專利名稱：氣浮軸承的剛度測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣浮支撐技術(shù)，尤其涉及一種氣浮軸承的剛度測試裝置。
背景技術(shù)：
氣浮支撐技術(shù)廣泛應(yīng)用于微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域，氣浮軸承能夠滿足微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域提出的高精度、高速度、高分辨率、熱穩(wěn)定好、低振動、爬行小、少污染以及降低成本等方面的苛刻要求，是微細(xì)測量與加工系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。氣浮支撐技術(shù)是光刻機制造工程中關(guān)鍵技術(shù)之一，是實現(xiàn)高精度掃描光刻的關(guān)鍵支撐技術(shù)。氣浮軸承可定義為被空氣膜隔開的兩個精加工表面，這兩個精加工表面稱為氣浮面。氣浮軸承常用的性能參數(shù)主要有承載力、流量、剛度和穩(wěn)定性。氣浮軸承的相對承載能力小，剛度低，這使得氣浮支撐技術(shù)在微細(xì)加工及檢測設(shè)備的應(yīng)用中對各種工況適應(yīng)能力不強，因此，檢測氣浮軸承的剛度在工程應(yīng)用中十分重要。氣浮軸承的剛度是指軸承的承載能力與浮起高度(氣膜厚度)之比值。目前，供應(yīng)商雖然能夠提供氣浮軸承的剛度曲線(單個氣浮軸承)作為參考，但在實際應(yīng)用中，使用工況不同，剛度會產(chǎn)生很大的差異，特別是在多個氣浮軸承組合使用時， 組合的剛度曲線未知；另外，在自行設(shè)計的氣浮軸承中，也需要通過測量得出其氣浮剛度曲線，找到其最佳的使用膜厚?！N現(xiàn)有技術(shù)的氣浮軸承的剛度測量裝置是張君安在《高剛度靜壓軸承研究》(西北工業(yè)大學(xué)，2006年12月)中所提到的“氣體靜壓推力軸承的性能測試實驗臺”，該性能測試實驗臺使用球面副接觸，需要找到被測組件的絕對中心，這在實際操作中比較困難；另夕卜，該性能測試實驗臺柔性不足，只能測試單個的氣浮軸承的剛度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氣浮軸承的剛度測試裝置，既能測試單個氣浮軸承的剛度，又能測試多個氣浮軸承組合的剛度，且操作簡單。為了達到上述的目的，本發(fā)明提供一種氣浮軸承的剛度測試裝置，包括平臺、顯示儀表、加載機構(gòu)和龍門架；被測組件設(shè)置在所述平臺的上表面上，所述平臺的上表面為氣浮面，該被測組件與所述平臺之間形成氣浮軸承；所述龍門架安裝在所述平臺上；所述加載機構(gòu)安裝在所述龍門架上，對所述被測組件施加加載力；所述顯示儀表與所述加載機構(gòu)連接，該顯示儀表實時顯示所述加載機構(gòu)施加的加載力。上述氣浮軸承的剛度測試裝置，其中，還包括導(dǎo)軌和導(dǎo)軌定位塊；所述導(dǎo)軌通過所述導(dǎo)軌定位塊固定設(shè)置在所述平臺上，所述導(dǎo)軌為氣浮導(dǎo)軌；所述被側(cè)組件的一側(cè)面緊貼所述導(dǎo)軌的側(cè)面時，該被測組件與所述平臺和所述導(dǎo)軌之間均形成氣浮軸承。上述氣浮軸承的剛度測試裝置，其中，所述龍門架包括兩根立柱、一橫梁和一側(cè)梁；所述橫梁的兩端分別設(shè)置在所述兩根立柱的頂端；所述側(cè)梁的兩端分別與所述兩根立柱連接；所述兩根立柱分別安裝在所述平臺的兩個相對側(cè)表面上。