CN116857284A - 正压空气预载气浮导轨及具有该导轨的直线平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了正压空气预载气浮导轨及具有该导轨的直线平台，涉及精密仪器技术领域，本发明包括气浮导轨和与气浮导轨配合设置的气浮台，气浮导轨包括第一基体，第一基体连接有通气入口，第一基体顶侧设有多孔质节流结构，气浮台与多孔质节流结构配合设置；所述通气入口设有过滤组件。本发明的目的在于提供一种不易堵塞、过滤件自清洁且运转稳定的正压空气预载气浮导轨及具有该导轨的直线平台。

Description

正压空气预载气浮导轨及具有该导轨的直线平台

技术领域

本发明属于精密仪器技术领域，具体涉及正压空气预载气浮导轨及具有该导轨的直线平台。

背景技术

随着精密和超精密加工发展策略的实施和经过多年的努力，不论是精密机床、金刚石工具，还是精密加工工艺，都已经形成了一整套完整的精密制造技术系统，为推动机械制造向更高层次发展奠定了基础。随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造业开始将大量的人力、财力和物力投入先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中，其中光刻机、大面板液晶显示器制造和检测设备、光学扫描检测等设备中的运动平台都要求达到微米级的定位精度。

现有技术如名为《一种处理基板装置具有倾斜的气浮导轨》的发明专利，此发明专利的公开号为KR1020110064302A。此发明提供了利用斜线型气浮导轨的基板处理装置，此发明的利用斜线式气浮导轨的基板处理装置的一种形式是执行规定工序的工序腔，以及包括在上述工艺腔内浮载基板的气浮台，所述气浮台包括多个斜线方向布置的斜线形气浮导轨。但此发明无法实现对运动装置的温度控制，且无法实现进入气浮导轨的气体过滤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不易堵塞、过滤件自清洁且运转稳定的正压空气预载气浮导轨及具有该导轨的直线平台。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

正压空气预载气浮导轨，包括气浮导轨和与气浮导轨配合设置的气浮台，气浮导轨包括第一基体，第一基体连接有通气入口，第一基体顶侧设有多孔质节流结构，气浮台与多孔质节流结构配合设置；

通气入口设有过滤组件。

通过对正压空气预载气浮导轨整体设计，第一基体连接有不少于一个的通气入口，通气入口与第一基体内部的通道相连接，外部气源通过通气入口进入到第一基体和多孔质节流结构之间的腔体内，会形成压力空间，其中，多孔质节流结构通过树脂粘结剂与第一基体顶部连接，多孔质节流结构内部有固态基体和相互贯通的孔隙，气体会通过多孔质节流结构进行节流，流入到多孔质节流结构与气浮台之间；此外，由于多孔质节流结构只有底侧与第一基体顶部连接，多孔质节流结构周向其余三侧面可以与气浮平台相对应设置，故气浮台为“冂”型，气浮台内侧三面与多孔质节流结构对应设置，通过上述设计使得第一基体在通气的过程中，多孔质节流结构与气浮台之间形成一层气膜，利用该气膜实现气浮台与多孔质节流结构悬空，并通过与直线电机配合实现气浮台相对于第一基体的滑移；且多孔质节流结构与气浮台未配合时，气体会从多孔质节流结构排出，可以带动正压空气预载气浮导轨周围气体的流动，与直线平台配合时，可以为直线电机等装置进行散热处理，从而既确保了气浮台的浮移又实现了对直线平台整体的散热。

在通气入口设有过滤组件，可以实现对进入到第一基体内的气体的过滤截留，防止气体内携带的灰尘或其他杂质导致多孔质节流结构的孔体堵塞，进而导致气体压力和流量的变动导致气膜形成的不稳定。通过过滤组件的设计，有利于提高气膜的形成的质量和多孔质节流结构的使用寿命，同时可以降低多孔质节流结构的维护成本。

根据本发明一实施例，过滤组件包括过滤壳体，过滤壳体同轴设有排气基套，排气基套上均匀布设有进气孔，排气基套外侧环绕设置有第一过滤套；

排气基套一端抵接过滤壳体端部，排气基套另一端延伸至过滤壳体外侧连接出气管道，过滤壳体侧方连通设有进气管道。

通过对过滤组件的设计，气体通过过滤壳体侧方连通设有进气管道进入到过滤壳体内，优先通过第一过滤套后进入到排气基套内，当气体通过第一过滤套后气体内的灰尘或其他杂质会被第一过滤套截留，当灰尘或其他杂质被截留后的气体会进入到排气基套内，并通过出气管道流入到第一基体内。气体从进气管道进入到过滤壳体后，气体沿第一过滤套的径向方向移动，可以实现气体与第一过滤套的大面积接触，从而实现过滤面积的提高，气体过滤效率和效果提高。

