一种刚度可调的气浮导轨的制作方法

1.本发明涉及超精密机械技术领域，具体涉及一种刚度可调的气浮导轨。


背景技术：

2.气浮导轨是根据气体润滑技术而开发出来的精密机械元部件，在滑块与导轨之间的缝隙充入压缩空气，形成高压气膜，对运动部件提供一定的支承力，滑块在导轨上运动时不存在接触，可以实现无摩擦和无振动的平滑移动，其具有运动精度高、热稳定性好和清洁无污染等特点。基于上述优点，气浮导轨广泛应用于测量机、空间模拟装置、实验测量装置、半导体设备、pcb设备、光刻机和微动台等技术领域。当滑块与导轨之间的缝隙(即气膜厚度)减小时，气膜压力增大，气浮导轨的承载力增大，并使得气浮导轨具有一定的刚度。也就是说，气浮导轨的承载力和刚度构成了其在各类应用中发挥性能的关键因素之一。气浮导轨刚度低的问题直接影响导轨的运动精度和抗干扰的能力，给气浮导轨的运用和性能具有较大的影响。随着超精密运动、超精密测量技术的发展，人们对刚度可调的气浮导轨的需求日益迫切，解决这一问题已变得迫在眉睫。


技术实现要素：

3.本发明主要目的在提供一种刚度可调的气浮导轨，以解决现有存在的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：
5.一种刚度可调的气浮导轨，包括导轨和溜板，所述导轨包括凹腔和支撑部，所述支撑部设置于所述凹腔顶部两侧，所述溜板包括水平部和垂直部，所述水平部与所述支撑部相平行，所述水平部与所述支撑部之间具有第一气膜间隙，所述垂直部设置于所述水平部底侧，所述垂直部与所述凹腔底面相垂直，
6.所述凹腔底部设置线圈，所述垂直部上设置电磁铁，所述水平部顶端设置调节腔，所述调节腔内设置气压调节器，所述气压调节器为磁致伸缩执行器，所述磁致伸缩执行器的伸缩方向对应所述线圈的磁场方向，
7.所述水平部上表面设置第一进气孔，所述水平部下表面设置第一节流孔，所述第一进气孔和第一节流孔均与所述调节腔连通。
8.进一步的，所述垂直部两侧分别设置导板，所述导板与所述凹腔侧壁相平行，所述导板与所述凹腔侧壁之间具有第二气膜间隙。
9.进一步的，所述导板上设置第二进气孔，所述导板与所述凹腔侧壁相对应的侧壁上设置第二节流孔，所述第二节流孔内设置小孔节流器。
10.进一步的，所述第一节流孔内设置小孔节流器。
11.进一步的，所述支撑部与所述凹腔垂直设置，所述水平部与所述垂直部垂直设置。
12.进一步的，所述第一气膜间隙和第二气膜间隙均为5μm～30μm。
13.进一步的，所述电磁铁数量为两个，分别设置在垂直部两侧的导板底部。
14.进一步的，所述电磁铁外侧包裹磁屏蔽套，所述磁屏蔽套上设置开口，所述磁屏蔽
套的开口方向与所述线圈的磁场方向相对应。
15.与现有技术相比，本发明提供的一种刚度可调的气浮导轨具有以下有益效果：
16.通过在导轨上设置线圈，在溜板上设置电磁铁，通过产生永磁场的电磁铁和产生交变磁场的线圈的相互作用，即两者之间的磁场相互吸引或排斥，使得导轨与溜板靠近或远离，即改变第一气膜间隙的大小，增大或减小气浮导轨的承载力，最终改变气浮导轨的刚度；
17.气压调节器为磁致伸缩执行器，在磁化方向会发生伸长或缩短，当线圈的磁场通过气压调节器时，气压调节器在调节腔伸长或缩短，从而改变调节腔的体积大小，以控制调节腔内的气压，进而控制从调节腔内进入第一节流孔的气体的压力，通过改变第一气膜间隙内气体压力的大小对气浮导轨的刚度进行调节。
附图说明
18.图1为本发明整体结构爆炸图。
19.图2为本发明剖视图。
20.其中，1
‑
导轨，11
‑
凹腔，12
‑
支撑部，13
‑
线圈，2
‑
溜板，21
‑
水平部，22
‑
垂直部，23
‑
电磁铁，24
‑
磁屏蔽套，25
‑
调节腔，26
‑
气压调节器，27
‑
第一进气孔，28
‑
第一节流孔，3
‑
导板，31
‑
第二进气孔，32
‑
第二节流孔，4
‑
第一气膜间隙，5
‑
第二气膜间隙，6
‑
小孔节流器。
具体实施方式
