CN219262984U - 高承载高精度气浮支座装置及三坐标测量机 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种高承载高精度气浮支座装置及三坐标测量机，包括中心支座及若干气浮轴承，气浮轴承包括气浮端面，中心支座包括中心板、若干支板、Y轴盖板及Z轴盖板，支板与Y轴盖板限定出Y轴导槽，支板与Z轴盖板限定出Z轴导槽，气浮轴承的气浮端面限定出Y轴导向空间及Z轴导向空间，Y轴导向空间沿Y轴方向包括Y轴第一导向区及Y轴第二导向区，Z轴导向空间沿Z轴方向包括Z轴第一导向区及Z轴第二导向区，Y轴第一导向区、Y轴第二导向区、Z轴第一导向区及Z轴第二导向区的周边均围设有气浮轴承，使得在Y轴方向及Z轴方向上均至少形成两个全包覆的气浮结构，从而实现和保证高精度的同时实现更大的承载能力。

Description

高承载高精度气浮支座装置及三坐标测量机

技术领域

本发明涉及一种气浮支座装置及三坐标测量机。

背景技术

三坐标测量机是能在一个六面体的空间范围内，可以变现几何形状、长度以及圆周分度等测量能力的仪器，其测量功能包括尺寸精度、定位精度、几何精度以及轮廓精度等，广泛应用于模具、航空、汽车、电子等行业。

三坐标测量机通常包括底座和框架，底座能支撑待检查制品，框架安装在底座上用于保持Z轴主轴，Z轴主轴进而适于保持例如用于检查制品的制品检查装置。底座、框架和/或Z轴主轴通常被构造成使得诸如测量探头等检查装置和制品能沿着至少一条轴线，或者更典型的沿着三条彼此正交轴线X、Y和Z，相对于彼此移动。

通常的，框架上设置有一Y轴横梁，包括有Z轴主轴的Z轴组件被配置成沿Y轴横梁移动，从而使得配置在在Z轴主轴末端的测量探头沿Y轴方向位移，同时，Z轴主轴也被配置成能沿Z轴方向位移，为此，在Y轴横梁上设置有一气浮支座，该气浮支座需要高精度的沿Y轴横梁移动，同时需要承载整个Z轴组件，由于承载力与精度为一向背的关系，即提高气浮支座的承载之后难以保持或提高精度，即现有的气浮支座难以同时满足承载与精度。

为此，在专利文献JP3430644A坐标测定机则中给出的一种新的结构，通过将Y轴横梁被设置成开口结构，形成四个子支撑，气浮支座设置到Y轴横梁的四个子支撑之间，这种结构能够具有高承载能力与高精度，但是这种方式结构过于复杂，同时由于Y轴横梁实际包覆气浮支座，一方面使得高精度Y轴横梁的制造难度增加，二方面气浮支座设置在四个子支撑之间，安装调试、检修难度进一步增加，给安装调试检修带来不便。

发明内容

为此，本发明提供一种高承载高精度气浮支座装置以解决上述技术问题。

一种高承载高精度气浮支座装置，包括中心支座及若干设置在中心支座上的气浮轴承，所述的气浮轴承包括气浮端面，所述的中心支座包括中心板、自中心板向外伸出的若干支板、Y轴盖板及Z轴盖板，部分支板与Y轴盖板在中心板的一侧限定出Y轴导槽，部分支板与Z轴盖板在中心板的另一侧限定出Z轴导槽，设置在Y轴导槽周边的气浮轴承的气浮端面限定出Y轴导向空间，所述的Y轴导向空间沿Y轴方向包括Y轴第一导向区及Y轴第二导向区，设置在Z轴导槽周边的气浮轴承的气浮端面限定出Z轴导向空间，所述的Z轴导向空间沿Z轴方向包括Z轴第一导向区及Z轴第二导向区，Y轴第一导向区、Y轴第二导向区、Z轴第一导向区及Z轴第二导向区的周边均围设有气浮轴承。

