專利名稱：用于氣浮軸承的氣浮墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣浮墊，尤其涉及一種用于氣浮軸承的氣浮墊。
背景技術(shù)：
氣浮軸承是超精密測量與加工系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它具有清潔、無摩擦等優(yōu)點(diǎn)。隨著納米技術(shù)、先進(jìn)光學(xué)器件及集成電路等氣浮軸承應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，對氣浮軸承的靜態(tài)性能及定位精度提出了更高的要求。剛度特性是衡量氣浮軸承的重要指標(biāo)之一，影響剛度特性的一個重要因素為氣膜厚度，從氣浮軸承的剛度與氣膜厚度的關(guān)系曲線可以看出，隨氣膜厚度增大氣浮軸承的剛度為一條先增加后減小的曲線，因此，存在最佳氣膜厚度值使氣浮軸承的剛度達(dá)到最大。傳統(tǒng)氣浮軸承由導(dǎo)軌(guider)和滑塊(slider)組成，導(dǎo)軌材料為花崗石或合金材料，滑塊材料為不銹鋼、鋁合金或陶瓷，滑塊上開有氣道及節(jié)流孔，氣源內(nèi)的氣體經(jīng)管路、 氣道及節(jié)流孔注入導(dǎo)軌與滑塊間隙內(nèi)，實(shí)現(xiàn)潤滑，使滑塊與導(dǎo)軌間可進(jìn)行相對運(yùn)動，滑塊面對導(dǎo)軌的面形成氣浮面。傳統(tǒng)氣浮軸承的缺點(diǎn)是在滑塊上直接加工氣浮面、開設(shè)節(jié)流孔，加工難度大、成本高，而且傳統(tǒng)氣浮軸承的氣膜厚度不可調(diào)，若氣浮軸承的加工及裝配沒有使氣浮軸承的氣膜厚度達(dá)到最佳值，則該氣浮軸承在使用過程中其剛度無法達(dá)到最大。氣浮面加工精度要求較高，其需在較大的面積范圍內(nèi)達(dá)到較高的平面度 (0. 5μπι~2μπι)及粗糙度(0. 2μπι 0.4μπι)加工要求。近年來，為降低加工及裝配難度， 減小加工成本，氣浮軸承多采用導(dǎo)軌、滑塊及氣浮墊(air-pad)配合的形式，氣浮墊材料多采用不銹鋼、鋁合金或陶瓷，在氣浮墊上加工氣浮面、節(jié)流孔及氣道，氣浮墊裝于滑塊上，實(shí)現(xiàn)滑塊與導(dǎo)軌間的相對運(yùn)動。氣浮墊與滑塊間采用螺釘(螺柱或螺栓)連接或球頭鉸鏈連接。對于氣浮墊與滑塊間通過螺釘(螺柱或螺栓)連接的結(jié)構(gòu)，氣膜厚度值完全取決于裝配精度，增加了加工及裝配難度，且難以使氣膜厚度達(dá)到最佳范圍；對于氣浮墊與滑塊間通過球頭鉸鏈連接的結(jié)構(gòu)，氣浮墊通氣時(即氣浮軸承工作過程中)氣膜厚度不可調(diào)，只有在氣浮墊斷氣后，通過調(diào)節(jié)球星鉸鏈后端與滑塊間的連接螺紋完成氣膜厚度的調(diào)節(jié)，不能實(shí)現(xiàn)氣浮軸承工作與氣膜厚度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的同步，難以使氣膜厚度達(dá)到最佳值。現(xiàn)有技術(shù)中的一個發(fā)明專利“空氣軸承結(jié)構(gòu)及使用空氣軸承結(jié)構(gòu)的直線驅(qū)動裝置”(申請?zhí)?00510085338. 2)提出了一種空氣軸承結(jié)構(gòu)及使用空氣軸承結(jié)構(gòu)的直線驅(qū)動裝置，直線移動的可動部側(cè)的軸承面的長度比固定部側(cè)的軸承面的長度長出移動行程長度或長出移動行程長度以上。