上述氣浮軸承的剛度測試裝置，其中，所述橫梁上設(shè)有偏心槽，所述偏心槽用于安裝所述加載機構(gòu)；所述兩根立柱上均設(shè)有安裝長槽，所述安裝長槽用于連接所述側(cè)梁；所述側(cè)梁上設(shè)有安裝長槽，所述安裝長槽用于連接所述加載機構(gòu)。上述氣浮軸承的剛度測試裝置，其中，所述平臺的兩個相對側(cè)表面上設(shè)有多個安裝孔，所述安裝孔用于連接所述龍門架的立柱。上述氣浮軸承的剛度測試裝置，其中，所述兩個立柱上均設(shè)有安裝孔，所述兩個立柱上的安裝孔與所述平臺的兩個相對側(cè)表面上的安裝孔相匹配，用于連接所述平臺。上述氣浮軸承的剛度測試裝置，其中，所述加載機構(gòu)由上安裝夾板和下安裝夾板夾持安裝在所述龍門架上，包括套筒、粗調(diào)螺母、粗調(diào)彈簧、頂針、直線軸承、力傳感器、關(guān)節(jié)軸承和鉸鏈座；所述套筒固定安裝在所述下安裝夾板上；所述粗調(diào)螺母穿過所述下安裝夾板，該粗調(diào)螺母與所述下安裝夾板螺紋連接；所述粗調(diào)彈簧設(shè)置在所述粗調(diào)螺母的底端，所述粗調(diào)彈簧以及所述粗調(diào)螺母的下部設(shè)置在所述套筒內(nèi)；所述頂針的上部設(shè)置在所述粗調(diào)螺母和粗調(diào)彈簧內(nèi)，該頂針的軸肩與所述粗調(diào)彈簧的底端連接；所述頂針的底端穿過與所述套筒底端連接的直線軸承，連接所述力傳感器；所述關(guān)節(jié)軸承連接在所述力傳感器的底端；所述鉸鏈座通過鉸鏈銷與所述關(guān)節(jié)軸承連接；所述加載機構(gòu)通過所述鉸鏈座與所述被測組件接觸施加加載力。上述氣浮軸承的剛度測試裝置，其中，所述加載機構(gòu)還包括微調(diào)螺釘和微調(diào)彈簧， 所述微調(diào)彈簧設(shè)置在所述微調(diào)螺釘?shù)牡锥耍鑫⒄{(diào)螺釘?shù)南虏恳约拔⒄{(diào)彈簧的上部設(shè)置在所述粗調(diào)螺母內(nèi)，所述微調(diào)螺釘與所述粗調(diào)螺母螺紋連接，所述頂針的上部穿過所述微調(diào)彈簧，該頂針與所述微調(diào)彈簧的底端連接。上述氣浮軸承的剛度測試裝置，其中，所述加載機構(gòu)還包括導(dǎo)向螺釘，所述導(dǎo)向螺釘?shù)囊欢舜┻^所述套筒頂在所述頂針的軸肩上。上述氣浮軸承的剛度測試裝置，其中，所述顯示儀表為多通道顯示儀表，該顯示儀表通過數(shù)據(jù)線與所述加載機構(gòu)的力傳感器連接。本發(fā)明氣浮軸承的剛度測試裝置的龍門架既可使用橫梁夾持加載機構(gòu)進行豎直方向的氣浮軸承的剛度測試，又可使用側(cè)梁夾持加載機構(gòu)進行水平方向的氣浮軸承的剛度測試，因此，本發(fā)明氣浮軸承的剛度測試裝置既能測試單個氣浮軸承的剛度，又能測試組合氣浮軸承的剛度，且操作簡單；本發(fā)明氣浮軸承的剛度測試裝置可使用兩個以上的加載機構(gòu)對被測組件施加加載力，且不同的加載機構(gòu)可施加不同大小的加載力，因此，本發(fā)明氣浮軸承的剛度測試裝置還能測試單個氣浮軸承的抗扭轉(zhuǎn)剛度以及組合氣浮軸承的抗扭轉(zhuǎn)剛度；本發(fā)明氣浮軸承的剛度測試裝置的加載機構(gòu)包括粗調(diào)彈簧和微調(diào)彈簧，可對加載力可進行粗調(diào)和微調(diào)，大大提高了本發(fā)明氣浮軸承的剛度測試裝置的測試分辨率；本發(fā)明氣浮軸承的剛度測試裝置中加載機構(gòu)的關(guān)節(jié)軸承可在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)Rx、 Ry和Rz方向的轉(zhuǎn)動，避免因為加載力的方向與氣浮面不垂直而產(chǎn)生附加加載力，使測試結(jié)果更可靠、更精準(zhǔn)；本發(fā)明氣浮軸承的剛度測試裝置中龍門架的安裝位置、龍門架的側(cè)梁的安裝位置、加載機構(gòu)的安裝位置均可調(diào)，可適用于不同大小、不同位置的氣浮軸承；
