專利名稱：超長距離跟隨吊點運動軌跡的氣浮裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及氣浮裝置，尤其是一種實現直線運動的無摩擦氣浮裝置。
背景技術：
空氣軸承又稱氣浮軸承，是一種軸承，它通過向軸腔內注入壓縮氣體，氣膜就像潤 滑劑一樣把相關運動的兩個表面分離，從而使套在軸承中的氣浮軸懸浮，其中氣膜的厚度 在1到10微米之間。相對普通軸承，除了非接觸無摩擦相對運動外，空氣軸承在更高旋轉 精度、高速、減少振動、耐震強度高、延長使用壽命、減少污染及增加軸向/徑向負載能力等 方面的優越性。如專利申請號為CN200510085338. 2的“空氣軸承結構及使用空氣軸承結構的直 線驅動裝置”中就公開了一種利用空氣軸承結構實現高精度運動的含直線馬達的直線驅動 裝置。專利申請號為CN200610156698. 1的“空氣軸承及其安裝方法以及具有空氣軸承的直 線驅動裝置”也公布了一種利用空氣軸承，在導軌上實現無摩擦水平方向側滑的設計。雖 然上述兩個專利都涉及直線驅動裝置的設計，然而它們都注重利用磁動控制氣浮軸承的設 計，不涉及對運動件長距離的隨動設計。氣懸浮系統除了可應用在氣浮軸轉動領域，由于其兩表面非接觸無摩擦的特性， 亦可很好的應用于氣浮軸軸向移動領域，例如在專利申請號為CN200710071515. 0的“氣浮 磁動無摩擦懸吊裝置”公開了 一種將氣浮軸應用在立式無摩擦運動領域的氣浮裝置，其中 使用了兩個空氣軸承很好地實現了在豎直方向上軸的無摩擦運動。除上述設計外，利用空氣軸承的無摩擦特性，實現水平方向隨運動件無摩擦移動， 亦得到了很廣的應用。如圖1所示的方案就是一種將運動件1系于氣浮套2(空氣軸承) 上，氣浮套2直接套在氣浮軸3上，壓縮氣體通過氣管4給氣浮套2供氣，從而在氣浮套2 和氣浮軸3間產生氣膜，當運動件1沿氣浮軸3做軸向運動時，要求氣浮套2能夠隨時跟蹤 運動件1做同樣的運動，且在氣浮套2和氣浮軸3間無摩擦，從而避免因摩擦對運動件1產 生的影響。這類系統在高精度運動控制和測量領域有著很重要的意義。但是，為保證氣浮套的承載力，氣浮套與氣浮軸之間的氣隙要求為微米級，因此氣 浮軸的同軸度加工精度要求非常高。另一方面，由于受到運動件、氣浮軸、氣浮套等的重力 作用，對氣浮軸材料的彎曲剛度要求很高。隨著運動件移動距離的增加，氣浮軸的長度增 加，因為氣浮軸是細長桿件，要保證氣浮軸長度全長與氣浮套之間的間隙，加工難度很大。 因此，能應用在超長距離場合下氣浮軸幾乎無法加工。該方案可實現短距離的無摩擦運動， 對于長距離甚至超長距離的無摩擦運動幾乎無法實現。即使可加工超長距離高精度的氣浮 軸，也能難運輸與安裝，且很難維護，一旦氣浮軸出現問題必須全部更換。另一方面，為保證氣浮，必須有一定壓力的壓縮氣體進入軸與軸套之間從而產生 氣膜。氣管接入方式有兩種，由氣浮軸接入或由氣浮套接入。對于軸向運動來說，通常采用 由氣浮套供氣，即壓縮氣體通過氣管連接到氣浮套，氣浮套內側氣孔排出氣體從而產生氣 膜。這類方式連接方便、耗氣量小。如果采用氣浮軸供氣，即壓縮氣體通過氣管接入氣浮軸，氣浮軸外側氣孔排出氣體與氣浮套間產生氣膜。這種方式對于軸向運動來說，由于氣浮 軸比氣浮套長得多，必須保證整個氣浮套運動范圍內都有氣孔，因此氣體泄漏量大，隨著氣 浮軸的長度增加泄漏量十分巨大，導致實際工程應用上無法實現。但不論采用哪種方式供 氣，壓縮氣體都必須通過氣管連接，當氣浮軸或氣浮套做軸向運動時，氣管也需要做運動， 會導致氣管彎曲，因氣管具有一定的剛度，這就可能會帶來附加力的影響。所產生的附加力 必然會傳遞到運動件，從而對運動件空間位置及運動造成影響