此發(fā)明專利中在滑塊上直接加工氣浮面，開設(shè)節(jié)流孔，加工難度大，且氣膜厚度不可調(diào)?，F(xiàn)有技術(shù)中的另一個發(fā)明專禾Ij“氣浮XY兩坐標(biāo)平面運(yùn)動臺”(申請?zhí)?200410017014. 0)提出了一種氣浮XY兩坐標(biāo)運(yùn)動平臺，通過氣浮導(dǎo)軌將疊放的XY運(yùn)動平臺相連接，XY方向由兩個直線電機(jī)分別驅(qū)動，系統(tǒng)的電機(jī)定子都固定在機(jī)座上，顯著減少系統(tǒng)得運(yùn)動慣量，相對運(yùn)動的部件用氣浮導(dǎo)軌相連，系統(tǒng)無摩擦。但此發(fā)明中氣浮墊與運(yùn)動平臺 (滑塊)間采用螺栓連接，且內(nèi)部無柔性連接，無法進(jìn)行氣膜厚度的調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于氣浮軸承的氣浮墊，可在氣浮軸承工作時調(diào)節(jié)氣膜厚度，使氣浮剛度達(dá)到最佳值。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種用于氣浮軸承的氣浮墊，用于連接滑塊和導(dǎo)軌，包括上支座、下支座和連接部件；所述連接部件的一端與所述上支座的一端活動連接，該連接部件相對所述上支座移動，所述上支座的另一端與所述滑塊連接；所述連接部件的另一端與所述下支座的一端連接，所述下支座的另一端的端面為氣浮面，所述氣浮面面向所述導(dǎo)軌；所述連接部件相對所述上支座的移動帶動所述下支座移動，從而改變所述氣浮面與所述導(dǎo)軌之間的間距。上述用于氣浮軸承的氣浮墊，其中，所述上支座設(shè)有壓力腔和壓力腔供氣管路；所述壓力腔供氣管路與所述壓力腔連通；所述壓力腔的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有上限位面和下限位面， 所述下限位面與上限位面之間間隔一定距離。上述用于氣浮軸承的氣浮墊，其中，所述壓力腔的一端呈臺階狀，在所述臺階處形成該壓力腔的上限位面。上述用于氣浮軸承的氣浮墊，其中，所述壓力腔的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有定位銷，所述定位銷形成該壓力腔的下限位面。上述用于氣浮軸承的氣浮墊，其中，所述下限位面與上限位面之間的間距為 20 μ m 50 μ m。上述用于氣浮軸承的氣浮墊，其中，所述上支座設(shè)有壓力腔和壓力腔供氣管路；所述壓力腔供氣管路與所述壓力腔連通；所述壓力腔的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有上限位面和下限位面； 所述連接部件包括連接構(gòu)件和活塞，所述活塞設(shè)置在所述壓力腔的上限位面與下限位面之間，所述連接構(gòu)件的一端與所述活塞連接，該連接構(gòu)件的另一端與所述下支座連接。上述用于氣浮軸承的氣浮墊，其中，所述連接構(gòu)件為球頭鉸鏈，所述球頭鉸鏈的球頭與所述活塞連接，所述球頭鉸鏈的球頭座與所述下支座連接。上述用于氣浮軸承的氣浮墊，其中，所述活塞的外圍套有一密封圈。上述用于氣浮軸承的氣浮墊，其中，所述下支座設(shè)有多個節(jié)流孔和節(jié)流孔供氣管路；所述節(jié)流孔供氣管路與所述多個節(jié)流孔均連通；所述節(jié)流孔的排氣口設(shè)置在所述氣浮面上。上述用于氣浮軸承的氣浮墊，其中，所述節(jié)流孔的直徑為0. Imm 0. 25mm。上述用于氣浮軸承的氣浮墊，其中，所述上支座與所述下支座之間設(shè)有間隙。