TWI544979B - 氣靜壓平台 - Google Patents

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TWI544979B
TWI544979B TW103111134A TW103111134A TWI544979B TW I544979 B TWI544979 B TW I544979B TW 103111134 A TW103111134 A TW 103111134A TW 103111134 A TW103111134 A TW 103111134A TW I544979 B TWI544979 B TW I544979B
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簡國諭
陳彥廷
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B23Q1/38—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members using fluid bearings or fluid cushion supports

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

氣靜壓平台
本發明是關於一種氣靜壓平台，特別是關於一種具有氣靜壓軸承之氣靜壓平台。
請參閱第11圖，一種習知氣靜壓平台200，其包含一導軌210及一載台220，該載台220設置於該導軌210上，該導軌210為一T字型導軌，該載台200相對具有一T字型導引空間，藉由該導軌210與導引空間的相對關係，可將該載台220拘束於該導軌210上，其中該載台220具有複數個氣靜壓軸承221，該些氣靜壓軸承221用以提供氣靜壓使該載台220氣浮於該導軌210上，再藉由一驅動元件(圖未繪出)的驅動，即可使該載台220於該導軌210上線性移動，且由於該載台220與該導軌210之間並未接觸，因此該載台220與該導軌210之間的摩擦力幾乎為零，藉此使該氣靜壓平台200可用以承載需高精度加工之元件，並進行高精度之定位，但由於習知氣靜壓平台200所使用的氣靜壓軸承較多(共6組氣靜壓軸承)，因此於氣壓的控制上較為困難，造成該載台220的平面度較難調教且精度難以控制，此外，由於該氣靜壓平台200的直線度拘束軸軸元件(最左及最右之氣靜壓軸承)的相對位置較遠，因此，較難控制該載台220的線性拘束度。
本發明的主要目的在於藉由朝向第一側面之第一氣靜壓軸承及朝向第二側面之第二氣靜壓軸承提供氣靜壓，使得載台可氣浮於導軌之導槽上，且由於第一側面及第二側面朝向導軌之開口，可大幅減少氣靜壓平台之高度，而能更廣泛地適用各種加工環境且載台與導軌之間的組裝較為便捷、快速，而完成載台與導軌的組裝後，僅需兩個氣靜壓軸承即可將載台氣浮於導軌上，於氣壓的控制上較為簡單且定位精度高，使得載台之平面度及移動精度可大幅提升。
本發明之一種氣靜壓平台包含一導軌及一載台，該導軌具有一導槽，該導槽具有一第一側面、一第二側面及一槽底面，該第一側面及該槽底面之間具有一第一夾角，該第二側面及該槽底面之間具有一第二夾角，該第一側面具有一第一頂緣，該第二側面具有一第二頂緣，該第一頂緣及該第二頂緣之間形成有一開口，該第一側面及該第二側面朝向該開口，該載台設置於該導槽，該載台具有一第一安裝部、一第二安裝部、一第一氣靜壓軸承及一第二氣靜壓軸承，該第一氣靜壓軸承設置於該第一安裝部，該第二氣靜壓軸承設置於該第二安裝部，該第一氣靜壓軸承具有一第一表面，該第一表面朝向該第一側面，該第二氣靜壓軸承具有一第二表面，該第二表面朝向該第二側面。
本發明藉由該導軌之該第一側面及該第二側面朝向該開口而呈現V字型，能有效的減少該導軌的尺寸且使該載台易於裝設，相同地，該第一氣靜壓軸承之該第一表面及該第二氣靜壓軸承之該第二表面亦呈現V字型，可扁平化該氣靜壓平台，且在有限的體積中取得最大的軸承面積，此外，由於本案所使用之氣靜壓軸承數量較少，於氣壓的控制氣壓的控制上較為簡單且定位精度高，使得載台之平面度及移動精度可大幅提升。
請參閱第1及2圖，為本發明之第一實施例，一種氣靜壓平台100包含一導軌110、一載台120、一磁吸裝置130、一驅動裝置140及一感測裝置150。
