一種主動(dòng)式氣浮支承裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種主動(dòng)式氣浮支承裝置，包括氣浮支承本體、氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元、支承本體檢測(cè)單元和驅(qū)動(dòng)控制單元，其中支承本體檢測(cè)裝置測(cè)量氣浮支承的狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)信號(hào)生成控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)控制氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)裝置產(chǎn)生主動(dòng)作用，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)氣浮支承表面的氣膜形態(tài)，由此動(dòng)態(tài)調(diào)整氣浮支承裝置的氣膜間隙壓強(qiáng)分布，從而提高氣浮支承的動(dòng)剛度特性。通過(guò)本發(fā)明，能夠顯著提高氣浮支承的動(dòng)剛度特性，并達(dá)到穩(wěn)定氣浮支承的目的；此外，按照本發(fā)明的主動(dòng)式氣浮支承裝置還具備結(jié)構(gòu)緊湊、便于操控和高精度的特點(diǎn)，因而尤其適用于對(duì)支承動(dòng)剛度要求高的超精密加工或高速主軸等場(chǎng)合。
【專利說(shuō)明】一種主動(dòng)式氣浮支承裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氣浮支承裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種主動(dòng)式氣浮支承裝置，其能夠提高承載力和剛度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)微米甚至亞微米級(jí)的調(diào)節(jié)精度。
【背景技術(shù)】
[0002]氣浮支承裝置主要應(yīng)用于超精密加工裝備當(dāng)中，起到支撐精密運(yùn)動(dòng)部件的作用。相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械接觸式導(dǎo)軌支承而言，氣浮支承的運(yùn)動(dòng)部件與支承件之間無(wú)直接接觸，避免了運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的接觸摩擦，運(yùn)動(dòng)精度可以大大提高，因此在超精密加工、電子制造、精密測(cè)量、零重力模擬等領(lǐng)域，氣浮支撐裝置均獲得了廣泛的應(yīng)用。
[0003]氣浮支承裝置的基本形式是壓縮空氣經(jīng)過(guò)一小孔或狹縫節(jié)流裝置后流入運(yùn)動(dòng)部件與支承部件之間的縫隙，形成高壓氣膜，對(duì)運(yùn)動(dòng)部件提供一定的支承力。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件與支承部件之間的縫隙(即氣膜厚度)減小時(shí)，氣膜壓力增大，氣浮支承的承載力增大，并使得氣浮支承具有一定的剛度。也就是說(shuō)，氣浮支承裝置的承載力和剛度構(gòu)成了其在各類應(yīng)用中發(fā)揮性能的關(guān)鍵因素之一。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了各種提高氣浮支承的承載力和剛度的方法，例如對(duì)氣浮支承的節(jié)流孔和壓力腔的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸等方面進(jìn)行改進(jìn)，但這類被動(dòng)式氣浮支承裝置在單位面積內(nèi)的承載力和剛度提高有限，因此制約了其相對(duì)重負(fù)載在精密加工或高速主軸中的應(yīng)用；此外，現(xiàn)有技術(shù)中也出了采用執(zhí)行元件來(lái)調(diào)整節(jié)流孔的開(kāi)口截面積或節(jié)流孔長(zhǎng)度的主動(dòng)式氣浮支承，但此類方案僅對(duì)氣浮支承的阻尼特性調(diào)節(jié)效果較好，對(duì)支撐力和剛度的調(diào)節(jié)作用仍然有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種主動(dòng)式氣浮支承裝置，其中通過(guò)采用主動(dòng)調(diào)節(jié)裝置來(lái)直接改變氣浮支承的氣膜形狀，同時(shí)針對(duì)氣源壓強(qiáng)波動(dòng)執(zhí)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，測(cè)試表明能夠顯著提高氣浮支承的動(dòng)剛度特性，并達(dá)到穩(wěn)定氣浮支承的目的；此外，按照本發(fā)明的主動(dòng)式氣浮支承裝置還具備結(jié)構(gòu)緊湊、便于操控和高精度的特點(diǎn)，因而尤其適用于對(duì)支承動(dòng)剛度要求高的超精密加工或高速主軸等場(chǎng)合。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種主動(dòng)式氣浮支承裝置，其特征在于，該裝置包括氣浮支承本體、氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元、支承本體檢測(cè)單元和驅(qū)動(dòng)控制單元，其中:
