CN205764953U - 一种具有载物补偿功能的气浮导轨平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了具有载物补偿功能的气浮导轨平台。高精度导轨研究成为热门。本实用新型中气浮块的气浮轴套安装孔孔壁开设气嘴安装孔；气浮轴套安装孔内设置气浮轴套；气浮块的传感器安装孔内设置线性位移传感器；气嘴安装孔内放置气嘴，供气模块给气嘴供气；载物台与所有气浮模块的气浮块固定，驱动模块驱动载物台；气浮轴套的导轨安装孔与导轨间隙配合；气浮轴套的外圆面开设多个环形槽；每个环形槽底部开设通气孔组；通气孔组为沿圆周等角度但不均布的多个通气孔；每个通气孔内设置一个小孔节流器；所有环形槽的侧部相通，并与气浮块的气嘴安装孔连通。本实用新型能实时获取气浮模块高度信号，并对载物台高度进行实时补偿，提高加工精度。

Description

一种具有载物补偿功能的气浮导轨平台

技术领域

本实用新型属于超精密加工机床领域，涉及一种气浮导轨平台，具体涉及具有载物补偿功能的气浮导轨平台。

背景技术

随着国防工业和航天工业的快速发展，世界各国尤其是发达国家对机械加工特别是精密与超精密加工提出了更高要求。高精度导轨作为加工机床的核心部件更是成为了热门的研究内容。在各类导轨中，气浮导轨凭借其高精度、低摩擦和洁净等特点得到了广泛的关注。然而，要想获得更高的气浮导轨运动精度，除了采取一系列措施(如采用高精度轴套、良好的动平衡和优化结构等)达到高精度的方案外，另一个比较经济、有效的方案是在线监测气浮导轨平台的运动精度，并通过准确控制供气系统输入的气体压强对监测结果实施在线补偿，进而实现载物重力补偿和提高气浮导轨平台运动精度的功能。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有载物补偿功能的气浮导轨平台，将导轨、气浮轴套和线性位移传感器集成于一体，形成一套具有实时检测功能的高精度气浮导轨平台系统，能对气浮导轨平台进行载物重力补偿，提高气浮导轨平台的精度。

本实用新型包括供气模块、驱动模块、底座、导轨、气嘴、载物台和n个气浮模块，n≥4；所述的导轨固定在底座上；所述的气浮模块由气浮轴套、O型密封圈、小孔节流器、线性位移传感器和气浮块组成；气浮块的中心开设有气浮轴套安装孔和传感器安装孔，气浮轴套安装孔的孔壁开设气嘴安装孔，传感器安装孔的孔壁开设导线孔；气浮轴套安装孔内设置气浮轴套；所述气浮轴套的两端与气浮块两端均安装有O型密封圈；传感器安装孔内设置线性位移传感器，线性位移传感器的电源线及数据线从导线孔穿出；线性位移传感器的检测面与底座的上表面平行；每个气浮模块的气嘴安装孔内放置一个气嘴，供气模块给各个气嘴供气；载物台与所有气浮模块的气浮块顶部均通过螺钉连接，驱动模块通过丝杠螺母副或带传动机构驱动载物台。

所述的气浮轴套中心开设的导轨安装孔与导轨间隙配合；气浮轴套的外圆面开设有沿轴向布置的多个环形槽；每个环形槽底部开设通气孔组；通气孔组为沿圆周等角度但不均布的多个通气孔，气浮轴套位于下部的通气孔多于位于上部的通气孔；通气孔的内端与气浮轴套的导轨安装孔连通；每个通气孔内设置一个小孔节流器；所有环形槽的侧部相通，并与气浮块的气嘴安装孔连通。

所述的供气模块包括空气压缩机、气体过滤器、油雾分离器和n个精密减压阀；空气压缩机的输出口与气体过滤器的输入口连通，气体过滤器的输出口与油雾分离器的输入口连通，油雾分离器的输出口与n个精密减压阀的输入口均连通；每个精密减压阀的输出口与一个气嘴的外端连接。

