高精度垂直运动气浮台的制作方法

1.本实用新型涉及精密仪器设备领域。更具体地说，本实用新型涉及一种高精度垂直运动气浮台。


背景技术：

2.在通讯领域的光纤耦合、半导体领域的缺陷检测、生物医疗领域的基因测序等技术领域中，对测试和扫描的定位精准度要求越来越高，而目前垂向运动台多采用线性导轨进行导向，由于线性导轨属于接触式导向，其运动过程中由于接触摩擦使得其运动产生较大误差，降低平台的精度。
3.气浮导轨基于气体动静压效应，实现无摩擦和无振动的平滑移动。它具有运动精度高、清洁无污染等特点。因其误差均化作用，可用比较低的制造精度来获得较高的导向精度。
4.现有的气浮运动台中多采用双气缸用以平衡运动负载的重量，而采用双气缸的方式往往会因为两气缸安装时不能完全平行，进而在运动的过程中气缸之间会发生相互较力，影响运动台的运行精度，严重时甚至会导致运动台不能运动。


技术实现要素：

5.本实用新型的一个目的是提供一种高精度垂直运动气浮台，能够有效解决上述问题，本实用新型的高精度垂直运动气浮台采用单气缸结构，可避免采用两个气缸时气缸之间较力现象的发生，进而提高垂向气浮直线台的运行精度。
6.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了高精度垂直运动气浮台，包括气浮直线台，所述气浮直线台包括气浮导轨及套设于所述气浮导轨之上的滑台，所述气浮直线台采用直线电机驱动，其特征在于，还包括固定座、气缸，所述气浮直线台竖直安装于所述固定座的装载面上，使所述滑台在竖直方向上下运动，所述气缸竖直安装于所述固定座的背面，所述气缸的缸体一端固定于所述固定座上，活塞杆一端通过连接件连接于所述滑台顶端。
7.优选的是：所述连接件包括气缸转接件、浮动接头，所述气缸转接件的一端与所述滑台的顶端连接，所述气缸转接件的另一端与所述浮动接头的一端连接，所述浮动接头的另一端与所述气缸的活塞杆顶端连接。
8.优选的是：上述还包括调压阀，所述调压阀固定于所述固定座的背面，位于所述气缸的下方，所述调压阀通过软管与所述气缸连接，用于调节通入所述气缸内气体压力。
9.优选的是：所述气浮导轨的安装面两侧沿所述滑台滑动方向上固定有一对预载条，所述滑台两侧固定有与所述预载条相对应的永磁铁。
10.优选的是：所述滑台上设置有气管接头及与所述气管接头连通的气路通道，所述气路通道上设有垂向气浮导轨的出气口。
11.优选的是：所述气路通道的出气口处镶嵌红宝石材质的节流气嘴，所述节流气嘴
端部设有0.2mm的节流小孔。
12.优选的是：所述直线电机包括电机定子和电机动子，其中，所述电机定子固定安装于所述滑台上，所述电机动子固定安装于所述气浮导轨上。
13.优选的是：所述气浮直线台还包括位置信息反馈系统，包含光栅尺和读数头，其中所述光栅尺安装于所述滑台上，所述读数头安装于所述气浮导轨上。
14.优选的是：所述气浮导轨安装面设有过线槽，所述固定座与所述气浮导轨连接侧的底端设有过线孔，所述固定座底面上还安装有接线盒，所述气浮直线台上的连接线缆固定于所述过线槽内，穿过所述过线孔通入到所述接线盒中。
15.优选的是：所述固定座底面上设有通孔，所述滑台表面设有安装孔。
16.本实用新型至少包括以下有益效果：
17.1、本实用新型高精度垂直运动气浮台的滑台顶端中部安装有气缸转接件，并通过浮动接头与气缸连接用以平衡滑台及滑台上所装待测工件的负载重量，由于采用单气缸有效避免了采用两个气缸时气缸之间较力现象的发生，进而提高了垂向气浮直线台的运行精度。
18.2、本实用新型高精度垂直运动气浮台在滑台气路通道的出气口处镶嵌红宝石材质的节流气嘴，气嘴端部设有0.2mm的节流小孔，且在气浮导轨安装面两侧设有预载条及滑台两侧设有永磁铁，采用小孔节流方式并结合永磁预载使平台实现无接触运行，有效提高垂直运动气浮台的精度。