其中，限定出Y轴导槽的支板包括Y轴上支板及Y轴下支板，所述的Y轴上支板、Y轴下支板及中心板形成U型结构，限定出Z轴导槽的支板包括Z轴左支板及Z轴右支板，所述的Z轴左支板、Z轴右支板及中心板形成U型结构，Y轴导槽沿Y轴方向延伸，Z轴导槽沿Z轴延伸，所述的Y轴盖板连接Y轴上支板与Y轴下支板，Z轴盖板连接Z轴左支板与Z轴右支板。

其中，沿Z轴方向，所述的Y轴第一导向区及Y轴第二导向区均包括上导向区及下导向区，在上导向区及下导向区周边呈C型布置气浮轴承。

其中，所述的Z轴盖板包括间隔设置的Z轴上盖板及Z轴下盖板，Z轴上盖板与Z轴左支板、Z轴右支板、中心板限定出Z轴导槽上段，Z轴下盖板与Z轴左支板、Z轴右支板、中心板限定出Z轴导槽下段，所述的Z轴第一导向区与Z轴导槽上段对应，所述的Z轴第二导向区与Z轴导槽下段对应。

其中，所述的Z轴上盖板及Z轴下盖板均设置有至少两个气浮轴承。

其中，Z轴上盖板被配置成中心对称形状，具有一对称中心，设置在Z轴上盖板上的至少两个所述气浮轴承的安装轴线偏离所述的对称中心，且该至少两个所述气浮轴承的安装轴线以该对称中心呈中心对称的形式布置。

其中，若，设设置在Z轴上盖板上的气浮轴承的气浮端面面积之和为S1，中心板上设置的与Z轴上盖板上的气浮轴承相对的气浮轴承气浮端面面积之和为S2，则有S1大于S2。

其中，所述的中心板上还设置有连接中心板与Z轴左支板、Z轴右支板的肋板，至少一个气浮轴承设置在相邻的肋板之间。

其中，所述的中心板、支板及肋板一体成型。

本实用新型同时还提供一种三坐标测量机，包括上述的高承载高精度气浮支座装置。

有益效果：本实用新型实施例提供一种高承载高精度气浮支座装置，包括中心支座及若干气浮轴承，气浮轴承包括气浮端面，中心支座包括中心板、若干支板、Y轴盖板及Z轴盖板，支板与Y轴盖板限定出Y轴导槽，支板与Z轴盖板限定出Z轴导槽，设置在Y轴导槽周边的气浮轴承的气浮端面限定出Y轴导向空间，Y轴导向空间沿Y轴方向包括Y轴第一导向区及Y轴第二导向区，设置在Z轴导槽周边的气浮轴承的气浮端面限定出Z轴导向空间，Z轴导向空间沿Z轴方向包括Z轴第一导向区及Z轴第二导向区，Y轴第一导向区、Y轴第二导向区、Z轴第一导向区及Z轴第二导向区的周边均围设有气浮轴承，使得在Y轴方向及Z轴方向上均至少形成两个全包覆的气浮结构，从而实现和保证高精度的同时实现更大的承载能力。

附图说明

图1本实用新型实施例的高承载高精度气浮支座装置立体示意图；

图2为图1的正视图；

图3为图1的俯视图；

图4为图1的右视图；

图5为安装有Y轴横梁与Z轴主轴时的高承载高精度气浮支座装置示意图；

图6 为图1中中心支座立体示意图。

中心支座10；Y轴导槽101；Z轴导槽102；中心板11；Y轴上支板12；Y轴下支板13；Z轴左支板14；第一支板141；第二支板142；连接板143；第一肋板144；第二肋板145；Z轴右支板15；第三支板151；第四支板152；Y轴盖板21；Z轴上盖板22；Z轴下盖板23；Y轴导向空间30；Y轴第一导向区31；上导向区311；下导向区312；Y轴第二导向区32；Z轴导向空间40；Z轴第一导向区41；Z轴第二导向区42；气浮轴承51,52,53,61,62,63,64，621,622；对称中心620；Y轴横梁71；Z轴主轴72。