[0007]所述氣浮支承本體為內(nèi)部開(kāi)設(shè)有氣體通道的軸承結(jié)構(gòu)，并在氣體通道面向氣浮導(dǎo)軌的出氣口中安裝有節(jié)流器；
[0008]所述氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元呈現(xiàn)壓電執(zhí)行器的形式，其固定安裝在氣浮支承本體的出氣口一側(cè)，并與該側(cè)面加工形成為連續(xù)平整的表面以其共同作為氣浮支承的工作面；當(dāng)壓縮氣體經(jīng)由節(jié)流器流入該工作面與氣浮導(dǎo)軌之間的間隙時(shí)，形成氣浮氣膜并使得氣浮支承本體及與之固定的運(yùn)動(dòng)部件懸浮于氣浮導(dǎo)軌上部；[0009]所述支承本體檢測(cè)單元包括位置傳感器、以及速度傳感器和加速度傳感器中的一種，它們固定設(shè)置在氣浮支承本體或者所述運(yùn)動(dòng)部件上，分別用于實(shí)時(shí)檢測(cè)氣浮支承本體相對(duì)于氣膜支承方向的位置變化值以及速度變化值或加速度變化值；
[0010]所述驅(qū)動(dòng)控制單元?jiǎng)t根據(jù)支承本體檢測(cè)單元所測(cè)得的數(shù)值，相應(yīng)驅(qū)動(dòng)與之相連的氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元產(chǎn)生變形；以此方式，使得氣浮支承工作面的整體形狀也即氣浮氣膜形狀發(fā)生變化，同時(shí)改變氣浮氣膜的壓強(qiáng)分布，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣浮支承動(dòng)剛度的主動(dòng)調(diào)控過(guò)程。
[0011]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述位置傳感器為激光位移傳感器或電渦流傳感器，且傳感器的測(cè)量精度最優(yōu)選設(shè)定為0.2微米以上，所述速度傳感器或加速度傳感器為壓電式振動(dòng)速度傳感器、磁電式振動(dòng)速度傳感器或者壓電式振動(dòng)加速度傳感器，頻率測(cè)量范圍優(yōu)選為50?以上。
[0012]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)氣浮支承本體為圓柱形軸承結(jié)構(gòu)時(shí)，所述氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元優(yōu)選由多個(gè)壓電執(zhí)行器共同組成，并設(shè)計(jì)為同軸分布的環(huán)狀體；而當(dāng)氣浮支承本體為矩形軸承結(jié)構(gòu)時(shí)，所述氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元同樣優(yōu)選由多個(gè)壓電執(zhí)行器共同組成，并設(shè)計(jì)為陣列分布的矩形體。
[0013]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述多個(gè)壓電執(zhí)行器通過(guò)粘結(jié)材料完成彼此之間以及與氣浮支承本體之間的固定粘結(jié)。 [0014]按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種主動(dòng)式氣浮支承裝置，其特征在于，該裝置包括氣浮支承本體、氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元、支承本體檢測(cè)單元和驅(qū)動(dòng)控制單元，其中:
[0015]所述氣浮支承本體為整體呈工字型的軸承結(jié)構(gòu)，其由上下兩層盤狀結(jié)構(gòu)和聯(lián)接于兩者之間的中間部分共同組成，它的內(nèi)部開(kāi)設(shè)有氣體通道，該氣體通道面向氣浮導(dǎo)軌的出氣口設(shè)置在軸承結(jié)構(gòu)的下表面由此形成氣浮支承的工作面，并在該出氣口中安裝有節(jié)流器；
[0016]所述氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元呈現(xiàn)壓電執(zhí)行器的形式，其固定安裝在氣浮支承本體的兩層盤狀結(jié)構(gòu)之間；當(dāng)壓縮氣體經(jīng)由節(jié)流器流入所述工作面與氣浮導(dǎo)軌之間的間隙時(shí)，形成氣浮氣膜并使得氣浮支承本體及與之固定的運(yùn)動(dòng)部件懸浮于氣浮導(dǎo)軌上部；