19.3、本实用新型高精度垂直运动气浮台采用直线电机驱动，其中电机的定子部分安装在滑台上，动子部分安装于气浮导轨上；而提供位置信息反馈的光栅系统中的光栅尺与滑台相固定，读数头与气浮导轨固定，这就使得运动的滑台部件在运行过程中线缆不会跟着运动，进而提高平台的运行精度；使得平台定位精度可达0.1μm，重复定位达0.05μm，运行直线度和平面度可达0.1μm。
20.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
21.图1为本实用新型的高精度垂直运动气浮台结构示意图。
22.图2为本实用新型的高精度垂直运动气浮台正面示意图。
23.图3为本实用新型的高精度垂直运动气浮台背面示意图。
24.图4为本实用新型的高精度垂直运动气浮台其中一个方向侧面示意图。
25.图5为本实用新型的高精度垂直运动气浮台另一个方向侧面示意图。
26.图6为本实用新型的高精度垂直运动气浮台h
‑
h剖面图。
27.图7为本实用新型的高精度垂直运动气浮台过线槽示意图。
28.附图标记说明：气浮导轨1；预载条2；固定座3；调压阀4；接线盒5；滑台6；读数头7；读数头安装座8；电机动子9；气缸转接件10；气缸11；气缸安装块12；浮动接头13；气管14；气管固定夹15；限位块16；电机定子17；永磁铁18；气管接头19；气路通道20；过线槽21；过线孔22；通孔23；安装孔24；光栅尺25。
具体实施方式
29.下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
30.需要说明的是，在本实用新型的描述中，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.如图1
‑
7所示，本实用新型提供一种高精度垂直运动气浮台，包括气浮直线台，所述气浮直线台包括气浮导轨1及套设于所述气浮导轨之上的滑台6，所述气浮直线台采用直线电机驱动，还包括固定座3、气缸11，所述气浮直线台竖直安装于所述固定座3的装载面上，使所述滑台6在竖直方向上下运动，所述气缸11竖直安装于所述固定座3的背面，所述气缸的缸体一端固定于所述固定座3上，活塞杆一端通过连接件连接于所述滑台6顶端；
32.所述连接件包括气缸转接件10、浮动接头13，所述气缸转接件10的一端与所述滑台6顶端连接，所述气缸转接件10的另一端与所述浮动接头13的一端连接，所述浮动接头13的另一端与所述气缸11活塞杆顶端连接；
33.上述还包括调压阀4，所述调压阀4固定于所述固定座3的背面，位于所述气缸11下方，所述调压阀4通过软管与所述气缸11连接，用于调节通入所述气缸11内气体压力。
34.上述实施例中，固定座3由两块等宽度矩形板垂直连接呈“l”型结构，其垂直两侧还分别固定连接有直角三角形支撑板，三角形结构使固定座3结构更稳定，固定座3“l”型结构竖直面外侧为固定座3前面即装载面，竖直面内侧面为固定座3背面，固定座3“l”型结构水平面为固定座3底面；气浮直线台竖直安装，其气浮导轨1安装面通过螺钉与固定座3装载面固定连接，气浮直线台滑台6套设于气浮导轨1外表面，沿气浮导轨1表面竖直上下滑动，滑台6顶端中部通过螺钉固定连接气缸转接件10一端，气缸转接件10另一端通过螺钉连接浮动接头13一端，浮动接头13另一端通过螺钉连接气缸11活塞杆上端，气缸11缸体端通过气缸安装块12竖直固定安装于固定座3背面中心轴线上，气缸11及浮动接头13、气缸转接件10均位于固定座3竖直中心轴线方向上，使气缸11及滑台6运行时受力均匀，提高高精度垂直运动气浮台精度；固定座3背面气缸11下方固定安装有调压阀4，调压阀4上设有出气孔及进气孔，调压阀4上端出气孔通过软管连接气缸11下端进气孔，调压阀4下端进气孔与压缩空气管道连接；当通入气体，压缩空气通过调压阀4从气缸11底端的进气孔通入气缸11内，由气压的作用使气缸11活塞杆做竖直方向上下运动，通过调节调压阀4来调整通入气缸11内气体压力，配合滑台6的上下运动，进而滑台6以及滑台6表面安装的待测工件的重量平衡抵消掉，以保证高精度垂直运动气浮台运行精度。
