专利名称：高精度低摩擦磁浮－滑动复合导轨的制作方法
技术领域：
本发明涉及运动导向装置，更具体地说是导轨。
背景技术：
加工机械和长度测量仪器的性能均与导轨特性密不可分，现代机床和高精度仪器要求导轨能够满足快速运动及高精度定位。传统的滑动导轨结构简单、刚性好、承载能力强，但因摩擦系数大，所以对润滑的要求高、能耗大、运动速度受限制；传统的滚动导轨摩擦系数小、发热量小、寿命较长，但刚度差、承载能力低、难以实现高的导向精度和运动稳定性，且高速时易产生振动和噪声；气浮导轨近年来发展很快，其摩擦、噪声、振动均很小，导向精度高、寿命长、可实现高速运动、无须润滑，但承载能力低、结构复杂、制作成本高、无法用于真空环境，还需考虑排出气流对测量系统的干扰；磁浮导轨是近年发展起来的另一新型导轨，其承载能力大，摩擦、噪声、振动小，对运行速度无限制，无须润滑，采用电磁铁时，对环境无要求，运动及系统特性可调易控；但系统结构复杂、制作成本高、性能不稳定、导向精度不易控制、电磁铁发热的影响难以克服。所以在设计现代机床和高精度仪器时，选用任何一种导轨，都很难同时满足承载、高速或低速、高稳定性、高导向精度、低成本等各方面的要求，成为提高机床和仪器性价比的瓶颈。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种将滑动导轨与磁浮导轨相结合、结构简单高精度低摩擦磁浮-滑动复合导轨。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是本发明的结构特点是在移动件的底部端面与导轨的支承面之间，同性相对地安装永久磁铁副，以所述永久磁铁副形成的斥力保持移动件的底部端面与导轨的支承面之间处于非接触状态，并在移动件与导轨的顶部导向面之间形成正压力；以所述移动件与导轨的一侧部端面为侧部导向面，在与所述侧部导向面相对的另一侧部端面上，同性相对地安装永久磁铁副，以所述永久磁铁副形成的斥力保持移动件与导轨在该侧部端面处于非接触状态，并在侧部导向面上形成正压力。
本发明的结构特点也在于在所述底部永久磁铁副中，处在移动体中的磁铁条为固定设置，处在导轨中的磁铁条在高度位置上可调。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在
1、本发明既继承了滑动导轨结构简单、制作成本低、导向性能稳定的优点，又兼备了磁浮导轨摩擦小、抗振动干扰能力强、低速时不易出现爬行等优良特性，使导轨能同时满足运动特性好和导向精度高的要求，且具有较强的载荷适应性和抗振动能力。
2、本发明导向精度由顶部导向面与侧部导向面的加工精度决定；由于在运动件和导轨的非导向面上，同性相对地安装了永久磁铁副，以永久磁铁副产生的斥力克服运动件重量并给导向面上施以一定的正压力，保证运动件与导轨在导向面上的可靠接触；本发明可以通过适当设置永久磁铁副间的间距，从而使移动件与导轨在导向面上处于临界接触状态，而非导向面处于非接触状态，从而大大减小导轨与移动件之间的摩擦力。
3、本发明通过导向面形状公差等级的选择，可使导轨具有不同的导向精度；通过调整磁铁副间的相对位置，可改变斥力大小，使导轨适应不同的载荷；磁浮导轨的刚度随着磁铁间间隙的改变而改变，可抵抗不同频率的振动；因此该导轨具有很强的自适应性。
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明正常工作状态下移动件受力示意图。
图3为本发明在干扰力作用下移件件受力示意图。
图中标号1移动件、2导轨、3顶部导向面、4底部永久磁铁副、5侧部导向面、6侧部永久磁铁副。
以下通过具体实施方式
