[發明專利]一種二自由度氣浮運動平臺

有效

• 申請號: 201710766232.1
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107633868B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 陳學東;孫一休;李小清;馬德林
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G12B5/00
• 分類號: G12B5/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明屬于大行程高精度定位平臺相關技術領域，其公開了一種二自由度氣浮運動平臺，其包括大理石底座、第一X向運動組件、第二X向運動組件及Y向運動組件，所述第一X向運動組件及所述第二X向運動組件分別設置在所述大理石底座相背的兩端，所述Y向運動組件的兩端分別連接于所述第一X向運動組件及所述第二X向運動組件；所述第一X向運動組件包括設置在所述大理石底座上的第一X向大理石導軌、套在所述第一X向大理石導軌上的第一X向滑塊及第一X向水平氣浮塊，所述第一X向水平氣浮塊設置在所述第一X向滑塊上，其用于自動調節所述第一X向滑塊與所述第一X向大理石導軌之間的氣膜厚度。本發明通過氣浮塊保持氣膜厚度不變，提高定位精度。

技術領域

本發明屬于大行程高精度定位平臺相關技術領域，更具體地，涉及一種二自由度氣浮運動平臺。

背景技術

超精密工作臺在裝備制造領域占有重要地位，其是精密測量、精密加工、半導體制造的基礎。目前常見的超精密工作臺主要使用氣浮導軌，氣浮導軌是氣浮軸承的一種，其用氣體作為潤滑介質，將工作臺相對運動部件隔開，極大減小了系統的摩擦，可顯著提高定位精度、速度和加速度。隨著精密制造領域對超精密工作臺的要求提高，氣浮導軌的剛度、穩定性和位置都對定位精度產生了一定影響，由于氣浮導軌的氣膜厚度一般在微米級，氣浮封閉型導軌在工作過程中，由于裝配應力釋放、溫度變化等會導致氣浮導軌發生變形而使得氣膜厚度無法保證，造成剛度損失而模態頻率降低，嚴重時會發生運動卡死而損壞氣浮軸承，磨花氣浮面等嚴重后果，因此亟需設計一款新型的超精密二自由度氣浮運動平臺來減小氣浮導軌對定位精度的影響。

目前，本領域相關技術人員已經做了一些研究，如專利CN1701925A公開了一種帶雙邊直線電機同步驅動的H型氣浮工作臺，能實現高速和高精度定位。但是該專利公開的氣浮導軌采用封閉式的高剛性結構，對加工和裝配的要求較高；采用雙邊導軌導向，氣浮導軌的氣膜厚度不能保證恒定，長時間運動易發生氣浮面磨壞甚至卡死等嚴重后果。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種二自由度氣浮運動平臺，其基于現有氣浮導軌的工作特點，研究及設計了一種二自由度氣浮運動平臺。所述二自由度氣浮運動平臺的所述第一X向水平氣浮塊設置在所述第一X向滑塊朝向所述第一X向大理石導軌的側面上，其用于自動調節所述第一X向滑塊與所述第一X向大理石導軌之間的氣膜厚度，以保持所述氣膜厚度不變，不易發生磨損氣浮面或者卡死等現象，提高了精度。

為實現上述目的，本發明提供了一種二自由度氣浮運動平臺，其包括大理石底座、第一X向運動組件、第二X向運動組件及Y向運動組件，其特征在于：

所述第一X向運動組件及所述第二X向運動組件分別設置在所述大理石底座相背的兩端，所述Y向運動組件的兩端分別連接于所述第一X向運動組件及所述第二X向運動組件，所述第一X向運動組件、所述第二X向運動組件及所述Y向運動組件構成了H型結構；所述第一X向運動組件及所述第二X向運動組件通過帶動所述Y向運動組件運動來帶動工作臺沿X方向運動，所述Y向運動組件用于帶動所述工作臺沿Y向運動，從而實現二自由度運動平臺帶動工作臺沿X軸與Y軸兩個方向水平移動；

所述第一X向運動組件包括設置在所述大理石底座上的第一X向大理石導軌、套在所述第一X向大理石導軌上的第一X向滑塊及第一X向水平氣浮塊，所述第一X向水平氣浮塊設置在所述第一X向滑塊朝向所述第一X向大理石導軌的側面上，其用于自動調節所述第一X向滑塊與所述第一X向大理石導軌之間的氣膜厚度，以保持氣膜厚度不變。

進一步地，所述第一X向滑塊連接于所述Y向運動組件；通氣時，所述第一X向水平氣浮塊通過自動調節所述第一X向滑塊與所述第一X向大理石導軌之間的氣膜間隙，以保持所述氣膜厚度不變。