一种应用于超精密龙门式检测平台的气浮导轨的制作方法

本实用新型涉及一种气浮导轨，具体涉及一种应用于超精密龙门式检测平台的气浮导轨。

背景技术：

三维精密测量技术是一种基于精密运动平台的精确检测技术，是超精密机加工行业确保工件质量的重要一环，其具有测量精度高、稳定性好、通用性强(能测长度、角度、形位公差等)、可多维测量、测量效率高等特点。在结构设计方面，根据适用对象以及测量精度要求的不同，现有三维精密测量气浮平台主要结构形式有龙门式、桥式、悬臂式三种类型，且以移动龙门式结构应用较多，现代移动龙门式精密测量运动平台多采用直线滚动导轨式结构，直线滚动导轨式龙门式超精密定位平台，由于导轨面间是刚性接触，抗震性差，阻力大，且对于导轨、滚子材料性能及加工精度要求严格。在超精密测量领域，由于对于精度的严格要求，直线滚动导轨的龙门式结构由于上述的缺点，不能满足超精密测量的需求。

传统龙门式坐标测量机等测量机的垂直方向的移动基本采用的是将驱动装置置于龙门悬臂梁上，对于大型测量机，测量机悬臂梁行程的增加会导致龙门架的跨度和高度变大，因此龙门架的质量会增加很多，龙门也会因自重的变形量也相应变大，测量机动态性能变差，其在运动精度及存在阿贝误差(阿贝误差是指测量仪器的轴线与待测工件的轴线须在同一直线上，否则即产生误差，此误差称为阿贝误差)等方面的缺陷一直是一大难题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种应用于超精密龙门式检测平台的气浮导轨，采用直线电机驱动气浮滑块的运行结构，可以实现无摩擦、实时制动及停止，减少龙门架上横向测量时的阿贝误差。

本实用新型采用以下方案实现本实用新型，一种应用于超精密龙门式检测平台的气浮导轨，包括：龙门架，所述龙门架顶部设置有“U”形安装槽，直线电机安装在所述“U”形安装槽内，所述直线电机包括直线定子和动子，直线定子固定在安装槽底部，动子安装在直线定子上；套接在龙门架上的气浮滑块，所述气浮滑块包括侧向真空预压气浮支承组件和顶部气浮支承件，所述侧向真空预压气浮支承组件由三个独立的方形真空预压气浮支承件拼接而成，三个独立的方形真空预压气浮支承件分别对应龙门架的前侧面、底面和后侧面，所述方形真空预压气浮支承件包括轴套壳和第一气浮微孔盖板，所述轴套壳内部设置有第一真空吸附腔，第一真空吸附腔的中心开设有第一抽气孔，轴套壳的侧壁上设置有第一泄气孔，所述第一抽气孔与第一泄气孔之间通过管道连接，第一真空吸附腔的周侧设置有多个呈“回”字形分布且向外渐扩的第一气膜腔，轴套壳的侧壁上设置有第一进气孔，所述第一进气孔与每个第一气膜腔连通，第一气浮微孔盖板盖覆在第一气膜腔上，第一气浮微孔盖板与第一真空吸附腔和轴套壳接触处均以密封胶密封连接；顶部气浮支承件通过螺栓固定在侧向真空预压气浮支承组件的顶部且顶部气浮支承件与直线电机的动子固定连接，所述顶部气浮支承件包括壳体，壳体内侧盖覆有盖板，壳体上设置有两个并行间隔分布的气浮腔体，气浮腔体内开设有第二气膜腔，第二气膜腔表面盖覆有第二气浮微孔盖板，壳体端边上还设置有与气浮腔体对应的第二进气孔，所述第二进气孔与第二气膜腔通过进气管连通，每个气浮腔体的左右两端均设置有一个第二真空吸附腔，每个第二真空吸附腔的中心均设置有第二抽气孔，壳体端边上对应设置有第二泄气孔，第二抽气孔与第二泄气孔之间通过抽真空管连接。

优选的，所述第一气浮微孔盖板和第二气浮微孔盖板均为表面均匀开设有直径为1-5μm微孔的石墨板或者陶瓷板。

优选的，龙门架“U”形安装槽的侧壁上安装有光栅检测尺，所述光栅检测尺与直线电机正对设置。

优选的，所述光栅检测尺的左右端边上均安装有光电限位开关。

优选的，所述气浮滑轨的底部还安装有检测头。

本实用新型提供的一种应用于超精密龙门式检测平台的气浮导轨的有益效果在于：本应用于超精密龙门式检测平台的气浮导轨采用上、下、前、后四面均可产生气膜的气浮滑块结构，可以实现气浮滑块与龙门架的无摩擦接触，并且通过直线电机直接驱动，直线电机的启闭通过气浮滑块产生的正压和负压实时控制，可以确保气浮滑块的实时制动和停止，提高气浮滑块移动的精确性，并且采用气浮结构，可以减少龙门架的承重，防止龙门架变形，减少龙门架上横向测量时的阿贝误差。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图。