35.基于上一实施例，在另一实施例中，所述气浮导轨1的安装面两侧沿所述滑台6滑动方向上固定有一对预载条2，所述滑台6两侧固定有与所述预载条2相对应的永磁铁18；
36.所述滑台6上设置有气管接头19及与所述气管接头19连通的气路通道20，所述气路通道20上设有垂向气浮导轨1的出气口；
37.所述气路通道20的出气口处镶嵌红宝石材质的节流气嘴，所述节流气嘴端部设有0.2mm的节流小孔。
38.上述实施例中，气浮导轨1底面两侧沿滑台6滑动方向固定有一对预载条2，滑台6
两侧固定有与预载条2相对应的永磁铁18，预载条2与永磁铁18之间呈磁性吸附状态，实现气浮导轨1两侧与滑台6两侧的永磁预载功能；滑台6上设置有气管接头19，气管接头19一端连接气管14，连接高压气体设备的气管14由气管固定夹15固定于滑台6侧面，使气管14随滑台一起运动，滑台6上还设置有与气管接头19另一端相通的横向及纵向气路通道20，横向气路通道20与纵向气路通道20垂直且相通，气路通道20上设有垂向气浮导轨的出气口，气路通道20的出气口处镶嵌红宝石材质的节流气嘴，节流气嘴端部设有0.2mm的节流小孔；高压气体通入滑台6上气管14后进入气管接头19内，使滑台6气路通道20内充满气体，气路通道20内气体从气路通道20出气口流入节流小孔，由小孔节流作用使气浮导轨1与滑台6之间形成一层稳定气膜，通过气膜气浮支撑和永磁预载的共同作用，使滑台6运动时气浮导轨1与滑台6之间无任何接触摩擦，保证了垂直运动气浮台的高精度。
39.基于上一实施例，在另一实施例中，所述直线电机包括电机定子17和电机动子9，其中，所述电机定子17安装于所述滑台6上，所述电机动子9安装于所述气浮导轨1上；
40.所述气浮直线台还包括位置信息反馈系统，包含光栅尺25和读数头7，其中所述光栅尺25固定安装于滑台6上，所述读数头7安装于所述气浮导轨1上；
41.所述气浮导轨1底面设有过线槽21，所述固定座3与所述气浮导轨1连接侧的底端设有过线孔22，所述固定座3底面上还安装有接线盒5，所述气浮直线台上的连接线缆固定于所述过线槽内21，穿过所述过线孔22通入到所述接线盒5中。
42.上述实施例中，所述气浮直线台采用直线电机驱动，包括电机定子17和电机动子9，其中电机的定子17部分安装在滑台6上，电机动子9部分安装于气浮导轨1上，由电机动子9驱动电机定子17及滑台6做竖直方向上下运动，气浮导轨1下端还设有限位块16，以防止滑台6下落时撞击设备造成损坏；而提供位置信息反馈系统中的光栅尺25与滑台6相固定，读数头7安装于读数头安装座8上与气浮导轨1相固定，电机动子9和读数头7的线缆通过气浮导轨1底部的过线槽21和固定座3过线孔22，最后通到接线盒5中，这就使得滑台6在运行过程中线缆不会跟着运动，进而提高平台的运行精度，使得高精度垂直运动气浮台定位精度可达0.1μm，重复定位达0.05μm，运行直线度和平面度可达0.1μm。
43.基于上一实施例，在另一实施例中，所述固定座3底面上设有通孔23，所述滑台6表面设有安装孔24。
44.上述实施例中，固定座3底部加工有通孔23用于与用户的设备支架通过螺钉进行固定连接，滑台6表面加工有安装孔24用于与待测工件通过螺钉进行固定连接。
45.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。