一種氣浮導軌的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種氣浮導軌，結構為：基座為方形平板；導向條石為方形條石，導向條石具有下表面和導向面，導向條石下表面與基底工作面通過螺釘連接；導向板為方形板，導向板具有進氣口等，環形槽通過節流孔、進氣口與外界相連，真空槽通過節流孔、抽氣口與外界相連，導向板工作面與導向條石導向面平行，密封口進行密封；柔性鉸鏈為工字型結構，柔性鉸鏈具有上安裝面和下安裝面，柔性鉸鏈上安裝面與導向板安裝面通過螺釘連接；承載板為方形板，承載板具有承載面、安裝面等，環形槽通過節流孔、進氣口與外界相連，真空槽通過節流孔、抽氣口與外界相連，承載板承載面與基座工作面平行，承載板安裝面與柔性鉸鏈下安裝面通過螺釘連接，密封口進行密封。
【專利說明】一種氣浮導軌【技術領域】
[0001]本發明屬于超精密運動、超精密測量【技術領域】，涉及一種氣浮導軌。
【背景技術】
[0002]氣浮導軌是根據氣體潤滑技術而開發出來的精密機械元部件，在滑塊與導軌間為壓縮空氣形成的氣墊，其運動無磨損；借助氣膜厚度均勻作用，比較容易達到高精度；由于空氣的粘性低，不易發生爬行；熱穩定性好且不污染環境。基于上述優點，氣浮導軌廣泛應用于測量機Z和Y軸、空間模擬、實驗測量裝置、半導體設備、PCB設備、光刻機、組合XYZ工作臺和微動臺等。但氣浮導軌也存在剛度小、承載能力低、對加工精度要求極高等問題。
[0003]為了獲得高剛度及承載能力，人們采用閉式平面導軌，但該種導軌體積龐大且結構復雜；對導向面的平面度、垂直度要求過高使得加工困難。采用幾個分立式靜壓止推軸承組合成氣浮導軌，可解決導向面垂直度問題但很難將幾個分立軸承調到同一工作平面進而影響其剛度及穩定性。
[0004]隨著超精密運動、超精密測量技術的發展，系統對高剛度、高導向精度、易加工的氣浮導軌的需求日益迫切，解決這一問題已變得迫在眉睫。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明的目的是解決閉式平面導軌加工困難、分立軸承難以調到同一工作平面而影響氣浮導軌剛度及導向精度的問題，為此本發明提供一種剛度高、導向精度高、易加工的氣浮導軌。
[0006]為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下:一種氣浮導軌，含有基座、導向條石、導向板、柔性鉸鏈、承載板，其中:基座為方形平板，基座上表面為工作面；導向條石為方形條石，導向條石具有下表面和導向面，導向條石下表面與基底工作面通過螺釘連接；導向板為方形板，導向板具有工作面、安裝面、進氣口、抽氣口、密封口、節流孔、環形槽、真空槽、隔離槽；環形槽、真空槽和隔離槽位于導向板的工作面上，環形槽通過節流孔、進氣口與外界相連，真空槽通過節流孔、抽氣口與外界相連，導向板工作面與導向條石導向面平行，密封口進行密封；柔性鉸鏈為工字型結構，柔性鉸鏈具有上安裝面和下安裝面，柔性鉸鏈上安裝面與導向板安裝面通過螺釘連接；承載板為方形板，承載板具有承載面、安裝面、進氣口、抽氣口、密封口、節流孔、環形槽、真空槽、隔離槽；環形槽、真空槽和隔離槽位于承載板的承載面上，環形槽通過節流孔、進氣口與外界相連，真空槽通過節流孔、抽氣口與外界相連，承載板承載面與基座工作面平行，承載板安裝面與柔性鉸鏈下安裝面通過螺釘連接，密封口進行密封。
[0007] 本發明具有的有益效果是:導向板工作面與導向條石導向面之間、承載板承載面與基座工作面之間均采用真空預載，可使導軌剛度、承載能力得到有效提升；導向板與承載板通過柔性鉸鏈連接，降低了導向條石導向面與基座工作面的垂直度要求，易于加工；導向板工作面與導向條石導向面間抗扭剛度大，導向精度高。本發明用于光刻機、三坐標測量機等設備中運動部件的設計。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖la、圖1b和圖1c為氣浮導軌結構示意圖，圖1a為氣浮導軌結構主視圖示意圖，圖1b為氣浮導軌結構俯視圖示意圖，圖1c氣浮導軌結構立體圖示意圖。
