一种智能静压气浮轴承装置及检测方法与流程

本发明涉及气浮轴承，具体涉及一种智能静压气浮轴承装置。

背景技术：

1、气浮轴承是一种非接触轴承，以高压气体为润滑介质，隔绝了运动部分和固定导轨之间，由于气体粘度较小，即使在很高的剪切速度下，气浮轴承也不会产生较多的摩擦热，同时具有低滞后、高精度等特点，适合于半导体设备、超精密机床和高精度测量仪器。虽然气浮轴承精密，但使用不当也会导致其精度下降，理论上气浮轴承是非接触的，但是在工程应用上气浮轴承的两个气浮面可能会意外接触，这就会影响气浮轴承的精度。本质上是目前的气浮轴承没有反馈功能，气浮轴承无法实时检测碰撞、悬浮高度等状态信息，现有专利均把气浮轴承当作机械零部件，没有赋予其自检功能。

技术实现思路

1、本发明为解决上述的技术问题而提供一种能检测自身状况的智能静压气浮轴承装置；解决目前气浮轴承缺少检测功能、悬浮高度及碰撞信息的问题。

2、为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本公开至少一实施例提供一种智能静压气浮轴承装置，包括气浮轴承本体、节流器、检测电路板、第一气压传感器、第二气压传感器和温度传感器。

4、所述气浮轴承本体设有进气道和第一气压检测孔；

5、所述节流器具有节流孔和第二气压检测孔，所述节流孔和第二气压检测孔一端均与所述节流器下方所形成的气膜连通，且所述节流孔和第二气压检测孔另一端分别与所述进气道和第一气压检测孔连通。

6、所述第一气压传感器配置为与所述检测电路板电性连接，所述第一气压传感器用于获取所述进气道内的气压，即进气压力。

7、所述温度传感器配置为与所述检测电路板电性连接，所述温度传感器用于获取所述气浮轴承本体的温度。

8、所述第二气压传感器配置为与所述检测电路板电性连接，用于获取气膜特定位置处的气压。

9、所述检测电路板根据所述第一气压传感器、第二气压传感器和温度传感器获取的信息判断并反馈气浮轴承的使用状况。

10、本公开至少一实施例提供的智能静压气浮轴承装置中，所述节流器的材质为氮化硼材料或peek工程塑料中的一种。

11、本公开至少一实施例提供的智能静压气浮轴承装置中，还包括：显示屏。

12、所述显示屏幕与所述检测电路板电性连接，所述显示屏用于显示所述气浮轴承的使用状况。

13、本公开至少一实施例提供的智能静压气浮轴承装置中，所述第一气压传感器和第二气压传感器均为气体压力检测传感器，所述温度传感器为热电偶类型。

14、本公开至少一实施例提供的智能静压气浮轴承装置中，还包括：外壳。

15、所述外壳具有容纳腔，所述容纳腔用于容纳所述检测电路板。

16、其中，所述外壳配置为与所述气浮轴承本体固定连接，且所述检测电路板位于所述外壳和气浮轴承本体之间。

17、所述外壳上表面设置窗口，所述显示屏幕突出到窗口处。

18、本公开至少一实施例提供的智能静压气浮轴承装置中，所述气浮轴承本体上设置有第一嵌入槽和第二嵌入槽，所述第一气压传感器和第二气压传感器均分别嵌入所述第一嵌入槽和第二嵌入槽内。

19、所述进气道与所述第一嵌入槽连通。

20、本公开至少一实施例提供的智能静压气浮轴承装置中，所述气浮轴承本体上设置有第三嵌入槽，所述温度传感器嵌入嵌入所述第三嵌入槽内。

21、本公开至少一实施例提供的智能静压气浮轴承装置中，所述第二气压传感器和第一气压检测孔均配置有至少两个，且所述第一气压检测孔和所述第二气压传感器均呈环形阵列分布，所述节流孔呈周向分布。