請參閱第1、2及5圖，該導軌110具有一導槽111及一底面112，該導槽111具有一第一側面111a、一第二側面111b及一槽底面111c，該第一側面111a及該槽底面111c之間具有一第一夾角θ1，該第二側面111b及該槽底面111c之間具有一第二夾角θ2，在本實施例中，該第一夾角θ1及該第二夾角θ2不小於90度，且該第一夾角θ1實質上等於該第二夾角θ2，較佳的，該第一夾角θ1及該第二夾角θ2介於95度至160度之間，請參閱第2及5圖，該第一側面111a具有一第一頂緣111d，該第二側面111b具有一第二頂緣111e，該第一頂緣111d及該第二頂緣111e之間形成有一開口111f，該第一側面111a及該第二側面111b朝向該開口111f，使該第一側面111a及該第二側面111b呈現V字型，以扁平化該導軌110之高度，且該第一側面111a之該第一頂緣111d及該第二側面111b之該第二頂緣111e之間具有一第一間距D1，該槽底面111c具有一寬度W，該第一間距D1大於該寬度W，使得該載台120可直接置入該導槽111中而易於組裝。
請參閱第2、3、4及5圖，該載台120設置於該導槽111，該載台120具有一第一安裝部121、一第二安裝部122、一第一氣靜壓軸承123、一第二氣靜壓軸承124、一凹槽125及一安裝座126，該第一安裝部121具有一第一通氣槽121a，該第二安裝部122具有一第二通氣槽122a，該第一氣靜壓軸承123設置於該第一安裝部121，該第二氣靜壓軸承124設置於該第二安裝部122，且該第一氣靜壓軸承123罩蓋該第一通氣槽121a，該第二氣靜壓軸承124罩蓋該第二通氣槽122a，較佳的，該第一氣靜壓軸承123及該第二氣靜壓軸承124為多孔質節流元件製成，可在有限的軸承面積下取得最高的承載力及剛性。其中，該第一氣靜壓軸承123具有一第一表面123a，該第一表面123a朝向該第一側面111a，該第二氣靜壓軸承124具有一第二表面124a，該第二表面124a朝向該第二側面111b，由於該導槽111之該第一側面111a及該第二側面111b為V字型，因此該第一表面123a及該第二表面124a亦呈現V字型，亦可扁平化該導軌110之高度，且藉由該第一氣靜壓軸承123及該第二氣靜壓軸承124提供之氣靜壓可使該載台120穩定地氣浮於該導槽111中而進行精密之定位。
請參閱第3、4及5圖，該載台120之該凹槽125位於該第一安裝部121及該第二安裝部122之間，該凹槽125與該槽底面111c之間構成一腔室C，該安裝座126位於該腔室C中以設置該磁吸裝置130及該驅動裝置140，該磁吸裝置130具有一第一磁吸元件131及一第二磁吸元件132，該第一磁吸元件131設置於該導軌110，該第二磁吸元件132設置於該載台120之該安裝座126，在本實施例中，該第一磁吸元件131為一具有高導磁率之平板，該第二磁吸元件132為永久磁鐵，請參閱第4圖，較佳的，該導軌110具有一安裝槽113及一通孔114，該安裝槽113凹設於該底面112，該通孔114位於該安裝槽113及該腔室C之間，且該通孔114連通該安裝槽113及該腔室C，該第一磁吸元件131設置於該安裝槽113中，該安裝座126具有一側板126a及一底板126b，該底板126b連接該側板126a，且該底板126b位於該通孔114，該底板126b具有一結合槽126c，該第二磁吸元件132結合於該結合槽126c中，請參閱第5及6圖，該第一磁吸元件131及該第二磁吸元件132之間具有一第二間距D2，藉由該第一磁吸元件131及該第二磁吸元件132之間的磁吸力可提供該載台120一磁性預壓，以增加該載台120的穩定度，較佳的，該第二間距D2介於0.03 mm至1.0 mm之間，可提供最佳之磁性預壓。
請參閱第2、4及5圖，該驅動裝置140位於該腔室C中，在本實施例中，該驅動裝置140為一線性馬達，該驅動裝置140具有一定子141及一動子142，該動子142結合於該安裝座126，該定子141結合於該導軌110，該動子142可相對該定子141移動，由於該動子142結合於該安裝座126，因此，當該動子142相對該定子141移動時，該載台120亦於該導軌110、該第一氣靜壓軸承123及該第二氣靜壓軸承124的拘束下線性移動以進行高精密度的定位，此外，請參閱第1及2圖，該氣靜壓平台100另包含有一第一擋止件161及一第二擋止件162，該第一擋止件161及該第二擋止件162設置於該導軌110，且該載台120位於該第一擋止件161及該第二擋止件162之間，並將該載台120限位於該第一擋止件161及該第二擋止件162之間，以避免該載台120脫離該導軌110。
請參閱第2、4及5圖，該感測裝置150位於該腔室C中，在本實施中，該感測裝置150可為光學尺裝置或磁性尺裝置，該感測裝置150具有一第一感測元件151及一第二感測元件152，該第一感測元件151可為光學尺或磁性尺，該第二感測元件152可為相對光學尺或磁性尺的讀頭，且該第一感測元件151固定於該導軌110，該第二感測元件152設置於該載台120，而當載台120受該動子142帶動而移動時，該第二感測元件152亦相對該第一感測元件151移動，並藉由該第二感測元件152對該第一感測元件151之間的感應進行該載台120的定位。藉由該載台120之該凹槽125與該槽底面111c形成之該腔室C容置該驅動裝置140及該感測裝置150，使得該氣靜壓平台100不需再由外部安裝驅動裝置或感測裝置，而可進一步的縮小該氣靜壓平台100的尺寸。