進行水平方向的氣浮軸承的剛度測試時，被測組件的底端面與平臺的上表面之間也形成氣膜，可避免被測組件與平臺之間的摩擦力對測試的影響，使模擬測試更接近實際工況，測試結(jié)果更可靠、更精準(zhǔn)。


本發(fā)明的氣浮軸承的剛度測試裝置由以下的實施例及附圖給出。圖1是本發(fā)明的氣浮軸承的剛度測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是使用本發(fā)明的氣浮軸承的剛度測試裝置進行垂向測試的示意圖。圖3是使用本發(fā)明的氣浮軸承的剛度測試裝置進行水平向測試的示意圖。圖4是本發(fā)明中加載機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合圖1 圖4對本發(fā)明的氣浮軸承的剛度測試裝置作進一步的詳細(xì)描述。參見圖1 圖3，本發(fā)明氣浮軸承的剛度測試裝置包括一平臺1、一導(dǎo)軌定位塊2、 一導(dǎo)軌3、一顯示儀表4、至少一加載機構(gòu)5、至少一龍門架6和一電感測微儀(圖中未示)；所述導(dǎo)軌3通過所述導(dǎo)軌定位塊2設(shè)置在所述平臺1的上表面上；所述龍門架6安裝在所述平臺1上；所述加載機構(gòu)5以垂直于水平面的方向或者以平行于水平面的方向安裝在所述龍門架6上；所述顯示儀表4與所述加載機構(gòu)5連接；被測組件8設(shè)置在所述平臺1的上表面上，所述加載機構(gòu)5的底端壓在所述被測組件8上，該加載機構(gòu)5用于對所述被測組件8施加加載力；所述被測組件8包括多個并排設(shè)置的氣浮滑塊，該被測組件8可與所述平臺1形成多個氣浮軸承組合，也可與所述導(dǎo)軌3形成多個氣浮軸承組合；所述電感測微儀用于測量氣浮軸承的氣膜厚度。所述平臺1為大理石平臺，該平臺1的兩個相對的側(cè)表面上設(shè)有多個安裝孔11，所述安裝孔11用于安裝所述龍門架6
本發(fā)明一較佳實施例中，所述安裝孔11為螺紋孔；所述平臺1的上表面可用作氣浮面，在豎直方向的氣浮軸承測試中，所述平臺1的上表面為測量基準(zhǔn)面。在水平方向的氣浮軸承測試中，所述導(dǎo)軌3的側(cè)表面用作氣浮面。所述龍門架6包括兩根立柱61、一橫梁62和一側(cè)梁7 ；所述橫梁62的兩端分別設(shè)置在所述兩根立柱61的頂端，所述兩根立柱61均垂直于所述橫梁62 ；所述橫梁62上設(shè)有偏心槽621，所述偏心槽621用于安裝所述加載機構(gòu)5，沿所述偏心槽621的長度方向可調(diào)整所述加載機構(gòu)5的安裝位置，在保證所述橫梁62強度的同時保證水平向無加載盲區(qū)；所述兩根立柱61上均設(shè)有多個安裝孔611，所述安裝孔611與所述平臺1的安裝
