專利名稱：一種氣浮導(dǎo)軌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超精密運(yùn)動(dòng)、超精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氣浮導(dǎo)軌。
背景技術(shù)：
氣浮導(dǎo)軌是根據(jù)氣體潤(rùn)滑技術(shù)而開(kāi)發(fā)出來(lái)的精密機(jī)械元部件，在滑塊與導(dǎo)軌間為壓縮空氣形成的氣墊，其運(yùn)動(dòng)無(wú)磨損；借助氣膜厚度均勻作用，比較容易達(dá)到高精度；由于空氣的粘性低，不易發(fā)生爬行；熱穩(wěn)定性好且不污染環(huán)境?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，氣浮導(dǎo)軌廣泛應(yīng)用于測(cè)量機(jī)Z和Y軸、空間模擬、實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置、半導(dǎo)體設(shè)備、PCB設(shè)備、光刻機(jī)、組合XYZ工作臺(tái)和微動(dòng)臺(tái)等。但氣浮導(dǎo)軌也存在剛度小、承載能力低、對(duì)加工精度要求極高等問(wèn)題。為了獲得高剛度及承載能力，人們采用閉式平面導(dǎo)軌，但該種導(dǎo)軌體積 龐大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜；對(duì)導(dǎo)向面的平面度、垂直度要求過(guò)高使得加工困難。采用幾個(gè)分立式靜壓止推軸承組合成氣浮導(dǎo)軌，可解決導(dǎo)向面垂直度問(wèn)題但很難將幾個(gè)分立軸承調(diào)到同一工作平面進(jìn)而影響其剛度及穩(wěn)定性。隨著超精密運(yùn)動(dòng)、超精密測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)對(duì)高剛度、大承載、易加工的氣浮導(dǎo)軌的需求日益迫切，解決這一問(wèn)題已變得迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是解決分立軸承調(diào)到同一工作平面影響氣浮導(dǎo)軌剛度及穩(wěn)定性的問(wèn)題，為此本發(fā)明提供一種剛度高、承載大、易加工的氣浮導(dǎo)軌。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下所述氣浮導(dǎo)軌含有滑道、滑塊、左導(dǎo)向板、右導(dǎo)向板、蓋板，其中滑道，為一凹字形結(jié)構(gòu)的滑道；凹字形結(jié)構(gòu)由支撐面和凹字形垂直部組成；滑塊為T字型結(jié)構(gòu)，T字形結(jié)構(gòu)包括水平工作部和凸字形垂直部組成，凸字形垂直部位于凹字形垂直部中，水平工作部的水平工作面與支撐面相互平行放置并滑動(dòng)連接；左導(dǎo)向板與右導(dǎo)向板對(duì)稱于安置滑塊的凸字形垂直部的兩側(cè)，并左導(dǎo)向板與右導(dǎo)向板位于滑道的凹字形垂直部中且滑動(dòng)連接；蓋板，具有多個(gè)進(jìn)氣口、多個(gè)抽氣口，蓋板安置于滑塊的上面；滑塊的凹槽通過(guò)多個(gè)抽氣口與外界相連；滑塊的環(huán)形槽通過(guò)多個(gè)進(jìn)氣口與外界相連。本發(fā)明具有的有益效果是滑塊在滑道內(nèi)沿導(dǎo)向面運(yùn)動(dòng)，相比閉式平面氣浮導(dǎo)軌，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，適用于空間狹小的環(huán)境。因其對(duì)稱性結(jié)構(gòu)對(duì)加工精度要求降低，經(jīng)濟(jì)性好。滑塊通過(guò)左右導(dǎo)向板共同導(dǎo)向，其氣膜均化效應(yīng)更明顯，故導(dǎo)向精度更高?；瑝K的水平工作部與滑道的支撐面間采用真空預(yù)載，可使滑塊剛度、承載能力得到有效提升，本發(fā)明用于光刻機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等設(shè)備中運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)。


