专利名称：一种二维长距离无摩擦运动的气浮装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及气浮装置 ，尤其是一种二维无摩擦运动的气浮装置。
背景技术：
由于气浮导轨具有摩擦阻力小、运动精度高、清洁无污染等特点，因而气浮导轨代替常用导轨在实现无摩擦运动装置中得到广泛应用。气浮导轨由气浮轴和气浮套组成，气浮套与气浮轴之间的气隙要求极高，因此气浮轴的同轴度加工精度要求非常高。随着运动件移动距离的增加，气浮轴的长度增加，因为气浮轴是细长杆件，要保证气浮轴长度全长与气浮套之间的间隙，加工难度很大。所以，现有技术中，常使用气浮装置结合普通的直线导轨实现超长距离无摩擦运动。如专利申请号为201010165973. 2的“用于长距离的无摩擦气浮导轨”公开了一种利用常规直线导轨技术，通过主动控制普通直线导轨滑块运动，保证大范围运动时直线导轨的精度，并结合小范围气浮导轨技术，保证承导件运动时始终在气浮导轨范围内，，从而跟随承导件运动，实现长距离的无摩擦直线运动的装置。同样，专利申请号为201010165536.0的“用于超长距离跟随吊点运动轨迹的无摩擦气浮装置”、专利申请号为201010165255. 5的“不受气管扰动影响的超长距离跟随吊点一维运动轨迹的气浮装置”、专利申请号为201010165602. 4的“不受气管扰动影响的长距离气浮直线导轨”、专利申请号为201010165658. X的“不受气管扰动力影响的超长距离跟随吊点运动轨迹的气浮装置”也都巧妙地将轴向长距离无摩擦移动嫁接到一般精度的滑块导轨组件上，即可实现气浮套在极短气浮轴随运动件的大位移移动。但是，这些方案只能实现一维的无摩擦平动。专利申请号为201010165949. 9的“不受气管扰动影响的组合气浮装置”公布了一种双层气浮装置，这是一种通过多层叠加可实现各类无摩擦运动的装置，但是由于气浮轴是细长杆件，在长距离场合下气浮轴几乎无法加工，因此这种设计为短行程气浮装置。申请号为201010166032. O的“二维平面气浮导轨零重力吊架”公开了一种横向使用一根长气浮导轨，纵向上利用电机驱动直线长导轨配合小范围气浮导轨，从而实现二维无摩擦平动。但是由于横向气浮导轨加工难度的限制，无法进行横向大位移的随动运动，难以达到横向长距离传输，存在一定的缺陷。
发明内容
为了克服已有二维气浮装置的无法实现大位移长距离随动运动的不足，本发明提供一种实现大位移长距离随动运动的二维长距离无摩擦运动的气浮装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种二维长距离无摩擦运动的气浮装置，包括平面运动气浮装置和直线导轨系统，所述平面运动气浮装置包括支撑部件和气浮随动部件，所述支撑部件包括两块上挂板、横向导轨滑块和一对纵向气浮轴，所述气浮随动部件包括一个气浮座、横向气浮套、一对纵向气浮套、横向气浮轴和下挂架；所述两块上挂板固定在横向导轨滑块上，所述两根纵向气浮轴平行安装在所述两块上挂板之间上，所述纵向气浮套套装在纵向气浮轴上，所述气浮座与横向气浮套、纵向气浮套密封连接，所述横向气浮套套装在横向气浮轴上，所述横向气浮套通过气浮座密封连接且与纵向气浮轴空间上呈90°所述下挂架两端固定在横向气浮轴上；所述直线导轨系统包括纵向导轨滑块、横向线性模组、纵向线性模组、横向导轨横梁和用于控制横向导轨滑块和纵向导轨滑块的运动的电机驱动系统；所述横向导轨滑块可滑动地安装在横向线性模组上，所述横向线性模组安装在横向导轨横梁上，所述横向导轨横梁的两端固定在纵向导轨的纵向导轨滑块上，所述纵向导轨滑块可滑动地安装在纵向线性模组上。进一步，所述电机驱动系统为驱动电机和滚珠丝杠机构，可以控制滑块移动，还可以通过同步带、皮带或钢丝绳等各类常规方式控制滑块移动。更进一步，所述气浮套为一个整体设计，气浮装置供气方便。再进一步，所述平面运动气浮装置还包括检测部件，所述的检测部件包括激光位 移传感器和霍尔传感器，所述横向纵向位移传感器通过传感器安装架固定在上挂板上，所述霍尔传感器安装在上挂板的内侧，感应磁铁安装在所述气浮座上。本发明的有益效果主要表现在气浮装置供气简单，可实现大位移长距离随动运动。
图I是二维长距离无摩擦运动的气浮装置的示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。参照图I，一种二维长距离无摩擦运动的气浮装置，包括平面运动气浮装置和直线导轨系统，所述平面运动气浮装置包括支撑部件和气浮随动部件，其中支撑部件由两块上挂板3、横向导轨滑块I、一对纵向气浮轴4构成，气浮随动部件由一个气浮座2、横向气浮套、一对纵向气浮套、横向气浮轴5、下挂架6组成，检测部件包括横向位移传感器和纵向位移传感器，霍尔传感器及对应的永磁铁，直线导轨系统包括横向导轨滑块、纵向导轨滑块、横向线性模组、纵向线性模组、横向导轨横梁和电机驱动系统；所述两块上挂板3固定在横向导轨滑块I上，所述纵两根纵向气浮轴4安装在上挂板3上，所述纵向气浮套套装在纵向气浮轴4上，所述气浮座2与气浮套密封连接，所述横向气浮套套装在横向气浮轴5上，所述横向气浮套通过气浮座密2封连接且与纵向气浮轴4空间上呈90°，所述下挂架6两端固定在横向气浮轴5上。