CN116950996A - 一种承重台及具有该承载台的直线平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种承重台及具有该承载台的直线平台，属于气浮直线平台技术领域，承重台包括底板和承重轨道，承重轨道对称设于底板上方且能够承载物体，承重轨道的小端面之间贯通设有安装槽，安装槽内设有气柱，安装槽内设有多个用于抵接气柱的支撑片，安装槽内壁具有四个首尾相连的相同弧面，支撑片为X型板，安装槽内环绕布设有卡条，支撑片呈环绕布设，且任一支撑片卡接于相邻卡条之间，该发明能实现稳定支撑，使得承载物的直线运动具有稳定性和定位准确性，且能降低磨损以减少维护成本。

Description

一种承重台及具有该承载台的直线平台

技术领域

本发明属于气浮直线平台技术领域，具体涉及一种承重台及具有该承载台的直线平台。

背景技术

气浮平台，是现代化精密加工装备中一种常用的加工平台装置，随着机床技术向高速度、高效率、绿色型的方向发展，对加工平台也提出了高效率、低成本、有利于保护环境等要求，在气浮平台中，其气浮导向系统的安装布置是一个关键技术，气浮导向系统由气浮轨道及气浮轴承组成，现有的气浮导向系统大多采用大理石轨道和多个平面气浮轴承多自由度约束的方式；或者采用光轴轨道和封闭式气浮轴承套的方式；另外也有采用多个开放式弧面气浮轴承组成一个封闭的气浮轴承组的方式。

现有技术中，在双轨道长行程的使用中都将面临高难度的轨道支撑及加工问题，如若使用大理石轨道则需要采用多个平面气浮轴承来支撑运动体，同时，大理石轨道的加工成本和加工难度大幅提高；如若使用光轴轨道，则需要用到弧面气浮轴承或者气浮轴承套，而使用弧面气浮轴承时仅适合单轨道布置，无法适用于双轨道的使用；而使用气浮轴承套时，光轴轨道只能通过两端进行支撑，则轨道的中部会因为缺乏支撑而产生弯曲变形，并且弯曲变形的概率会随轨道长度的变长而提高，从而无法满足气浮导向的精度。

申请号为US17668425的美国发明专利公开了具有误差补偿功能的高精度气浮运动平台，该发明包括：底座；安装在底座上的横梁；滑动台，用于承载晶圆；直线电机，用于驱动滑动台沿横梁滑动；至少三个传感器，用于检测晶圆的垂直直线度；空气轴承，用于悬挂滑动台；以及补偿装置，用于根据检测到的实时数据补偿晶圆的垂直度，该发明在以下几个方面存在技术改进空间：横梁承载滑动台时，滑动台中部缺乏支撑，容易塌陷；空气轴承产生气膜顶升滑动台的瞬间，可能出现气模输出不均导致滑动台倾斜，降低了滑动平稳性和准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能平稳地、高精度地执行滑移动作的一种承重台及具有该承载台的直线平台。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种承重台，包括：底板和承重轨道，承重轨道对称设于底板上方且能够承载物体，承重轨道的小端面之间贯通设有安装槽，安装槽内设有气柱，安装槽内设有多个用于抵接气柱的支撑片。

优选地，安装槽内壁具有四个首尾相连的相同弧面，支撑片为X型板，安装槽内环绕布设有卡条，支撑片呈环绕布设，且任一支撑片卡接于相邻卡条之间。承重轨道在承载时外侧受压，压力向内分散至各个弧面，并通过不同方位的支撑片集中挤压气柱，形成受力缓冲，有利于承重轨道表面受力的均衡，提高物体滑移的平直度，卡条便于安装支撑片，通过控制充气量改变气柱内部气压大小，能够改变气柱对压力的缓冲能力，便于适应不同重物的承载，提高了适配性和滑移稳定性。

优选地，一种直线平台，包括气浮台以及承重台，承重轨道能支撑气浮台，承重轨道外侧设有直线电机，直线电机连接气浮台，承重轨道两端设有限位挡板，气浮台与承重轨道之间设有多个气浮轴承。直线电机能够控制气浮台在承重轨道上水平直线运动，并通过限位挡板限制滑移行程，气浮轴承实现气浮台在承重轨道表面的气浮支撑和限位，保证滑动平直度，直线电机在承重轨道外侧的布设方式，使气浮台在与直线电机连接处的内侧受到支撑，降低了静止承载时二者的挤压干涉。