所述的小孔节流器开设有集气孔、降压孔和稳压孔；集气孔的外端与气浮轴套上对应的通气孔外端连通；降压孔的两端分别与集气孔的内端和稳压孔的外端连通；稳压孔的内端与气浮轴套上对应的通气孔内端连通。

所述导轨的外圆面、气浮轴套的导轨安装孔孔壁、底座的上表面、载物台的底面以及气浮块的上、下表面均为超精密加工面。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型将导轨、气浮轴套和线性位移传感器集成于一体，形成一套具有实时检测功能的高精度气浮导轨平台系统，它能实时获取气浮模块高度信号，并对气浮导轨平台的载物台高度进行实时反馈和补偿，提高机床的加工精度。

2、本实用新型的气浮轴套周向具有不均布通气孔且与导轨间隙配合，不均布通气孔中均设有小孔节流器，能通过改变输入气体的压强来控制平台的高度；结构紧凑、安装方便、检测精度高。

3、本实用新型的环形槽保证了输入小孔节流器的空气压强相等且稳定。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构立体图；

图2为本实用新型中供气模块的流程图；

图3为本实用新型中气浮模块的爆炸图；

图4-1为本实用新型中气浮块的示意图；

图4-2为图4-1的A-A剖视图；

图5为本实用新型中气浮轴套的结构立体图；

图6为本实用新型中小孔节流器的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种具有载物补偿功能的气浮导轨平台，包括供气模块、驱动模块、底座1、导轨2、气嘴3、载物台4和n个气浮模块5，n≥4；导轨2固定在底座1上。

如图2所示，供气模块包括空气压缩机6、气体过滤器7、油雾分离器8和n个精密减压阀9；空气压缩机6的输出口与气体过滤器7的输入口连通，气体过滤器7的输出口与油雾分离器8的输入口连通，油雾分离器8的输出口与n个精密减压阀9的输入口均连通；每个精密减压阀9的输出口与一个气嘴3的外端连接。

如图3、4-1和4-2所示，气浮模块5由气浮轴套5-1、O型密封圈5-2、小孔节流器5-3、线性位移传感器5-4和气浮块5-5组成；气浮块5-5的中心开设有气浮轴套安装孔和传感器安装孔B，气浮轴套安装孔的孔壁开设气嘴安装孔A，传感器安装孔B的孔壁开设导线孔C；气浮轴套安装孔内设置气浮轴套5-1；气浮轴套5-1的两端与气浮块5-5两端均安装有O型密封圈5-2；传感器安装孔B内设置线性位移传感器5-4，线性位移传感器5-4的电源线及数据线从导线孔C穿出；线性位移传感器5-4的检测面D与底座1的上表面1-1平行。每个气浮模块5的气嘴安装孔A内放置一个气嘴3，供气模块通过气嘴3给各个气浮模块5供气；载物台4与所有气浮模块的气浮块5-5顶部均通过螺钉连接，驱动模块通过丝杠螺母副或带传动机构驱动载物台4。

如图5所示，气浮轴套5-1中心开设的导轨安装孔J与导轨2间隙配合；气浮轴套5-1的外圆面开设有沿轴向布置的多个环形槽I；每个环形槽I底部开设通气孔组；通气孔组为沿圆周等角度但不均布的多个通气孔H，气浮轴套5-1位于下部的通气孔多于位于上部的通气孔；通气孔的内端与气浮轴套的导轨安装孔连通；每个通气孔H内设置一个小孔节流器5-3；所有环形槽I的侧部相通，并与气浮块5-5的气嘴安装孔A连通。

如图6所示，小孔节流器5-3开设有集气孔E、降压孔F和稳压孔G；集气孔E的外端与气浮轴套5-1上对应的通气孔外端连通；降压孔F的两端分别与集气孔E的内端和稳压孔G的外端连通；稳压孔G的内端与气浮轴套5-1上对应的通气孔内端连通。