具体实施方式

请结合参考图1-图5，本实用新型实施例提供一种高承载高精度气浮支座装置，活动的设置在Y轴横梁71上及活动的限定Z轴主轴72位置，为Z轴位移组件提供支撑。

高承载高精度气浮支座装置包括中心支座10及若干设置在中心支座10上的气浮轴承。

请一并参考图6，图6示出了实施例的高承载高精度气浮支座装置中的中心支座10，所述的中心支座10包括中心板11，自中心板11沿垂直于中心板11方向向外伸出的若干支板，该若干支板在中心板11一侧限定出Y轴导槽101，在中心板11的另一侧限定出Z轴导槽102，其中，Y轴导槽101沿Y轴方向延伸，Z轴导槽102沿Z轴方向延伸，在图1中示出了X轴、Y轴及Z轴方向。

在本实施例中，所述的支板包括限定并形成Y轴导槽101的Y轴上支板12及Y轴下支板13，Y轴上支板12、Y轴下支板13及中心板11形成U型结构，以及，所述的支板还包括限定并形成Z轴导槽102的Z轴左支板14及Z轴右支板15，同样的，Z轴左支板14、Z轴右支板15及中心板11形成U型结构，可以理解的，Y轴上支板12与Y轴下支板13平行，Z轴左支板14与Z轴右支板15平行，同时，Y轴上支板12垂直于中心板11，且垂直于Z轴左支板14，即，Y轴上支板12、中心板11及Z轴左支板14之间呈相互垂直的形态，另外，可以看到，Y轴导槽101与Z轴导槽102位于中心板11向背的两侧。

所述的中心支座10上还设置有Y轴盖板21，所述的Y轴盖板21连接Y轴上支板12及Y轴下支板13，并封闭Y轴导槽101使得Y轴导槽101呈管状，在Y轴导槽101周边的Y轴上支板12、Y轴下支板13、Y轴盖板21及中心板11上均设置有气浮端面朝向Y轴导槽101方向的气浮轴承，由这些气浮轴承的气浮端面共同限定出Y轴导向空间30，可以理解的，所述的Y轴横梁71设置在Y轴导向空间30内，所述的Y轴横梁71包括朝向气浮轴承的支承面，每一气浮端面与支承面之间间隙设置，且气浮端面与支承面之间的间隙为2-8μm，更优选的为2-5μm，所述的气浮端面是指气浮轴承朝向支承面一侧并形成气膜的侧面，所述的气浮轴承的气浮端面均为圆形。

在本实施例中，所述的Y轴导向空间30包括沿Y轴方向的Y轴第一导向区31及Y轴第二导向区32，在每一导向区周边均设置有气浮轴承，当Y轴横梁71的截面呈矩形时，Y轴横梁71具有四个支承面，每一支承面在Y轴第一导向区31及Y轴第二导向区32周边均对应设置有气浮轴承，即这些气浮轴承在Y轴横梁71形成至少两个全包覆结构，以在提高高承载高精度气浮支座装置的承载能力的同时保证精度。

进一步的，沿Z轴方向，所述的Y轴第一导向区31及Y轴第二导向区32均包括上导向区及下导向区，在图2中示出了Y轴第一导向区31的上导向区311及下导向区312，在上导向区311及下导向区312周边呈C型布置气浮轴承，更具体来说，上导向区311的左侧、上侧及右侧各设置有一个气浮轴承（51,52,53），在下导向区312的左侧、下侧及右侧各设置有一个气浮轴承，其中，上导向区311及下导向区312左侧的气浮轴承53设置在Y轴盖板21上，上导向区311及下导向区312右侧的气浮轴承51设置在中心板11上，上导向区311上侧的气浮轴承52设置在Y轴上支板12上，下导向区312下侧的气浮轴承设置在Y轴下支板13上，通过这种结构，进一步增加本高承载高精度气浮支座装置的承载能力。