优选地，气浮轴承包括底部内凹的主轴承体，主轴承体顶部设有副轴承体，副轴承体靠近并连接气浮台，主轴承体内凹处设有多孔质节流结构并形成腔体，主轴承体设有连通腔体的通气口，腔体内设有分流件，分流件能对通气口进入的气体分流。通气口与外部泵体管道连接，通过通气口向腔体内输入气体，形成腔体内的压力空间，气体被分流件均匀导流至多孔质节流结构进行节流，并向外输出至多孔质节流结构与承重轨道的支撑面之间，形成均匀气膜，实现气浮支撑，外部泵体断气后，多孔质节流结构受重力影响下压在承重轨道的支撑面上，实现气浮台滑移的及时制动，提高定位准确度。

优选地，副轴承体靠近主轴承体的一端向内开设有多个圆槽，圆槽内设置有张紧环，张紧环呈顶部凸起的圆台状，张紧环为弹性件，副轴承体内侧与主轴承体外侧配合设置。形成气浮支撑时，主轴承体瞬间上移挤压圆槽内的张紧环，通过张紧环的形变能缓冲主轴承体与副轴承体的接触时的冲击力，减少磨损的同时，防止与副轴承体连接的气浮台跳动，降低气浮台上零件收到的干涉，有利于提升滑移精密性，断气实现制动后，多孔质节流结构受重力影响迅速下压在承重轨道上，使主轴承体带动副轴承体快速靠近支撑面，通过张紧环复位对副轴承体回落速度缓冲，降低了定位时气浮台的抖动，提高了气浮台制动后精准定位能力。

优选地，多孔质节流结构包括节流板，节流板固定于主轴承体底部内侧，节流板靠近腔体的一端在中心处设有节流槽，节流槽向内凹陷且连通有多个环绕布设的导流槽，导流槽由节流板中心向外延伸。通气实现气浮时，气体填充腔室内部，断气时，腔室内气体排出使得气膜无法持续形成，导流槽以及节流槽内的气体由于流通面小，导致残余气体截留在导流槽和节流槽内，快速回落的主轴承体在到达行程末端时挤压残余气体，实现制动的同时形成了回落的缓冲，防止气浮台迅速下落导致多孔质节流阀撞击承重轨道造成损坏。

优选地，分流件包括分流碟片，分流碟片边缘处向上设有挡环，挡环固定于腔体内壁，分流碟片中心向副轴承体方向凸起，分流碟片环绕布设有过滤槽，过滤槽为通槽且对应导流槽设置，分流碟片与主轴承体内凹顶面之间连接有弹簧。通气口从腔室侧方输出气体，气体能被分流碟片凸起的锥形曲面向下方四周分流，分流气体通过过滤槽到达导流槽，使气流均衡分布至多孔质节流结构后排出，有利于形成均匀气膜来提高气浮稳定性，外部泵体在输出气体时携带部分水汽进入腔室，分流件的锥形面能对水体向下导流至挡板内侧，防止水体堵塞影响局部气浮稳定性导致气浮台倾斜，外部输入气体压力过高时，腔室内高压使分流碟片的凸起部分下压形变，导致过滤槽的收缩，减缓气体从多孔质节流结构输出的速度，避免气浮台过分上移造成其与直线电机的连接干涉，提高了气浮稳定性和安全性，在断气实现制动时，弹簧带动分流碟片凸起复位，保持正常状态下的通气分流。

优选地，底板设有用于支撑气浮台中部的辅助件，辅助件包括转动连接于气浮台底部的支撑头，支撑头末端具有对称的斜面，底板上端固定有支撑轨道，支撑轨道具有与斜面配合的滑槽，支撑轨道位于承重轨道之间。气浮台滑动带动支撑头在支撑轨道内移动，配合设置的斜面和滑槽提供气浮台中部的滑动支撑，避免气浮台中部形变影响零件位置精度，斜面对称设置有助于对气浮台在垂直于滑移方向进行限位，避免单侧的气浮轴承作用故障导致气浮台在滑移方向两侧偏移，提高了直线移动的精度和滑动稳定性，支撑轨道与支撑头形成气浮台与底板的高度间距，便于安装前调整各个气浮轴承以及直线电机。