請參閱第7、8、9及10圖，為本發明之第二實施例，其與第一實施例的差異在於該導槽111之該第一側面111a凹設有一第一嵌合槽111g，該導槽111之該第二側面111b凹設有一第二嵌合槽111h，該第一磁吸元件131具有一第一磁吸組131a及一第二磁吸組131b，該第一磁吸組131a設置於該第一嵌合槽111g，該第二磁吸組131b設置於該第二嵌合槽111h，該第一氣壓軸承123之該第一表面123a凹設有一第一固定槽123b，該第二氣壓軸承124之該第二表面124a凹設有一第二固定槽124b，該第二磁吸元件132具有一第三磁吸組132a及一第四磁吸組132b，該第三磁吸組132a設置於該第一固定槽123b中，該第四磁吸組132b設置於該第二固定槽124b中，藉由該第一磁吸組131a及該第三磁吸組132a之間的磁吸力以及該第二磁吸組131b及該第四磁吸組132b之間的磁吸力作為該氣靜壓平台100的磁性預壓，本實施例以左右對稱的方式提供預壓可使該載台120初步動作時更加穩定。
本發明藉由該導軌110之該第一側面111a及該第二側面111b朝向該開口111f而呈現V字型，能有效的減少該導軌110的尺寸且使該載台120易於裝設，相同地，該第一氣靜壓軸承123之該第一表面123a及該第二氣靜壓軸承124之該第二表面124a亦呈現V字型，可扁平化該氣靜壓平台100，且可在有限的體積中取得最大的軸承面積，此外，由於本案所使用之氣靜壓軸承數量較少，於氣壓的控制氣壓的控制上較為簡單且定位精度高，使得該載台120之平面度及移動精度可大幅提升。
本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。
100‧‧‧氣靜壓平台
110‧‧‧導軌
111‧‧‧導槽
111a‧‧‧第一側面
111b‧‧‧第二側面
111c‧‧‧槽底面
111d‧‧‧第一頂緣
111e‧‧‧第二頂緣
111f‧‧‧開口
111g‧‧‧第一嵌合槽
111h‧‧‧第二嵌合槽
112‧‧‧底面
113‧‧‧安裝槽
114‧‧‧通孔
120‧‧‧載台
121‧‧‧第一安裝部
121a‧‧‧第一通氣槽
122‧‧‧第二安裝部
122a‧‧‧第二通氣槽
123‧‧‧第一氣靜壓軸承
123a‧‧‧第一表面
123b‧‧‧第一固定槽
124‧‧‧第二氣靜壓軸承
124a‧‧‧第二表面
124b‧‧‧第二固定槽
125‧‧‧凹槽
126‧‧‧安裝座
126a‧‧‧側板
126b‧‧‧底板
126c‧‧‧結合槽
130‧‧‧磁吸裝置
131‧‧‧第一磁吸元件
131a‧‧‧第一磁吸組
131b‧‧‧第二磁吸組
132‧‧‧第二磁吸元件
132a‧‧‧第三磁吸組
132b‧‧‧第四磁吸組
140‧‧‧驅動裝置
141‧‧‧定子
142‧‧‧動子
150‧‧‧感測裝置
151‧‧‧第一感測元件
152‧‧‧第二感測元件
161‧‧‧第一擋止件
162‧‧‧第二擋止件
θ1‧‧‧第一夾角
θ2‧‧‧第二夾角
D1‧‧‧第一間距
D2‧‧‧第二間距
W‧‧‧寬度
C‧‧‧腔室
200‧‧‧氣靜壓平台
210‧‧‧導軌
220‧‧‧載台
221‧‧‧氣靜壓軸承
第1圖：依據本發明之第一實施例，一種氣靜壓平台的立體組合圖。 第2圖：依據本發明之第一實施例，該氣靜壓平台的立體分解圖。 第3圖：依據本發明之第一實施例，一載台的立體組合圖。 第4圖：依據本發明之第一實施例，該載台的立體分解圖。 第5圖：依據本發明之第一實施例，該氣靜壓平台的剖視圖。 第6圖：依據本發明之第一實施例，一第一磁吸元件與一第二磁吸元件的示意圖。 第7圖：依據本發明之第二實施例，該氣靜壓平台的立體分解圖。 第8圖：依據本發明之第二實施例，一載台的立體組合圖。 第9圖：依據本發明之第二實施例，該載台的立體分解圖。 第10圖：依據本發明之第二實施例，該氣靜壓平台的剖視圖。 第11圖：一種習知氣靜壓平台的剖視圖。
100‧‧‧氣靜壓平台
110‧‧‧導軌
111‧‧‧導槽
111c‧‧‧槽底面
111f‧‧‧開口
120‧‧‧載台
125‧‧‧凹槽
130‧‧‧磁吸裝置
140‧‧‧驅動裝置
150‧‧‧感測裝置
161‧‧‧第一擋止件
162‧‧‧第二擋止件

Claims (14)