圖Ia和圖Ib為氣浮導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為滑道主視圖示意圖。
圖3為滑塊主視圖示意圖。圖4為滑塊平行部俯視圖示意圖。圖5為左導(dǎo)向板主視圖示意圖。圖6為左導(dǎo)向板左視圖示意圖。圖7為左導(dǎo)向板右視圖示意圖。圖8為右導(dǎo)向板主視圖示意圖。
圖9為右導(dǎo)向板右視圖示意圖。圖10為右導(dǎo)向板左視圖示意圖。圖11為蓋板主視圖示意圖。圖12為蓋板俯視圖示意圖。圖中元件說(shuō)明I-滑道，凹字形垂直部Ia2-滑塊，凸字形垂直部2a3-左導(dǎo)向板，4-右導(dǎo)向板，5-蓋板，6-支撐面，7-左導(dǎo)向面，8-右導(dǎo)向面，9-水平工作面，10-凹槽，11-多個(gè)通孔，12-環(huán)形槽，13-多個(gè)節(jié)流器，14-左導(dǎo)向工作面，15-左導(dǎo)向進(jìn)氣口， 16-左導(dǎo)向凹槽，17-左導(dǎo)向節(jié)流器， 18-右導(dǎo)向工作面，19-右導(dǎo)向進(jìn)氣口， 20-右導(dǎo)向凹槽，21-右導(dǎo)向節(jié)流器， 22-蓋板進(jìn)氣口，23-蓋板抽氣口，2b水平工作部。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加明確，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的工作原理、結(jié)構(gòu)及具體實(shí)施方式
進(jìn)一步介紹。如圖la、圖lb、圖2和圖3示出本發(fā)明提供的氣浮導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖，該氣浮導(dǎo)軌含有滑道I、滑塊2、左導(dǎo)向板3、右導(dǎo)向板4、蓋板5，其中滑道1，為一凹字形結(jié)構(gòu)的滑道；凹字形結(jié)構(gòu)由支撐面6和凹字形垂直部Ia組成；滑塊2為T字型結(jié)構(gòu)，T字形結(jié)構(gòu)包括凸字形垂直部2a和水平工作部2b組成，凸字形垂直部2a位于凹字形垂直部Ia中，水平工作部2b的水平工作面9與支撐面6相互平行放置并滑動(dòng)連接；左導(dǎo)向板3與右導(dǎo)向板4對(duì)稱于安置滑塊2的凸字形垂直部2a的兩側(cè)，并左導(dǎo)向板3與右導(dǎo)向板4位于滑道I的凹字形垂直部Ia中且滑動(dòng)連接；蓋板5，具有多個(gè)進(jìn)氣口 22、多個(gè)抽氣口 23，蓋板5安置于滑塊2的上面；滑塊2的凹槽10通過(guò)多個(gè)抽氣口 23與外界相連；滑塊2的環(huán)形槽12通過(guò)多個(gè)進(jìn)氣口 22與外界相連。工作時(shí)，外部加壓氣體經(jīng)蓋板進(jìn)氣口 22進(jìn)入環(huán)形槽12，再經(jīng)節(jié)流器13到達(dá)水平工作部2b的水平工作面9，進(jìn)而在滑塊2的水平工作面9與滑道I的支撐面6之間形成氣膜支撐，同時(shí)經(jīng)由抽氣口 23、凹槽10、通孔11抽真空，以形成對(duì)滑塊2的真空預(yù)載進(jìn)而提高滑塊2的承載能力和剛度；外部加壓氣體經(jīng)由左導(dǎo)向進(jìn)氣口 15，進(jìn)入凹槽16再經(jīng)多個(gè)左導(dǎo)向節(jié)流器17進(jìn)入左導(dǎo)向板3的左導(dǎo)向工作面14與滑道I的左導(dǎo)向面7之間的間隙以形成氣膜支撐，外部加壓氣體經(jīng)由右導(dǎo)向進(jìn)氣口 19，進(jìn)入右導(dǎo)向凹槽20再經(jīng)多個(gè)右導(dǎo)向節(jié)流器21進(jìn)入右導(dǎo)向板4的右導(dǎo)向工作面18與滑道I的右導(dǎo)向面8之間的間隙以形成氣膜支撐，兩氣膜相對(duì)滑塊2的凸字形垂直部2a對(duì)稱布置，兩者共同作用完成對(duì)稱預(yù)載提高了氣膜剛度，同時(shí)由于兩氣膜的誤差均化作用使得導(dǎo)向精度更高。如圖2示出為滑道I的主視圖，滑道I的凹字形垂直部Ia的內(nèi)部含有左導(dǎo)向面7、右導(dǎo)向面8，左導(dǎo)向面7與右導(dǎo)向面8相互平行，左導(dǎo)向面7、右導(dǎo)向面8與支撐面6相互垂直?；繧可采用大理石、超硬鋁等經(jīng)精加工獲得，左導(dǎo)向面7、右導(dǎo)向面8與支撐面6的平面度為O. I微米-2微米，粗糙度為O. 