[0009]圖2為基座王視圖不意圖。
[0010]圖3為導向條石主視圖示意圖。
[0011]圖4a、圖4b和圖4c為導向板結構示意圖，圖4a為導向板結構主視圖示意圖，圖4b為導向板結構左視圖示意圖，圖4c導向板結構立體圖示意圖。
[0012]圖4d為圖4a所示剖視圖。
[0013]圖5a、5b為柔性鉸鏈結構示意圖，圖5a為柔性鉸鏈結構主視圖示意圖，圖5b為柔性鉸鏈結構立體圖示意圖。
[0014]圖6a、圖6b和圖6c為承載板結構不意圖，圖6a為承載板結構王視圖不意圖，圖6b為承載板結構左視圖7]^意圖，圖6c承載板結構立體圖7]^意圖。
[0015]圖6d為圖6a剖視圖。
[0016]圖中元件說明:
[0017]1-基座，2-導向條石，
[0018]3-導向板，4-柔性鉸鏈，
[0019]5-承載板，6-基座工作面，
[0020]7_導向條石下表面，8_導向條石導向面，
[0021]9-導向板工作面，10-導向板安裝面，
[0022]11-導向板進氣口，12-導向板抽氣口，
[0023]13-導向板密封口，14-導向板節流孔，
[0024]15-導向板環形槽，16-導向板真空槽，
[0025]17-導向板隔離槽，18-柔性鉸鏈上安裝面，
[0026]19-柔性鉸鏈下安裝面，20-承載板承載面，
[0027]21-承載板安裝面，22-承載板進氣口，
[0028]23-承載板抽氣口，24-承載板密封口，
[0029]25-承載板節流孔，26-承載板環形槽，
[0030]27-承載板真空槽，28-承載板隔離槽。
【具體實施方式】
[0031]為使本發明的目的、技術方案和優點更加明確，下面結合附圖對本發明的工作原理、結構及【具體實施方式】進一步介紹。
[0032]如圖la、圖1b和圖1c示出本發明提供的氣浮導軌結構示意圖，該氣浮導軌含有基座1、導向條石2、導向板3、柔性鉸鏈4、承載板5,其中:
[0033]基座I為方形平板，基座上表面為工作面6 ;導向條石2為方形條石，導向條石具有導向條石下表面7和導向條石導向面8,導向條石下表面7與基底工作面6通過螺釘連接；導向板3為方形板，導向板3具有導向板工作面9、導向板安裝面10、導向板進氣口 11、導向板抽氣口 12、導向板密封口 13、導向板節流孔14、導向板環形槽15、導向板真空槽16、導向板隔離槽17 ;導向板環形槽15、導向板真空槽16和導向板隔離槽位17于導向板3的工作面9上，導向板環形槽15通過導向板節流孔14、導向板進氣口 11與外界相連，導向板真空槽16通過導向板節流孔14、導向板抽氣口 12與外界相連，導向板工作面9與導向條石導向面8平行，導向板密封口 13進行密封；柔性鉸鏈4為工字型結構，柔性鉸鏈具有柔性鉸鏈上安裝面18和柔性鉸鏈下安裝面19，柔性鉸鏈上安裝面18與導向板安裝面10通過螺釘連接；承載板5為方形板，承載板5具有承載板承載面20、承載板安裝面21、承載板進氣口22、承載板抽氣口 23、承載板密封口 24、承載板節流孔25、承載板環形槽26、承載板真空槽27、承載板隔離槽28 ;承載板環形槽26、承載板真空槽27和承載板隔離槽28位于承載板5的承載面20上，承載板環形槽26通過承載板節流孔25、承載板進氣口 22與外界相連，承載板真空槽27通過承載板節流孔25、承載板抽氣口 23與外界相連，承載板承載面20與基座工作面6平行，承載板安裝面21與柔性鉸鏈下安裝面19通過螺釘連接，承載板密封口 24進行密封。