对本发明作进一步描述实施例参见图1，本实施例是在移动件1的底部端面与导轨2的支承面之间，同性相对地安装一对底部永久磁铁副4，以底部永久磁铁副4形成的斥力保持移动件1的底部端面与导轨2的支承面之间处于非接触状态，并在移动件1与导轨2的顶部导向面3之间形成正压力；以移动件1与导轨2的一侧部端面为侧部导向面5，在与侧部导向面5相对的另一侧部端面上，同性相对地安装侧部永久磁铁副6，以侧部永久磁铁副6形成的斥力保持移动件1与导轨2在该侧部端面处于非接触状态，并在侧部导向面5上形成正压力。
滑动摩擦导轨经过长期的改革与发展，导向精度已能达到纳米量级，且在轻载、中低速情况下，导向精度稳定；其结构简单，易装配，本实施例中的结构形式继承了滑动导轨的导向原理和结构特点。
随着直线电机的研究与发展，与之原理上有相通之处的磁浮轴承与磁浮导轨也成为世界学术界研究的热点，且应用于磁悬浮车、磁悬浮工作台机床等。虽然因电磁铁优良的可控性被广泛用于磁浮轴承与和磁浮导轨，但电网不稳定、外界力干扰等因素导致其难以实现高的导向精度和可靠性，同时为减小电磁铁发热对系统性能的影响，往往会使系统结构上变得非常复杂。因此国际上越来越多的科学家又把注意力转向造价低、结构简单、维修使用方便、不需要能源、不发热的永久磁铁，磁体同极间的斥力具有类似于压缩弹簧的特性。
本实施例中，利用底部永久磁铁副4的正向加力，使移动体呈1悬浮状态，并与导轨2的顶部导向面3接触；利用侧部永久磁铁副6的侧向加力，使移动体1与导轨2的在侧部导向面5上相接触；具体实施中，在底部永久磁铁副4中，移动体1中的磁铁条为固定设置，导轨2中的磁铁条在高度位置上可调，通过改变永久磁铁副中一对磁铁之间的距离可改变斥力的大小；同时，移动体1中的磁铁宽度和长度均小于导轨2中的磁铁宽度和长度，以保证移动体1在任何工作位置，所受斥力的状态不变。
原理如图2、图3所示，图中f1、f2、f3为磁铁斥力，f4、f5和f6为导轨2的抑制力、f7为移动体1的重力，f8为干扰力。正常工作时移动体1上的受力量值很小；受到干扰力f8的影响时，相应磁铁副能产生瞬态大量值的恢复力，使运动体快速恢复到正常工作状态。
权利要求
1.高精度低摩擦磁浮-滑动复合导轨，其特征是a、在移动件(1)的底部端面与导轨(2)的支承面之间，同性相对地安装底部永久磁铁副(4)，以所述底部永久磁铁副(4)形成的斥力保持移动件(1)的底部端面与导轨(2)的支承面之间处于非接触状态，并在移动件(1)与导轨(2)的顶部导向面(3)之间形成正压力；b、以所述移动件(1)与导轨(2)的一侧部端面为侧部导向面(5)，在与所述侧部导向面(5)相对的另一侧部端面上，同性相对地安装侧部永久磁铁副(6)，以所述侧部永久磁铁副(6)形成的斥力保持移动件(1)与导轨(2)在该侧部端面处于非接触状态，并在侧部导向面(5)上形成正压力。
2.根据权利要求1所述的复合导轨，其特征是在所述底部永久磁铁副(4)中，处在移动体(1)中的磁铁条为固定设置，处在导轨(2)中的磁铁条在高度位置上可调。
全文摘要
高精度低摩擦磁浮－滑动复合导轨，其特征是在移动件底部端面与导轨支承面间，同性相对地安装底部永久磁铁副，以其形成斥力保持移动件底部端面与导轨支承面之间处于非接触状态，并在移动件与导轨的顶部导向面之间形成正压力；以移动件与导轨的一侧部端面为侧部导向面，在与侧部导向面相对的另一侧部端面上，同性相对地安装侧部永久磁铁副，以侧部永久磁铁副形成的斥力保持移动件与导轨在该侧部端面处于非接触状态，并在侧部导向面上形成正压力。本发明将滑动导轨与磁浮导轨相结合，结构简单、精度高、低摩擦。
文档编号G12B3/00GK1852019SQ20061003976
公开日2006年10月25日 申请日期2006年4月12日 优先权日2006年4月12日
发明者余晓芬, 奚琳, 黄斌 申请人:合肥工业大学