本发明由于采用了在通气、断气后能实现稳定气浮以及制动的气浮轴承，因而具有如下有益效果：承重轨道通过安装槽内部的气柱与支撑片分散、消耗受压面的压力，有助于提升直线滑移稳定性；张紧环能通过形变缓冲主轴承体与副轴承体远离、靠近时的撞击干涉，防止磨损的同时提高气浮台平稳性；多孔质节流结构通过节流槽和导流槽能截留气体，实现断气时的下压速度缓冲，降低零件撞击干涉防止气浮台抖动影响零件制动后定位准度；分流件对输入气流均衡导流，辅助多孔质节流结构形成均衡气膜，提高气浮台浮起时的平稳程度；分流板通过锥形壁对进入腔室的水汽阻挡导流，防止水汽影响气膜生成导致起气浮台倾斜；分流碟片的凸起受压力影响形变，能在通入气压过大时减小顶升速度，避免气浮台与直线电机连接处形成干涉，降低维护成本；辅助件辅助支撑气浮台中部防止塌陷影响滑移精度；辅助件限制气浮台滑移方向两侧的移动，保证直线运动精度。因此，本发明是一种能平稳地、高精度地执行滑移动作的一种承重台及具有该承载台的直线平台。

附图说明

图1为直线电机与承重台整体示意图；

图2为气浮台与承重台连接示意图；

图3为承重轨道局部剖视示意图；

图4为图3中A区域放大示意图；

图5为气浮轴承结构组成示意图；

图6为气浮轴承剖视示意图；

图7为分流件结构示意图；

图8为多孔质节流结构示意图。

附图标号：底板1；承重轨道2；安装槽21；气柱22；支撑片23；卡条24；气浮台3；直线电机4；限位挡板5；气浮轴承6；主轴承体61；副轴承体62；通气口63；圆槽64；张紧环65；球形槽66；螺纹连接件67；滚珠68；多孔质节流结构7；节流板71；节流槽72；导流槽73；分流件8；分流碟片81；挡环82；过滤槽83；弹簧84；辅助件9；支撑头91；支撑轨道92。

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：

显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参见附图1-附图4，一种承重台，包括：底板1和承重轨道2，承重轨道2对称设于底板1上方且能够承载物体，承重轨道2的小端面之间贯通设有安装槽21，安装槽21内设有气柱22，安装槽21内设有多个用于抵接气柱22的支撑片23。安装槽21的开设有利于散热。

安装槽21内壁具有四个首尾相连的相同弧面，支撑片23为X型板，安装槽21内环绕布设有卡条24，支撑片23呈环绕布设，且任一支撑片23卡接于相邻卡条24之间。

承重轨道2在承载时外侧受压，压力向内分散至各个弧面，并通过不同方位的支撑片23集中挤压气柱22，形成受力缓冲，有利于承重轨道2表面受力的均衡，提高物体滑移的平直度，卡条24便于安装支撑片23，通过控制充气量改变气柱22内部气压大小，能够改变气柱22对压力的缓冲能力，便于适应不同重物的承载，提高了适配性和滑移稳定性。

实施例2：

参见附图1，一种直线平台，包括气浮台3以及承重台，气浮台3设置于承重轨道2之间上方，承重轨道2能支撑气浮台3，承重轨道2外侧设有直线电机4，直线电机4连接气浮台3，承重轨道2两端设有限位挡板5，气浮台3与承重轨道2之间设有多个气浮轴承6。

直线电机4能够控制气浮台3在承重轨道2上水平直线运动，并通过限位挡板5限制滑移行程，气浮轴承6实现气浮台3在承重轨道2表面的气浮支撑和限位，保证滑动平直度，直线电机4在承重轨道2外侧的布设方式，使气浮台3在与直线电机4连接处的内侧受到支撑，降低了静止承载时二者的挤压干涉。

直线电机4底部设置有支撑架，支撑架能够架设直线电机4至一定高度，以便于气浮台3能连接直线电机4并能够被承重轨道2支撑。

参见附图5-附图6，气浮轴承6包括底部内凹的主轴承体61，主轴承体61顶部设有副轴承体62，副轴承体62靠近并连接气浮台3，主轴承体61内凹处设有多孔质节流结构7并形成腔体，主轴承体61设有连通腔体的通气口63，腔体内设有分流件8，分流件8能对通气口63进入的气体分流。