2微米-O. 4微米；左導(dǎo)向面7、右導(dǎo)向面8與支撐面6的垂直度為I微米-3微米。滑塊2在滑道I內(nèi)沿所述導(dǎo)向面運(yùn)動(dòng)，相比閉式平面氣浮導(dǎo)軌，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，因其對(duì)稱性結(jié)構(gòu)對(duì)加工精度要求降低。 如圖3示出滑塊2主視圖和圖4為滑塊2的俯視圖，滑塊2的水平工作面部2b的下部除了上述的水平工作面9外，在水平工作面部2b中還有多個(gè)通孔11，水平工作面部2b的上部還有多個(gè)凹槽10、多個(gè)環(huán)形槽12和多個(gè)節(jié)流器13，以每個(gè)通孔11為中心并沿通孔11的徑向向外依次排列為每個(gè)凹槽10、環(huán)形槽12、節(jié)流器13，凹槽10通過(guò)通孔11與水平工作面9相連通，環(huán)形槽位于水平工作面部的上部中，多個(gè)節(jié)流器分布于環(huán)形槽中，多個(gè)節(jié)流器13固接在水平工作面部上，節(jié)流器自身包含孔狀結(jié)構(gòu)，環(huán)形槽12通過(guò)節(jié)流器13與水平工作面9相連(節(jié)流器13的自身結(jié)構(gòu)即可將環(huán)形槽12與水平工作面9相連，且其結(jié)構(gòu)為業(yè)內(nèi)人士所共識(shí)，無(wú)需詳細(xì)描述)。外部加壓氣體經(jīng)蓋板進(jìn)氣口 22進(jìn)入環(huán)形槽12，再經(jīng)節(jié)流器13到達(dá)水平工作部2b的水平工作面9，進(jìn)而在滑塊2的水平工作面9與滑道I的支撐面6之間形成氣膜支撐?；瑝K2采用超硬鋁經(jīng)精加工獲得，其通孔11直徑為I毫米-3毫米，水平工作面9的平面度為O. I微米-2微米，粗糙度為O. 2微米-O. 4微米(其余參數(shù)無(wú)特別限制)。如圖5示出的為左導(dǎo)向板主視圖、圖6示出為左導(dǎo)向板左視圖和圖7示出的左導(dǎo)向板右視圖不意圖，所述左導(dǎo)向板3含有左導(dǎo)向工作面14、左導(dǎo)向進(jìn)氣口 15、左導(dǎo)向凹槽16和多個(gè)左導(dǎo)向節(jié)流器17，左導(dǎo)向凹槽16通過(guò)左導(dǎo)向節(jié)流器17與左導(dǎo)向工作面14相連，左導(dǎo)向凹槽16通過(guò)左導(dǎo)向進(jìn)氣口 15與外界相連。外部加壓氣體經(jīng)由左導(dǎo)向進(jìn)氣口 15，進(jìn)入凹槽16再經(jīng)多個(gè)左導(dǎo)向節(jié)流器17進(jìn)入左導(dǎo)向板3的左導(dǎo)向工作面14與滑道I的左導(dǎo)向面7之間的間隙以形成氣膜支撐。左導(dǎo)向板3可由超硬鋁等材料經(jīng)精加工獲得，其左導(dǎo)向工作面14平面度為O. I微米-2微米，粗糙度為O. 2微米-O. 4微米(其余參數(shù)無(wú)特別限制)。如圖8示出的為右導(dǎo)向板主視圖、圖9為右導(dǎo)向板右視圖和圖10為右導(dǎo)向板左視圖，所述右導(dǎo)向板4含有右導(dǎo)向工作面18、右導(dǎo)向進(jìn)氣口 19、右導(dǎo)向凹槽20和多個(gè)右導(dǎo)向節(jié)流器21，右導(dǎo)向凹槽20通過(guò)右導(dǎo)向節(jié)流器21與右導(dǎo)向工作面18相連，右導(dǎo)向凹槽20通過(guò)右導(dǎo)向進(jìn)氣口 19與外界相連。外部加壓氣體經(jīng)由右導(dǎo)向進(jìn)氣口 19，進(jìn)入右導(dǎo)向凹槽20再經(jīng)多個(gè)右導(dǎo)向節(jié)流器21進(jìn)入右導(dǎo)向板4的右導(dǎo)向工作面18與滑道I的右導(dǎo)向面8之間的間隙以形成氣膜支撐。右導(dǎo)向板4可由超硬鋁等材料經(jīng)精加工獲得，其左導(dǎo)向工作面14平面度為O. I微米-2微米，粗糙度為O. 2微米-O. 4微米(其余參數(shù)無(wú)特別限制)。所述左導(dǎo)向工作面14與左導(dǎo)向面7的間距為5微米-30微米；所述右導(dǎo)向工作面18與右導(dǎo)向面8的間距為5微米-30微米。所述節(jié)流器13是小孔節(jié)流器、環(huán)面節(jié)流器或多孔質(zhì)節(jié)流器中的一種。