21.以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
22.结合图1至图2，本发明提供一种刚度可调的气浮导轨，包括导轨1和溜板2，所述导轨1包括凹腔11和支撑部12，所述支撑部12设置于所述凹腔11顶部两侧，所述溜板2包括水平部21和垂直部22，所述水平部21与所述支撑部12相平行，所述水平部21与所述支撑部12之间具有第一气膜间隙4，使得溜板2在导轨1上运动时不存在接触，可以实现无摩擦和无振动的平滑移动，所述垂直部22设置于所述水平部21底侧设，所述垂直部22与所述凹腔11底面相垂直，在本实施例中，所述支撑部12与所述凹腔11垂直设置，所述水平部21与所述垂直部22垂直设置，使得整个气浮导轨运行更加平稳。
23.所述凹腔11底部设置线圈13，所述垂直部22上设置电磁铁23，启用线圈13和电磁铁23，通过产生永磁场的电磁铁23和产生交变磁场的线圈13的相互作用，即两者之间的磁场相互吸引或排斥，使得导轨1与溜板2靠近或远离，即改变第一气膜间隙4的大小，增大或减小气浮导轨的承载力，最终改变气浮导轨的刚度。在另一实施例中，线圈13还连接控制器，通过控制器对线圈13输入电流的大小和方向进行调节，从而对浮导轨的刚度进行快速调节。所述水平部21顶端设置调节腔25，所述调节腔25内设置气压调节器26，所述气压调节器26为磁致伸缩执行器，所述磁致伸缩执行器的伸缩方向对应所述线圈13的磁场方向，所述水平部21上表面设置第一进气孔27，所述水平部21下表面设置第一节流孔28，所述第一进气孔27和第一节流孔28均与所述调节腔25连通，所述第一节流孔28内设置小孔节流器6，所述气压调节器26能产生形变，从而改变调节腔25的体积大小，以控制调节腔25内的气压，进而控制从调节腔25内进入第一节流孔28的气体的压力，通过改变第一气膜间隙4内气体压力的大小对气浮导轨的刚度进行调节。当气压调节器26收缩时，调节腔25中的体积会增
大，其内的气体压力会变小，流入第一节流孔28的气体的压力变小，气膜的压强也会随之减小，溜板2相应下降，使得导轨1与溜板2之间的第一气膜间隙4减小，承载能力降低，刚度降低，反之则可提高气浮导轨的刚度。本发明中气压调节器26为磁致伸缩执行器，在磁化方向会发生伸长或缩短，当线圈13的磁场通过气压调节器26时，气压调节器26在调节腔25内伸长或缩短。
24.进一步的，所述垂直部22两侧分别设置导板3，所述导板3与所述凹腔11侧壁相平行，所述导板3与所述凹腔11侧壁之间具有第二气膜间隙5，所述导板3上设置第二进气孔31，所述导板3与所述凹腔11侧壁相对应的侧壁上设置第二节流孔32，所述第二节流孔32内设置小孔节流器，垂直部22两侧的两个导板3分别与凹腔11侧壁之间形成两个第二气膜间隙5，第二气膜间隙5和第一气膜间隙4共同作用提高了气膜刚度。所述第一气膜间隙4和第二气膜间隙5均为5μm～30μm。
25.进一步的，所述电磁铁23数量为两个，分别设置在垂直部22两侧的导板3底部，所述电磁铁23外侧包裹磁屏蔽套23，所述磁屏蔽套24上设置开口，所述磁屏蔽套24的开口方向与所述线圈13的磁场方向相对应。
26.工作原理：本发明提供的一种刚度可调的气浮导轨，外界气体同时进入第一进气孔27，第二进气孔31，气体从第一进气孔27进入调节腔25，再通过第一节流孔28进入第一气膜间隙4，气体第二进气孔31进入第二节流孔32，再通过第二节流孔32进入第二气膜间隙5，当溜板2上的物件负载增大或减小时，需要对气浮导轨刚度进行调节，通过电磁铁23和线圈13相互作用，使导轨1与溜板2靠近或远离，可以调节气浮导轨的承载力，通过气压调节器26在调节腔25伸长或缩短，控制调节腔25内气压，改变第一气膜间隙4内气体压力大小，可以对气浮导轨刚度进行调节，保证气浮导轨的运动精度并且提升气浮导轨抗干扰的能力。
27.以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。