精密气浮直线平台的制作方法

1.本实用新型涉工件加工技术及领域。更具体地说，本实用新型涉及一种精密气浮直线平台。


背景技术：

2.在精密加工、精密测量以及半导体等行业中，直线运动台得到广泛的应用，而随着这些行业的不断发展，对于直线运动台的运行精度的要求越来越高。目前，大部分的直线运动台采用直线导轨或交叉滚子导轨作为导向支撑，但由于这些导轨均为有接触支撑，直线运动台的控制精度特别是定位精度、重复定位精度以及直线度均很难得到提高。另外，虽然，一部分直线运动台采用气浮导轨作为导向支撑，气浮导轨为无接触支撑，直线运动台的控制精度得到了极大的提高，但是，在应用中气浮导轨会存在微幅振动的问题，长时间使用的过程中，振动将会被放大，进而会降低直线运动台的控制精度。


技术实现要素：

3.本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
4.本实用新型还有一个目的是提供一种精密气浮直线平台，具有提高稳定性、运行精度和定位精度的有益效果。
5.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种精密气浮直线平台，包括：
6.基座；
7.气浮滑台，其滑设于所述基座上，所述气浮滑台与所述基座之间设有间隙，所述气浮滑台的两侧与所述基座的底部的两侧磁性相吸；所述气浮滑台的外壁上设有进气口，内壁上设有多个出气口，任一出气口与所述进气口连通。
8.优选的是，所述基座的沿其宽度方向的两侧均设有预载板，任一预载板水平设置，并由可与磁铁相吸的铁磁性材料制成；
9.所述气浮滑台为倒扣于所述基座上的倒u型结构，所述气浮滑台的两个竖直部的自由端上均间隔嵌设有多个永磁铁，任一永磁铁位于与其对应的预载板的正上方。
10.优选的是，所述基座的顶面上设有沿其长度方向延伸的凹槽，所述精密气浮直线平台还包括：
11.直线电机，其设于所述凹槽内，并沿所述基座的长度方向延伸，所述直线电机的定子固设于所述气浮滑台的水平部的内壁上，动子固设于所述凹槽内。
12.优选的是，还包括：
13.光栅尺，其水平固设于所述气浮滑台的水平部的内壁上，并沿所述基座的长度方向延伸；
14.光栅读数头，其固设于所述凹槽内。
15.优选的是，还包括：
16.接线盒，其设于所述基座的沿其宽度方向的一侧，所述接线盒上设有接线头，所述基座的底面上设有过线槽；所述直线电机的线缆和所述光栅读数头的线缆均通过所述过线槽穿入所述接线盒内，并与所述接线头连接。
17.优选的是，任一永磁铁与所述气浮滑台的竖直部的自由端可拆卸连接。
18.优选的是，所述进气口通过气管与气源连通，所述基座的沿其长度方向的一侧面上沿其长度方向均匀间隔设有多个气管导向座，所述气管的一端通过气管接头与所述进气口连通，另一端依次穿过多个气管导向座与所述气源连通。
19.优选的是，任一预载板的两端的顶面上均设有限位块，任一限位块由聚氨酯材料制成，所述气浮滑台位于任一预载板的两个限位块之间。
20.本实用新型至少包括以下有益效果：
21.一、本实用新型设置了基座、气浮滑台，且气浮滑台的两侧与所述基座的底部的两侧磁性相吸，通过气浮和磁预载的配合，使气浮滑台与基座处于既吸附又排斥的高刚度拉扯状态，具有提高稳定性、运行精度和定位精度的有益效果。
22.二、本实用新型中基座的两侧设有具有铁磁性的预载板，气浮滑台的两个竖直部的自由端上均间隔嵌设有多个永磁铁，任一永磁铁位于与其对应的预载板的正上方，且任一永磁铁与气浮滑台可拆卸连接；通过预载板和多个永磁铁，实现气浮滑台与基座之间的永磁预载功能，结构稳定，有利于保障运行精度和定位精度，且通过调整预载板上永磁铁的数量可调节永磁预载的吸附力的大小，结合通入进气口的压缩气体的压力，能够使气浮滑台满足不同负载的要求，进而有利于扩大适用范围。
23.三、本实用新型中直线电机的动子和光栅读数头均固设于基座上，使直线电机的线缆和光栅读数头的线缆在气浮滑台的运行中固定不动，能够有效避免线缆影响气浮滑台的运行，进而有利于进一步提高运行精度和定位精度。