更进一步的，第一过滤套上下端设有固定套筒，固定套筒与过滤壳体固联，固定套筒可以实现对第一过滤套的固定，防止气体会第一过滤套的冲击导致第一过滤套移动或旋转，进而可以实现提高第一过滤套的使用寿命，提高过滤组件的稳定性，防止过滤组件产生震动传递至第一基体上，第一基体精度下降。更进一步的，进气管道与固定套筒相对设置，可以进一步降低气体与第一过滤套之间的冲击力，实现固定套筒对进入到过滤壳体内气体实现分流处理，可以进一步降低过滤壳体产生震动的可能性，提高整体装置的精度和稳定性。

根据本发明一实施例，排气基套内收容辅助过滤件，辅助过滤件包括第二过滤套，第二过滤套两端均设有固定环，固定环与排气基套内侧壁连接；

第二过滤套内同轴设有滑移柱，滑移柱两端沿径向延伸设置有连杆，连杆另一端连接固定环，滑移柱套设有可沿滑移柱轴向移动的滑移套，滑移套外侧环绕设有多个扭转设置折弯旋叶。

通过上述设计，现有的输入气体是通过压缩机，故气体中会含有残留的水分和杂质，当气体进入到排气基套后通过辅助过滤件的第二过滤套进入辅助过滤件内，此时气体内的杂质和水体被大部分截留下来，辅助过滤件用于对气体进行进一步的过滤和整流。气体在经过辅助过滤件时，会在滑移套外侧环绕设有多个扭转设置折弯旋叶的带动下进行整流促使旋流的形成，在这个过程中，气体内的颗粒物、微小杂质和水体会被附着在折弯旋叶上，并在离心力的作用下，颗粒物、微小杂质和水体会被甩到第二过滤套上，滑移套会转动并随沿轴向方向滑移，在滑移套滑移过程中有助于刮下或者利用旋流影响来促使第二过滤套上的颗粒物和水体掉落至排气基套下端并收集，起到自清洁的效果。

根据本发明一实施例，滑移柱靠近连杆处径向延伸设有不少于两个弹性条。由于当气体通过辅助过滤件时，滑移套会沿滑移柱轴线方向移动，滑移套在移动过程中会导致对两侧连杆的冲击，通过弹性条的设置可以实现在滑移套滑移的过冲中，当滑移套移动至连杆处时会被弹性条阻隔和限制位移，同时弹性条会通过弹性形变对滑移套的冲击力吸收，实现滑移套在给定范围内移动，提高对颗粒物、微小杂质和水体的收集效率，还可以防止冲击导致连杆损坏的情况发生。

根据本发明一实施例，滑移套表面沿布设多个导流槽。更进一步的，导流槽与折弯旋叶扭转方向相同。通过多个导流槽的设置，进一步提高气体经过滑移套时滑移套产生的离心力的大小，提高对流经滑移套的气体内的杂质和水体收集效果。

根据本发明一实施例，排气基套抵接过滤壳体端部一侧同轴设有收集组件，收集组件包括收集壳体，收集壳体一端部穿过过滤壳体且设于过滤壳体内侧，收集壳体内可连接的设有接插件，接插件内设有收集腔；

过滤壳体轴向垂直于地面，收集组件设于过滤壳体靠近地面一端。

通过收集组件设计，可以实现收集排气基套下端的颗粒物和水体，在收集壳体上设置有透水孔，水体可以包容杂质在气体压力和重力的作用下一起进入到接插件的收集腔内，插接件与收集壳体之间采用螺纹连接，定期拆卸插接件并甩干里面并清洗的水体即可，可以实现高效且可重复的对过滤组件内水体和在排气基套下端的颗粒物和杂质收集和排出。

本发明提供一种直线平台，用于与上述的正压空气预载气浮导轨相配合，直线平台包括基座，基座上设置相对设置的正压空气预载气浮导轨，正压空气预载气浮导轨一侧设有直线电机，相对气浮台连接有承重台。

通过上述与正压空气预载气浮导轨相配合的直线平台的设置，直线电机由于带动气浮台移动，并通过高精度光栅尺做反馈实现气浮台的高精度移动，进而实现承重台高精度的位移；且通过正压空气预载气浮导轨的设计，可以实现对直线电机的降温和冷却处理，防止直线电机温度提高导致精度下降的情况发生。

