CN205940984U - 一种基于外反馈调节的气浮静压轴承性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于外反馈调节的气浮静压轴承性能测试装置，属于精密设备技术领域。本实用新型包括空气压缩机、溢流阀、减压阀、压力表、调速阀、换向阀、支架、气缸、负载、气浮块、支撑平台。本实用新型有效减小由于负载变化时产生的干扰信号对气浮静压轴承测试结果的影响，减小测量误差，提高测量精度，保证测量结果准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于外反馈调节的气浮静压轴承性能测试装置，属于精密设备技术领域。
背景技术
近年来，出现在应用于光刻机超精密气浮台平面上的气浮静压轴承，要求具有纳米级的运动定位精度。在实际使用过程中，高压气体从入口至出口的极短时间内气体流态发生多次改变，从而引发气浮块振动。但是在使用过程中，气体润滑相较于固体液体润滑最大的特点是具有很高的可压缩性，导轨负载的变化和外界环境的干扰，使得外界作用力滞后，致使气浮系统刚度受到干扰，气浮导轨这种特有的刚度不稳定现象是制约其提高定位精度、进给精度、加工精度、和测量精度的重大问题。在实验平台搭建过程中，需要采用一定的措施，补偿由于负载不稳定性导致刚度变化。提高实验装置中气浮块的静刚度对于提高静压导轨的运动精度和测量精度具有重大意义。
在普遍的气浮块静态参数测试中，增加不同质量的砝码作为变载荷，通过电感测微仪测量气浮块的静态参数。该方法存在的问题是：在向气浮块上放置砝码时，会出现瞬态静刚度突变的现象。静刚度的瞬间改变会使气浮承载力瞬时下降，严重时会出现气膜内局部干摩擦现象，不仅影响测量精度，甚至会破坏测试机构，是静压承载平台失稳。所以使得系统在改变负载时要求提高，并且对外力干扰十分敏感，在后处理过程中要求对数据进行分析筛选后才能得出导轨的静态参数。此方法测量出的数据准确性差，而且数据分析量大，效率极低。本实用新型提出一种基于外反馈调节的气浮静压轴承性能测试装置，可以使实验装置中的气浮块拥有极高的刚度。
发明内容
本实用新型提供了一种基于外反馈调节的气浮静压轴承性能测试装置，用于解决气浮块供气压力变化和负载变化过程中引起的刚度变化，导致系统不稳定的问题。
本实用新型的技术方案是：一种基于外反馈调节的气浮静压轴承性能测试装置，包括空气压缩机1、溢流阀2、减压阀Ⅰ3、压力表4、调速阀5、减压阀Ⅱ6、两位三通电磁换向阀7、支架8、气缸9、负载10、气浮块11和支撑平台12；
所述空气压缩机1的出气管上设有溢流阀2、减压阀Ⅰ3和压力表4，并通过三通分出两条支路，一路连接气缸9，另一路连接气浮块11；所述气缸9支路上设有调速阀5和两位三通电 磁换向阀7，气缸9固定在支架8上；所述气浮块11支路上设有减压阀Ⅱ6，气浮块11放置在支撑平台12上。
进一步的，所述支架8平行于支撑平台12，所述气缸9垂直于支撑平台12。
进一步的，所述支撑平台12为花岗石平台。
进一步的，所述负载10与气浮块11中心对齐。
本发明的工作原理：空气压缩机中的气体经过溢流阀和减压阀后，由三通分出两路气体分别给气缸9和气浮块供气。气缸供气的支路上安装有调速阀用以控制气缸的运动速度。气浮块供气的支路上装有减压阀以调节气浮块的供气压力，在增大气浮块的供气压力的过程中，气缸提供的负载不变。随着润滑气膜厚度增大，此时通过调速阀调节气缸的运动来增大气缸输出的负载力以抵抗由于气膜内压力变化引起的气浮块抬升，理论上补偿气膜由于供气压力变化引起的厚度变化，从而实现润滑气膜垂直高度厚度不变，从而实现提高系统刚度的目的。当气缸提供的负载发生变化的时候，由于气膜内压力分布改变，使得气膜厚度也会相应的变化，此时通过实施调整气缸的输出压力，抑制气膜厚度变化趋势，从而在理论上可以实现系统润滑气膜刚度的无限大。当然，在实际测试过程中，随着负载增加气膜厚度会有一定量很小的变化，但是相对传统的测试结构而言，此时，仍旧可以在一定范围内，保证系统出于较大的静刚度状态中，从而有效减小由于负载变化或气浮块供气压力变化时产生的干扰信号对测试结果的影响。
本发明的有益效果是：
1、有效减小由于负载变化时产生的干扰信号对气浮静压轴承测试结果的影响，减小测量误差，提高测量精度，保证测量结果准确性。