[0017]所述支承本體檢測(cè)單元包括位置傳感器、以及速度傳感器和加速度傳感器中的一種，它們固定設(shè)置在氣浮支承本體或者所述運(yùn)動(dòng)部件上，分別用于實(shí)時(shí)檢測(cè)氣浮支承本體相對(duì)于氣膜支承方向的位置變化值以及速度變化值或加速度變化值；
[0018]所述驅(qū)動(dòng)控制單元?jiǎng)t根據(jù)支承本體檢測(cè)單元所測(cè)得的數(shù)值，相應(yīng)驅(qū)動(dòng)與之相連的氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元產(chǎn)生變形；以此方式，使得氣浮支承工作面的整體形狀也即氣浮氣膜形狀發(fā)生變化，同時(shí)改變氣浮氣膜的壓強(qiáng)分布，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣浮支承動(dòng)剛度的主動(dòng)調(diào)控過(guò)程。
[0019]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述氣浮支承本體處于下端的盤狀結(jié)構(gòu)的厚度優(yōu)選設(shè)定為
2臟~6臟。
[0020]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，對(duì)于整體呈工字型的軸承結(jié)構(gòu)而言，所述壓電執(zhí)行器設(shè)計(jì)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，并與軸承結(jié)構(gòu)的中間部分相匹配地進(jìn)行組裝。
[0021]總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用主動(dòng)調(diào)節(jié)裝置來(lái)直接改變氣浮支承的氣膜形狀并對(duì)相關(guān)部件的設(shè)置方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，與現(xiàn)有技術(shù)相比可以更顯著地提高氣浮支撐的動(dòng)剛度，測(cè)試表明，動(dòng)剛度的幅度和頻率貸款均能獲得大幅提高；此外，同時(shí)針對(duì)氣源壓強(qiáng)波動(dòng)執(zhí)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，測(cè)試表明能夠顯著提高氣浮支承的動(dòng)剛度特性，并達(dá)到穩(wěn)定氣浮支承的目的；此外，按照本發(fā)明的主動(dòng)式氣浮支承裝置還可以有效抑制氣浮支承的微占東，同時(shí)具備結(jié)構(gòu)緊湊、便于操控和高精度的特點(diǎn)，因而尤其適用于對(duì)支承動(dòng)剛度要求高的超精密加工或高速主軸等場(chǎng)合。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式一所構(gòu)建的主動(dòng)式氣浮支承裝置的主體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式二所構(gòu)建的主動(dòng)式氣浮支承裝置的主體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0025]1-氣浮支承本體2-氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元3-支承本體檢測(cè)單元4-驅(qū)動(dòng)控制單元5-運(yùn)動(dòng)部件6-氣浮導(dǎo)軌11-軸承結(jié)構(gòu)12-節(jié)流器21-壓電執(zhí)行器22-粘結(jié)材料13-軸承結(jié)構(gòu)23-壓電執(zhí)行器
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0027]圖1是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式一所構(gòu)建的主動(dòng)式氣浮支承裝置的主體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1中所示，該主動(dòng)式氣浮支承裝置主要包括氣浮支承本體1、氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元
2、支承本體檢測(cè)單元3和驅(qū)動(dòng)控制單元4，其中通過(guò)采用主動(dòng)調(diào)節(jié)裝置來(lái)直接改變氣浮支承的氣膜形狀，同時(shí)針對(duì)氣源壓強(qiáng)波動(dòng)執(zhí)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，從而使得顯著提高氣浮支承的動(dòng)剛度特性，并達(dá)到穩(wěn)定氣浮支承的目的。