上述用于氣浮軸承的氣浮墊，其中，所述氣浮面與所述導(dǎo)軌之間的間距為5μπι 20 μ m0上述用于氣浮軸承的氣浮墊，其中，所述氣浮面上涂有硬質(zhì)陽極氧化涂層。本發(fā)明的用于氣浮軸承的氣浮墊包括上支座、連接部件和下支座，上支座用于與滑塊連接，連接部件連接上支座和下支座，下支座的一端面形成氣浮面，連接部件可相對上支座移動，從而帶動下支座移動，達(dá)到調(diào)節(jié)氣膜厚度的目的，因此，本發(fā)明的用于氣浮軸承的氣浮墊可在氣浮軸承工作時調(diào)節(jié)氣膜厚度，使氣浮剛度達(dá)到最佳值；本發(fā)明的用于氣浮軸承的氣浮墊的連接部件采用球頭鉸鏈?zhǔn)褂糜跉飧≥S承的氣浮墊具有自動調(diào)節(jié)能力，能對導(dǎo)軌施加均勻的力，降低氣浮面及節(jié)流孔加工質(zhì)量對氣浮軸承使用性能的影響；本發(fā)明的用于氣浮軸承的氣浮墊的氣浮面上涂有硬質(zhì)陽極氧化涂層，增加了氣浮面的硬度及耐磨性能。


本發(fā)明的用于氣浮軸承的氣浮墊由以下的實(shí)施例及附圖給出。圖1是本發(fā)明用于氣浮軸承的氣浮墊的立體圖。圖2是本發(fā)明用于氣浮軸承的氣浮墊的剖視圖。圖3是本發(fā)明用于氣浮軸承的氣浮墊應(yīng)用于氣浮軸承中的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合圖1 圖3對本發(fā)明的用于氣浮軸承的氣浮墊作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明的用于氣浮軸承的氣浮墊包括上支座、下支座和連接部件；所述連接部件的一端與所述上支座活動連接，該連接部件可相對所述上支座在一定范圍內(nèi)移動；所述連接部件的另一端與所述下支座的一端連接，所述下支座的另一端的端面為氣浮面；所述連接部件相對所述上支座的移動帶動所述下支座移動，從而改變所述氣浮面與導(dǎo)軌之間的間距?，F(xiàn)以一較佳實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的用于氣浮軸承的氣浮墊參見圖1，本實(shí)施例的用于氣浮軸承的氣浮墊包括上支座100、下支座200和連接部件(圖中未示)；所述上支座100的一端用于與滑塊連接，該端的端面形成安裝面110 ；所述下支座200 —端的端面形成氣浮面210。參見圖2，所述上支座100設(shè)有壓力腔120和壓力腔供氣管路130 ；所述壓力腔供氣管路130與所述壓力腔120連通，所述壓力腔供氣管路130與外部氣源相通，外部氣源的氣通過所述壓力腔供氣管路130注入所述壓力腔120 ；本實(shí)施例中，所述壓力腔120的一端呈臺階狀，該壓力腔120在臺階處形成上限位面 121 ；所述壓力腔120的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有定位銷122，該定位銷122的外側(cè)壁形成下限位面 123 ；所述下限位面123與所述上限位面121之間的間距為20 μ m 50 μ m。繼續(xù)參見圖2，本實(shí)施例中，所述連接部件包括鏈接構(gòu)件和活塞320，該鏈接構(gòu)件采用球頭鉸鏈310實(shí)現(xiàn)；所述活塞320為臺階狀，即該活塞320 —端的外徑大于該活塞320另一端的外徑， 所述活塞320外徑大的一端設(shè)置在所述壓力腔120的下限位面123與上限位面121之間，所述活塞320外徑大的一端可在所述壓力腔120的下限位面123與上限位面121之間移動；所述球頭鉸鏈310的球頭311安裝在所述活塞320外徑小的一端；