6孔11匹配，通過該安裝孔611可將所述兩根立柱61分別安裝在所述平臺1的兩個設(shè)有安裝孔的側(cè)表面上，該安裝孔611選擇與不同的所述平臺1的安裝孔11配合使用，可調(diào)整所述龍門架6的安裝位置；所述兩根立柱61上還設(shè)有安裝長槽612，所述安裝長槽612用于連接所述側(cè)梁7 ；所述側(cè)梁7的兩端分別通過所述安裝長槽612與所述兩根立柱61連接，沿所述安裝長槽612的長度方向可調(diào)整所述側(cè)梁7的安裝位置；所述側(cè)梁7上設(shè)有安裝長槽71，所述安裝長槽71用于連接所述加載機構(gòu)5，沿所述安裝長槽71的長度方向可調(diào)整所述加載機構(gòu)5的安裝位置。參見圖4，所述加載機構(gòu)5包括微調(diào)螺釘501、粗調(diào)螺母502、上安裝夾板503、下安裝夾板504、微調(diào)彈簧505、套筒506、粗調(diào)彈簧507、頂針508、導(dǎo)向螺釘509、直線軸承510、 力傳感器511、關(guān)節(jié)軸承512和鉸鏈座513 ；所述上安裝夾板503通過螺釘與所述下安裝夾板504連接，所述上安裝夾板503 與所述下安裝夾板504配合使用可使所述加載機構(gòu)5夾裝在所述龍門架6的橫梁62或測梁7上；所述下安裝夾板504設(shè)在所述套筒506的頂端，所述套筒506通過螺釘組固定安裝在所述下安裝夾板504上，所述直線軸承510設(shè)置在所述套筒506的底端；所述下安裝夾板504的內(nèi)壁上設(shè)有內(nèi)螺紋；所述粗調(diào)螺母502穿過所述上安裝夾板503和下安裝夾板504，該粗調(diào)螺母502為內(nèi)外螺紋形式，在所述粗調(diào)螺母502的外壁上設(shè)有外螺紋，所述粗調(diào)螺母502外壁上的外螺紋與所述下安裝夾板504內(nèi)壁上的內(nèi)螺紋相匹配，實現(xiàn)所述粗調(diào)螺母502與所述下安裝夾板504的連接，旋轉(zhuǎn)所述粗調(diào)螺母502，可使所述粗調(diào)螺母502相對所述下安裝夾板504移動；所述粗調(diào)螺母502的底端與所述粗調(diào)彈簧507的頂端連接，所述粗調(diào)螺母502的下部以及所述粗調(diào)彈簧507設(shè)置在所述套筒506內(nèi)；所述微調(diào)彈簧505設(shè)置在所述微調(diào)螺釘501的底端，所述微調(diào)螺釘501的下部以及所述微調(diào)彈簧505的上部設(shè)置在所述粗調(diào)螺母502內(nèi)，所述微調(diào)彈簧505的下部設(shè)置在所述粗調(diào)彈簧507內(nèi)；所述粗調(diào)螺母502的內(nèi)壁上設(shè)有內(nèi)螺紋，所述微調(diào)螺釘501的外壁上設(shè)有外螺紋， 所述微調(diào)螺釘501外壁上的外螺紋與所述粗調(diào)螺母502內(nèi)壁上的內(nèi)螺紋相匹配，實現(xiàn)所述微調(diào)螺釘501與所述粗調(diào)螺母502的連接，旋轉(zhuǎn)所述微調(diào)螺釘501，可使所述微調(diào)螺釘501 相對所述粗調(diào)螺母502移動；所述粗調(diào)螺母502的內(nèi)壁對所述微調(diào)彈簧505起導(dǎo)向作用，防止所述微調(diào)彈簧505 受壓時偏載；所述頂針508包括直徑不同的上部、中部和下部，所述上部的直徑小于所述中部的直徑，所述中部的直徑小于所述下部的直徑，在所述中部與下部之間設(shè)有軸肩5081 ；所述頂針508的上部設(shè)置在所述微調(diào)彈簧505和微調(diào)螺釘501內(nèi)，所述微調(diào)彈簧 