[發明專利]不受氣管擾動力影響的超長距離跟隨吊點運動軌跡的氣浮裝置

有效

• 申請號: 201010165658.X
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN101813130A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 單曉杭;孫建輝;謝明峰;汪慶武
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F16C32/06
• 分類號: F16C32/06;B66C7/02
• 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，尤其是一種實現直線運動的無摩擦氣浮裝 置。

背景技術

空氣軸承又稱氣浮軸承，是一種軸承，它通過向軸腔內注入壓縮氣 體，氣膜就像潤滑劑一樣把相關運動的兩個表面分離，從而使套在軸 承中的氣浮軸懸浮，其中氣膜的厚度在1到10微米之間。相對普通軸 承，除了非接觸無摩擦相對運動外，空氣軸承在更高旋轉精度、高速、 減少振動、耐震強度高、延長使用壽命、減少污染及增加軸向/徑向負 載能力等方面的優越性。

如專利申請號為CN200510085338.2的“空氣軸承結構及使用空氣 軸承結構的直線驅動裝置”中就公開了一種利用空氣軸承結構實現高 精度運動的含直線馬達的直線驅動裝置。專利申請號為 CN200610156698.1的“空氣軸承及其安裝方法以及具有空氣軸承的直 線驅動裝置”也公布了一種利用空氣軸承，在導軌上實現無摩擦水平方 向側滑的設計。雖然上述兩個專利都涉及直線驅動裝置的設計，然而 它們都注重利用磁動控制氣浮軸承的設計，不涉及對運動件長距離的 隨動設計。

氣懸浮系統除了可應用在氣浮軸轉動領域，由于其兩表面非接觸 無摩擦的特性，亦可很好的應用于氣浮軸軸向移動領域，例如在專利 申請號為CN200710071515.0的“氣浮磁動無摩擦懸吊裝置”公開了 一種將氣浮軸應用在立式無摩擦運動領域的氣浮裝置，其中使用了兩 個空氣軸承很好地實現了在豎直方向上軸的無摩擦運動。

除上述設計外，利用空氣軸承的無摩擦特性，實現水平方向隨運 動件無摩擦移動，亦得到了很廣的應用。如圖1所示的方案就是一種： 將運動件1系于氣浮套2(空氣軸承)上，氣浮套2直接套在氣浮軸3 上，壓縮氣體通過氣管4給氣浮套2供氣，從而在氣浮套2和氣浮軸 3間產生氣膜，當運動件1沿氣浮軸3做軸向運動時，要求氣浮套2 能夠隨時跟蹤運動件1做同樣的運動，且在氣浮套2和氣浮軸3間無 摩擦，從而避免因摩擦對運動件1產生的影響。這類系統在高精度運 動控制和測量領域有著很重要的意義。

但是，為保證氣浮套的承載力，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 于受到運動件、氣浮軸、氣浮套等的重力作用，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，能應用在超長距離場合下氣浮軸幾乎無法加工。 該方案可實現短距離的無摩擦運動，對于長距離甚至超長距離的無摩 擦運動幾乎無法實現。即使可加工超長距離高精度的氣浮軸，也能難 運輸與安裝，且很難維護，一旦氣浮軸出現問題必須全部更換。

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。氣管接入方式有兩種，由氣浮軸接入或由氣浮 套接入。對于軸向運動來說，通常采用由氣浮套供氣，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

為了克服已有的氣浮裝置無法實現超長距離運動，并且存在氣管 的阻力影響、可靠性差的不足，本發明提供一種有效避免氣浮組件隨 運動件無摩擦運動過程中氣管產生的阻力影響、可靠性良好的不受氣 管擾動力影響的超長距離跟隨吊點運動軌跡的氣浮裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：