[發明專利]不受氣管擾動影響的長距離氣浮直線導軌

有效

• 申請號: 201010165602.4
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN101832336A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 單曉杭;孫建輝;汪慶武;謝明峰
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F16C32/06
• 分類號: F16C32/06
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本發明涉及氣浮裝置，尤其是一種實現長距離的無摩擦氣浮導軌。

背景技術

直線運動導軌的作用是用來支撐和引導運動部件，按給定的方向做往復直線運動。依按摩擦性質而定，直線運動導軌可以分為滑動摩擦導軌、滾動摩擦導軌、彈性摩擦導軌、流體摩擦導軌等種類。當運動件沿著承導件作直線運動時，承導件上的導軌起支撐和導向的作用，即支承運動件和保證運動件在外力(載荷及運動件本身的重量)的作用下，沿給定的方向進行直線運動。

氣浮導軌屬于直線導軌的一種，是采用壓縮氣體產生氣膜，實現導軌和滑塊的無摩擦運動。

氣浮導軌具有摩擦阻力小、運動精度高、清潔無污染等特點，近年來在測量儀器、精密機械中得到了廣泛的應用。簡單地說，氣浮導軌由氣浮軸和氣浮套組成，氣浮套與氣浮軸之間的氣隙要求為微米級，因此氣浮軸的同軸度加工精度要求非常高。另一方面，由于受到重力作用，對氣浮軸材料的彎曲剛度要求很高。隨著運動件移動距離的增加，氣浮軸的長度增加，因為氣浮軸是細長桿件，要保證氣浮軸長度全長與氣浮套之間的間隙，加工難度很大。因此，能應用在長距離場合下氣浮軸幾乎無法加工。

如申請號為200710035021.7的“超長氣浮導軌的安裝方法及裝置”，為了實現超長氣浮導軌，需要將多條氣浮導軌連接，保證接縫精度而提出的一種安裝方法及裝置。該方案實現非常困難，不便于安裝、使用及維護。

另一方面，為保證氣浮，必須有一定壓力的壓縮氣體進入軸與軸套之間從而產生氣膜。接入方式有兩種，軸供氣或軸套供氣。對于軸向運動來說，通常采用軸套供氣，即壓縮氣體通過氣管連接到氣浮套，氣浮套內側氣孔排出氣體從而產生氣膜。這類方式連接方便、耗氣量小。如果采用氣浮軸供氣，即壓縮氣體通過氣管接入氣浮軸，氣浮軸外側氣孔排出氣體與氣浮套間產生氣膜。這種方式對于軸向運動來說，由于氣浮軸比氣浮套長得多，必須保證整個氣浮套運動范圍內都有氣孔，因此氣體泄漏量大，隨著氣浮軸的長度增加泄漏量十分巨大，導致實際工程應用上無法實現。但不論采用哪種方式供氣，壓縮氣體都必須通過氣管連接，當氣浮軸或氣浮套做軸向運動時，氣管也需要做運動，會導致氣管彎曲，因氣管具有一定的剛度，這就可能會帶來附加力的影響。所產生的附加力必然會傳遞到運動件，從而對運動件空間位置及運動造成影響。

發明內容

為了克服現有的氣浮導軌的無法實現長距離、滑塊運動過程中因氣管彎曲而對滑塊運動產生的阻力影響、可靠性較低，安裝、使用及維護困難的不足，本發明提供了一種能有效實現長距離、消除氣管彎曲而對滑塊運動產生的阻力影響、可靠性高、安裝使用以及維護方便的長距離氣浮導軌。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種不受氣管擾動影響的長距離氣浮直線導軌，包括氣浮軸和氣浮套，所述氣浮套套裝在所述氣浮軸上，所述氣浮套至少有兩個，所述氣浮套均與貯氣套密封連接，貯氣套連接承導件，所述承導件與運動件隨動，所述長距離氣浮直線導軌還包括用以提供長距離運動的支撐與導向的長距離直線導軌，所述長距離直線導軌上可滑動地安裝滑塊，所述滑塊與所述氣浮軸固定連接，所述貯氣套與氣浮軸之間為貯氣腔，所述氣浮軸的軸心開有進氣通道，所述進氣通道連接壓縮氣體進氣管，所述進氣通道與所述貯氣腔連通，所述貯氣腔設有出氣口，所述出氣口通過連接氣管與各個氣浮套的進氣口連通。

所述氣浮軸的兩端分別套裝安裝座，所述安裝座與所述滑塊固定連接。

所述長距離氣浮直線導軌還包括用以判斷承導件偏離氣浮軸中間位置是否達到設定值的位置傳感器，所述位置傳感器安裝在安裝座與氣浮套之間。

所述位置傳感器為霍爾傳感器和永磁鐵，所述霍爾傳感器安裝在所述安裝座上，所述永磁鐵安裝在氣浮套靠近安裝座的外側。當然，也可以采用諸如光電傳感器、光柵編碼器之類的其他位置傳感器或其它非接觸式接近開關。

所述氣浮套與貯氣套之間通過O型圈對貯氣套密封。

本發明采用的基本技術思路為：利用常規直線導軌技術，保證大范圍運動時直線導軌的精度，結合小范圍氣浮導軌技術，實現導軌運動的無摩擦。并通過主動控制普通直線導軌滑塊運動，從而跟隨承導件運動，保證承導件運動時始終在氣浮導軌范圍內，從而實現長距離的無摩擦直線運動。

承導件與導軌間實現無摩擦運動，根據檢測氣浮套位置，主動控制滾珠絲杠帶動直線導軌滑塊運動，保證氣浮承導件位于氣浮軸中心附近。這樣就能夠保證承導件在長距離移動情況下始終保持無摩擦。所述滑塊控制單元除了使用滾珠絲杠外，還可以通過同步帶、皮帶或鋼絲繩等各類常規方式控制滑塊移動。