一种超精密气浮定位平台的制作方法

本发明涉及气浮定位平台技术领域，特别是涉及一种超精密气浮定位平台。

背景技术：

高精度和高分辨率的精密位移工作台系统在现代军工、航海、电子制造等高科技产业和科学研究领域内占有极为重要的地位，一些精密、超精密切削加工、精密检测、超大规模集成电路生产中都用到高精度的精密位移工作台。

工作台和导轨之间以一层极薄的气体隔开，以气体为润滑剂的气浮工作台，可以实现工作台的无摩擦、高速度、高精度运行，且具有寿命长、无污染等优点，因此常被应用到精密机械中。目前通常采用的有小孔节流导轨气浮工作台和多孔质材料气浮工作台，但小孔节流导轨气浮工作台小孔节流承载能力不强，且平台较大加工复杂，而多孔质材料气浮工作台加工工艺复杂，平台也较大。

因此如何解决气浮工作台结构复杂、承载能力低等问题，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种超精密气浮定位平台，其结构简单、定位精度高且承载能力强。

为解决上述技术问题，本发明提供一种超精密气浮定位平台，包括水平底座、设在所述底座上的滑台，用于支撑所述滑台的立柱，用于驱动所述滑台的直线电机，以及固定在所述底座一侧且沿所述滑台移动方向延伸的竖直侧板，所述直线电机的定子固定在所述底座上，所述直线电机的动子与所述滑台的底面固定连接，所述立柱固定在所述滑台的底面，且所述立柱底部安装有用于产生正压以使所述滑台垂直悬浮的正压空气轴承，所述滑台靠近所述侧板的一侧固定有用于保证其沿所述侧板延伸方向移动的正负压空气轴承。

优选地，所述侧板上安装有用于测量所述滑台位移的光栅尺，所述光栅尺上设有光栅读数头。

优选地，所述底座上还安装有用于限制所述滑台位移的限位光电开关。

优选地，包括四个所述立柱，四个所述立柱分别设在所述滑台底面的四角，其中两个所述立柱靠近所述侧板，且所述正负压空气轴承固定在上述两个所述立柱靠近所述侧板的一侧。

优选地，所述底座为大理石底座，所述侧板为大理石侧板。

优选地，所述底座与所述侧板螺栓连接，所述滑台与所述立柱以及所述直线电机的动子均螺栓连接。

本发明提供的超精密气浮定位平台，包括水平底座、设在底座上的滑台，用于支撑滑台的立柱，用于驱动滑台的直线电机，以及固定在底座一侧且沿滑台移动方向延伸的竖直侧板，直线电机的定子固定在底座上，直线电机的动子与滑台的底面固定连接，立柱固定在滑台的底面，且立柱底部安装有用于产生正压以使滑台垂直悬浮的正压空气轴承，滑台靠近所述侧板的一侧固定有用于保证其沿侧板延伸方向移动的正负压空气轴承。

滑台正常工作时，立柱底部的正压空气轴承通气产生正压，正压空气轴承与底座之间形成气膜间隙，使滑台在z方向上悬浮，而位于滑台一侧的正负压空气轴承通气同时产生正压和负压，负压使滑台的侧边吸住侧板，限制滑台在x方向上的自由度，防止滑台移动时发生偏移，产生的正压使滑台侧边与侧板之间形成气膜间隙，然后在y方向上控制直线电机的运动即可控制滑台实现精密定位。

综上所述，本发明提供的超精密气浮定位平台，结构简单，加工方便，承载能力强，滑台体积较小，通过正负压空气轴承即保证了移动方向又可产生气膜间隙，能够实现滑台的高速度、高精密定位运行。

附图说明

图1为本发明所提供的超精密气浮定位平台的一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种超精密气浮定位平台，其结构简单、定位精度高且承载能力强。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供的超精密气浮定位平台的一种具体实施方式的结构示意图。

本发明具体实施方式提供的超精密气浮定位平台，包括水平底座1、设在底座1上的滑台3，用于驱动滑台3移动的直线电机4，以及固定在底座1一侧的竖直侧板2，竖直侧板2沿滑台3移动方向延伸，直线电机4的定子固定在所述底座1上，直线电机4的动子与滑台3的底面固定连接，滑台3由立柱5支撑，立柱5的顶端固定在滑台3的底面，且立柱5底部安装有正压空气轴承6，滑台3靠近侧板2的一侧固定有正负压空气轴承7。

为方便描述，可将水平方向上侧板2的延伸方向即直线电机4带动滑台3移动的方向设为y方向，水平方向上与y方向垂直的方向为x方向，竖直方向设为z方向。

滑台3正常工作时，立柱5底部的正压空气轴承6通气产生正压，正压空气轴承6与底座1之间形成气膜间隙，使滑台3在z方向上悬浮，而位于滑台3一侧的正负压空气轴承7通气同时产生正压和负压，负压使滑台3的侧边吸住侧板2，限制滑台3在x方向上的自由度，防止滑台3移动时发生偏移，产生的正压使滑台3侧边与侧板2之间形成气膜间隙，然后在y方向上控制直线电机4的运动即可控制滑台3实现精密定位。

综上所述，本发明提供的超精密气浮定位平台，结构简单，加工方便，承载能力强，滑台3体积较小，通过正负压空气轴承7即保证了移动方向又可产生气膜间隙，能够实现滑台3的高速度、高精密定位运行。

在上述具体实施方式的基础上，本发明具体实施方式提供的超精密气浮定位平台，在侧板2上可以安装有用于测量滑台3位移的光栅尺8，光栅尺8上设有光栅读数头9；滑台3在直线电机4的带动下移动时，光栅读数头9实时测量读取滑台3的位移，并可以将滑台3位移上传至控制定位平台的控制器。

进一步地，本发明具体实施方式提供的超精密气浮定位平台，在底座1上还可以安装有用于限制滑台3位移的限位光电开关10；可将限位光电开关10与控制器连接，并可以预先根据需要在控制器上设置滑台3的位移限值，滑台3在直线电机4带动下移动时，光栅尺8上的光栅读数头9实时测量滑台3的位移并上传至控制器，当滑台3移动到预设的位移限值时，控制器控制限位光电开关10开启，滑台3不能够再移动，从而实现限位。

在上述各具体实施方式的基础上，滑台3通常为方形，为保证滑台3的平衡性和承载能力，本发明具体实施方式提供的超精密气浮定位平台，可以设置四个用于支撑的立柱5，四个立柱5可以分别设在滑台3底面的四角，且每个立柱5底部均固定有一个正压空气轴承6；另外，四个立柱5中的两个靠近侧板2，可以将正负压空气轴承7固定在上述两个立柱5靠近侧板2的一侧，以方便正负压空气轴承7的设置，并保证不影响滑台3。

在上述各具体实施方式的基础上，本发明具体实施方式提供的超精密气浮定位平台，为保证滑台3的定位精度和移动平稳性，要求底座1和侧板2的表面为光滑表面，具体地，底座1可以为大理石底座1，侧板2为大理石侧板2；当然，也可以选用玻璃板等其他光滑板材，均在本发明的保护范围之内。

本发明具体实施方式提供的超精密气浮定位平台，底座1与侧板2之间具体可以螺栓连接，滑台3与立柱5以及直线电机4的动子之间均可以采用螺栓连接，螺栓连接简单方便，稳定可靠，且可拆卸，当然，也可以采用焊接、卡接等其他连接方式，均在本发明的保护范围之内。

以上对本发明所提供的超精密气浮定位平台进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。