[0028]具體而言，氣浮支承本體1譬如為內(nèi)部開(kāi)設(shè)有氣體通道的軸承結(jié)構(gòu)11，并在氣體通道面向氣浮導(dǎo)軌6的出氣口中安裝有節(jié)流器12 ；氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元2優(yōu)選呈現(xiàn)至少一個(gè)壓電執(zhí)行器的形式，其固定安裝在氣浮支承本體1的出氣口一側(cè)，并與該側(cè)面加工形成為連續(xù)平整的表面以其共同作為氣浮支承的工作面；其中優(yōu)選可將壓電執(zhí)行器通過(guò)粘結(jié)材料22固定粘結(jié)到氣浮支承本體1上，并一起經(jīng)過(guò)精密加工后形成連續(xù)平整的氣浮工作表面；當(dāng)壓縮氣體經(jīng)由節(jié)流器12流入該工作面與氣浮導(dǎo)軌6之間的間隙時(shí)，則會(huì)形成氣浮氣膜并使得氣浮支承本體1及與之固定的運(yùn)動(dòng)部件5譬如運(yùn)動(dòng)臺(tái)懸浮于氣浮導(dǎo)軌6上部。
[0029]支承本體檢測(cè)單元3包括位置傳感器、以及速度傳感器和加速度傳感器中的一種，它們固定設(shè)置在氣浮支承本體1或者所述運(yùn)動(dòng)部件上，分別用于實(shí)時(shí)檢測(cè)氣浮支承本體1相對(duì)于氣膜支承方向也即圖中所示2軸方向的位置變化值以及速度變化值或加速度變化值；或而言之，用于檢測(cè)氣浮支承氣膜厚度的變化量。按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，上述傳感器可以選用工作規(guī)格設(shè)定為測(cè)量精度能達(dá)到0.2微米以上的精密位置傳感器，以及工作規(guī)格設(shè)定為頻率測(cè)量范圍在50赫茲以上的精密速度傳感器或精密加速度傳感器。
[0030]驅(qū)動(dòng)控制單元4分別與檢測(cè)裝置3和氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元2譬如用導(dǎo)線相連，將檢測(cè)裝置3所測(cè)得的信號(hào)進(jìn)行濾波、放大及相應(yīng)處理，生成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)與之相連的氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元2產(chǎn)生變形，例如，對(duì)壓電執(zhí)行器21而言，即產(chǎn)生控制電壓信號(hào)使其執(zhí)行伸或縮的動(dòng)作；以此方式，使得氣浮支承工作面的整體形狀也即氣浮氣膜形狀發(fā)生變化，同時(shí)改變氣浮氣膜的壓強(qiáng)分布，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣浮支承動(dòng)剛度的主動(dòng)調(diào)控過(guò)程。其中，基于位置環(huán)的主動(dòng)調(diào)控目的是增加氣浮支承方向的剛度，從而提高氣浮支承的抗擾動(dòng)能力；基于速度環(huán)的主動(dòng)調(diào)控目的是增加氣浮支承方向的阻尼，從而抑制或快速衰減氣浮支承的微振動(dòng)。
[0031]對(duì)于圖1中所示的主動(dòng)式氣浮支承裝置，由于下表面即為氣浮支承氣膜的工作面，故氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)裝置2中的組成部件設(shè)置為多組比單個(gè)的情形效果更好。具體組成部件的形狀和數(shù)量與氣浮支承的形狀和尺寸有關(guān)。按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)氣浮支承本體1為圓柱形軸承結(jié)構(gòu)時(shí)，所述氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元優(yōu)選由多個(gè)壓電執(zhí)行器共同組成，并設(shè)計(jì)為同軸分布的環(huán)狀體；而當(dāng)氣浮支承本體1為矩形軸承結(jié)構(gòu)時(shí)，所述氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元同樣優(yōu)選由多個(gè)壓電執(zhí)行器共同組成，并設(shè)計(jì)為陣列分布的矩形體。
[0032]圖2是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式二所構(gòu)建的主動(dòng)式氣浮支承裝置的主體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2中所示，該主動(dòng)式氣浮支承裝置與圖1中相比，其主要區(qū)別在于氣浮支承本體1和氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元2的具體結(jié)構(gòu)和設(shè)置方式有所區(qū)別。