發明內容為了克服已有的氣浮裝置無法實現超長距離運動，并且存在氣管的阻力影響、可 靠性差的不足，本實用新型提供一種有效避免氣浮組件隨運動件無摩擦運動過程中氣管產 生的阻力影響、可靠性良好的超長距離跟隨吊點運動軌跡的氣浮裝置。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種超長距離跟隨吊點運動軌跡的氣浮裝置，氣浮軸和氣浮套，所述氣浮套套裝 在所述氣浮軸上，所述氣浮套包括左氣浮套和右氣浮套，所述左氣浮套套裝在所述氣浮軸的左側，所述右氣浮套套裝在所述氣浮軸的 右側，所述氣浮軸中部安裝吊掛座，所述吊掛座與吊掛繩連接，所述吊掛繩與所述運動件隨 動，所述氣浮裝置還包括導軌，所述導軌上可滑動地安裝滑塊，所述滑塊與左氣浮套、右氣 浮套固定連接；所述滑塊與主氣管連接，所述主氣管與左支氣管、右支氣管連通，所述左支 氣管與所述左氣浮套連接，所述右支氣管與所述右氣浮套連接。進一步，所述左氣浮套、右氣浮套分別連接安裝座，所述安裝座與所述滑塊固定 連接。再進一步，所述氣浮裝置還包括用以判斷吊掛座偏離左右氣浮套中間位置是否達 到設定值的位置傳感器，所述位置傳感器安裝在吊掛座與左氣浮套、右氣浮套之間。所述位置傳感器為霍爾傳感器和永磁鐵，所述霍爾傳感器安裝在所述左氣浮套和 右氣浮套上，所述永磁鐵安裝在吊掛座上。當然，也可以采用諸如光電傳感器之類的其他位 置傳感器或其它非接觸式接近開關。氣浮軸根據運動件吊點位置無摩擦隨動，根據檢測吊掛座位置，主動控制電機等 驅動源，通過滾珠絲杠、同步帶、皮帶或鋼絲繩等各類常規方式控制滑塊移動，保證吊掛座靠 近兩個氣浮套中心位置。這樣就能夠保證氣浮軸在超長距離移動情況下始終保持無摩擦。本實用新型的有益效果主要表現在氣浮軸根據運動件吊點位置無摩擦隨動，根 據檢測吊掛座位置，通過電機等驅動源，通過滾珠絲杠、同步帶、皮帶或鋼絲繩等各類常規 方式控制滑塊移動，盡可能保證吊掛座位于兩個氣浮套中心位置。這樣就能夠保證氣浮軸 在超長距離移動情況下始終保持無摩擦。同時由于對氣浮裝置通過氣浮套供氣，而運動件是固定在氣浮軸上的，因此裝置 移動時氣管彎曲產生的力只作用在氣浮套上，而不會傳遞到氣浮軸，從而也不會對連接到 氣浮軸的運動件產生阻力的影響。
圖1是現有的氣浮軸隨動部件的示意圖。[0019]圖2是本實用新型的用于超長距離跟隨吊點運動軌跡的氣浮裝置的結構圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。參照圖2，一種超長距離跟隨吊點運動軌跡的氣浮裝置，包括氣浮套2和氣浮軸3， 所述氣浮套2套裝在所述氣浮軸3上，所述氣浮套包括左氣浮套和右氣浮套，所述左氣浮套 套裝在所述氣浮軸的左側，所述右氣浮套套裝在所述氣浮軸3的右側，所述氣浮軸3中部安 裝吊掛座4，所述吊掛座4與吊掛繩連接，所述吊掛繩與所述運動件1隨動，所述氣浮裝置 還包括導軌5，所述導軌5上可滑動地安裝滑塊6，所述滑塊6與左氣浮套、右氣浮套固定連 接；所述滑塊6與主氣管7連接，所述主氣管7與左支氣管8、右支氣管9連通，所述左支氣 管8與所述左氣浮套連接，所述右支氣管9與所述右氣浮套連接。所述左氣浮套、右氣浮套分別連接安裝座10，所述安裝座10與所述滑塊6固定連 接。所述氣浮裝置還包括用以判斷吊掛座偏離左右氣浮套中間位置是否達到設定值 的位置傳感器，所述位置傳感器安裝在吊掛座與左氣浮套、右氣浮套之間。