图2为本实用新型的分解结构示意图。

图3为本实用新型中龙门架、直线电机和光栅检测尺的安装结构示意图。

图4为本实用新型中直线电机的结构示意图。

图5为本实用新型中气浮滑块结构示意图。

图6为本实用新型中气浮滑块中的方形真空预压气浮支承件立体结构示意图。

图7为本实用新型中气浮滑块中的方形真空预压气浮支承件内部结构示意图。

图8为本实用新型中顶部气浮支承件的立体结构示意图。

图9为本实用新型中顶部气浮支承件的内部结构示意图。

图中：1、龙门架；2、直线电机；3、气浮滑块；4、光栅检测尺；5、光电限位开关；6、检测头；21、直线定子；22、动子；31、侧向真空预压气浮支承组件；32、顶部气浮支承件；311、轴套壳；312、第一气浮微孔盖板；313、第一真空吸附腔；314、第一抽气孔；315、第一进气孔；316、第一泄气孔；317、第一气膜腔；321、壳体；322、盖板；323、第二真空吸附腔；324、气浮腔体；325、第二抽气孔；326、第二泄气孔；327、抽真空管；328、第二进气孔；329、第二气膜腔；330、第二气浮微孔盖板；331、进气管；332、螺栓。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型的保护范围。

实施例：一种应用于超精密龙门式检测平台的气浮导轨。

参照图1至图9所示，一种应用于超精密龙门式检测平台的气浮导轨，包括：

龙门架1，所述龙门架1顶部设置有“U”形安装槽，直线电机2安装在所述“U”形安装槽内，光栅检测尺4安装在“U”形安装槽的侧壁上且与直线电机2正对设置，光栅检测尺4的左右端边上均安装有光电限位开关5，所述直线电机2包括直线定子21和动子22，直线定子21固定在安装槽底部，动子22安装在直线定子21上(参照图4所示)，直线电机2的工作原理为：直线定子21与动子22上下面之间设置有一个活动间隙，在重力作用下动子22插入至直线定子21内，此时动子22无法在直线定子21上移动(锁死状态)，当动子22受到拉力(或者反推力)克服重力向上移动时会与直线定子21之间产生间隙(解锁状态)，此时，在直线定子21的驱动下，动子22可在直线定子21上直线移动，当外力撤除，动子22在重力作用下重新插入直线定子21，动子22再次锁死；光栅检测尺4用过精确检测动子22的移动坐标，光电限位开关5用于限定动子22在左右端侧上的最大移动距离；

套接在龙门架1上的气浮滑块3，所述气浮滑块3包括侧向真空预压气浮支承组件31和顶部气浮支承件32，所述侧向真空预压气浮支承组件31由三个独立的方形真空预压气浮支承件焊接而成(参照图5所示)，三个独立的方形真空预压气浮支承件分别对应龙门架1的前侧面、底面和后侧面，所述方形真空预压气浮支承件包括轴套壳311和第一气浮微孔盖板312，所述第一气浮微孔盖板312为表面均匀开设有直径为5μm微孔的石墨板，轴套壳311内部设置有第一真空吸附腔313，第一真空吸附腔313的中心开设有第一抽气孔314，轴套壳311的侧壁上设置有第一泄气孔316，所述第一抽气孔314与第一泄气孔316之间通过管道连接，第一泄气孔316与外部抽真空设备通过管道连接，第一真空吸附腔313的周侧设置有多个呈“回”字形分布且向外渐扩的第一气膜腔317，轴套壳311的侧壁上设置有第一进气孔315，第一进气孔315与外部进气设备通过管道连接，所述第一进气孔315与每个第一气膜腔317连通，第一气浮微孔盖板312盖覆在第一气膜腔317上，第一气浮微孔盖板312与第一真空吸附腔313和轴套壳311接触处均以密封胶密封连接(参照图6和图7所示)；在实际的使用过程中，外部进气设备通过管道向第一进气孔315内通入高压气体，高压气体进入第一气膜腔317后经过均匀分散后通过第一气浮微孔盖板312上的微孔喷出并在龙门架1的表面形成气膜(产生正压)，从而使得气浮滑块3在滑动时与龙门架1表面无摩擦，当光栅检测尺4检测到气浮滑块3移动至准确位置后，通过中控装置控制外部进气设备停止向第一进气孔315通气，并且控制外部的抽真空装置通过第一泄气孔316抽气(产生负压)，通过第一真空吸附腔313的中心开设的第一抽气孔314使得第一真空吸附腔313表面形成负压，达到定点即刻停止的目的；

