本发明涉及超精密运动、超精密测量技术领域，具体涉及一种基于气压控制的联锁结构及联锁方法。
背景技术
在超精密运动领域，经常会出现一种“宏微结合”的运动方式，通过大电机驱动进行大行程驱动，再通过精密电机进行超精密微调。以上运动过程涉及到两套支承及驱动方式的切换，需要一种可实现精密联锁的结构。
联锁结构要实现两套运动部件由非接触状态变为接触状态，可采用油、气、电等多种形式。如油缸、气缸及电磁铁等，通过外界控制，改变接触面的距离，从而实现两个部件接触状态的变化。但以上方式主要应用于静止部件和运动部件的联锁，即实现刹车功能。针对两个运动部件的联锁，如采用以上方式，则需要向运动部件传递油、气及电等动力源，实现难度较大，且存在一定的可靠性问题。
技术实现要素：
本发明的目的即在于克服现有技术不足，提供一种基于气压控制的联锁结构及联锁方法，利用运动部件自身结构的联锁结构，在不增加额外执行机构的基础上，实现了运动部件之间的联锁。用以实现两个运动部件的平滑联锁与分离。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于气压控制的联锁结构，包括基座、外动子、工作台、内动子及摩擦块，所述基座上运动导向台，所述外动子配合设置在运动导向台外侧，所述内动子插设在运动导向台内，工作台固定连接于外动子上方，所述摩擦块固定设置在内动子上；
在运动导向台与内动子之间设有气浮面，气浮面连通有正压供气通道，运动导向台顶面与内动子之间设有真空腔，真空腔连通有负压供气通道。
本发明一种基于气压控制的联锁结构，利用正、负压的开闭，实现了两个运动部件接触和非接触状态的转化，从而实现了运动部件之间的联锁与解锁。该结构没有增加外部执行机构，完全利用了内动子的气浮支承形式，仅在此基础上增加了负压的调节，不改变原有结构。整体结构简单轻巧，控制方便，连接可靠，同时可适用于回转运动机构和直线运动机构。该联锁结构为高精度运动定位提供了很好的基础条件，具有很高的实用价值。
进一步的，所述运动导向台为设置在基座上的两个凸台结构，所述外动子、工作台和内动子为直线滑动动件，每件运动导向台顶面与内动子之间设有的气浮面为条型面，所述真空腔为条型槽。
进一步的，所述运动导向台为设置在基座上的环套结构，所述外动子、工作台和内动子为转动件，运动导向台顶面与内动子之间设有的气浮面为环型面，所述真空腔为环型槽。
进一步的，所述正压供气通道设置在基座内与气浮面连通，所述负压供气通道也设置在基座内与真空腔连通，所述真空腔设置在运动导向台顶面上。
进一步的，所述正压供气通道设置在内动子内与气浮面连通，所述负压供气通道也设置在内动子内与真空腔连通，所述真空腔设置在与运动导向台顶面对应的内动子上。
进一步的，所述内动子上摩擦块与工作台之间实现联锁配合。
进一步的，所述内动子上摩擦块与外动子之间实现联锁配合。
进一步的，所述正压供气通道和负压供气通道分别连接有调压阀；所述的外动子与基座之间的支承形式为气体静压支承、液体静压支承、滑动支承或滚动支承的任一种形式。
本发明通过下述另一技术方案实现：
一种基于气压控制联锁结构的联锁方法，包括步骤：
步骤1气浮面连通外端与供气泵连接，负压供气通道外端与真空泵连接；
步骤2供气泵和真空泵同时开启，正压供气通道和负压供气通道均开通，内动子浮于基座1上，同时摩擦块与工作台及外动子均保留有5～10μm间隙；摩擦块与工作台或外动子2不发生接触，工作台和外动子相对于基座自由运动；
步骤3断开负压供气通道，继续保持正压供气通道开通，内动子上浮，摩擦块与工作台摩擦接触，内动子与工作台发生联锁，内动子与工作台及外动子同步运动。
进一步的，所述步骤3为，断开正压供气通道，负压供气通道保持开通，内动子下浮，摩擦块与外动子摩擦接触，内动子与外动子发生联锁，内动子与工作台及外动子同步运动。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明一种基于气压控制的联锁结构，利用正、负压的开闭，实现了两个运动部件接触和非接触状态的转化，从而实现了运动部件之间的联锁与解锁。该结构没有增加外部执行机构，完全利用了内动子的气浮支承形式，仅在此基础上增加了负压的调节，不改变原有结构。整体结构简单轻巧，控制方便，连接可靠，同时可适用于回转运动机构和直线运动机构。该联锁结构为高精度运动定位提供了很好的基础条件，具有很高的实用价值。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明一种基于气压控制的联锁结构的转动结构立体示意图；
图2为本发明一种基于气压控制的联锁结构的转动结构剖视示意图；
图3为本发明一种基于气压控制的联锁结构的直线滑动结构立体示意图；