所述横向纵向位移传感器通过传感器安装架固定在上挂板3上，可准确测量横向气浮轴及纵向气浮套移动的相对位移。霍尔传感器安装在上挂板的内侧，感应磁铁安装在对应的气浮座上。本实施例的平面运动气浮装置采用的基本技术思路为通过支撑部件将气浮装置固定在横向导轨滑台的下方，可以随滑台一起运动，平面运动气浮装置的随动部件可以在气浮座上做无摩擦平面运动，即纵向气浮套能够沿着纵向无摩擦运动，横向气浮轴能够沿着横向无摩擦运动，通过气浮座，横向气浮套和纵向气浮套空间上呈90°，纵向气浮套运动时候将会带动横向气浮装置一起随动，横向气浮轴通过下挂架与吊挂装置相连接，各随动部件间互配合实现二维长距离无摩擦运动。气浮装置通过气浮座供气，伸缩气管接气浮座进气口，气浮座内部为空腔，可接通横向和纵向气浮套进气口。进气伸缩气管与横向滑块固定，可随滑块横向伸缩运动，再供给气浮座，由于伸缩气管质轻，伸缩性好，随动距离短，因而气浮座沿轴向运动时，气管产生的扰动影响很小。气浮装置随动部件仅为气浮座及其对应的气浮套、横向气浮轴、下挂架，材质为轻质铝合金材料，因而降低了太阳翼展开时随动部件的惯性影响。纵向和横向方向均装有激光位移传感器和霍尔传感器，激光位移传感器可测量横向气浮轴、纵向气浮套运动的相对位移，将信号反馈给导轨系统，通过伺服电机控制导轨滑块移动，保证气浮装置随动部件始终在其短行程范围内无摩擦运动，虚拟延长了被动跟随的范围。霍尔传感器起限位保护作用，当运动过程中位移传感器或其他部件产生故障，横向纵向气浮装置运动会超过极限行程，造成损坏，因而通过霍尔传感器反馈信号给导轨系统，限制原来方向的运动，起到保护的作用。 横向导轨可沿着横向线性模组运动，横向新型模组安装在横向导轨横梁上，横向导轨横梁的两端固定在纵向导轨的滑块上，纵向导轨滑块可沿着纵向导轨运动，横向和纵向伺服电机通过带轮驱动导轨滑块运动，纵向伺服电机随纵向滑块一起运动，横向和纵向导轨均有其传感器系统及控制系统，根据平面运动气浮装置反馈过来的位移信号，可准确控制滑块移动相应的距离，保证承导件运动时始终在气浮导轨范围内，从而实现长距离无摩擦的平面运动。本实施例的导轨系统主动跟随，与平面运动气浮装置相互配合，放大了跟踪误差，虚拟延长了气浮支撑装置的被动跟随行程；激光位移传感器能准确的测量气浮装置的行程并反馈给导轨系统，通过位移速度加速度的计算，主动跟随系统可靠性高；安装了霍尔传感器，起到保护作用，安全系数高；平面运动气浮装置无电线扰动力的影响。
权利要求
1.一种二维长距离无摩擦运动的气浮装置，其特征在于包括平面运动气浮装置和直线导轨系统，所述平面运动气浮装置包括支撑部件和气浮随动部件，所述支撑部件包括两块上挂板、横向导轨滑块和一对纵向气浮轴，所述气浮随动部件包括一个气浮座、横向气浮套、一对纵向气浮套、横向气浮轴和下挂架； 所述两块上挂板固定在横向导轨滑块上，所述两根纵向气浮轴平行安装在所述两块上挂板之间上，所述纵向气浮套套装在纵向气浮轴上，所述气浮座与横向气浮套、纵向气浮套密封连接，所述横向气浮套套装在横向气浮轴上，所述横向气浮套通过气浮座密封连接且与纵向气浮轴空间上呈90°所述下挂架两端固定在横向气浮轴上； 所述直线导轨系统包括、纵向导轨滑块、横向线性模组、纵向线性模组、横向导轨横梁和用于控制横向导轨滑块和纵向导轨滑块的运动的电机驱动系统；所述横向滑块可滑动地安装在横向线性模组上，所述横向线性模组安装在横向导轨横梁上，所述横向导轨横梁的两端固定在纵向导轨的纵向导轨滑块上，所述纵向导轨滑块可滑动地安装在纵向线性模组上。
2.如权利要求I所述的一种二维长距离无摩擦运动的气浮装置，其特征在于所述检测部件还包括霍尔传感器和感应磁铁，所述霍尔传感器安装在上挂板的内侧，感应磁铁安装在所述气浮座上。
3.如权利要求I或2所述的一种二维长距离无摩擦运动的气浮装置，其特征在于所述电机驱动系统包括驱动电机和滚珠丝杠机构。
全文摘要
一种二维长距离无摩擦运动的气浮装置，包括平面运动气浮装置和直线导轨系统，平面运动气浮装置包括支撑部件和气浮随动部件，支撑部件包括两块上挂板、横向导轨滑块和一对纵向气浮轴，气浮随动部件包括一个气浮座、横向气浮套、一对纵向气浮套、横向气浮轴和下挂架，检测部件包括横向位移传感器和纵向位移传感器，导轨系统包括横向线性模组、横向导轨横梁、纵向导轨滑块和纵向导轨；横向导轨滑块可滑动地安装在横向线性模组上，横向线性模组安装在横向导轨横梁上，横向导轨横梁的两端固定在纵向导轨的纵向导轨滑块上，纵向导轨滑块可滑动地安装在纵向导轨上。本发明实现大位移长距离随动运动。
文档编号F16C32/06GK102913550SQ20121040314
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者单晓杭, 周海清, 孙建辉, 周丹锋 申请人:浙江工业大学