顶部气浮支承件32通过螺栓固定在侧向真空预压气浮支承组件31的顶部且顶部气浮支承件32与直线电机2的动子22通过螺栓固定连接，所述顶部气浮支承件32包括壳体321，壳体321内侧盖覆有盖板322，壳体321和盖板322之间通过螺栓332连接，壳体321上设置有两个并行间隔分布的气浮腔体324，以方便顶部气浮支承件32的中间部位与直线电机2中的动子22更好的连接，并且两个气浮腔体324位于龙门架1“U”形安装槽前后两个端边的正上方，以便形成气膜；气浮腔体324内开设有第二气膜腔329，第二气膜腔329表面盖覆有第二气浮微孔盖板330，第二气浮微孔盖板330为表面均匀开设有直径为3μm微孔的陶瓷板，壳体321端边上还设置有与气浮腔体324对应的第二进气孔328，所述第二进气孔328与第二气膜腔329通过进气管331连通，第二进气孔328的外端与外部进气设备通过管道连接，每个气浮腔体324的左右两端均设置有一个第二真空吸附腔323，每个第二真空吸附腔323的中心均设置有第二抽气孔325，壳体321端边上对应设置有第二泄气孔326，第二抽气孔325与第二泄气孔326之间通过抽真空管327连接，第二泄气孔326的外端与外部抽真空设备连接(参照图8和图9所示)；在实际的使用过程中，外部进气设备通过第二进气孔328进气，高压气体在第二气膜腔329内分布均匀后经由第二气浮微孔盖板330喷出，并在气浮腔体324表面形成气膜，在反推力的作用下克服动子22与气浮滑块3的重力，使得直线电机2的动子22与直线定子21之间产生移动间隙，然后直线定子21驱动动子22直线移动，当光栅检测尺4检测到气浮滑块3移动至准确位置后，通过中控装置控制外部进气设备停止向第二进气孔328进气，并且控制外部的抽真空装置通过第二泄气孔326抽气(产生负压)，通过多个第二真空吸附腔323表面形成的负压，使得动子22落入直线定子21中，直线电机2即时停止动作，从而实现气浮滑块的精准定位；检测头6安装在气浮滑块3的底部，可跟随气浮滑块3一起准确移动，并将检测的数据传输至工业电脑。

本实施例中，当气浮滑块3需要沿龙门架1移动时，通过外部进气设备同时向气浮滑块3的侧向真空预压气浮支承组件31和顶部气浮支承件32内通气，气浮滑块3与龙门架1的前侧面、后侧面、底侧面及顶侧面上均形成气膜，并且在顶部气浮支承件32的反推力作用下，使得固定在顶部气浮支承件32底部的动子22克服重力上移，与直线定子21产生移动间隙，然后在直线定子21的驱动下，动子22带动气浮滑块3直线移动，当光栅检测尺4检测到气浮滑块3移动至标定的坐标位置后，通过中控装置控制外部进气设备停止向气浮滑块3进气，并且控制外部的抽真空装置向外抽真空，通过在气浮滑块3上开设的真空吸附腔表面形成负压，使得直线电机2上的动子22落入直线定子21中，直线电机2即时停止动作，从而实现气浮滑块3的精准移动定位。

本实施例中，采用上、下、前、后四面均可产生气膜的气浮滑块3结构，可以实现气浮滑块3与龙门架1的无摩擦接触，并且通过直线电机2直接驱动，直线电机2的启闭通过气浮滑块3产生的正压和负压实时控制，可以确保气浮滑块3的实时制动和停止，提高气浮滑块3移动的精确性，并且采用气浮结构，可以减少龙门架1的承重，防止龙门架1变形，减少龙门架1上横向测量时的阿贝误差。本应用于超精密龙门式检测平台的气浮导轨是以气体作为润滑剂，在静止导轨面之间产生气膜，使两者在无接触的情况下实现相对运动的支撑元件，与电磁轴承相比，它具有结构简单、制造容易和便于推广的优点。

本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，气路、电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。