[發明專利]定位精度高的超聲懸浮導軌

有效

• 申請號: 201910036721.0
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109898944B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 陳通;汪久根
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E05D13/00
• 分類號: E05D13/00;E05D15/06;E05F15/635;E05F15/643;E05F17/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種定位精度較高的超聲懸浮導軌。換能器支架為環形結構，換能器支架套裝在導軌外，換能器支架內周面和導軌外周之間具有間隙；換能器支架的上下和兩側四周均安裝有多個沿導軌方向不同位置布置的壓電換能器，換能器支架側壁開有從外部連通到間隙的通孔，通孔中安裝壓電換能器；壓電換能器中，后端蓋固定于通孔內，變幅桿尾端經陶瓷壓電片和后端蓋固接，變幅桿前端端面開設雪花形凹槽，變幅桿前端作為壓電換能器末端。本發明減少摩擦磨損，根據與導軌底部的距離調節超聲波聲強，從而產生使得導軌沿周向運動的力。

技術領域

本發明涉及一種機械結構導軌，尤其是涉及一種定位精度高的超聲懸浮導軌。

背景技術

普通導軌與支架直接接觸，具有較高承載能力。這種導軌雖然構造簡單、制造方便、承載能力高、抗震性好、但是容易磨損，長期使用后定位精度減小，不適用于精度要求較高的場合。近場聲懸浮能很好地減少支架與導軌之間的接觸，減少導軌工作過程中的磨損。

發明內容

為了解決背景技術中尺寸磨損的問題，本發明的目的在于提供一種定位精度較高的超聲懸浮導軌，在換能器支架上加工有均勻分布的圓形通孔，通孔用以定位安裝壓電換能器。

本發明采用的技術方案是：

本發明包括壓電換能器、導軌和換能器支架；換能器支架為環形結構，換能器支架套裝在導軌外，換能器支架內周面和導軌外周之間具有間隙，間隙中形成近場聲懸浮聲場作用的擠壓空氣膜；換能器支架的上下和兩側四周均安裝有多個沿導軌方向不同位置布置的壓電換能器，換能器支架側壁開有從外部連通到間隙的通孔，通孔中安裝一個壓電換能器；所述的壓電換能器包括陶瓷壓電片、后端蓋和變幅桿，后端蓋固定于通孔朝向外側的一端內，變幅桿尾端經陶瓷壓電片和后端蓋固接，變幅桿前端端面開設雪花形凹槽，變幅桿前端作為壓電換能器末端，變幅桿采用鋁材料制成。

所述的后端蓋尾端設有外凸緣，后端蓋的外凸緣通過螺栓固定于通孔朝向外側的孔端面上，變幅桿尾端和陶瓷壓電片的一端固接，陶瓷壓電片的另一端和后端蓋前端固接。

所述的導軌截面為矩形，所述的導軌的底面為非平整面，導軌除了底面的三側面均為平整面。

所述的導軌的底面為沿導軌延伸的折線形表面。

所述的換能器支架截面為四角有倒角的正方形。

所述的換能器支架的通孔內有用于固定壓電換能器的軸肩，通孔內表面涂有用于壓電換能器隔絕通孔的絕緣材料。

所述的后端蓋外周表面及變幅桿后表面涂有絕緣材料。

本發明導軌結構能形成有效的近場聲懸浮，具備強度足夠的聲場、懸浮物體與超聲懸浮裝置的間距足夠小。形成的近場聲懸浮能很好地減少徑向導軌間的摩擦，提高導軌壽命，提高導軌極限轉速。

在本發明的近場聲懸浮壓力下，通過減小導軌與換能器支架之間的收斂間隙，提高聲波角速度，能有效增強近場聲懸浮壓力，提高聲懸浮導軌的承載能力。

式中，p_ra—表示導軌受到的壓力，γ—比熱容，空氣取1.4；a₀—振幅；k—波數；h—聲源與導軌距離；ρ₀—空氣密度；ω—聲波角速度。

本發明的超聲致動端蓋采用軟耐磨材料且通過簡支梁與壓電環能器相連接，使用軟耐磨材料能充分傳導壓電片的形變，增強超聲波。壓電換能器根據換能器支架與導軌之間的距離調節輸出強度，保持導軌的定位精度與穩定性。

所述換能器支架基體的材料為鋁合金，所述軟材料為巴氏合金固體潤滑材料或聚四氟乙烯固體潤滑材料。

本發明具有的有益效果是：

1、超聲懸浮。

2、減少發熱。