附图说明

图1为直线平台立体示意图；

图2为气浮导轨剖视示意图；

图3为过滤组件内部结构示意图；

图4为过滤组件另一视角示意图；

图5为辅助过滤件立体示意图；

图6为辅助过滤件正视示意图；

图7为滑移套立体示意图；

图8为实施例3中气浮导轨剖视示意图；

图9为缓冲腔体示意图。

附图标号：气浮导轨1，第一基体11，多孔质节流结构12，气浮台2，过滤组件3，过滤壳体31，排气基套32，进气孔321，第一过滤套33，出气管道34，进气管道35，辅助过滤件4，第二过滤套41，固定环42，滑移柱43，连杆44，滑移套45，折弯旋叶451，导流槽452，弹性条46，收集组件5，收集壳体51，接插件52，收集腔53，基座6，直线电机61，承重台62，缓冲腔体7，缓冲腔室71，定位柱72，第一弹簧73，活塞74，第一通道75，凹腔76，滤网77。

具体实施方式

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

实施例1：

如图1－图7所示，正压空气预载气浮导轨，包括气浮导轨1和与气浮导轨1配合设置的气浮台2，气浮导轨1包括第一基体11，第一基体11连接有通气入口，第一基体11顶侧设有多孔质节流结构12，气浮台2与多孔质节流结构12配合设置；

通气入口设有过滤组件3。

通过对正压空气预载气浮导轨整体设计，第一基体11连接有不少于一个的通气入口，通气入口与第一基体11内部的通道相连接，外部气源通过通气入口进入到第一基体11和多孔质节流结构12之间的腔体内，会形成压力空间，其中，多孔质节流结构12通过树脂粘结剂与第一基体11顶部连接，多孔质节流结构12通常采用石墨粉末材料进行等压烧结而成，具有较高的孔隙度和透气性的材料，且易于加工成形，多孔质节流结构12内部有固态基体和相互贯通的孔隙，气体会通过多孔质节流结构12进行节流，流入到多孔质节流结构12与气浮台2之间；此外，由于多孔质节流结构12只有底侧与第一基体11顶部连接，多孔质节流结构12周向其余三侧面可以与气浮平台相对应设置，故气浮台2为“冂”型，气浮台2内侧三面与多孔质节流结构12对应设置，通过上述设计使得第一基体11在通气的过程中，多孔质节流结构12与气浮台2之间形成一层气膜，利用该气膜实现气浮台2与多孔质节流结构12悬空，并通过与直线电机61配合实现气浮台2相对于第一基体11的滑移；且多孔质节流结构12与气浮台2未配合时，气体会从多孔质节流结构12排出，可以带动正压空气预载气浮导轨周围气体的流动，与直线平台配合时，可以为直线电机61等装置进行散热处理，从而既确保了气浮台2的浮移又实现了对直线平台整体的散热。

在通气入口设有过滤组件3，可以实现对进入到第一基体11内的气体的过滤截留，防止气体内携带的灰尘或其他杂质导致多孔质节流结构12的孔体堵塞，进而导致气体压力和流量的变动导致气膜形成的不稳定。通过过滤组件3的设计，有利于提高气膜的形成的质量和多孔质节流结构12的使用寿命，同时可以降低多孔质节流结构12的维护成本。

过滤组件3包括过滤壳体31，过滤壳体31同轴设有排气基套32，排气基套32上均匀布设有进气孔321，排气基套32外侧环绕设置有第一过滤套33；

排气基套32一端抵接过滤壳体31端部，排气基套32另一端延伸至过滤壳体31外侧连接出气管道34，过滤壳体31侧方连通设有进气管道35。

通过对过滤组件3的设计，气体通过过滤壳体31侧方连通设有进气管道35进入到过滤壳体31内，优先通过第一过滤套33后进入到排气基套32内，当气体通过第一过滤套33后气体内的灰尘或其他杂质会被第一过滤套33截留，当灰尘或其他杂质被截留后的气体会进入到排气基套32内，并通过出气管道34流入到第一基体11内。气体从进气管道35进入到过滤壳体31后，气体沿第一过滤套33的径向方向移动，可以实现气体与第一过滤套33的大面积接触，从而实现过滤面积的提高，气体过滤效率和效果提高。

更进一步的，第一过滤套33上下端设有固定套筒，固定套筒与过滤壳体31固联，固定套筒可以实现对第一过滤套33的固定，防止气体会第一过滤套33的冲击导致第一过滤套33移动或旋转，进而可以实现提高第一过滤套33的使用寿命，提高过滤组件3的稳定性，防止过滤组件3产生震动传递至第一基体11上，第一基体11精度下降。更进一步的，进气管道35与固定套筒相对设置，可以进一步降低气体与第一过滤套33之间的冲击力，实现固定套筒对进入到过滤壳体31内气体实现分流处理，可以进一步降低过滤壳体31产生震动的可能性，提高整体装置的精度和稳定性。

