通的腔体；稳压腔腔体04内的中部固定设置有可通气的阻尼器06，其中阻尼器06采用多孔质材料或海绵制成，并塞入稳压腔腔体内。稳压腔节流孔09、阻尼器06、弹性薄膜05以及稳压腔腔体04等形成了整个弹性稳压系统。
图2为本发明装置用于大型玻璃基板光学检测仪器中的气浮传输系统示意图，在图2中，1a是玻璃基板，2a是气浮台，3a是正压供气口，4a是稳压腔腔体，5a是弹性薄膜，6a是阻尼器，7a是负压吸气口，8a是正压供气节流孔，9a是稳压腔节流孔，10a是负压吸气节流孔，101是直线导轨，102是真空吸盘，103是检测相机组，104是正压供气管接头，105是负压吸气管接头。
如图2所示，正压供气口3a、负压吸气口7a以及稳压腔腔体4a交替排列成矩阵形式，正压供气节流孔8a、负压吸气节流孔10a、稳压腔节流孔9a分别贯通正压供气口3a、负压吸气口7a以及稳压腔腔体4a，玻璃基板1a被浮起在气浮台2a上一定高度，固定安装在直线导轨101上的若干个真空吸盘102将玻璃基板1a牢牢夹持住，带动玻璃基板1a在垂直于图面的方向运动，而玻璃基板1a在稳压腔腔体4a、以及稳压腔腔体4a内设置的弹性薄膜5a、阻尼器6a的作用下能够保持高度稳定性，布置在玻璃基板上方的检测相机组103即可对玻璃基板表面扫描检测其表面缺陷。
图3为现有技术薄板气浮支承系统与传输原理示意图，在图3中，001是薄板，002是气浮平台，003是正压供气节流孔，004是正压供气接口，005是负压吸气节流孔，006是负压吸气接口，q表示大气压，V0表示薄板001的运动方向，V1表示正压供气，V2表示负压吸气。
如图3所示，正压供气接口004连接的供气管将具有一定压力的气体(压力大于大气压)经正压供气接口004、以及由气浮平台002表面的正压供气节流孔003流出，在气浮平台002与薄板001之间形成一层具有一定刚度的气膜，薄板001被气膜浮起；在水平外力作用下，薄板沿V0方向作水平运动。为增加气浮系统的稳定性，一般采用正、负压喷嘴相间布置的方式构建气膜流场，即通过负压吸气接口006连接的吸气管将气浮平台002表面的负压吸气节流孔005流入的气体吸走，并构建相对稳定的气膜流场。
图4为现有技术薄板气浮支承系统的气模流场压力分布示意图，如图4所示可见，平台与薄板之间相对静止时的气模流场压力分布存在波峰波谷。
与现有技术相比，本发明薄板气浮支承系统弹性稳压装置，当薄板01在气浮台02上作水平运动时，薄板01的边缘部分受到气浮台02上正负压供气孔压力尖峰的交替作用产生较大的振动，弹性稳压装置有助于薄板振动快速衰减下来。其具体原理为：
在工作时，将具有恒定压力(大于环境气体压力)的气源接入正压供气口03，气流经过正压供气节流孔08进入气浮台02与薄板01之间形成承载气膜将薄板01完全浮起，由正压供气节流孔08进入气浮台02与薄板01之间的气体一部分经过周边排出，另一部分由负压吸气口07排出。稳压腔腔体04通过稳压腔节流孔09与气浮台02与薄板01之间的气膜连通，当气膜压力波动时，气体经过稳压腔节流孔09流进或流出稳压腔腔体04，起到减小压力波动的作用，例如：当稳压腔节流孔09附近的气膜压力升高时，气膜中气体流进稳压腔，从而对气膜局部泄压；当稳压腔节流孔09附近的气膜压力降低时，稳压腔中气体流进气膜中，从而对气膜局部增压。在相互连通的气膜-稳压装置系统中，稳压装置中的气体压力波动是被动的，并且稳压装置中的气体压力波动相位与气膜中气体压力波动相位接近相反，因此稳压装置可以削弱气膜压力波动，进而减小薄板的振动。弹性薄膜05主要作用是减小稳压腔腔体04内气体压力波动。阻尼器06能够抑制稳压腔腔体04内气体流动速度，改善气体刚度。
本发明薄板气浮支承系统弹性稳压装置，在气浮台上设置稳压腔腔体，并在稳压腔腔体内设置阻尼器和弹性薄膜，通过弹性薄膜减小稳压腔腔体内气体的压力波动；通过阻尼器能够抑制稳压腔腔体内气体流动速度，改善气体刚度。本发明薄板气浮支承系统弹性稳压装置，设计巧妙，结构紧凑，能够显著降低弹性薄板的振动，提高薄板气浮支承系统的稳定性，效果明显。
上述结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.薄板气浮支承系统弹性稳压装置，包括薄板、气浮台，其特征在于，所述气浮台下表面上设置有若干个正压供气口、稳压腔腔体和负压吸气口，所述气浮台上表面上设置有分别贯通正压供气口、稳压腔腔体、负压吸气口的正压供气节流孔、稳压腔节流孔、负压吸气节流孔，所述稳压腔腔体内设置有阻尼器，所述气浮台下表面的稳压腔腔体的腔口处设置有弹性薄膜。
2.根据权利要求所述薄板气浮支承系统弹性稳压装置，其特征在于，所述正压供气口、稳压腔腔体和负压吸气口均为圆柱形腔体。
3.根据权利要求所述薄板气浮支承系统弹性稳压装置，其特征在于，所述正压供气节流孔、稳压腔节流孔、负压吸气节流孔均为圆柱形通孔。
4.根据权利要求所述薄板气浮支承系统弹性稳压装置，其特征在于，所述正压供气口、负压吸气口内均设置有内螺纹，并分别连接有供气管和吸气管。
5.根据权利要求所述薄板气浮支承系统弹性稳压装置，其特征在于，所述阻尼器采用多孔质材料或海绵制成，并塞入稳压腔腔体内。
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