图4为本发明一种基于气压控制的联锁结构的直线滑动结构剖视示意图；
附图中标记及对应的零部件名称：
1-基座，2-外动子，3-工作台，4-内动子，5-摩擦块，6-运动导向台，7-气浮面，8-正压供气通道，9-真空腔，10-负压供气通道，11-上摩擦面，12-下摩擦面。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1-2所示，本发明一种基于气压控制的联锁结构，包括基座1、外动子2、工作台3、内动子4及摩擦块5，所述基座1上运动导向台6，所述外动子2配合设置在运动导向台6外侧，所述内动子4插设在运动导向台内，工作台3为环形凹型结构，工作台3固定连接于外动子2上方，工作台3将内动子4罩着扣在外动子2上，所述摩擦块5固定设置在内动子4上；在运动导向台6与内动子4之间整个接触面上设有气浮面7，气浮面7是相对密闭的空间，气浮面7连通有正压供气通道8，运动导向台6顶面与内动子4之间设有真空腔9，真空腔9也是相对密闭的空间，真空腔9连通有负压供气通道10。
运动导向台6为设置在基座1上的环套结构，所述外动子2、工作台3和内动子4为转动件，外动子2套在运动导向台6上，内动子4为环形凸型结构，内动子4下端部插设在运动导向台6的套筒内，运动导向台6顶面与内动子4之间设有的气浮面7为环型面，所述真空腔9为环型槽。
所述正压供气通道8设置在基座1内与气浮面7连通，所述负压供气通道10也设置在基座1内与真空腔9连通，所述真空腔9设置在运动导向台6顶面上。所述正压供气通道8和负压供气通道10分别连接有调压阀(附图未显示)；所述的外动子2与基座1之间的支承形式为气体静压支承、液体静压支承、滑动支承或滚动支承的任一种形式。所述内动子4上摩擦块5与工作台3之间通过上摩擦面11连接实现联锁配合。
本发明联锁方法为：气浮面连通8外端与供气泵连接，负压供气通道10外端与真空泵连接；真空泵可以为真空发生器等能够产生负压的器件。供气泵和真空泵同时开启，正压供气通道8和负压供气通道10均开通，内动子4浮于基座1上，同时摩擦块5与工作台3及外动子2均保留有5～10μm间隙；摩擦块5与工作台3或外动子2不发生接触，工作台3和外动子2相对于基座1自由运动；断开负压供气通道10，继续保持正压供气通道8开通，内动子4上浮，摩擦块5与工作台3摩擦接触，内动子4与工作台3发生联锁，内动子4与工作台3及外动子2同步旋转运动。
本发明一种基于气压控制的联锁结构，利用正、负压的开闭，实现了两个运动部件接触和非接触状态的转化，从而实现了运动部件之间的联锁与解锁。该结构没有增加外部执行机构，完全利用了内动子的气浮支承形式，仅在此基础上增加了负压的调节，不改变原有结构。整体结构简单轻巧，控制方便，连接可靠，同时可适用于回转运动机构和直线运动机构。该联锁结构为高精度运动定位提供了很好的基础条件，具有很高的实用价值。
实施例2
如图1-2所示，本发明一种基于气压控制的联锁结构，在实施例1的基础上，所述正压供气通道8设置在内动子4内与气浮面7连通，所述负压供气通道10也设置在内动子4内与真空腔9连通，所述真空腔9设置在与运动导向台6顶面对应的内动子4上。内动子4上摩擦块5与外动子2之间通过下摩擦面12连接实现联锁配合。
本发明一种基于气压控制的联锁结构，利用正、负压的开闭，实现了两个运动部件接触和非接触状态的转化，从而实现了运动部件之间的联锁与解锁。该结构没有增加外部执行机构，完全利用了内动子的气浮支承形式，仅在此基础上增加了负压的调节，不改变原有结构。整体结构简单轻巧，控制方便，连接可靠，同时可适用于回转运动机构和直线运动机构。该联锁结构为高精度运动定位提供了很好的基础条件，具有很高的实用价值。
实施例3
如图3-4所示，本发明一种基于气压控制的联锁结构，包括基座1、外动子2、工作台3、内动子4及摩擦块5，所述基座1上运动导向台6，所述外动子2配合设置在运动导向台6外侧，内动子4为凸型结构，所述内动子4插设在运动导向台内，工作台3为凹型结构，工作台3固定连接于外动子2上方，所述摩擦块5固定设置在内动子4上；在运动导向台6与内动子4之间设有气浮面7，气浮面7连通有正压供气通道8，运动导向台6顶面与内动子4之间设有真空腔9，真空腔9连通有负压供气通道10。
运动导向台6为设置在基座1上的两个凸台结构，两个凸台结构(导轨功能)平行设置在基座1上，所述外动子2、工作台3和内动子4为直线滑动动件，内动子4为凸型结构，内动子4的凸起部位插在两个凸台结构之间，每件运动导向台6顶面与内动子4之间设有的气浮面7为条型面，所述真空腔9为条型槽。所述正压供气通道8设置在基座1内与气浮面7连通，所述负压供气通道10也设置在基座1内与真空腔9连通，所述真空腔9设置在运动导向台6顶面上。所述正压供气通道8和负压供气通道10分别连接有调压阀；所述的外动子2与基座1之间的支承形式为气体静压支承、液体静压支承、滑动支承或滚动支承的任一种形式。外动子2与基座1之间的支承形式采用可以减小摩擦力，所述内动子4上摩擦块5与工作台3之间实现联锁配合。