2、采用同一气源分别给气浮块和气缸供气，可以使整个测试系统结构紧凑，同时节约资源，降低成本。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图中标号：1-空气压缩机、2-溢流阀、3-减压阀Ⅰ、4-压力表、5-调速阀、6-减压阀Ⅱ、7-两位三通电磁换向阀、8-支架、9-气缸、10-负载、11-气浮块、12-支撑平台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例1：如图1所示，一种基于外反馈调节的气浮静压轴承性能测试装置，包括空气压缩机1、溢流阀2、减压阀Ⅰ3、压力表4、调速阀5、减压阀Ⅱ6、两位三通电磁换向阀 7、支架8、气缸9、负载10、气浮块11和支撑平台12；
所述空气压缩机1的出气管上设有溢流阀2、减压阀Ⅰ3和压力表4，并通过三通分出两条支路，一路连接气缸9，另一路连接气浮块11；所述气缸9支路上设有调速阀5和两位三通电磁换向阀7，气缸9固定在支架8上；所述气浮块11支路上设有减压阀Ⅱ6，气浮块11放置在支撑平台12上。
所述支架8平行于支撑平台12，所述气缸9垂直于支撑平台12，以保证施加的外力垂直向下，不会产生分力，影响控制精度。
所述负载10与气浮块11中心对齐，从而实现垂直方向上两者中心重合，保证该装置的测试精度。
实施例2：一种基于外反馈调节的气浮静压轴承性能测试装置，包括空气压缩机1、溢流阀2、减压阀Ⅰ3、压力表4、调速阀5、减压阀Ⅱ6、两位三通电磁换向阀7、支架8、气缸9、负载10、气浮块11和支撑平台12；
所述空气压缩机1的出气管上设有溢流阀2、减压阀Ⅰ3和压力表4，并通过三通分出两条支路，一路连接气缸9，另一路连接气浮块11；所述气缸9支路上设有调速阀5和两位三通电磁换向阀7，气缸9固定在支架8上；所述气浮块11支路上设有减压阀Ⅱ6，气浮块11放置在支撑平台12上。
所述支架8平行于支撑平台12，所述气缸9垂直于支撑平台12，以保证施加的外力垂直向下，不会产生分力，影响控制精度。
所述负载10与气浮块11中心对齐，从而实现垂直方向上两者中心重合，保证该装置的测试精度。
所述空气压缩机1为容积式空气压缩机，所述支撑平台12为花岗石平台，所述气缸9为双作用单活塞杆式气缸。
搭建实验平台时，将气浮块11放置在支撑平台12上，负载10与气浮块11中心对齐放置在气浮块11上，气缸9固定在支架8上，活塞杆对准负载10的中心，将两条支路上的输气管道联通，即可开始工作。
上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种基于外反馈调节的气浮静压轴承性能测试装置，其特征在于：包括空气压缩机(1)、溢流阀(2)、减压阀Ⅰ(3)、压力表(4)、调速阀(5)、减压阀Ⅱ(6)、两位三通电磁换向阀(7)、支架(8)、气缸(9)、负载(10)、气浮块(11)和支撑平台(12)；
所述空气压缩机(1)的出气管上设有溢流阀(2)、减压阀Ⅰ(3)和压力表(4)，并通过三通分出两条支路，一路连接气缸(9)，另一路连接气浮块(11)；所述气缸(9)支路上设有调速阀(5)和两位三通电磁换向阀(7)，气缸(9)固定在支架(8)上；所述气浮块(11)支路上设有减压阀Ⅱ(6)，气浮块(11)放置在支撑平台(12)上。
2.根据权利要求1所述的基于外反馈调节的气浮静压轴承性能测试装置，其特征在于：所述支架(8)平行于支撑平台(12)，所述气缸(9)垂直于支撑平台(12)。
3.根据权利要求1或2所述的基于外反馈调节的气浮静压轴承性能测试装置，其特征在于：所述支撑平台(12)为花岗石平台。
4.根据权利要求1所述的基于外反馈调节的气浮静压轴承性能测试装置，其特征在于：所述负载(10)与气浮块(11)中心对齐。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107061493A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-08-18 | 昆明理工大学 | 基于单电磁铁悬浮与气浮复合支承的装置及其控制方法 |
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2016
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