所述位置傳感器為霍爾傳感器11和永磁鐵12，所述霍爾傳感器11安裝在所述左 氣浮套和右氣浮套上，所述永磁鐵12安裝在吊掛座4上。當然，也可以采用諸如光電傳感 器之類的其他位置傳感器或其它非接觸式接近開關。所述氣浮軸的截面可以采用圓形，也可以采用非圓截面，諸如矩形等，采用非圓截 面氣浮軸可以防止軸轉動。本實施例中，當運動件1沿與氣浮軸3軸向平行的方向短距離移動時，隨即拖動 氣浮軸3在氣浮套2上軸向隨動。當某一方向的位置傳感器檢測到吊掛座接近后，主動控制 電機等驅動源，通過滾珠絲杠、同步帶、皮帶或鋼絲繩等各類常規方式控制滑塊按氣浮軸相 同運動方向移動，從而保證吊掛座4位于兩個氣浮套之間的中間位置。對于長距離移動的 場合，首先通過主動驅動機構帶動滑塊移動，由于氣浮套與氣浮軸之間無摩擦運動的特性， 滑塊的移動過程并不對氣浮軸及運動件的空間位置及運動造成影響。故而巧妙地將軸向長 距離無摩擦移動嫁接到一般精度的滑塊導軌組件上，即可實現極短氣浮軸隨運動件的大位 移移動。同時由于對氣浮裝置通過氣浮套供氣，而運動件是固定在氣浮軸上的，因此裝置移 動時氣管彎曲產生的阻力不會傳遞到氣浮軸，從而也不會對運動件產生附加力的影響。由于微控制器在實時信號處理及計算功能的強大優勢上，能夠實現對一定速度下 的運動件進行良好的跟隨，尤其適用于低速的工作場合。
權利要求1.一種超長距離跟隨吊點運動軌跡的氣浮裝置，包括氣浮軸和氣浮套，所述氣浮套套 裝在所述氣浮軸上，其特征在于所述氣浮套包括左氣浮套和右氣浮套，所述左氣浮套套裝 在所述氣浮軸的左側，所述右氣浮套套裝在所述氣浮軸的右側，所述氣浮軸中部安裝吊掛 座，所述吊掛座與吊掛繩連接，所述吊掛繩與所述運動件隨動，所述氣浮裝置還包括導軌， 所述導軌上可滑動地安裝滑塊，所述滑塊與左氣浮套、右氣浮套固定連接；所述滑塊與主氣 管連接，所述主氣管與左支氣管、右支氣管連通，所述左支氣管與所述左氣浮套連接，所述 右支氣管與所述右氣浮套連接。
2.如權利要求1所述的超長距離跟隨吊點運動軌跡的氣浮裝置，其特征在于所述左 氣浮套、右氣浮套分別連接安裝座，所述安裝座與所述滑塊固定連接。
3.如權利要求1或2所述的超長距離跟隨吊點運動軌跡的氣浮裝置，其特征在于所 述氣浮裝置還包括用以判斷吊掛座偏離左右氣浮套中間位置是否達到設定值的位置傳感 器，所述位置傳感器安裝在吊掛座與左氣浮套、右氣浮套之間。
4.如權利要求3所述的超長距離跟隨吊點運動軌跡的氣浮裝置，其特征在于所述位 置傳感器包括霍爾傳感器和永磁鐵，所述霍爾傳感器安裝在所述左氣浮套和右氣浮套上， 所述永磁鐵安裝在吊掛座上。
專利摘要一種超長距離跟隨吊點運動軌跡的氣浮裝置，包括氣浮軸和氣浮套，氣浮套套裝在氣浮軸上，氣浮套包括左氣浮套和右氣浮套，左氣浮套套裝在氣浮軸的左側，右氣浮套套裝在氣浮軸的右側，氣浮軸中部安裝吊掛座，所述吊掛座與吊掛繩連接，所述吊掛繩與所述運動件隨動，氣浮裝置還包括導軌，導軌上可滑動地安裝滑塊，滑塊與左氣浮套、右氣浮套固定連接；所述滑塊與主氣管連接，主氣管與左支氣管、右支氣管連通，左支氣管與左氣浮套連接，右支氣管與右氣浮套連接。本實用新型提供有效避免氣浮組件隨運動件無摩擦運動過程中氣管產生的阻力影響、可靠性良好的超長距離跟隨吊點運動軌跡的氣浮裝置。
文檔編號B66C7/02GK201884469SQ20102018294
公開日2011年6月29日 申請日期2010年5月7日 優先權日2010年5月7日
發明者單曉杭, 孫建輝, 汪慶武, 謝明峰 申請人:浙江工業大學