所述左導(dǎo)向節(jié)流器17是小孔節(jié)流器、環(huán)面節(jié)流器或多孔質(zhì)節(jié)流器中的一種。所述右導(dǎo)向節(jié)流器21為小孔節(jié)流器、環(huán)面節(jié)流器或多孔質(zhì)節(jié)流器中的一種。如圖11示出為蓋板5的主視圖和圖12示出蓋板5的俯視圖，蓋板5含有多個(gè)蓋板進(jìn)氣口 22、多個(gè)蓋板抽氣口 23。所述蓋板5與滑塊2之間采用O型圈并通過(guò)另一螺釘進(jìn)行氣密封的連接。(O型圈為業(yè)內(nèi)常用部件，且存在標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)，其使用無(wú)需詳述)。工作時(shí)，外部加壓氣體經(jīng)蓋板進(jìn)氣口 22進(jìn)入環(huán)形槽12，再經(jīng)節(jié)流器13到達(dá)水平工作部2b的水平工作面9，進(jìn)而在滑塊2的水平工作面9與滑道I的支撐面6之間形成氣膜支撐，同時(shí)經(jīng)由抽氣口 23、凹槽10、通孔11抽真空，以形成對(duì)滑塊2的真空預(yù)載進(jìn)而提高滑塊2的承載能力和剛度。 蓋板5可由超硬鋁等精加工獲得，蓋板進(jìn)氣口 22、蓋板抽氣口 23為普通螺紋孔或?yàn)楣苈菁y孔。在左導(dǎo)向板3與滑塊2之間置有O型圈并通過(guò)第一螺釘進(jìn)行氣密封的連接；右導(dǎo)向板4與滑塊2之間置有O型圈并通過(guò)第二螺釘進(jìn)行氣密封的連接；(O型圈為業(yè)內(nèi)常用部件，且存在標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)，其使用無(wú)需詳述)。壓縮空氣通過(guò)左導(dǎo)向進(jìn)氣口 15進(jìn)入左導(dǎo)向凹槽16，再經(jīng)過(guò)左導(dǎo)向節(jié)流器17進(jìn)入左導(dǎo)向工作面14與左導(dǎo)向面7之間的間隙并形成氣膜潤(rùn)滑支撐；壓縮空氣通過(guò)右導(dǎo)向進(jìn)氣口 19進(jìn)入右導(dǎo)向凹槽20，再經(jīng)右導(dǎo)向節(jié)流器21進(jìn)入右導(dǎo)向工作面18與右導(dǎo)向面8之間的間隙并形成氣膜潤(rùn)滑支撐；兩者共同作用完成滑塊2在滑道I內(nèi)的精確導(dǎo)向。壓縮空氣經(jīng)蓋板進(jìn)氣口 22進(jìn)入環(huán)形槽12，再經(jīng)節(jié)流器13進(jìn)入水平工作面9與支撐面6之間的間隙并形成氣膜潤(rùn)滑支撐；真空負(fù)壓經(jīng)蓋板抽氣口 23、凹槽10、通孔11抽氣形成對(duì)滑塊2的真空預(yù)載；兩者結(jié)合形成滑塊2的高剛度、大承載支撐。以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種氣浮導(dǎo)軌，其特征在于所述氣浮導(dǎo)軌含有滑道、滑塊、左導(dǎo)向板、右導(dǎo)向板、蓋板，其中: 滑道，為一凹字形結(jié)構(gòu)的滑道；凹字形結(jié)構(gòu)由支撐面和凹字形垂直部組成； 滑塊為T字型結(jié)構(gòu)，T字形結(jié)構(gòu)包括凸字形垂直部和水平工作部組成，凸字形垂直部位于凹字形垂直部中，水平工作部的工作面與支撐面相互平行放置并滑動(dòng)連接； 左導(dǎo)向板與右導(dǎo)向板對(duì)稱于安置滑塊的凸字形垂直部的兩側(cè)，并左導(dǎo)向板與右導(dǎo)向板位于滑道的凹字形垂直部中且滑動(dòng)連接； 蓋板，具有多個(gè)進(jìn)氣口、多個(gè)抽氣口，蓋板安置于滑塊的上面；滑塊的多個(gè)凹槽通過(guò)多個(gè)抽氣口與外界相連；滑塊的環(huán)形槽通過(guò)多個(gè)進(jìn)氣口與外界相連。
2.如權(quán)利要求I所述的氣浮導(dǎo)軌，其特征在于所述凹字形垂直部的內(nèi)部含有左導(dǎo)向面、右導(dǎo)向面，左導(dǎo)向面與右導(dǎo)向面相互平行，左導(dǎo)向面7、右導(dǎo)向面與支撐面相互垂直。