通气口63与外部泵体管道连接，通过通气口63向腔体内输入气体，形成腔体内的压力空间，气体被分流件8均匀导流至多孔质节流结构7进行节流，并向外输出至多孔质节流结构7与承重轨道2的支撑面之间，形成均匀气膜，实现气浮支撑，外部泵体断气后，多孔质节流结构7受重力影响下压在承重轨道2的支撑面上，实现气浮台3的滑移的即时制动定位。

副轴承体62靠近主轴承体61的一端向内开设有多个圆槽64，圆槽64内设置有张紧环65，张紧环65呈顶部凸起的圆台状，张紧环65为弹性件，副轴承体62内侧与主轴承体61外侧配合设置。

形成气浮支撑时，主轴承体61瞬间上移挤压圆槽64内的张紧环65，通过张紧环65的形变能缓冲主轴承体61与副轴承体62的接触时的冲击力，减少磨损的同时，防止与副轴承体62连接的气浮台3跳动，降低气浮台3上零件收到的干涉，有利于提升滑移精密性，断气实现制动时，多孔质节流结构7重力影响下压在承重轨道2上，使主轴承体61带动副轴承体62快速靠近支撑面，通过张紧环65复位对副轴承体62回落速度缓冲，降低了定位时气浮台3的抖动，提高了气浮台3精准定位能力，张紧环65在受压时能通过挤压其凹起内侧气体实现对气浮轴承6的散热，提高使用年限。

多孔质节流结构7包括节流板71，节流板71固定于主轴承体61底部内侧，节流板71靠近腔体的一端在中心处设有节流槽72，节流槽72向内凹陷且连通有多个环绕布设的导流槽73，导流槽73由节流板71中心向外延伸。

通气实现气浮支撑时，气体填充腔室内部，断气时，腔室内气体排出使得气膜无法持续形成，导流槽73以及节流槽72内的气体由于流通面小，导致残余气体截留在导流槽73和节流槽72内，快速回落的主轴承体61在到达行程末端时挤压残余气体，实现制动的同时形成了回落的缓冲，防止气浮台3迅速下落导致多孔质节流阀撞击承重轨道2造成损坏。

需要说明的是，节流板71的材料为石墨粉末，节流板71边缘处通过树脂粘合剂与其上方的主轴承体61的内凹面固定连接。

分流件8包括分流碟片81，分流碟片81边缘处向上设有挡环82，挡环82固定于腔体内壁，分流碟片81中心向副轴承体62方向凸起，分流碟片81环绕布设有过滤槽83，过滤槽83为通槽且对应导流槽73设置，分流碟片81与主轴承体61内凹顶面之间连接有弹簧84。

通气口63从腔室侧方输出气体，气体能被分流碟片81凸起的锥形曲面向下方四周分流，分流气体通过过滤槽83到达导流槽73，使气流均衡分布至多孔质节流结构7后排出，有利于形成均匀气膜来提高气浮稳定性，由于外部泵体在工作时所吸入的外部空气可能携带水蒸气，因此会输出含有水汽的气体至腔室内，且水汽在气压以及温差影响下容易凝结成水体，分流件8的锥形面能对水体向下导流至挡板内侧，防止水体堵塞影响局部气浮稳定性导致气浮台3倾斜，外部输入气体压力过高时，腔室内高压使分流碟片81的凸起部分下压形变，导致过滤槽83的收缩，减缓气体从多孔质节流结构7输出的速度，避免气浮台3过分上移造成其与直线电机4的连接干涉，提高了气浮稳定性和安全性，在吸断气实现制动时，弹簧84带动分流碟片81凸起复位，保持正常状态下的通气分流。

需要说明的是，主轴承体61设有排水孔，排水孔连通分流碟片81边缘的底部以及外部空间，主轴承体61在排水孔外部端口安装有密封阀门，在正常使用时密封阀门堵塞排水孔，保证腔室密封，到达使用周期后，通过打开密封阀门排出残余水体，防止水体侵蚀分流碟片。

参见附图1-附图2，底板1设有用于支撑气浮台3中部的辅助件9，辅助件9包括转动连接于气浮台3底部的支撑头91，支撑头91末端具有对称的斜面，底板1上端固定有支撑轨道92，支撑轨道92具有与斜面配合的滑槽，支撑轨道92位于承重轨道2之间。