[0033]具體而言，在實(shí)施方式二中，氣浮支承本體1為整體大致呈工字型的軸承結(jié)構(gòu)13，其由上下兩層盤狀結(jié)構(gòu)和聯(lián)接于兩者之間的中間部分共同組成，它的內(nèi)部開(kāi)設(shè)有氣體通道，該氣體通道面向氣浮導(dǎo)軌的出氣口設(shè)置在軸承結(jié)構(gòu)的下表面由此形成氣浮支承的工作面，并在該出氣口中安裝有節(jié)流器。氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元2呈現(xiàn)壓電執(zhí)行器23的形式，其固定安裝在上述氣浮支承本體的兩層盤狀結(jié)構(gòu)之間；當(dāng)壓縮氣體經(jīng)由節(jié)流器流入所述工作面與氣浮導(dǎo)軌之間的間隙時(shí)，形成氣浮氣膜并使得氣浮支承本體及與之固定的運(yùn)動(dòng)部件懸浮于氣浮導(dǎo)軌上部。
[0034]當(dāng)工作時(shí)，氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元2的壓電執(zhí)行器23主動(dòng)伸縮運(yùn)動(dòng)擠壓軸承結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，從而動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)氣浮支承氣膜形態(tài)，達(dá)到主動(dòng)調(diào)控氣浮支承動(dòng)剛度的作用。為了達(dá)到較好的主動(dòng)調(diào)控作用，氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)裝置2中的壓電執(zhí)行器23和氣浮支承本體1中軸承結(jié)構(gòu)13的結(jié)構(gòu)形狀需要做合理地匹配設(shè)計(jì)。軸承結(jié)構(gòu)13的下端盤狀結(jié)構(gòu)的厚度不宜過(guò)大或過(guò)小，厚度過(guò)大，則需要壓電執(zhí)行器23能夠提供很大的作用力方可有效調(diào)控氣膜形態(tài)，厚度過(guò)小則軸承結(jié)構(gòu)固有振動(dòng)頻率偏低、氣浮支承動(dòng)剛度受限。因此，本發(fā)明中優(yōu)選將下端盤狀結(jié)構(gòu)的厚度設(shè)定為2皿?6皿，測(cè)試表明可以取得更佳的調(diào)控效果。
[0035]此外，按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，可以將所述壓電執(zhí)行器設(shè)計(jì)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，并與所述軸承結(jié)構(gòu)13的中間結(jié)構(gòu)相匹配地進(jìn)行組裝。
[0036]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種主動(dòng)式氣浮支承裝置，其特征在于，該裝置包括氣浮支承本體〔0、氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元(2)、支承本體檢測(cè)單元(3)和驅(qū)動(dòng)控制單元(4)，其中: 所述氣浮支承本體(1)為內(nèi)部開(kāi)設(shè)有氣體通道的軸承結(jié)構(gòu)(11),并在氣體通道面向氣浮導(dǎo)軌(6)的出氣口中安裝有節(jié)流器(12)； 所述氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元(2)呈現(xiàn)壓電執(zhí)行器的形式，其固定安裝在氣浮支承本體(1)的出氣口一側(cè)，并與該側(cè)面加工形成為連續(xù)平整的表面以其共同作為氣浮支承的工作面；當(dāng)壓縮氣體經(jīng)由節(jié)流器(12)流入該工作面與氣浮導(dǎo)軌(6)之間的間隙時(shí)，形成氣浮氣膜并使得氣浮支承本體(1)及與之固定的運(yùn)動(dòng)部件懸浮于氣浮導(dǎo)軌(6)上部； 所述支承本體檢測(cè)單元(3)包括位置傳感器、以及速度傳感器和加速度傳感器中的一種，它們固定設(shè)置在氣浮支承本體(1)或者所述運(yùn)動(dòng)部件上，分別用于實(shí)時(shí)檢測(cè)氣浮支承本體(1)相對(duì)于氣膜支承方向的位置變化值以及速度變化值或加速度變化值； 所述驅(qū)動(dòng)控制 單元(4)則根據(jù)支承本體檢測(cè)單元(3)所測(cè)得的數(shù)值，相應(yīng)驅(qū)動(dòng)與之相連的氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元(2)產(chǎn)生變形；以此方式，使得氣浮支承工作面的整體形狀也即氣浮氣膜形狀發(fā)生變化，同時(shí)改變氣浮氣膜的壓強(qiáng)分布，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣浮支承動(dòng)剛度的主動(dòng)調(diào)控過(guò)程。