  1. 一種氣靜壓平台，其包含： 一導軌，具有一導槽，該導槽具有一第一側面、一第二側面及一槽底面，該第一側面及該槽底面之間具有一第一夾角，該第二側面及該槽底面之間具有一第二夾角，該第一側面具有一第一頂緣，該第二側面具有一第二頂緣，該第一頂緣及該第二頂緣之間形成有一開口，該第一側面及該第二側面朝向該開口；以及 一載台，設置於該導槽，該載台具有一第一安裝部、一第二安裝部、一第一氣靜壓軸承及一第二氣靜壓軸承，該第一氣靜壓軸承設置於該第一安裝部，該第二氣靜壓軸承設置於該第二安裝部，該第一氣靜壓軸承具有一第一表面，該第一表面朝向該第一側面，該第二氣靜壓軸承具有一第二表面，該第二表面朝向該第二側面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之氣靜壓平台，其中該第一側面之該第一頂緣及該第二側面之該第二頂緣之間具有一第一間距，該槽底面具有一寬度，該第一間距大於該寬度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之氣靜壓平台，其另包含有一磁吸裝置，該磁吸裝置具有一第一磁吸元件及一第二磁吸元件，該第一磁吸元件設置於該導軌，該第二磁吸元件設置於該載台，且該第一磁吸元件及該第二磁吸元件之間具有一第二間距。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之氣靜壓平台，其中該第二間距介於0.03 mm至1.0 mm之間。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之氣靜壓平台，其中該載台具有一凹槽及一安裝座，該凹槽位於該第一安裝部及該第二安裝部之間，該凹槽與該槽底面之間構成一腔室，該安裝座位於該腔室中，其中該第二磁吸元件安裝於該安裝座。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之氣靜壓平台，其中該安裝座具有一側板及一底板，該底板連接該側板，該底板具有一結合槽，該第二磁吸元件結合於該結合槽中。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之氣靜壓平台，其中該導軌具有一底面、一安裝槽及一通孔，該安裝槽凹設於該底面，該通孔位於該安裝槽及該腔室之間，且該通孔連通該安裝槽及該腔室，其中該第一磁吸元件設置於該安裝槽中，該安裝座之該底板位於該通孔。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之氣靜壓平台，其另包含有一驅動裝置，該驅動裝置位於該腔室中，該驅動裝置具有一定子及一動子，該動子結合於該安裝座，該定子結合於該導軌，該動子可相對該定子移動。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之氣靜壓平台，其另包含有一感測裝置，該感測裝置位於該腔室中，該感測裝置具有一第一感測元件及一第二感測元件，該第一感測元件固定於該導軌，該第二感測元件設置於該載台，該第二感測元件可相對該第一感測元件移動。
  10. 如申請專利範圍第3項所述之氣靜壓平台，其中該導槽之該第一側面凹設有一第一嵌合槽，該導槽之該第二側面凹設有一第二嵌合槽，該第一磁吸元件具有一第一磁吸組及一第二磁吸組，該第一磁吸組設置於該第一嵌合槽，該第二磁吸組設置於該第二嵌合槽。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之氣靜壓平台，其中該第一氣壓軸承之該第一表面凹設有一第一固定槽，該第二氣壓軸承之該第二表面凹設有一第二固定槽，該第二磁吸元件具有一第三磁吸組及一第四磁吸組，該第三磁吸組設置於該第一固定槽中，該第四磁吸組設置於該第二固定槽中。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之氣靜壓平台，其中該第一夾角及該第二夾角不小於90度，且該第一夾角實質上等於該第二夾角。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之氣靜壓平台，其另包含有一第一擋止件及一第二擋止件，該第一擋止件及該第二擋止件設置於該導軌，且該載台位於該第一擋止件及該第二擋止件之間。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之氣靜壓平台，其中該第一安裝部具有一第一通氣槽，該第二安裝部具有一第二通氣槽，該第一氣靜壓軸承罩蓋該第一通氣槽，該第二氣靜壓軸承罩蓋該第二通氣槽。
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