3.如權(quán)利要求I所述的氣浮導(dǎo)軌，其特征在于所述水平工作部除了其下部的水平工作面外，在水平工作部上部含有多個(gè)凹槽、多個(gè)通孔、多個(gè)環(huán)形槽和多個(gè)節(jié)流器，以每個(gè)通孔為中心并沿通孔的徑向向外依次為每個(gè)凹槽、環(huán)形槽、節(jié)流器，凹槽通過(guò)通孔與水平工作面相連通，環(huán)形槽位于水平工作面部的上部中，多個(gè)節(jié)流器分布于環(huán)形槽中，多個(gè)節(jié)流器固接在水平工作面部上，節(jié)流器自身包含孔狀結(jié)構(gòu)，環(huán)形槽通過(guò)節(jié)流器與水平工作部的水平工作面相連。
4.如權(quán)利要求I所述的氣浮導(dǎo)軌，其特征在于所述左導(dǎo)向板含有左導(dǎo)向工作面、左導(dǎo)向進(jìn)氣口、左導(dǎo)向凹槽和多個(gè)左導(dǎo)向節(jié)流器，左導(dǎo)向凹槽通過(guò)左導(dǎo)向節(jié)流器與左導(dǎo)向工作面相連，左導(dǎo)向凹槽通過(guò)左導(dǎo)向進(jìn)氣口與外界相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述氣浮導(dǎo)軌，其特征在于所述右導(dǎo)向板含有右導(dǎo)向工作面、右導(dǎo)向進(jìn)氣口、右導(dǎo)向凹槽和多個(gè)右導(dǎo)向節(jié)流器，右導(dǎo)向凹槽通過(guò)右導(dǎo)向節(jié)流器與右導(dǎo)向工作面相連，右導(dǎo)向凹槽通過(guò)右導(dǎo)向進(jìn)氣口與外界相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述氣浮導(dǎo)軌，其特征在于所述左導(dǎo)向工作面與左導(dǎo)向面的間距為5微米-30微米；所述右導(dǎo)向工作面與右導(dǎo)向面的間距為5微米-30微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述氣浮導(dǎo)軌，其特征在于所述節(jié)流器是小孔節(jié)流器、環(huán)面節(jié)流器或多孔質(zhì)節(jié)流器中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述氣浮導(dǎo)軌，其特征在于所述左導(dǎo)向節(jié)流器是小孔節(jié)流器、環(huán)面節(jié)流器或多孔質(zhì)節(jié)流器中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述氣浮導(dǎo)軌，其特征在于所述右導(dǎo)向節(jié)流器為小孔節(jié)流器、環(huán)面節(jié)流器或多孔質(zhì)節(jié)流器中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述氣浮導(dǎo)軌，其特征在于在左導(dǎo)向板與滑塊之間安置O型圈并通過(guò)第一螺釘進(jìn)行氣密封的連接；右導(dǎo)向板與滑塊之間安置O型圈并通過(guò)第二螺釘進(jìn)行氣密封的連接；所述蓋板與滑塊之間安置O型圈并通過(guò)第三螺釘進(jìn)行氣密封的連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氣浮導(dǎo)軌，含有滑道、滑塊、左導(dǎo)向板、右導(dǎo)向板、蓋板，滑道為凹字形結(jié)構(gòu)；滑塊為T字形結(jié)構(gòu)包括工作面和凸字形垂直部組成，凸字形垂直部位于凹字形垂直部中，工作面與支撐面相互平行放置并滑動(dòng)連接；左導(dǎo)向板與右導(dǎo)向板對(duì)稱于安置滑塊的凸字形垂直部的兩側(cè)，并左導(dǎo)向板與右導(dǎo)向板位于滑道的凹字形垂直部中且滑動(dòng)連接；蓋板安置于滑塊的上面；滑塊的凹槽通過(guò)蓋板的多個(gè)抽氣口與外界相連；滑塊的環(huán)形槽通過(guò)多個(gè)進(jìn)氣口與外界相連?；瑝K采用對(duì)稱性結(jié)構(gòu)對(duì)加工精度要求降低；滑塊通過(guò)左右導(dǎo)向板共同導(dǎo)向其氣膜均化效應(yīng)更明顯，使導(dǎo)向精度更高；滑塊工作面與滑道支撐面間采用真空預(yù)載使滑塊剛度、承載能力得到有效提升。
文檔編號(hào)F16C32/06GK102878203SQ20121040446
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者李金龍, 胡松, 趙立新 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所