505的底端與所述頂針508的中部的頂端連接；所述頂針508的中部設(shè)置在所述粗調(diào)彈簧507內(nèi)，所述粗調(diào)彈簧507的底端與所述頂針508的軸肩5081連接，所述頂針508對所述粗調(diào)彈簧507起導(dǎo)向作用，避免所述粗調(diào)彈簧507受壓時偏載；所述頂針508的下部穿過所述直線軸承510，所述直線軸承510對所述頂針508起導(dǎo)向作用，防止所述頂針508受壓時偏載；所述導(dǎo)向螺釘509的一端穿過所述套筒506頂在所述頂針508的軸肩5081上，該導(dǎo)向螺釘509用于防止所述頂針508轉(zhuǎn)動；所述頂針508的底端連接所述力傳感器511，所述力傳感器511用于實時測量所述加載機構(gòu)5施加在所述被測組件8上的加載力；所述關(guān)節(jié)軸承512連接在所述力傳感器511的底端，所述關(guān)節(jié)軸承512可在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)Rx、Ry和Rz方向的轉(zhuǎn)動，避免因為加載力的方向與氣浮面不垂直而產(chǎn)生附加加載力，使測試結(jié)果更可靠、更精準(zhǔn)；所述鉸鏈座513通過鉸鏈銷514與所述關(guān)節(jié)軸承512連接，工作時，所述鉸鏈座 513的底端面壓在所述被測組件8上，所述鉸鏈座513的底端面與所述被測組件8表面之間的摩擦力可限制氣浮面的移動自由度；所述顯示儀表4為多通道顯示儀表，該顯示儀表4通過數(shù)據(jù)線與所述力傳感器511 連接，所述顯示儀表4用于顯示所述力傳感器511的輸出信號(即加載力的數(shù)值)；所述加載機構(gòu)5施加的加載力可進行粗調(diào)和微調(diào)，大大提高了本發(fā)明氣浮軸承的剛度測試裝置的測試分辨率。所述電感測微儀采用現(xiàn)有技術(shù)中的電感測微儀，電感測微儀是一種能夠測量微小尺寸變化的精密測量儀器，它由主體和測頭兩部分組成，配上相應(yīng)的測量裝置(例如測量臺架等)，能夠完成各種精密測量。結(jié)合圖2和圖3說明本發(fā)明氣浮軸承的剛度測試裝置的工作原理以所述平臺1的上表面所在的平面為XY平面建立三維坐標(biāo)系，所述平臺1設(shè)有安裝孔11的側(cè)表面的長度方向與該三維坐標(biāo)系的Y軸平行，將右手拇指指向Z軸正方向，其余四指握拳，其余四指握拳的方向定義為Rz方向，將右手拇指指向Y軸正方向，其余四指握拳，其余四指握拳的方向定義為Ry方向，將右手拇指指向X軸正方向，其余四指握拳，其余四指握拳的方向定義為Rx方向；先介紹豎直方向的氣浮軸承的剛度測試(豎直方向的氣浮軸承是指氣浮面的法線與Z軸平行的氣浮軸承)，參見圖2，所述被測組件8設(shè)置在所述平臺1的上表面上，所述平臺的上表面及所述被測組件8的底端面為氣浮面，使用所述加載機構(gòu)5在所述被測組件 8的頂端面上施加加載力(施加豎直方向的加載力)，在不同大小加載力的作用下，所述被測組件8的底端面與所述平臺1的上表面之間的氣膜厚度不同，測量出加載力的大小及其對應(yīng)的氣膜厚度就可得到豎直方向的氣浮軸承的剛度曲線；在豎直方向的氣浮軸承的剛度測試中不需要安裝所述導(dǎo)軌3及導(dǎo)軌定位塊2，也不需要安裝所述龍門架6的側(cè)梁7，所述加載機構(gòu)5夾持在所述龍門架6的橫梁62上；根據(jù)所述被測組件8的大小決定所述龍門架6及加載機構(gòu)5的數(shù)量(要保證所述被測組件8受力均衡)，以選用兩個龍門架及兩個加載機構(gòu)為例，所述龍門架6通過其立柱 