排气基套32内收容辅助过滤件4，辅助过滤件4包括第二过滤套41，第二过滤套41两端均设有固定环42，固定环42与排气基套32内侧壁连接；

第二过滤套41内同轴设有滑移柱43，滑移柱43两端沿径向延伸设置有连杆44，连杆44另一端连接固定环42，滑移柱43套设有可沿滑移柱43轴向移动的滑移套45，滑移套45外侧环绕设有多个扭转设置折弯旋叶451。

通过上述设计，现有的输入气体是通过压缩机，故气体中会含有残留的水分和杂质，当气体进入到排气基套32后通过辅助过滤件4的第二过滤套41进入辅助过滤件4内，此时气体内的杂质和水体被大部分截留下来，辅助过滤件4用于对气体进行进一步的过滤和整流。气体在经过辅助过滤件4时，会在滑移套45外侧环绕设有多个扭转设置折弯旋叶451的带动下进行整流促使旋流的形成，在这个过程中，气体内的颗粒物、微小杂质和水体会被附着在折弯旋叶451上，并在离心力的作用下，颗粒物、微小杂质和水体会被甩到第二过滤套41上，滑移套45会转动并随沿轴向方向滑移，在滑移套45滑移过程中有助于刮下或者利用旋流影响来促使第二过滤套41上的颗粒物和水体掉落至排气基套32下端并收集，起到自清洁的效果。

滑移柱43靠近连杆44处径向延伸设有不少于两个弹性条46。由于当气体通过辅助过滤件4时，滑移套45会沿滑移柱43轴线方向移动，滑移套45在移动过程中会导致对两侧连杆44的冲击，通过弹性条46的设置可以实现在滑移套45滑移的过冲中，当滑移套45移动至连杆44处时会被弹性条46阻隔和限制位移，同时弹性条46会通过弹性形变对滑移套45的冲击力吸收，实现滑移套45在给定范围内移动，提高对颗粒物、微小杂质和水体的收集效率，还可以防止冲击导致连杆44损坏的情况发生。

滑移套45表面沿布设多个导流槽452。更进一步的，导流槽452与折弯旋叶451扭转方向相同。通过多个导流槽452的设置，进一步提高气体经过滑移套45时滑移套45产生的离心力的大小，提高对流经滑移套45的气体内的杂质和水体收集效果。

排气基套32抵接过滤壳体31端部一侧同轴设有收集组件5，收集组件5包括收集壳体51，收集壳体51一端部穿过过滤壳体31且设于过滤壳体31内侧，收集壳体51内可连接的设有接插件52，接插件52内设有收集腔53；

过滤壳体31轴向垂直于地面，收集组件5设于过滤壳体31靠近地面一端。

通过收集组件5设计，可以实现收集排气基套32下端的颗粒物和水体，在收集壳体51上设置有透水孔，水体可以包容杂质在气体压力和重力的作用下一起进入到接插件52的收集腔53内，插接件与收集壳体51之间采用螺纹连接，定期拆卸插接件并甩干里面并清洗的水体即可，可以实现高效且可重复的对过滤组件3内水体和在排气基套32下端的颗粒物和杂质收集和排出。

实施例2：

如图1所示，显示了根据本发明一种实施方式的直线平台，用于与上述的正压空气预载气浮导轨相配合，直线平台包括基座6，基座6上设置相对设置的正压空气预载气浮导轨，正压空气预载气浮导轨一侧设有直线电机61，两相对设置的气浮台2连接有承重台62。

通过上述与正压空气预载气浮导轨相配合的直线平台的设置，直线电机61由于带动气浮台2移动，并通过高精度光栅尺做反馈实现气浮台2的高精度移动，进而实现承重台62高精度的位移；且通过正压空气预载气浮导轨的设计，可以实现对直线电机61的降温和冷却处理，防止直线电机61温度提高导致精度下降的情况发生。

实施例3：

如图8和图9所示，根据本发明另一实施方式的正压空气预载气浮导轨，与实施例1相比不同之处在于，气浮台2靠近多孔质节流结构12顶侧一面，均匀布设多个缓冲腔体7，缓冲腔体7包括缓冲腔室71，缓冲腔室71靠近远离多孔质节流结构12一侧设有定位柱72，定位柱72靠近多孔质节流结构12一侧设有第一弹簧73，所述第一弹簧73另一端设有活塞74，缓冲腔室71靠近多孔质节流结构12要一侧延伸设有第一通道75。

