专利名称：不受气管扰动影响的长距离气浮直线导轨的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气浮装置，尤其是一种实现长距离的无摩擦气浮导轨。
背景技术：
直线运动导轨的作用是用来支撑和引导运动部件，按给定的方向做往复直线运 动。依按摩擦性质而定，直线运动导轨可以分为滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨、弹性摩擦导 轨、流体摩擦导轨等种类。当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支撑和导 向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力(载荷及运动件本身的重量)的作用下，沿给 定的方向进行直线运动。气浮导轨属于直线导轨的一种，是采用压缩气体产生气膜，实现导轨和滑块的无 摩擦运动。气浮导轨具有摩擦阻力小、运动精度高、清洁无污染等特点，近年来在测量仪器、 精密机械中得到了广泛的应用。简单地说，气浮导轨由气浮轴和气浮套组成，气浮套与气浮 轴之间的气隙要求为微米级，因此气浮轴的同轴度加工精度要求非常高。另一方面，由于受 到重力作用，对气浮轴材料的弯曲刚度要求很高。随着运动件移动距离的增加，气浮轴的长 度增加，因为气浮轴是细长杆件，要保证气浮轴长度全长与气浮套之间的间隙，加工难度很 大。因此，能应用在长距离场合下气浮轴几乎无法加工。如申请号为200710035021. 7的“超长气浮导轨的安装方法及装置”，为了实现超
长气浮导轨，需要将多条气浮导轨连接，保证接缝精度而提出的一种安装方法及装置。该方 案实现非常困难，不便于安装、使用及维护。另一方面，为保证气浮，必须有一定压力的压缩气体进入轴与轴套之间从而产生 气膜。接入方式有两种，轴供气或轴套供气。对于轴向运动来说，通常采用轴套供气，即压 缩气体通过气管连接到气浮套，气浮套内侧气孔排出气体从而产生气膜。这类方式连接方 便、耗气量小。如果采用气浮轴供气，即压缩气体通过气管接入气浮轴，气浮轴外侧气孔排 出气体与气浮套间产生气膜。这种方式对于轴向运动来说，由于气浮轴比气浮套长得多，必 须保证整个气浮套运动范围内都有气孔，因此气体泄漏量大，随着气浮轴的长度增加泄漏 量十分巨大，导致实际工程应用上无法实现。但不论采用哪种方式供气，压缩气体都必须通 过气管连接，当气浮轴或气浮套做轴向运动时，气管也需要做运动，会导致气管弯曲，因气 管具有一定的刚度，这就可能会带来附加力的影响。所产生的附加力必然会传递到运动件， 从而对运动件空间位置及运动造成影响。
发明内容为了克服现有的气浮导轨的无法实现长距离、滑块运动过程中因气管弯曲而对滑 块运动产生的阻力影响、可靠性较低，安装、使用及维护困难的不足，本实用新型提供了一 种能有效实现长距离、消除气管弯曲而对滑块运动产生的阻力影响、可靠性高、安装使用以 及维护方便的长距离气浮导轨。
3[0008]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种不受气管扰动影响的长距离气浮直线导轨，包括气浮轴和气浮套，所述气浮 套套装在所述气浮轴上，所述气浮套至少有两个，所述气浮套均与贮气套密封连接，贮气套 连接承导件，所述承导件与运动件随动，所述长距离气浮直线导轨还包括用以提供长距离 运动的支撑与导向的长距离直线导轨，所述长距离直线导轨上可滑动地安装滑块，所述滑 块与所述气浮轴固定连接，所述贮气套与气浮轴之间为贮气腔，所述气浮轴的轴心开有进 气通道，所述进气通道连接压缩气体进气管，所述进气通道与所述贮气腔连通，所述贮气腔 设有出气口，所述出气口通过连接气管与各个气浮套的进气口连通。所述气浮轴的两端分别套装安装座，所述安装座与所述滑块固定连接。所述长距离气浮直线导轨还包括用以判断承导件偏离气浮轴中间位置是否达到 设定值的位置传感器，所述位置传感器安装在安装座与气浮套之间。所述位置传感器为霍尔传感器和永磁铁，所述霍尔传感器安装在所述安装座上， 所述永磁铁安装在气浮套靠近安装座的外侧。当然，也可以采用诸如光电传感器、光栅编码 器之类的其他位置传感器或其它非接触式接近开关。所述气浮套与贮气套之间通过0型圈对贮气套密封。本实用新型采用的基本技术思路为利用常规直线导轨技术，保证大范围运动时 直线导轨的精度，结合小范围气浮导轨技术，实现导轨运动的无摩擦。并通过主动控制普通 直线导轨滑块运动，从而跟随承导件运动，保证承导件运动时始终在气浮导轨范围内，从而 实现长距离的无摩擦直线运动。承导件与导轨间实现无摩擦运动，根据检测气浮套位置，主动控制滚珠丝杠带动 直线导轨滑块运动，保证气浮承导件位于气浮轴中心附近。这样就能够保证承导件在长距 离移动情况下始终保持无摩擦。所述滑块控制单元除了使用滚珠丝杠外，还可以通过同步 带、皮带或钢丝绳等各类常规方式控制滑块移动。本实用新型的有益效果主要表现在气浮套根据承导件位置无摩擦随动，根据检 测气浮套位置，通过电机等驱动源，通过滚珠丝杠、同步带、皮带或钢丝绳等各类常规方式 控制滑块移动，尽可能保证承导件位于气浮轴中间位置。这样就能够保证运动件在超长距 离移动情况下始终保持无摩擦。同时由于对气浮装置通过气浮轴供气，而运动件是固定在 承导件上的，因此装置移动时进气管弯曲产生的力只作用在气浮轴上，而不会传递到贮气 套，从而也不会对连接到贮气套的承导件产生附加力的影响。