61上的安裝孔611安裝在所述平臺1的側(cè)表面上，由于所述平臺1的側(cè)表面設(shè)有多個安裝孔11，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)所述龍門架6在Z向及Y向的安裝位置；一個所述龍門架6用于夾持一個所述加載機構(gòu)5，所述加載機構(gòu)5可在所述龍門架6的橫梁62的偏心槽621內(nèi)沿所述偏心槽621的長度方向移動，以調(diào)整所述加載機構(gòu)5在X向的安裝位置，確定好所述加載機構(gòu)5在X向的安裝位置后，夾緊所述加載機構(gòu)5的上安裝夾板503和下安裝夾板504固定所述加載機構(gòu)5在X向的安裝位置；所述加載機構(gòu)5的鉸鏈座513的底端壓在所述被測組件8的頂端面上，利用所述加載機構(gòu)5對所述被測組件8施加Z軸方向的加載力(保證所述被測組件8受到均衡力的作用)；所述顯示儀表4通過數(shù)據(jù)線分別與所述兩個加載機構(gòu)5的力傳感器511連接，實時顯示所述兩個力傳感器511的輸出信號；首先，在所述被測組件8不工作的情況下(即所述被測組件8還未通氣，所述被測組件8的底端面與所述平臺1的上表面之間還未形成氣膜)，旋轉(zhuǎn)所述加載機構(gòu)5的粗調(diào)螺母502對所述被測組件8施加預(yù)加載力，預(yù)加載力的值可通過所述顯示儀表4讀出；接著給所述被測組件8通氣，在所述被測組件8的底端面與所述平臺1的上表面之間形成氣膜，通過旋轉(zhuǎn)所述加載機構(gòu)5的微調(diào)螺釘501調(diào)整加載力的大小，加載力的大小由所述顯示儀表 4讀出，使用所述電感測微儀測量氣膜厚度，利用獲得的一一對應(yīng)的加載力值和氣膜厚度就可得到氣浮軸承的剛度曲線；使用兩個加載機構(gòu)時，可根據(jù)需要對兩個加載機構(gòu)施加不同大小的力，測試被測組件的扭轉(zhuǎn)剛度；接著介紹水平方向的氣浮軸承的剛度測試(水平方向的氣浮軸承是指氣浮面的法線與X軸或者Y軸平行的氣浮軸承)，參見圖3，所述導(dǎo)軌3通過所述導(dǎo)軌定位塊2安裝在所述平臺1的上表面上，所述被測組件8設(shè)置在所述平臺1的上表面上，使用所述加載機構(gòu)5在所述被測組件8的一側(cè)表面上施加加載力(施加水平方向的加載力)，使所述被測組件8夾在所述加載機構(gòu)5與所述導(dǎo)軌3的一側(cè)表面之間，所述被測組件8與所述導(dǎo)軌3相對的一側(cè)表面及所述導(dǎo)軌3與所述被測組件8相對的一側(cè)表面為氣浮面，在不同大下加載力的作用下，所述被測組件8的一側(cè)表面與所述導(dǎo)軌3的一側(cè)表面之間的氣膜厚度不同，測量出加載力的大小及其對應(yīng)的氣膜厚度就可得到水平方向的氣浮軸承的剛度曲線；根據(jù)所述被測組件8的大小決定所述龍門架6及加載機構(gòu)5的數(shù)量(要保證所述被測組件8受力均衡)，以選用一個龍門架及兩個加載機構(gòu)為例，所述龍門架6通過其立柱 61上的安裝孔611安裝在所述平臺1的側(cè)表面上，由于所述平臺1的側(cè)表面設(shè)有多個安裝孔11，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)所述龍門架6在Z向及Y向的安裝位置；所述龍門架6的側(cè)梁7通過所述立柱61上的安裝長槽612安裝在所述立柱61上，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)所述龍門側(cè)梁7在Z 向的安裝位置；所述兩個加載機構(gòu)5均夾持在所述側(cè)梁7上，所述兩個加載機構(gòu)5均可在所述側(cè)梁7的安裝長槽71內(nèi)沿所述安裝長槽71的長度方向移動，以調(diào)整所述加載機構(gòu)5在 