本发明联锁方法为：气浮面连通8外端与供气泵连接，负压供气通道10外端与真空泵连接；供气泵和真空泵同时开启，正压供气通道8和负压供气通道10均开通，内动子4浮于基座1上，同时摩擦块5与工作台3及外动子2均保留有5～10μm间隙；摩擦块5与工作台3或外动子2不发生接触，工作台3和外动子2相对于基座1自由运动；断开正压供气通道8，负压供气通道10保持开通，并通过真空吸紧，内动子4下浮，摩擦块5与外动子2摩擦接触，内动子4与外动子2发生联锁，内动子4与工作台3及外动子2同步直线水平滑行运动。
本发明一种基于气压控制的联锁结构，利用正、负压的开闭，实现了两个运动部件接触和非接触状态的转化，从而实现了运动部件之间的联锁与解锁。该结构没有增加外部执行机构，完全利用了内动子的气浮支承形式，仅在此基础上增加了负压的调节，不改变原有结构。整体结构简单轻巧，控制方便，连接可靠，同时可适用于回转运动机构和直线运动机构。该联锁结构为高精度运动定位提供了很好的基础条件，具有很高的实用价值。
实施例4
如图3-4所示，本发明一种基于气压控制的联锁结构，在实施例3的基础上，，所述正压供气通道8设置在内动子4内与气浮面7连通，所述负压供气通道10也设置在内动子4内与真空腔9连通，所述真空腔9设置在与运动导向台6顶面对应的内动子4上。内动子4上摩擦块5与外动子2之间实现联锁配合。
本发明一种基于气压控制的联锁结构，利用正、负压的开闭，实现了两个运动部件接触和非接触状态的转化，从而实现了运动部件之间的联锁与解锁。该结构没有增加外部执行机构，完全利用了内动子的气浮支承形式，仅在此基础上增加了负压的调节，不改变原有结构。整体结构简单轻巧，控制方便，连接可靠，同时可适用于回转运动机构和直线运动机构。该联锁结构为高精度运动定位提供了很好的基础条件，具有很高的实用价值。
实施例5
如图1-2或3-4所示，本发明一种基于气压控制联锁结构的联锁方法，包括步骤：
步骤1气浮面连通8外端与供气泵连接，负压供气通道10外端与真空泵连接；真空泵可以为真空发生器等能够产生负压的器件。
步骤2供气泵和真空泵同时开启，正压供气通道8和负压供气通道10均开通，内动子4浮于基座1上，同时摩擦块5与工作台3及外动子2均保留有5～10μm间隙；摩擦块5与工作台3或外动子2不发生接触，工作台3和外动子2相对于基座1自由运动；
步骤3断开负压供气通道10，继续保持正压供气通道8开通，内动子4上浮，摩擦块5与工作台3摩擦接触，内动子4与工作台3发生联锁，内动子4与工作台3及外动子2同步运动。
本发明一种基于气压控制联锁结构的联锁方法，利用正、负压的开闭，实现了两个运动部件接触和非接触状态的转化，从而实现了运动部件之间的联锁与解锁。该结构没有增加外部执行机构，完全利用了内动子的气浮支承形式，仅在此基础上增加了负压的调节，不改变原有结构。整体结构简单轻巧，控制方便，连接可靠，同时可适用于回转运动机构和直线运动机构。该联锁结构为高精度运动定位提供了很好的基础条件，具有很高的实用价值。
实施例6
如图1-2或3-4所示，本发明一种基于气压控制联锁结构的联锁方法，包括步骤：
步骤1气浮面连通8外端与供气泵连接，负压供气通道10外端与真空泵连接；
步骤2供气泵和真空泵同时开启，正压供气通道8和负压供气通道10均开通，使进气和出气形成平衡，内动子4浮于基座1上，同时摩擦块5与工作台3及外动子2均保留有5～10μm间隙；摩擦块5与工作台3或外动子2不发生接触，工作台3和外动子2相对于基座1自由运动；
所述步骤3为，断开正压供气通道8，负压供气通道10保持开通，并通过真空吸紧，内动子4下浮，摩擦块5与外动子2摩擦接触，内动子4与外动子2发生联锁，内动子4与工作台3及外动子2同步运动。
本发明一种基于气压控制联锁结构的联锁方法，利用正、负压的开闭，实现了两个运动部件接触和非接触状态的转化，从而实现了运动部件之间的联锁与解锁。该结构没有增加外部执行机构，完全利用了内动子的气浮支承形式，仅在此基础上增加了负压的调节，不改变原有结构。整体结构简单轻巧，控制方便，连接可靠，同时可适用于回转运动机构和直线运动机构。该联锁结构为高精度运动定位提供了很好的基础条件，具有很高的实用价值。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。