所述活塞320外徑大的一端的外圍套有一密封圈330。繼續(xù)參見圖2，所述下支座200的一端設(shè)有空腔對0，用于連接所述球頭鉸鏈310， 該空腔240與所述球頭鉸鏈310的球頭座312相匹配，所述球頭鉸鏈310的球頭座312安裝在該空腔MO內(nèi)；采用球頭鉸鏈的優(yōu)勢在于使用于氣浮軸承的氣浮墊具有自動調(diào)節(jié)能力，能對導(dǎo)軌施加均勻的力，降低氣浮面及節(jié)流孔加工質(zhì)量對氣浮軸承使用性能的影響；所述下支座200還設(shè)有多個節(jié)流孔220和節(jié)流孔供氣管路230 ；所述節(jié)流孔供氣管路230與所述多個節(jié)流孔220均連通，該節(jié)流孔供氣管路230 與外部氣源相通，外部氣源的氣通過所述節(jié)流孔供氣管路230注入所述多個節(jié)流孔220 ；所述節(jié)流孔220的排氣口設(shè)置在所述氣浮面210上；所述節(jié)流孔220的直徑為0. Imm 0. 25mm。所述上支座100與所述下支座200之間設(shè)有一間隙400，用于所述球頭鉸鏈310在三個旋轉(zhuǎn)自由度Rx、Ry> Rz上的限位；所述上支座100與所述下支座200采用航空鋁，所述節(jié)流孔220的加工方法為在鋁材料上實(shí)施鉆孔或者激光打孔，為保證所述氣浮面210的硬度及耐磨性，在所述氣浮面 210上涂上硬質(zhì)陽極氧化涂層。結(jié)合圖2和圖3，說明本實(shí)施例的用于氣浮軸承的氣浮墊的工作原理氣浮墊的上支座100通過所述安裝面110螺紋連接到滑塊600上，外部氣源將具有一定壓力的空氣通過所述節(jié)流孔供氣管路230注入所述節(jié)流孔220，空氣經(jīng)所述節(jié)流孔220的排氣口進(jìn)入所述氣浮面210與導(dǎo)軌500之間的間隙，在所述氣浮面210與所述導(dǎo)軌500之間形成氣膜，借助氣膜的靜壓可使氣浮墊側(cè)向懸浮起來，實(shí)現(xiàn)所述滑塊600與所述導(dǎo)軌500之間的無摩擦移動，此時，所述活塞320被推到所述上限位面121處；外部氣源將具有一定壓力的空氣通過所述壓力腔供氣管路130注入所述壓力腔120，當(dāng)所述壓力腔120內(nèi)的壓力逐漸增大時， 所述活塞320向所述下限位面123移動，所述活塞320的移動帶動所述下支座200移動，改變所述氣浮面210與所述導(dǎo)軌500之間的間距，即改變氣膜厚度；調(diào)節(jié)所述壓力腔供氣管路 130及所述節(jié)流孔供氣管路230的氣體壓力可調(diào)節(jié)所述氣浮面210與所述導(dǎo)軌500之間的間距，達(dá)到調(diào)節(jié)氣膜厚度的目的，因此，本實(shí)施例的氣浮墊可在氣浮軸承工作時調(diào)節(jié)氣膜厚度，使氣膜厚度達(dá)到最佳值，本實(shí)施例中氣膜厚度的范圍是5 μ m 20 μ m，圖3僅給出側(cè)向氣浮的布置示例，現(xiàn)實(shí)使用中為支撐滑塊600及固連其上的部件所需的垂向氣浮圖3未給出ο
權(quán)利要求
1.一種用于氣浮軸承的氣浮墊，用于連接氣浮軸承的滑塊和導(dǎo)軌，其特征在于，包括上支座、下支座和連接部件；所述連接部件的一端與所述上支座的一端活動連接，該連接部件相對所述上支座移動，所述上支座的另一端與所述滑塊連接；所述連接部件的另一端與所述下支座的一端連接，所述下支座的另一端的端面為氣浮面，所述氣浮面面向所述導(dǎo)軌；所述連接部件相對所述上支座的移動帶動所述下支座移動，從而改變所述氣浮面與所述導(dǎo)軌之間的空氣間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的用于氣浮軸承的氣浮墊，其特征在于，所述上支座設(shè)有壓力腔和壓力腔供氣管路；所述壓力腔供氣管路與所述壓力腔連通；所述壓力腔的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有上限位面和下限位面。