24.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
25.图1为本实用新型的其中一个技术方案的所述精密气浮直线平台的俯视图；
26.图2为本实用新型的其中一个技术方案的所述精密气浮直线平台的其中一个方向的侧视图；
27.图3为本实用新型的其中一个技术方案的所述精密气浮直线平台的另外一个方向的侧视图
28.图4为本实用新型的其中一个技术方案的所述精密气浮直线平台的仰视图；
29.图5为图1中a
‑
a方向的剖面图；
30.图6为图2中b
‑
b方向的剖面图；
31.图7为本实用新型的其中一个技术方案的所述气浮滑台的结构示意图；
32.图8为本实用新型的其中一个技术方案的所述气浮滑台的俯视图；
33.图9为本实用新型的其中一个技术方案的所述气浮滑台的侧视图；
34.图10为本实用新型的其中一个技术方案的所述气浮滑台的仰视图；
35.附图标记说明：基座1；预载板2；气浮滑台3；气道4；永磁铁5；凹槽6；定子7；动子8；
光栅尺9；光栅读数头10；接线盒11；接线头12；过线槽13；侧板14；气管15；气管导向座16；气管接头17；限位块18；光栅读数头安装座19。
具体实施方式
36.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
37.需要说明的是，在本实用新型的描述中，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
38.如图1～10所示，本实用新型提供一种精密气浮直线平台，包括：
39.基座1，其固设于机床本体上；
40.气浮滑台3，其滑动设置于所述基座1上，所述气浮滑台3与所述基座1之间设有间隙，所述气浮滑台3的两侧与所述基座1的底部的两侧磁性相吸；所述气浮滑台3的外壁上设有进气口，内壁上设有多个出气口，任一出气口与所述进气口连通，进气口通过设于气浮滑台3内的气道4与任一出气口连通。
41.在上述技术方案中，通过进气口充入压缩气体，压缩气体通过多个出气口通入气浮滑台3与基座1之间的间隙内，形成一层薄薄的气膜，实现气浮功能，用于悬浮支撑气浮滑台3；同时，气浮滑台3的两侧与基座1的底部的两侧磁性相吸，气浮滑台3的两侧与基座1的底部的两侧之间形成负载吸附状态，实现磁预载功能；气浮滑台3与基座1之间形成的气浮的正压和形成的磁预载的吸附力相配合，使气浮滑台3与基座1处于既吸附又排斥的高刚度拉扯状态，气浮刚度增加，进而提高了稳定性、运行精度和定位精度；
42.本实用新型设置了基座1、气浮滑台3，且气浮滑台3的两侧与所述基座1的底部的两侧磁性相吸，通过气浮和磁预载的配合，使气浮滑台3与基座1处于既吸附又排斥的高刚度拉扯状态，具有提高稳定性、运行精度和定位精度的有益效果。
43.在另一种技术方案中，所述基座1的沿其宽度方向的两侧均设有预载板2，任一预载板2水平设置，并由可与磁铁相吸的铁磁性材料制成，铁磁性材料为铁或铁合金；
44.所述气浮滑台3为倒扣于所述基座1上的倒u型结构，所述气浮滑台3的两个竖直部的自由端上均间隔嵌设有多个永磁铁5，任一永磁铁5位于与其对应的预载板2的正上方，基座1不限制气浮滑台3沿基座1的长度方向的移动；任一竖直部的自由端上的多个永磁铁5均沿基座1的长度方向均匀间隔分布，多个出气口均匀间隔布设于气浮滑台3的内壁上；气浮滑台3由顶板和一对侧板14构成，其中一个侧板14与顶板一体成型，另一个侧板14与顶板通过多个螺钉固接，气浮滑台3的两个侧板14的内壁与基座1的侧壁之间设有间隙，顶板的内壁与基座1的顶面接触；