所述的中心支座10上还设置有Z轴盖板，所述的Z轴盖板连接Z轴左支板14及Z轴右支板15，在本实施例中，所述的Z轴盖板有一对，分别为Z轴上盖板22及Z轴下盖板23，可以理解的，Z轴上盖板22与Z轴左支板14、Z轴右支板15、中心板11限定出Z轴导槽上段，Z轴下盖板23与Z轴左支板14、Z轴右支板15、中心板11限定出Z轴导槽下段，在本实施例中，Z轴上盖板22及Z轴下盖板23间隔设置使得Z轴导槽上段与Z轴导槽下段呈间隔，为了方便描述，将Z轴导槽上段与Z轴导槽下段之间的区域定义为Z轴导槽中段，当所述的三坐标测量机还设置有Z轴主轴驱动装置时，所述的Z轴主轴驱动装置设置在Z轴导槽102中断，在这种情形下，Z轴主轴驱动装置上侧及下侧均设置有全包的气浮轴承，能够使得Z轴主轴72受力均匀和稳定从而提高Z轴主轴72位移的精度。

所述的Z轴盖板、中心板及Z轴左支板、Z轴右支板上均设置有气浮轴承，并这些气浮轴承的气浮端面限定出Z轴导向空间40，可以理解的，所述的Z轴主轴71设置在Z轴导向空间40内，在本实施例中，由于Z轴盖板有一对并间隔设置，使得这些气浮轴承在Z轴导槽上段限定出Z轴第一导向区41，在Z轴导槽102下端限定出Z轴第二导向区42，在图3中示出了Z轴第一导向区41气浮轴承（61,62,63,64）的布置形式，当Z轴主轴72截面呈矩形或方形时，包括四个支承面，每一支承面均对应设置有气浮轴承（61,62,63,64），每一气浮轴承（61,62,63,64）与支承面之间的间隙为2-8μm，更优选的为2-5μm。

具体的，所述的Z轴左支板14包括沿Z轴方向的第一支板141和第二支板142，所述的Z轴右支板15包括沿Z轴方向的第三支板151和第四支板152，第一支板141与第三支板151对应设置，并与中心板11、Z轴上盖板22围设形成Z轴导槽上段，同样的，第三支板151与第四支板152对应设置并与中心板11、Z轴下盖板23围设形成Z轴导槽下段。

通过上述结构设置，使得气浮轴承在Z轴主轴72周边形成至少两个全包覆结构，以在提高高承载高精度气浮支座装置的承载能力的同时保证Z轴精度。

进一步的，在第一支板141与第二支板142之间还设置有连接板143，用于在连接板143上设置Z轴主轴驱动装置。

进一步的，所述的Z轴上盖板22及Z轴下盖板23均设置有两个气浮轴承，同时，这两个气浮轴承以下列方式布置：

Z轴上盖板22被配置成中心对称形状，具有一对称中心620，所述的两个气浮轴承（621,622）包括安装轴线偏离该对称中心620，且该两个气浮轴承（621,622）的安装轴线以该对称中心620呈中心对称的形式布置，同样的，Z轴下盖板23上的气浮轴承以上述形式同样设置。

进一步的，在Z轴导槽上段对应的中心板11上设置的与Z轴上盖板22上气浮轴承（621,622）相对的气浮轴承的安装轴线通过所述的对称中心620。

可以理解的，所述的安装轴线是指垂直通过设置在中心板11上的气浮轴承的气浮端面中心的轴线。

可以理解的，在Z轴上盖板22或Z轴下盖板23上也可以设置有三个、四个或更多的气浮轴承，这些气浮轴承均以对称中心呈中心对称的形式布置。

进一步的，若设设置在Z轴上盖板22上的气浮轴承（621,622）的气浮端面面积之和为S1，中心板11上设置的与Z轴上盖板22上的气浮轴承（621,622）相对的气浮轴承气浮端面面积之和为S2，则有S1大于S2，同样的，若，设置在Z轴下盖板23上的气浮轴承的气浮端面面积之和为S3，中心板11上设置的与Z轴下盖板23上的气浮轴承相对的气浮轴承气浮端面面积之和为S4，则，S3大于S4，在这种情形下，进一步提高Z轴主轴72运动稳定性和运动精度。

进一步的，S1=S3。

进一步的，所述的中心板11上还设置有连接中心板11与Z轴左支板14、Z轴右支板15的肋板，在本实施例中，第一支板141、第二支板142、第三支板151及第四支板152的上下两侧分别设置有一肋板，如，在第一支板141的上侧、下侧分别设置有第一肋板144及第二肋板145，用于使得Z轴左支板14、Z轴右支板15形成更稳定的结构。