3.如權(quán)利要求2所述的用于氣浮軸承的氣浮墊，其特征在于，所述壓力腔的一端呈臺階狀，在所述臺階處形成該壓力腔的上限位面。
4.如權(quán)利要求2所述的用于氣浮軸承的氣浮墊，其特征在于，所述壓力腔的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有定位銷，所述定位銷形成該壓力腔的下限位面。
5.如權(quán)利要求2 4中任一權(quán)利要求所述的用于氣浮軸承的氣浮墊，其特征在于，所述下限位面與上限位面之間的間距為20 μ m 50 μ m。
6.如權(quán)利要求1所述的用于氣浮軸承的氣浮墊，其特征在于，所述上支座設(shè)有壓力腔和壓力腔供氣管路；所述壓力腔供氣管路與所述壓力腔連通；所述壓力腔的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有上限位面和下限位面；所述連接部件包括連接構(gòu)件和活塞，所述活塞設(shè)置在所述壓力腔的上限位面與下限位面之間，所述連接構(gòu)件的一端與所述活塞連接，該連接構(gòu)件的另一端與所述下支座連接。
7.如權(quán)利要求6所述的用于氣浮軸承的氣浮墊，其特征在于，所述連接構(gòu)件為球頭鉸鏈，所述球頭鉸鏈的球頭與所述活塞連接，所述球頭鉸鏈的球頭座與所述下支座連接。
8.如權(quán)利要求6所述的用于氣浮軸承的氣浮墊，其特征在于，所述活塞的外圍套有一密封圈。
9.如權(quán)利要求1、2、3、4、6、7或8所述的用于氣浮軸承的氣浮墊，其特征在于，所述下支座設(shè)有多個節(jié)流孔和節(jié)流孔供氣管路；所述節(jié)流孔供氣管路與所述多個節(jié)流孔均連通；所述節(jié)流孔的排氣口設(shè)置在所述氣浮面上。
10.如權(quán)利要求9所述的用于氣浮軸承的氣浮墊，其特征在于，所述節(jié)流孔的直徑為 0. Imm 0. 25mm0
11.如權(quán)利要求1所述的用于氣浮軸承的氣浮墊，其特征在于，所述上支座與所述下支座之間設(shè)有間隙。
12.如權(quán)利要求1所述的用于氣浮軸承的氣浮墊，其特征在于，所述氣浮面與所述導(dǎo)軌之間的間距為5μπι 20μπι。
13.如權(quán)利要求1所述的用于氣浮軸承的氣浮墊，其特征在于，所述氣浮面上涂有硬質(zhì)陽極氧化涂層。
全文摘要
本發(fā)明的用于氣浮軸承的氣浮墊用于連接滑塊和導(dǎo)軌，包括上支座、下支座和連接部件；所述連接部件的一端與所述上支座活動連接，該連接部件能相對所述上支座在一定范圍內(nèi)移動；所述連接部件的另一端與所述下支座的一端連接，所述下支座的另一端的端面為氣浮面；所述連接部件相對所述上支座的移動帶動所述下支座移動，從而改變所述氣浮面與所述導(dǎo)軌之間的空氣間隙。本發(fā)明的用于氣浮軸承的氣浮墊可在氣浮軸承工作時調(diào)節(jié)氣膜厚度，使氣浮剛度達(dá)到最佳值。
文檔編號F16C32/06GK102444669SQ201010508109
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者王茜, 葛黎黎 申請人:上海微電子裝備有限公司