图1是不受气管扰动影响的长距离气浮导轨结构图。图2是气浮导轨气管连接方式结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步描述。参照图1和图2，一种不受气管扰动影响的长距离气浮导轨，包括气浮轴3和气浮 套2，所述气浮套2套装在所述气浮轴3上，所述气浮套2至少有两个，所述气浮套2均与贮 气套4密封连接，贮气套4与承导件1固定连接，所述承导件1与运动件随动，所述长距离气浮直线导轨还包括用以提供长距离运动的支撑与导向的长距离直线导轨5，所述长距离 直线导轨5上可滑动地安装滑块6，所述滑块6与所述气浮轴3固定连接，所述贮气套4与 气浮轴3之间为贮气腔，所述气浮轴3的轴心开有进气通道7，进气通道7连接压缩气体进 气管12，所述进气通道7与所述贮气腔连通，所述贮气腔设有出气口，所述出气口通过连接 气管11与各个气浮套2的进气口连通。所述气浮轴3的两端分别套装安装座8，所述安装座8与所述滑块6固定连接。所述长距离气浮直线导轨还包括用以判断承导件偏离气浮轴中间位置是否达到 设定值的位置传感器，所述位置传感器安装在安装座与气浮套之间。所述位置传感器为霍尔传感器9和永磁铁10，所述霍尔传感器9安装在所述安装 座8上，所述永磁铁10安装在气浮套靠近安装座的外侧。当然，也可以采用诸如光电传感 器、光栅编码器之类的其他位置传感器或其它非接触式接近开关。气浮套与贮气套间通过0型圈对贮气套密封。本实施例中，气浮套2为两个，当承导件1沿与气浮轴3轴向平行的方向短距离移 动时，随即拖动贮气套4与气浮套2在气浮轴3上轴向随动。当某一方向的位置传感器检 测到气浮套接近后，主动控制电机13，通过丝杠15控制丝杠滑块16按气浮套2相同运动方 向移动，从而保证承导件1始终位于气浮轴3的中间位置。对于长距离移动的场合，通过主 动驱动机构带动滑块移动，由于气浮套与气浮轴之间无摩擦运动的特性，滑块的移动过程 并不对气浮套和贮气套及承导件的空间位置及运动造成影响。故而巧妙地将轴向长距离无 摩擦移动嫁接到一般直线导轨系统上，由普通直线导轨保证长距离运动精度的同时利用极 短气浮导轨实现无摩擦。同时由于对长距离气浮直线导轨通过气浮轴的轴心孔供气，再经贮气腔后通过气 管给各个气浮套供气，而承导件是固定在贮气套上的，因此装置移动时气管弯曲产生的附 加力不会传递到贮气套和气浮套，从而也不会对承导件及其所连接的运动件产生附加力的影响。
权利要求一种不受气管扰动影响的长距离气浮直线导轨，包括气浮轴和气浮套，所述气浮套套装在所述气浮轴上，所述气浮套至少有两个，所述气浮套均与贮气套密封连接，贮气套连接承导件，所述承导件与运动件随动，其特征在于所述长距离气浮直线导轨还包括用以提供长距离运动的支撑与导向的长距离直线导轨，所述长距离直线导轨上可滑动地安装滑块，所述滑块与所述气浮轴固定连接，所述贮气套与气浮轴之间为贮气腔，所述气浮轴的轴心开有进气通道，所述进气通道连接压缩气体进气管，所述进气通道与所述贮气腔连通，所述贮气腔设有出气口，所述出气口通过连接气管与各个气浮套的进气口连通。
2.如权利要求1所述的不受气管扰动影响的长距离气浮直线导轨，其特征在于所述 气浮轴的两端分别套装安装座，所述安装座与所述滑块固定连接。
3.如权利要求1或2所述的不受气管扰动影响的长距离气浮直线导轨，其特征在于 所述长距离气浮直线导轨还包括用以判断承导件偏离气浮轴中间位置是否达到设定值的 位置传感器，所述位置传感器安装在安装座与气浮套之间。
4.如权利要求3所述的不受气管扰动影响的长距离气浮直线导轨，其特征在于所述 位置传感器为霍尔传感器和永磁铁，所述霍尔传感器安装在所述安装座上，所述永磁铁安 装在气浮套靠近安装座的外侧。
5.如权利要求1或2所述的不受气管扰动影响的长距离气浮直线导轨，其特征在于 所述气浮套与贮气套之间通过0型圈对贮气套密封。
专利摘要一种不受气管扰动影响的长距离气浮直线导轨，包括气浮轴和气浮套，气浮套套装在气浮轴上，气浮套至少有两个，气浮套均与贮气套密封连接，贮气套连接承导件，承导件与运动件随动，长距离气浮直线导轨还包括用以提供长距离运动的支撑与导向的长距离直线导轨，长距离直线导轨上可滑动地安装滑块，滑块与气浮轴固定连接，贮气套与气浮轴之间为贮气腔，气浮轴的轴心开有进气通道，进气通道连接压缩气体进气管，进气通道与贮气腔连通，贮气腔设有出气口，出气口通过连接气管与各个气浮套的进气口连通。本实用新型能有效实现长距离、消除气管弯曲而对滑块运动产生的阻力影响、可靠性高、安装使用以及维护方便。
文档编号F16C32/06GK201679862SQ20102018283
公开日2010年12月22日 申请日期2010年5月7日 优先权日2010年5月7日
发明者单晓杭, 孙建辉, 汪庆武, 谢明峰 申请人:浙江工业大学