导轨2的外圆面、气浮轴套5-1的导轨安装孔J孔壁、底座1的上表面1-1、载物台4的底面以及气浮块5-5的上、下表面均为超精密加工面。

该具有载物补偿功能的气浮导轨平台的工作原理：

高压气体通过气嘴3进入环形槽I中；环形槽I中的高压气体分流至各个小孔节流器5-3的集气孔E中，经增压孔F增压和稳压孔G稳压后喷至导轨2与气浮轴套5-1的导轨安装孔J间隙中，形成具有支承能力的压力气膜，从而实现气浮轴套5-1对载物台4的径向支承；通气孔组的通气孔H对称设置在气浮轴套5-1的竖直中性面(竖直方向上过气浮轴套5-1中心的面)两侧，使得气浮块5-5两侧所受径向力相互平衡；每个通气孔组的通气孔H沿圆周等角度分布但下部多于上部，因此可以通过改变供气模块提供的气体压强来改变气浮模块5与底座上表面1-1之间的距离；线性位移传感器5-4内置于气浮块5-5中，其检测面D与底座1的上表面1-1平行，进而可以实时检测出气浮块5-5与底座上表面的距离，获取检测信号后可通过改变单个精密减压阀9的气体压强来单独调节每个气浮块5-5的高度，从而达到重力补偿的目的，亦可提高气浮平台的精度。

以上内容只属于本实用新型的具体实例，其它与本实用新型原理相似的平台均在该专利的保护范围内。

Claims (4)

1.一种具有载物补偿功能的气浮导轨平台，包括供气模块、驱动模块、底座、导轨、气嘴、载物台和n个气浮模块，n≥4，其特征在于：所述的导轨固定在底座上；所述的气浮模块由气浮轴套、O型密封圈、小孔节流器、线性位移传感器和气浮块组成；气浮块的中心开设有气浮轴套安装孔和传感器安装孔，气浮轴套安装孔的孔壁开设气嘴安装孔，传感器安装孔的孔壁开设导线孔；气浮轴套安装孔内设置气浮轴套；所述气浮轴套的两端与气浮块两端均安装有O型密封圈；传感器安装孔内设置线性位移传感器，线性位移传感器的电源线及数据线从导线孔穿出；线性位移传感器的检测面与底座的上表面平行；每个气浮模块的气嘴安装孔内放置一个气嘴，供气模块给各个气嘴供气；载物台与所有气浮模块的气浮块顶部均通过螺钉连接，驱动模块通过丝杠螺母副或带传动机构驱动载物台；

所述的气浮轴套中心开设的导轨安装孔与导轨间隙配合；气浮轴套的外圆面开设有沿轴向布置的多个环形槽；每个环形槽底部开设通气孔组；通气孔组为沿圆周等角度但不均布的多个通气孔，气浮轴套位于下部的通气孔多于位于上部的通气孔；通气孔的内端与气浮轴套的导轨安装孔连通；每个通气孔内设置一个小孔节流器；所有环形槽的侧部相通，并与气浮块的气嘴安装孔连通。

2.根据权利要求1所述的一种具有载物补偿功能的气浮导轨平台，其特征在于：所述的供气模块包括空气压缩机、气体过滤器、油雾分离器和n个精密减压阀；空气压缩机的输出口与气体过滤器的输入口连通，气体过滤器的输出口与油雾分离器的输入口连通，油雾分离器的输出口与n个精密减压阀的输入口均连通；每个精密减压阀的输出口与一个气嘴的外端连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有载物补偿功能的气浮导轨平台，其特征在于：所述的小孔节流器开设有集气孔、降压孔和稳压孔；集气孔的外端与气浮轴套上对应的通气孔外端连通；降压孔的两端分别与集气孔的内端和稳压孔的外端连通；稳压孔的内端与气浮轴套上对应的通气孔内端连通。

4.根据权利要求1所述的一种具有载物补偿功能的气浮导轨平台，其特征在于：所述导轨的外圆面、气浮轴套的导轨安装孔孔壁、底座的上表面、载物台的底面以及气浮块的上、下表面均为超精密加工面。