45.通过一对预载板2和位于任一预载板2上的多个永磁铁5，实现气浮滑台3与基座1之间的永磁预载功能，结构稳定，有利于保障运行精度和定位精度；多个永磁铁5沿基座1的长度方向均匀间隔分布，气浮滑台3与基座1之间形成的永磁预载的吸附力平衡且稳定，多个出气口均匀间隔分布于气浮滑台3的内壁上，气浮滑台3与基座1之间形成的气浮的正压平衡且稳定，多个永磁铁5和多个出气口的均匀排布能够提高结构稳定性，进而有利于提高
运行精度和定位精度；另外，气浮滑台3的另一个侧板14与顶板通过多个螺钉固接，通过另一个侧板14可调整气浮滑台3的两个侧板14与基座1的侧壁之间的间隙，装配和调试更为简便。
46.在另一种技术方案中，所述基座1的顶面上设有沿其长度方向延伸的凹槽6，凹槽6位于气浮滑台3的水平部的中线处，所述精密气浮直线平台还包括：
47.直线电机，其设于所述凹槽6内，并沿所述基座1的长度方向延伸，所述直线电机的定子7固设于所述气浮滑台3的水平部的内壁上，动子8固设于所述凹槽6内；直线电机为无铁芯直线电机，其设置高度尽可能小；
48.直线电机驱动气浮滑台3沿基座1的长度方向移动；直线电机的动子8固设于基座1的凹槽6上，不会随气浮滑台3的运行而移动，能够有效避免直线电机的线缆影响气浮滑台3的运行，有利于进一步提高运行精度和定位精度；直线电机为无铁芯直线电机，无铁芯直线电机具有磁性大、速度快以及加速度快的优点，能够大大提高直线平台的响应速度，进而有利于提高直线平台的运行精度和定位精度，另外，直线电机的设置高度尽可能小，不仅能够有效降低阿贝误差，有利于进一步提高直线平台的稳定性、运行精度和定位精度，而且能够降低直线平台的整体高度，使其能够适用于安装空间有限的工况中，适用范围更大。
49.在另一种技术方案中，还包括：
50.光栅尺9，其水平固设于所述气浮滑台3的水平部的内壁上，并沿所述基座1的长度方向延伸；
51.光栅读数头10，其固设于所述凹槽6内；光栅读数头10通过光栅读数头安装座19与基座1固接；
52.光栅读数头10用于读取光栅尺9上的数据，从而获取气浮滑台3的实时位置，以及检测气浮滑台3的运行距离，能够保障直线平台的运行精度和定位精度；光栅读数头10固设于基座1的凹槽6上，不会随气浮滑台3的运行而移动，能够有效避免光栅读数头10的线缆影响气浮滑台3的运行，有利于进一步提高运行精度和定位精度。
53.在另一种技术方案中，还包括：
54.接线盒11，其设于所述基座1的沿其宽度方向的一侧，所述接线盒11上设有接线头12，所述基座1的底面上设有过线槽13；所述直线电机的线缆和所述光栅读数头10的线缆均通过所述过线槽13穿入所述接线盒11内，并与所述接线头12连接；直线电机的线缆和光栅读数头10的线缆在气浮滑台3的运行中均固定不动，并优化了线缆的布设，能够避免线缆影响气浮滑台3的运行，有利于进一步提高运行精度和定位精度。
55.在另一种技术方案中，任一永磁铁5与所述气浮滑台3的竖直部的自由端可拆卸连接；通过调整预载板2上永磁铁5的数量可调节永磁预载的吸附力的大小，结合通入进气口的压缩气体的压力，能够使气浮滑台3满足不同负载的要求，进而有利于扩大适用范围。
56.在另一种技术方案中，所述进气口通过气管15与气源连通，所述基座1的沿其长度方向的一侧面上沿其长度方向均匀间隔设有多个气管导向座16，所述气管15的一端通过气管接头17与所述进气口连通，另一端依次穿过多个气管导向座16与所述气源连通；气管15的长度为过余设置，气管15不限制气浮滑台3相对基座1的滑动；通过多个气管导向座16对气管15进行导向，使气管15能够跟随气浮滑台3的运行而顺畅移动，有效避免气管15影响气浮滑台3的运行，有利于进一步提高运行精度和定位精度。
57.在另一种技术方案中，任一预载板2的两端的顶面上均设有限位块18，任一限位块18由聚氨酯材料制成，所述气浮滑台3位于任一预载板2的两个限位块18之间；起到控制行程的作用，避免气浮滑台3脱离基座1，且聚氨酯材料有弹性，具有缓冲的效果，能够起到保护气浮滑台3的作用。
58.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。