22、本公开至少一实施例提供的智能静压气浮轴承装置中，还包括：气源供应系统和气压稳压系统。

23、所述气源供应系统用于为所述进气道供气；所述气压稳压系统用于稳定所述气源供应系统的供给气压。

24、所述气源供应系统、气压稳压系统和进气道依次连接，所述气源供应系统和气压稳压系统均与所述检测电路板电性连接。

25、第一方面，本公开还提供一种智能静压气浮轴承装置的检测方法，包括以下步骤：

26、1)检测电路板控制气源供应系统启动，气源供应系统输出的高压气体并进入气压稳压系统，气压稳压系统将进气压力稳定在预设值，稳压后的压缩空气进入进气道；

27、2)第一气压传感器实时检测进气道的气压值并反馈给检测电路板，检测电路板对比实际气压值与预设压力值，若误差超过预设压力值，则控制气压稳压系统稳定进气压力，直到进气压力误差小于预设压力值；如果在设定的时间内未能将进气压力误差调整到小于预设压力值，则向外界发出错误警告；

28、温度传感器探测气浮轴承本体的实时温度并反馈给检测电路板，检测电路板根据当前温度判断是否会大幅度影响轴承本体的热变形；

29、第二气压传感器获取气膜特定位置的气压并反馈给检测电路板，检测电路板通过气压信息计算出气膜厚度，实现气膜厚度实时检测。

30、本发明的有益效果为：

31、采用了基于氮化硼或者peek工程塑料的气浮轴承，得益于氮化硼或peek工程塑料的自润滑性和良好的机械加工性能，气浮轴承在意外碰撞时不易损伤固定导轨。

32、节流孔的设计方式为阵列小孔，可以通过调节小孔的数量和孔径等来控制气浮轴承的承载和刚度特性，以满足不同应用场景需求。

33、气浮轴承可以自检自测，感知自身的性能和运转情况，并向外界传达自身状态。通过气压信息标定气膜厚度，实现气膜厚度实时检测，结合碰撞感知算法获得气浮面碰撞情况。

34、综上所述，本发明的最大优点是赋予了传统气浮轴承检测能力，从传统机械结构升级到了机械-测量-感知-智能系统。

技术特征：

1.一种智能静压气浮轴承装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种智能静压气浮轴承装置，其特征在于，所述节流器的材质为氮化硼材料或peek工程塑料中的一种。

3.根据权利要求2所述的一种智能静压气浮轴承装置，其特征在于，还包括：显示屏；

4.根据权利要求3所述的一种智能静压气浮轴承装置，其特征在于，所述第一气压传感器和第二气压传感器均为气体压力检测传感器，用于检测气体压力；

5.根据权利要求3所述的一种智能静压气浮轴承装置，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求1所述的一种智能静压气浮轴承装置，其特征在于，所述气浮轴承本体上设置有第一嵌入槽和第二嵌入槽，所述第一气压传感器和第二气压传感器均分别嵌入所述第一嵌入槽和第二嵌入槽内；

7.根据权利要求1所述的一种智能静压气浮轴承装置，其特征在于，所述气浮轴承本体上设置有第三嵌入槽，所述温度传感器嵌入到所述第三嵌入槽内。

8.根据权利要求7所述的一种智能静压气浮轴承装置，其特征在于，所述第二气压传感器和第一气压检测孔均配置有至少两个，且所述第一气压检测孔和所述第二气压传感器均呈环形阵列分布。

9.根据权利要求1所述的一种智能静压气浮轴承装置，其特征在于，还包括：

10.一种如权利要求9中所述的智能静压气浮轴承装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及气浮轴承技术领域，具体公开一种智能静压气浮轴承装置及其检测方法，该装置包括气浮轴承本体、节流器、检测电路板、第一气压传感器、温度传感器和第二气压传感器；气浮轴承本体具有进气道和第一气压检测孔；节流器具有节流孔和第二气压检测孔，节流孔和第二气压检测孔一端均与节流器下方所形成的气膜连通，节流孔和第二气压检测孔另一端分别与进气道和第一气压检测孔连通；检测电路板放置于气浮轴承本体背面，检测电路板配置为根据第一气压传感器、温度传感器和第二气压传感器获取的信息实时判断气浮轴承悬浮高度，实现了自检自测并向外界传达自身状态。

技术研发人员：刘浩,苏国康,彭家万
受保护的技术使用者：中轴精控（广州）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7