X向的安裝位置，確定好所述加載機構(gòu)5在X向的安裝位置后，夾緊所述加載機構(gòu)5的上安裝夾板503和下安裝夾板504固定所述加載機構(gòu)5在X向的安裝位置；所述加載機構(gòu)5的鉸鏈座513的底端壓在所述被測組件8的一側(cè)表面上，利用所述加載機構(gòu)5對所述被測組件8施加水平方向的加載力(施加Y軸方向的加載力，并保證所述被測組件8受到均衡的力的作用)；所述顯示儀表4通過數(shù)據(jù)線分別與所述兩個加載機構(gòu)5的力傳感器511連接， 實時顯示兩個力傳感器511的輸出信號；首先，在所述被測組件8不工作的情況下(即所述被測組件8還未通氣，所述被測組件8的一側(cè)表面與所述導(dǎo)軌3的一側(cè)表面之間還未形成氣膜)，旋轉(zhuǎn)所述加載機構(gòu)5的粗調(diào)螺母502對所述被測組件8施加預(yù)加載力，預(yù)加載力的值可通過所述顯示儀表4讀出；接著給所述被測組件8通氣，在所述被測組件8的一側(cè)表面與所述導(dǎo)軌3的一側(cè)表面之間形成氣膜(此時，所述被測組件8的底端面與所述平臺1的上表面之間也形成氣膜，所述被測組件8的底端面與所述平臺1的上表面之間的氣膜可避免所述被測組件8與所述平臺1 之間的摩擦力對測試的影響，因此，所述被測組件8與所述平臺1可視為無摩擦連接)，通過旋轉(zhuǎn)所述加載機構(gòu)5的微調(diào)螺釘501調(diào)整加載力的大小，加載力的大小由所述顯示儀表 4讀出，使用所述電感測微儀測量不同位置、不同加載力下的氣膜厚度(所述被測組件8的一側(cè)表面與所述導(dǎo)軌3的一側(cè)表面之間的氣膜)，利用獲得的一一對應(yīng)的加載力值和氣膜厚度就可得到氣浮軸承的剛度曲線；使用兩個加載機構(gòu)時，可根據(jù)需要對兩個加載機構(gòu)施加不同大小的力，測試被測組件的扭轉(zhuǎn)剛度；所述加載機構(gòu)中的粗調(diào)彈簧和微調(diào)彈簧根據(jù)所述被測組件的受力估算值及要求達到的測試分辨率選用合適的彈簧組合。從上述描述可知，本發(fā)明氣浮軸承的剛度測試裝置不僅能檢測單個氣浮軸承的剛度、組合氣浮軸承的剛度，還能檢測單個氣浮軸承的抗扭轉(zhuǎn)剛度、組合氣浮軸承的抗扭轉(zhuǎn)剛度，且操作簡單。
權(quán)利要求
1.一種氣浮軸承的剛度測試裝置，其特征在于，包括平臺、顯示儀表、加載機構(gòu)和龍門架；被測組件設(shè)置在所述平臺的上表面上，所述平臺的上表面為氣浮面，該被測組件與所述平臺之間形成氣浮軸承；所述龍門架安裝在所述平臺上；所述加載機構(gòu)安裝在所述龍門架上，對所述被測組件施加加載力；所述顯示儀表與所述加載機構(gòu)連接，該顯示儀表實時顯示所述加載機構(gòu)施加的加載力。
2.如權(quán)利要求1所述的氣浮軸承的剛度測試裝置，其特征在于，還包括導(dǎo)軌和導(dǎo)軌定位塊；所述導(dǎo)軌通過所述導(dǎo)軌定位塊固定設(shè)置在所述平臺上，所述導(dǎo)軌為氣浮導(dǎo)軌； 所述被側(cè)組件的一側(cè)面緊貼所述導(dǎo)軌的側(cè)面時，該被測組件與所述平臺和所述導(dǎo)軌之間均形成氣浮軸承。
3.如權(quán)利要求1或2所述的氣浮軸承的剛度測試裝置，其特征在于，所述龍門架包括兩根立柱、一橫梁和一側(cè)梁；所述橫梁的兩端分別設(shè)置在所述兩根立柱的頂端； 所述側(cè)梁的兩端分別與所述兩根立柱連接； 所述兩根立柱分別安裝在所述平臺的兩個相對側(cè)表面上。