工作時，外部加壓氣體經導向板進氣口 11、導向板節流孔14進入導向板環形槽15，進而在導向板工作面9與導向條石導向面8之間形成氣膜支撐；同時，通過導向板抽氣口 12、導向板節流孔14對導向板真空槽16抽真空，以形成對導向板3的真空預載進而提高導向板3的剛度和承載能力。工作時，外部加壓氣體經承載板進氣口 22、承載板節流孔25進入承載板環形槽26，進而在承載板承載面20與基座工作面6之間形成氣膜支撐；同時，通過承載板抽氣口 23、承載板節流孔25對承載板真空槽27抽真空，以形成對承載板5的真空預載進而提高承載板5的剛度和承載能力。導向板3與承載板5之間通過柔性鉸鏈4連接，通過柔性鉸鏈4的彈性變形解決導向條石導向面8與基座工作面6間垂直度誤差，即降低了加工難度又提高了導向精度。
[0034]如圖2示出為基座I的主視圖，基座I上表面為基座工作面6。基座I可由大理石、陶瓷或鑄鐵等經研磨而成，其基座工作面6平面度為0.1微米-2微米，粗糙度為0.2微米-0.4微米。
[0035]如圖3不出導向條石2的主視圖，導向條石2含有導向條石下表面7和導向條石導向面8。導向條石2由大理石、陶瓷或鑄鐵等經研磨而成，導向條石下表面7和導向條石導向面8平面度為0.1微米-2微米，粗糙度為0.2微米-0.4微米；導向條石下表面7和導向條石導向面8垂直度為1-20微米。
[0036]如圖4a、4b、4c、4d示出導向板3的結構示意圖，導向板3含有導向板工作面9、導向板安裝面10、導向板進氣口 11、導向板抽氣口 12、導向板密封口 13、導向板節流孔14、導向板環形槽15、導向板真空槽16、導向板隔離槽17。外部加壓氣體經導向板進氣口 11、導向板節流孔14進入導向板環形槽15，進而在導向板工作面9與導向條石導向面8之間形成氣膜支撐；同時，通過導向板抽氣口 12、導向板節流孔14對導向板真空槽16抽真空，以形成對導向板3的真空預載進而提高導向板3的剛度和承載能力。導向板3由陶瓷或超硬鋁等經研磨而成，導向板節流孔14直徑為0.5毫米-2毫米；導向板環形槽15寬為1-3毫米，深為0.2-0.5毫米；導向板真空槽16深為1-2毫米；導向板隔離槽17寬為1_3毫米，深為
0.5-2毫米；導向板工作面9的平面度為0.1微米-2微米，粗糙度為0.2微米-0.4微米。
[0037]如圖5a、5b示出的為柔性鉸鏈4的主視圖，柔性鉸鏈4具有柔性鉸鏈上安裝面18和柔性鉸鏈下安裝面19。柔性鉸鏈4由彈性材料鈹青銅、65Mn等加工而成；柔性鉸鏈上安裝面18和柔性鉸鏈下安裝面19的平行度為0.01-0.02毫米。
[0038]圖6a、6b、6c、6d示出為承載板5結構示意圖，承載板5具有承載板承載面20、承載板安裝面21、承載板進氣口 22、承載板抽氣口 23、承載板密封口 24、承載板節流孔25、承載板環形槽26、承載板真空槽27、承載板隔離槽28。外部加壓氣體經承載板進氣口 22、承載板節流孔25進入承載板環形槽26，進而在承載板承載面20與基座工作面6之間形成氣膜支撐；同時，通過承載板抽氣口 23、承載板節流孔25對承載板真空槽27抽真空，以形成對承載板5的真空預載進而提高承載板5的剛度和承載能力。承載板5由陶瓷或超硬鋁等經研磨而成，承載板節流孔25直徑為0.5毫米-2毫米；承載板環形槽26寬為1-3毫米，深為0.2-0.5毫米；承載板真空槽27深為1-2毫米；承載板隔離槽28寬為1_3毫米，深為0.5-2毫米；承載板承載面20的平面度為0.1微米-2微米，粗糙度為0.2微米-0.4微米。
[0039]所述導向條石導向面8與導向板工作面9平行，間距為5微米-30微米；所述基座工作面6與承載板承載面20平行，間距為5微米-30微米。
[0040]所述導向板進氣口 11、導向板抽氣口 12、承載板進氣口 22、承載板抽氣口 23為普通螺紋孔或為管螺紋孔。