进一步的，至少一个气浮轴承设置在相邻的两个肋板之间，在本实施例中，一个形成Y轴导向空间30的气浮轴承设置在第一肋板144与第二肋板145之间，用于同时使得气浮轴承也具有更稳定结构。

进一步的，所述的中心板11、支板及肋板一体成型，从而形成更稳定的结果，从而形成更大的承载能力和更稳定的结构，从而保持Y轴和Z轴的精度和稳定性。

本实用新型同时还提供应用该高承载高精度气浮支座装置的三坐标测量机。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高承载高精度气浮支座装置，包括中心支座及若干设置在中心支座上的气浮轴承，所述的气浮轴承包括气浮端面，其特征在于，所述的中心支座包括中心板、自中心板向外伸出的若干支板、Y轴盖板及Z轴盖板，部分支板与Y轴盖板在中心板的一侧限定出Y轴导槽，部分支板与Z轴盖板在中心板的另一侧限定出Z轴导槽，设置在Y轴导槽周边的气浮轴承的气浮端面限定出Y轴导向空间，所述的Y轴导向空间沿Y轴方向包括Y轴第一导向区及Y轴第二导向区，设置在Z轴导槽周边的气浮轴承的气浮端面限定出Z轴导向空间，所述的Z轴导向空间沿Z轴方向包括Z轴第一导向区及Z轴第二导向区，Y轴第一导向区、Y轴第二导向区、Z轴第一导向区及Z轴第二导向区的周边均围设有气浮轴承。

2.如权利要求1所述的高承载高精度气浮支座装置，其特征在于，限定出Y轴导槽的支板包括Y轴上支板及Y轴下支板，所述的Y轴上支板、Y轴下支板及中心板形成U型结构，限定出Z轴导槽的支板包括Z轴左支板及Z轴右支板，所述的Z轴左支板、Z轴右支板及中心板形成U型结构，Y轴导槽沿Y轴方向延伸，Z轴导槽沿Z轴延伸，所述的Y轴盖板连接Y轴上支板与Y轴下支板，Z轴盖板连接Z轴左支板与Z轴右支板。

3.如权利要求2所述的高承载高精度气浮支座装置，其特征在于，沿Z轴方向，所述的Y轴第一导向区及Y轴第二导向区均包括上导向区及下导向区，在上导向区及下导向区周边呈C型布置气浮轴承。

4.如权利要求2所述的高承载高精度气浮支座装置，其特征在于，所述的Z轴盖板包括间隔设置的Z轴上盖板及Z轴下盖板，Z轴上盖板与Z轴左支板、Z轴右支板、中心板限定出Z轴导槽上段，Z轴下盖板与Z轴左支板、Z轴右支板、中心板限定出Z轴导槽下段，所述的Z轴第一导向区与Z轴导槽上段对应，所述的Z轴第二导向区与Z轴导槽下段对应。

5.如权利要求4所述的高承载高精度气浮支座装置，其特征在于，所述的Z轴上盖板及Z轴下盖板均设置有至少两个气浮轴承。

6.如权利要求5所述的高承载高精度气浮支座装置，其特征在于，Z轴上盖板被配置成中心对称形状，具有一对称中心，设置在Z轴上盖板上的至少两个所述气浮轴承的安装轴线偏离所述的对称中心，且该至少两个所述气浮轴承的安装轴线以该对称中心呈中心对称的形式布置。

7.如权利要求5所述的高承载高精度气浮支座装置，其特征在于，若设置在Z轴上盖板上的气浮轴承的气浮端面面积之和为S1，中心板上设置的与Z轴上盖板上的气浮轴承相对的气浮轴承气浮端面面积之和为S2，则有S1大于S2。

8.如权利要求5所述的高承载高精度气浮支座装置，其特征在于，所述的中心板上还设置有连接中心板与Z轴左支板、Z轴右支板的肋板，至少一个气浮轴承设置在相邻的肋板之间。

9.如权利要求8所述的高承载高精度气浮支座装置，其特征在于，所述的中心板、支板及肋板一体成型。

10.一种三坐标测量机，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一权利要求所述的高承载高精度气浮支座装置。

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