2.如權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式氣浮支承裝置，其特征在于，所述位置傳感器為激光位移傳感器或電渦流傳感器，且傳感器的測(cè)量精度優(yōu)選設(shè)定為0.2微米以上；所述速度傳感器或加速度傳感器為壓電式振動(dòng)速度傳感器、磁電式振動(dòng)速度傳感器或者壓電式振動(dòng)加速度傳感器，頻率測(cè)量范圍優(yōu)選為50取以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的主動(dòng)式氣浮支承裝置，其特征在于，當(dāng)氣浮支承本體(1)為圓柱形軸承結(jié)構(gòu)時(shí)，所述氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元(2)優(yōu)選由多個(gè)壓電執(zhí)行器共同組成，并設(shè)計(jì)為同軸分布的環(huán)狀體；而當(dāng)氣浮支承本體(1)為矩形軸承結(jié)構(gòu)時(shí)，所述氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元(2)同樣優(yōu)選由多個(gè)壓電執(zhí)行器共同組成，并設(shè)計(jì)為陣列分布的矩形體。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的主動(dòng)式氣浮支承裝置，其特征在于，所述多個(gè)壓電執(zhí)行器通過(guò)粘結(jié)材料(22)完成彼此之間以及與氣浮支承本體(1)之間的固定粘結(jié)。
5.一種主動(dòng)式氣浮支承裝置，其特征在于，該裝置包括氣浮支承本體、氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元、支承本體檢測(cè)單元和驅(qū)動(dòng)控制單元，其中: 所述氣浮支承本體為整體呈工字型的軸承結(jié)構(gòu)，其由上下兩層盤狀結(jié)構(gòu)和聯(lián)接于兩者之間的中間部分共同組成，它的內(nèi)部開(kāi)設(shè)有氣體通道，該氣體通道面向氣浮導(dǎo)軌的出氣口設(shè)置在軸承結(jié)構(gòu)的下表面由此形成氣浮支承的工作面，并在該出氣口中安裝有節(jié)流器；所述氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元呈現(xiàn)壓電執(zhí)行器的形式，其固定安裝在氣浮支承本體的兩層盤狀結(jié)構(gòu)之間；當(dāng)壓縮氣體經(jīng)由節(jié)流器流入所述工作面與氣浮導(dǎo)軌之間的間隙時(shí)，形成氣浮氣膜并使得氣浮支承本體及與之固定的運(yùn)動(dòng)部件懸浮于氣浮導(dǎo)軌上部； 所述支承本體檢測(cè)單元包括位置傳感器、以及速度傳感器和加速度傳感器中的一種，它們固定設(shè)置在氣浮支承本體或者所述運(yùn)動(dòng)部件上，分別用于實(shí)時(shí)檢測(cè)氣浮支承本體相對(duì)于氣膜支承方向的位置變化值以及速度變化值或加速度變化值； 所述驅(qū)動(dòng)控制單元?jiǎng)t根據(jù)支承本體檢測(cè)單元所測(cè)得的數(shù)值，相應(yīng)驅(qū)動(dòng)與之相連的氣膜主動(dòng)調(diào)節(jié)單元產(chǎn)生變形；以此方式，使得氣浮支承工作面的整體形狀也即氣浮氣膜形狀發(fā)生變化，同時(shí)改變氣浮氣膜的壓強(qiáng)分布，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣浮支承動(dòng)剛度的主動(dòng)調(diào)控過(guò)程。
6.如權(quán)利要求5所述的主動(dòng)式氣浮支承裝置，其特征在于，所述氣浮支承本體處于下端的盤狀結(jié)構(gòu)的厚度優(yōu)選設(shè)定為2111111~6111111。
7.如權(quán)利要求5或6所述的主動(dòng)式氣浮支承裝置，其特征在于，對(duì)于整體呈工字型的軸承結(jié)構(gòu)而言，所述壓電執(zhí)行器設(shè)計(jì)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，并與軸承結(jié)構(gòu)的中間部分相匹配地進(jìn)行組 裝。
【文檔編號(hào)】F16C32/06GK103836070SQ201410100961
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】姜偉, 陳學(xué)東, 羅欣, 曾理湛 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)