[0041]所述導向板密封口 13、承載板密封口 24進行加堵密封，保證不漏氣。
[0042]所述導向條石下表面7與基底工作面6通過螺釘連接；柔性鉸鏈上安裝面18與導向板安裝面10通過螺釘連接；承載板安裝面21與柔性鉸鏈下安裝面19通過螺釘連接。
[0043]所述氣浮導軌運動直線性可達每米范圍內0.2"。
[0044]以上所述僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人員在本發明所揭露的技術范圍內，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在本發明的包含范圍內，因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種氣浮導軌，其特征在于:所述氣浮導軌含有基座、導向條石、導向板、柔性鉸鏈、承載板，其中: 基座為方形平板， 基座上表面為工作面； 導向條石為方形條石，導向條石具有下表面和導向面，導向條石下表面與基底工作面通過螺釘連接； 導向板為方形板，導向板具有工作面、安裝面、進氣口、抽氣口、密封口、節流孔、環形槽、真空槽、隔離槽；環形槽、真空槽和隔離槽位于導向板的工作面上，環形槽通過節流孔、進氣口與外界相連，真空槽通過節流孔、抽氣口與外界相連，導向板工作面與導向條石導向面平行，密封口進行密封； 柔性鉸鏈為工字型結構，柔性鉸鏈具有上安裝面和下安裝面，柔性鉸鏈上安裝面與導向板安裝面通過螺釘連接； 承載板為方形板，承載板具有承載面、安裝面、進氣口、抽氣口、密封口、節流孔、環形槽、真空槽、隔離槽；環形槽、真空槽和隔離槽位于承載板的承載面上，環形槽通過節流孔、進氣口與外界相連，真空槽通過節流孔、抽氣口與外界相連，承載板承載面與基座工作面平行，承載板安裝面與柔性鉸鏈下安裝面通過螺釘連接，密封口進行密封。
2.如權利要求1所述的氣浮導軌，其特征在于:所述基座可由大理石、陶瓷或鑄鐵經研磨而成，其基座工作面平面度為0.1微米-2微米，粗糙度為0.2微米-0.4微米。
3.如權利要求1所述的氣浮導軌，其特征在于:所述導向條石由大理石、陶瓷或鑄鐵經研磨而成，導向條石下表面和導向條石導向面平面度為0.1微米-2微米，粗糙度為0.2微米-0.4微米；導向條石下表面和導向條石導向面垂直度為1-20微米。
4.如權利要求1所述的氣浮導軌，其特征在于:所述導向板由陶瓷或超硬鋁經研磨而成，導向板節流孔直徑為0.5毫米-2毫米；導向板環形槽寬為1-3毫米,深為0.2-0.5毫米；導向板真空槽深為1-2毫米；導向板隔離槽寬為1-3毫米，深為0.5-2毫米；導向板工作面的平面度為0.1微米-2微米，粗糙度為0.2微米-0.4微米。
5.根據權利要求4所述氣浮導軌，其特征在于:所述柔性鉸鏈由彈性材料鈹青銅或65Mn加工而成；柔性鉸鏈上安裝面和柔性鉸鏈下安裝面的平行度為0.01-0.02毫米。
6.根據權利要求5所述氣浮導軌，其特征在于:所述承載板由陶瓷或超硬鋁經研磨而成，承載板節流孔直徑為0.5毫米-2毫米；承載板環形槽寬為1-3毫米，深為0.2-0.5毫米；承載板真空槽深為1-2毫米；承載板隔離槽寬為1-3毫米，深為0.5-2毫米；承載板承載面的平面度為0.1微米-2微米，粗糙度為0.2微米-0.4微米。
7.根據權利要求3所述氣浮導軌，其特征在于:所述導向條石導向面與導向板工作面平行，間距為5微米-30微米；所述基座工作面與承載板承載面平行，間距為5微米-30微米。
【文檔編號】F16C32/06GK103899647SQ201410153183
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月16日 優先權日:2014年4月16日
【發明者】李金龍, 胡松, 趙立新 申請人:中國科學院光電技術研究所