通过对缓冲腔体7的设计，当外部气源停止对通气入口供气时，气浮台2与多孔质节流结构12之间的气浮膜会消失，通过在气浮台2靠近多孔质节流结构12顶侧一面均匀布设多个缓冲腔体7，缓冲腔体7用于实现降低气浮台2的下落速度，并实现对气浮台2的保护。当外部气源在对第一基体11供气的过程中，气体流入到多孔质节流结构12与气浮台2之间，此时在多孔质节流结构12与气浮台2之间的气体压强较大，部分气体会通过第一通道75流入到缓冲腔室71内，会推动活塞74向上移动，实现气体在缓冲腔室71内存储；当外部气源停止对通气入口供气时，多孔质节流结构12与气浮台2之间的气体压强降低，第一弹簧73释放将缓冲腔室71内部的气体推出，并从第一通道75流出，利用这部分气体来解决气浮台2下降的时候可能与气浮导轨1上表面掉落冲击的可能性。此外，缓冲腔室71的设计提高了气浮台2与多孔质节流结构12排出气体的接触面积，提高气浮台2的提升或者说悬浮效果。

第一通道75另一侧连接有凹腔76，凹腔76大端设于气浮台2上，凹腔76小端与第一通道75连接。

通过上述设计，在当外部气源对通气入口供气时，能够快速将气体送入到缓冲腔室71内，而当外部气源停止对通气入口供气时，缓冲腔室71内的气体下流的时候沿凹腔76表面能够向四周分散流动，使气流分散到气浮台2与多孔质节流结构12各个接触面，避免局部不稳定接触的可能性。

凹腔76内设有滤网77。通过在凹腔76内设有滤网77，避免尘粒杂质进入到缓冲腔室71内部，且在缓冲腔室71内部的气体向外排的时候，滤网77受气流推力向下方的多孔质节流结构12方向形变，有助于利用滤网77与多孔质节流结构12的接触来实现气浮导轨1断气的时候，气浮台2与多孔质节流结构12摩擦接触，气浮台2精准停止在目标区域，提高移动精度。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.正压空气预载气浮导轨，包括气浮导轨（1）和与气浮导轨（1）配合设置的气浮台（2），其特征在于，所述气浮导轨（1）包括第一基体（11），所述第一基体（11）连接有通气入口，所述第一基体（11）顶侧设有多孔质节流结构（12），所述气浮台（2）与多孔质节流结构（12）配合设置；

所述通气入口设有过滤组件（3）。

2.根据权利要求1所述正压空气预载气浮导轨，其特征在于，所述过滤组件（3）包括过滤壳体（31），所述过滤壳体（31）同轴设有排气基套（32），所述排气基套（32）上均匀布设有进气孔（321），所述排气基套（32）外侧环绕设置有第一过滤套（33）；

所述排气基套（32）一端抵接过滤壳体（31）端部，所述排气基套（32）另一端延伸至过滤壳体（31）外侧连接出气管道（34），所述过滤壳体（31）侧方连通设有进气管道（35）。

3.根据权利要求2所述正压空气预载气浮导轨，其特征在于，所述排气基套（32）内收容辅助过滤件（4），所述辅助过滤件（4）包括第二过滤套（41），所述第二过滤套（41）两端均设有固定环（42），所述固定环（42）与排气基套（32）内侧壁连接；

所述第二过滤套（41）内同轴设有滑移柱（43），所述滑移柱（43）两端沿径向延伸设置有连杆（44），所述连杆（44）另一端连接固定环（42），所述滑移柱（43）套设有可沿滑移柱（43）轴向移动的滑移套（45），所述滑移套（45）外侧环绕设有多个折弯旋叶（451）。

4.根据权利要求3所述正压空气预载气浮导轨，其特征在于，所述滑移柱（43）靠近连杆（44）处径向延伸设有不少于两个弹性条（46）。

5.根据权利要求3所述正压空气预载气浮导轨，其特征在于，所述滑移套（45）表面沿布设多个导流槽（452）。

6.根据权利要求3所述正压空气预载气浮导轨，其特征在于，所述排气基套（32）抵接过滤壳体（31）端部一侧同轴设有收集组件（5），所述收集组件（5）包括收集壳体（51），所述收集壳体（51）一端部穿过过滤壳体（31）且设于过滤壳体（31）内侧，所述收集壳体（51）内设有接插件（52），所述接插件（52）内设有收集腔（53）。

7.直线平台，具有如权利要求1所述的正压空气预载气浮导轨，其特征在于，所述直线平台包括基座（6），所述基座（6）上设置正压空气预载气浮导轨。