4.如權(quán)利要求3所述的氣浮軸承的剛度測試裝置，其特征在于，所述橫梁上設(shè)有偏心槽，所述偏心槽用于安裝所述加載機構(gòu)；所述兩根立柱上均設(shè)有安裝長槽，所述安裝長槽用于連接所述側(cè)梁；所述側(cè)梁上設(shè)有安裝長槽，所述安裝長槽用于連接所述加載機構(gòu)。
5.如權(quán)利要求3所述的氣浮軸承的剛度測試裝置，其特征在于，所述平臺的兩個相對側(cè)表面上設(shè)有多個安裝孔，所述安裝孔用于連接所述龍門架的立柱。
6.如權(quán)利要求5所述的氣浮軸承的剛度測試裝置，其特征在于，所述兩個立柱上均設(shè)有安裝孔，所述兩個立柱上的安裝孔與所述平臺的兩個相對側(cè)表面上的安裝孔相匹配，用于連接所述平臺。
7.如權(quán)利要求1或2所述的氣浮軸承的剛度測試裝置，其特征在于，所述加載機構(gòu)由上安裝夾板和下安裝夾板夾持安裝在所述龍門架上，包括套筒、粗調(diào)螺母、粗調(diào)彈簧、頂針、直線軸承、力傳感器、關(guān)節(jié)軸承和鉸鏈座；所述套筒固定安裝在所述下安裝夾板上；所述粗調(diào)螺母穿過所述下安裝夾板，該粗調(diào)螺母與所述下安裝夾板螺紋連接； 所述粗調(diào)彈簧設(shè)置在所述粗調(diào)螺母的底端，所述粗調(diào)彈簧以及所述粗調(diào)螺母的下部設(shè)置在所述套筒內(nèi)；所述頂針的上部設(shè)置在所述粗調(diào)螺母和粗調(diào)彈簧內(nèi)，該頂針的軸肩與所述粗調(diào)彈簧的底端連接；所述頂針的底端穿過與所述套筒底端連接的直線軸承，連接所述力傳感器； 所述關(guān)節(jié)軸承連接在所述力傳感器的底端； 所述鉸鏈座通過鉸鏈銷與所述關(guān)節(jié)軸承連接； 所述加載機構(gòu)通過所述鉸鏈座與所述被測組件接觸施加加載力。
8.如權(quán)利要求7所述的氣浮軸承的剛度測試裝置，其特征在于，所述加載機構(gòu)還包括微調(diào)螺釘和微調(diào)彈簧，所述微調(diào)彈簧設(shè)置在所述微調(diào)螺釘?shù)牡锥?，所述微調(diào)螺釘?shù)南虏恳约拔⒄{(diào)彈簧的上部設(shè)置在所述粗調(diào)螺母內(nèi)，所述微調(diào)螺釘與所述粗調(diào)螺母螺紋連接，所述頂針的上部穿過所述微調(diào)彈簧，該頂針與所述微調(diào)彈簧的底端連接。
9.如權(quán)利要求8所述的氣浮軸承的剛度測試裝置，其特征在于，所述加載機構(gòu)還包括導(dǎo)向螺釘，所述導(dǎo)向螺釘?shù)囊欢舜┻^所述套筒頂在所述頂針的軸肩上。
10.如權(quán)利要求1所述的氣浮軸承的剛度測試裝置，其特征在于，所述顯示儀表為多通道顯示儀表，該顯示儀表通過數(shù)據(jù)線與所述加載機構(gòu)的力傳感器連接。
全文摘要
本發(fā)明的氣浮軸承的剛度測試裝置包括平臺、顯示儀表、加載機構(gòu)和龍門架；被測組件設(shè)置在所述平臺的上表面上，所述平臺的上表面為氣浮面，該被測組件與所述平臺之間形成氣浮軸承；所述龍門架安裝在所述平臺上；所述加載機構(gòu)安裝在所述龍門架上，對所述被測組件施加加載力；所述顯示儀表與所述加載機構(gòu)連接，該顯示儀表實時顯示所述加載機構(gòu)施加的加載力。本發(fā)明的氣浮軸承的剛度測試裝置能測試單個氣浮軸承的剛度和組合氣浮軸承的剛度，且操作簡單。
文檔編號G01M13/04GK102455249SQ201010530570
公開日2012年5月16日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者朱岳彬, 王茜, 賈海立, 韓良華 申請人:上海微電子裝備有限公司