[發明專利]提供恒定吊掛力的二維氣浮隨動裝置

有效

• 申請號: 201010166162.4
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN101852660A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 單曉杭;孫建輝
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01L1/26
• 分類號: G01L1/26;G01L3/00
• 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，尤其是一種提供恒定吊掛力的無摩擦二維運動的吊掛裝置。

背景技術

對于與地面水平和垂直隨動的二維吊掛裝置，現有技術通常采用在直線導軌的滑塊上通過懸掛繩直接吊掛運動件實現水平方向運動，而通過收緊或放松懸掛繩實現垂直方向的隨動。但由于被測力或力矩值往往很小，而且為保證測量精度，必須盡可能不對機構產生附加作用力影響，直線導軌的摩擦力不能忽略不計。

另一方面，空氣軸承作為氣懸浮技術在機械相對運動方面的一個成功應用，其技術已經相當成熟?？諝廨S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，使其剛出現便很快發展并得到很廣的應用。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。氣浮導軌技術就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。

通過氣浮導軌替換普通的直線導軌是一種很好的方法。但是在具體實現過程中存在以下幾方面的問題：

(1)、為保證氣浮套的承載力，氣浮套與氣浮軸之間的氣隙非常小(通常為1至10微米)，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。

(2)、為保證氣浮，必須有一定壓力的壓縮氣體進入氣浮軸與氣浮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

為了克服已有的基于氣浮導軌的二維吊掛裝置的距離受限、受到氣管的附加力影響、可靠性較低的不足，本發明提供一種可以延長水平移動距離、有效消除氣管的附加力影響、可靠性較高的提供恒定吊掛力的二維氣浮隨動裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種提供恒定吊掛力的二維氣浮隨動裝置，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，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，所述進氣通道與壓縮氣體進氣管連接，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，所述氣浮裝置還包括滑塊和導軌，所述氣浮軸安裝在所述滑塊上，所述滑塊可滑動地安裝在導軌上；所述貯氣套與定滑輪座固定連接，所述定滑輪座與氣浮滑輪組件固定連接，所述氣浮滑輪組件的氣浮滑輪的軸心開有進氣孔，所述進氣孔與所述連接氣管連通，所述氣浮滑輪上套裝懸掛繩，運動件吊掛在所述懸掛繩上。