气浮台3滑动带动支撑头91在支撑轨道92内移动，配合设置的斜面和滑槽提供气浮台3中部的滑动支撑，避免气浮台3中部形变影响零件位置精度，斜面对称设置有助于对气浮台3在垂直于滑移方向进行限位，避免单侧的气浮轴承6作用故障导致气浮台3在滑移方向两侧偏移，提高了直线移动的精度和滑动稳定性，支撑轨道92与支撑头91形成气浮台3与底板1的高度间距，便于安装前调整各个气浮轴承6以及直线电机4。

参见附图5-附图6，副轴承体62顶部开设有球形槽66，气浮台3固定有多个螺纹连接件67，螺纹连接件67一端与气浮台3连接，螺纹连接件67另一端与球形槽66之间配合设置有滚珠68。

螺纹连接件67底端的滚珠68能在球形槽66内滚动以形成装配，多个螺纹连接件67通过副轴承体62与主轴承体61形成装配连接，实现气浮台3底部多个气浮轴承6的安装，以实现均衡的气浮力。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种承重台，包括：底板（1）和承重轨道（2），所述承重轨道（2）对称设于所述底板（1）上方且能够承载物体，

其特征是：所述承重轨道（2）的小端面之间贯通设有安装槽（21），所述安装槽（21）内设有气柱（22），所述安装槽（21）内设有多个用于抵接所述气柱（22）的支撑片（23）。

2.根据权利要求1所述的一种承重台，其特征是：所述安装槽（21）内壁具有四个首尾相连的相同弧面，所述支撑片（23）为X型板，所述安装槽（21）内环绕布设有卡条（24），所述支撑片（23）呈环绕布设，且任一所述支撑片（23）卡接于相邻所述卡条（24）之间。

3.一种直线平台，其特征是，包括气浮台（3）以及权利要求1-2任一权利要求所述的一种承重台，所述承重轨道（2）能支撑所述气浮台（3），所述承重轨道（2）外侧设有直线电机（4），所述直线电机（4）连接所述气浮台（3），所述承重轨道（2）两端设有限位挡板（5），所述气浮台（3）与所述承重轨道（2）之间设有多个气浮轴承（6）。

4.根据权利要求3所述的一种直线平台，其特征是：所述气浮轴承（6）包括底部内凹的主轴承体（61），所述主轴承体（61）顶部设有副轴承体（62），所述副轴承体（62）靠近并连接所述气浮台（3），所述主轴承体（61）内凹处设有多孔质节流结构（7）并形成腔体，所述主轴承体（61）设有连通所述腔体的通气口（63），所述腔体内设有分流件（8），所述分流件（8）能对所述通气口（63）进入的气体分流。

5.根据权利要求4所述的一种直线平台，其特征是：所述副轴承体（62）靠近所述主轴承体（61）的一端向内开设有多个圆槽（64），所述圆槽（64）内设置有张紧环（65），所述张紧环（65）呈顶部凸起的圆台状，所述张紧环（65）为弹性件，所述副轴承体（62）内侧与所述主轴承体（61）外侧配合设置。

6.根据权利要求4所述的一种直线平台，其特征是：所述多孔质节流结构（7）包括节流板（71），所述节流板（71）固定于所述主轴承体（61）底部内侧，所述节流板（71）靠近所述腔体的一端在中心处设有节流槽（72），所述节流槽（72）向内凹陷且连通有多个环绕布设的导流槽（73），所述导流槽（73）由所述节流板（71）中心向外延伸。

7.根据权利要求6所述的一种直线平台，其特征是：所述分流件（8）包括分流碟片（81），所述分流碟片（81）边缘处向上设有挡环（82），所述挡环（82）固定于所述腔体内壁，所述分流碟片（81）中心向所述副轴承体（62）方向凸起，所述分流碟片（81）环绕布设有过滤槽（83），所述过滤槽（83）为通槽且对应所述导流槽（73）设置，所述分流碟片（81）与所述主轴承体（61）内凹顶面之间连接有弹簧（84）。

8.根据权利要求3所述的一种直线平台，其特征是：所述底板（1）设有用于支撑所述气浮台（3）中部的辅助件（9），所述辅助件（9）包括转动连接于所述气浮台（3）底部的支撑头（91），所述支撑头（91）末端具有对称的斜面，所述底板（1）上端固定有支撑轨道（92），所述支撑轨道（92）具有与所述斜面配合的滑槽，所述支撑轨道（92）位于所述承重轨道（2）之间。