磁预载热解耦结构、气浮滑台及高精度运动平台的制作方法

本发明涉及高精度运动平台，尤其涉及一种磁预载热解耦结构、气浮滑台及高精度运动平台。

背景技术：

1、通常，高精度运动平台由x轴滑台和y轴滑台组成，其中，滑台采用磁铁预载气浮架构，以保障平台运动精度；为了进一步提升滑台整体动力学性能，通常选用轻量化、高刚度的碳化硅（sic）材质制作y轴滑台的主体横梁，选用2cr13不锈钢材质的预载结构为主体横梁提供预载力。

2、然而，碳化硅与不锈钢材料的热膨胀系数存在显著差异，当碳化硅材质的主体横梁需要与不锈钢预载结构、连接件或紧固件配合使用时，温度变化会导致两种材料产生不同的膨胀或收缩量，在连接界面处产生巨大的热应力，导致碳化硅主体横梁发生变形，直接影响运动平台的位置精度和重复定位精度；同时，反复的热应力作用于脆性的碳化硅主体横梁上，可能导致其产生微裂纹甚至断裂，造成严重的安全隐患。

3、因此，亟需提出一种磁预载热解耦结构、气浮滑台及高精度运动平台，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的在于提供一种磁预载热解耦结构，该磁预载热解耦结构能够避免异种材料热膨胀不匹配导致的运动精度低和结构风险的问题。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、磁预载热解耦结构，包括：

4、主体横梁，所述主体横梁沿第一方向延伸，所述主体横梁由第一种材料制作而成；

5、第一预载板，所述第一预载板沿所述第一方向延伸，所述第一预载板由第二种材料制作而成，且所述第一预载板的膨胀系数大于所述主体横梁的膨胀系数；

6、第二预载板，所述第二预载板沿所述第一方向延伸并夹设于所述主体横梁与所述第一预载板之间，所述第二预载板与所述第一预载板胶粘连接，所述第二预载板上设有第一锚定点和连接区，所述第一锚定点位于所述第二预载板沿所述第一方向的中点，所述连接区位于所述锚定点沿所述第一方向的两侧，所述第二预载板与所述主体横梁在所述第一锚定点刚性连接，所述连接区通过柔性结构与所述主体横梁柔性连接，且所述柔性结构能够在所述第一方向上发生弹性变形，所述第二预载板由所述第二种材料制作而成。

7、作为磁预载热解耦结构的一种可选技术方案，所述第一种材料为碳化硅；所述第二种材料为不锈钢。

8、作为磁预载热解耦结构的一种可选技术方案，所述柔性结构包括多个解耦槽，多个所述解耦槽在所述第二预载板的两个所述连接区沿所述第一方向分别均匀间隔设置；所述第二预载板上还设有多个第二锚定点，所述第二锚定点与所述解耦槽一一对应，所述第二锚定点位于对应的所述解耦槽的中心，且所述第二预载板与所述主体横梁在所述第二锚定点刚性连接。

9、作为磁预载热解耦结构的一种可选技术方案，所述解耦槽沿所述第二预载板的厚度方向贯通。

10、作为磁预载热解耦结构的一种可选技术方案，所述解耦槽设有围设在所述第二锚定点的环形槽，所述环形槽在沿第二方向的两侧对称开设有两个断口，所述断口处设有与所述环形槽一体成型的两个相向弯折的勾爪式卡扣槽，所述第二方向与所述第一方向垂直。

11、作为磁预载热解耦结构的一种可选技术方案，所述第一锚定点和所述第二锚定点分别设有连接孔，所述主体横梁和所述第二预载板通过所述连接孔可拆卸连接。

12、作为磁预载热解耦结构的一种可选技术方案，所述第二预载板朝向所述第一预载板的一侧表面设有存胶槽。

13、作为磁预载热解耦结构的一种可选技术方案，相邻的两个所述柔性结构之间以及所述柔性结构与所述第一锚定点之间分别设有所述存胶槽。

14、本发明的第二个目的在于提供一种气浮滑台，该气浮滑台运动精度高。

15、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

16、气浮滑台，包括基座和上述磁预载热解耦结构，所述主体横梁滑动连接于所述基座。

17、本发明的第三个目的在于提供一种高精度运动平台，该高精度运动平台运动精度高。

18、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

19、高精度运动平台，其特征在于，包括上述气浮滑台。

20、本发明的有益效果：

21、本发明提供的磁预载热解耦结构包括主体横梁、第一预载板和第二预载板。第二预载板夹设于主体横梁与第一预载板之间，第一预载板和第二预载板为同为第二种材料，形成双层的预载结构，能够为主体横梁提供预载力。第二预载板上设有第一锚定点和连接区，第二预载板与主体横梁在第一锚定点刚性连接，能够约束基准位置；连接区通过柔性结构与主体横梁柔性连接，柔性结构能够在第一方向上弹性变形。在环境变化时，利用柔性结构的弹性形变抵消主体横梁与第一预载板和第二预载板（预载结构）的热膨胀系数差值，进而释放形变内应力，从而解决了异种材料热膨胀不匹配导致的运动精度低和结构风险的问题。

22、其次，第二预载板的第一锚定点与主体横梁刚性连接，连接区与主体横梁柔性连接，第二预载板起到了将第一预载板连接到主体横梁和消除主体横梁应力的双重作用，结构集成度高。

23、再者，第二预载板与第一预载板为同种材料，胶粘层不受热剪切力，可靠性高。

1.磁预载热解耦结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的磁预载热解耦结构，其特征在于，所述第一种材料为碳化硅；所述第二种材料为不锈钢。

3.根据权利要求1所述的磁预载热解耦结构，其特征在于，所述柔性结构包括多个解耦槽(320)，多个所述解耦槽(320)在所述第二预载板(300)的两个所述连接区沿所述第一方向分别均匀间隔设置；所述第二预载板(300)上还设有多个第二锚定点(340)，所述第二锚定点(340)与所述解耦槽(320)一一对应，所述第二锚定点(340)位于对应的所述解耦槽(320)的中心，且所述第二预载板(300)与所述主体横梁(100)在所述第二锚定点(340)刚性连接。

4.根据权利要求3所述的磁预载热解耦结构，其特征在于，所述解耦槽(320)沿所述第二预载板(300)的厚度方向贯通。

5.根据权利要求4所述的磁预载热解耦结构，其特征在于，所述解耦槽(320)设有围设在所述第二锚定点(340)的环形槽(321)，所述环形槽(321)在沿第二方向的两侧对称开设有两个断口(323)，所述断口(323)处设有与所述环形槽(321)一体成型的两个相向弯折的勾爪式卡扣槽(322)，所述第二方向与所述第一方向垂直。

6.根据权利要求3所述的磁预载热解耦结构，其特征在于，所述第一锚定点(310)和所述第二锚定点(340)分别设有连接孔，所述主体横梁(100)和所述第二预载板(300)通过所述连接孔可拆卸连接。

7.根据权利要求1所述的磁预载热解耦结构，其特征在于，所述第二预载板(300)朝向所述第一预载板(200)的一侧表面设有存胶槽(330)。

8.根据权利要求7所述的磁预载热解耦结构，其特征在于，相邻的两个所述柔性结构之间以及所述柔性结构与所述第一锚定点(310)之间分别设有所述存胶槽(330)。

9.气浮滑台，其特征在于，包括基座和权利要求1-8任一项所述的磁预载热解耦结构，所述主体横梁(100)滑动连接于所述基座。

10.高精度运动平台，其特征在于，包括权利要求9所述的气浮滑台。