CN109968049A - 一种超精密燕尾槽构型的气浮导轨 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超精密燕尾槽构型的气浮导轨，包括导轨本体、直线电机和溜板，所述导轨本体截面呈燕尾槽型；所述溜板包括上溜板和两个侧溜板，上溜板的两端分别与两个侧溜板相连接，上溜板中设有上节流器，侧溜板中设有侧节流器；上溜板和两个侧溜板形成燕尾槽型的容纳空间，导轨本体设置在容纳空间内；所述直线电机包括定子和动子，直线电机的定子通过定子连接座固定在导轨本体中，动子通过动子固定板连接在上溜板中。本发明的气浮导轨采用燕尾型导轨相比于传统矩形闭式导轨，减少了两个下溜板，有效降低了导轨***的高度和运动质量，有助于减小由惯性引起的几何误差，同时有助于提高***的动态响应，适用于慢刀伺服加工。
Description
技术领域
本发明涉及精密机械领域，尤其涉及一种超精密燕尾槽构型的气浮导轨。
背景技术
现代工业对产品质量的要求越来越高，超精密加工技术是现代制造技术的发展方向，超精密加工机床是其重要的加工设备，机床中的导轨广泛使用气体导轨，它们的摩擦系数低，运动精度高，是超精密机床中的关键装置。气浮导轨存在的承载能力低、加工精度要求高、刚度小等问题，是目前要解决的关键，合理的设计导轨结构、驱动***等是很多专家学者的研究方向形式有助于提高气浮导轨的综合性能。
发明内容
为解决现有的技术问题，本发明提供了一种超精密燕尾槽构型的气浮导轨，减小导轨与溜板间的摩擦力，提高直线运动精度几何尺寸的同时，减少加工成本、降低装配难度、提高设备的可靠性和安全性，同时采用燕尾型导轨相比于传统矩形闭式导轨，减少了两个下溜板，有效降低了导轨***的高度和运动质量，有助于减小由惯性引起的几何误差，同时有助于提高***的动态响应，适用于慢刀伺服加工。
本发明的具体内容如下：一种超精密燕尾槽构型的气浮导轨，包括导轨本体、直线电机和溜板，所述导轨本体截面呈燕尾槽型；所述溜板包括上溜板和两个侧溜板，上溜板的两端分别与两个侧溜板相连接，上溜板中设有上节流器，侧溜板中设有侧节流器；上溜板和两个侧溜板形成燕尾槽型的容纳空间，导轨本体设置在容纳空间内；所述直线电机包括定子和动子，直线电机的定子通过定子连接座固定在导轨本体中，动子通过动子固定板连接在上溜板中。
导轨本体采用燕尾槽构型设计，提高直线运动精度几何尺寸的同时，减少加工成本、降低装配难度，并且具有很高的刚度；上节流器和侧节流器在通入空气时，气体自出气孔导入，在溜板和导轨本体之间形成气膜，溜板与导轨本体之间无接触，滑动时摩擦力接近于零，保证导轨具有平滑的滑动效果，提高定位精度和速度平稳性。
进一步的，所述导轨本体的上端设置导轨凹槽，所述定子连接座固定在导轨凹槽的内部，直线电机的定子固定在定子连接座上；动子固定板的上端与上溜板的下端面固定，直线电机的动子固定在动子固定板上。
进一步的，所述上溜板的底部在导轨凹槽对应的位置设有上溜板凹槽，所述动子固定板设置在上溜板凹槽的底壁上。
进一步的，所述上溜板的截面为矩形，所述侧溜板的截面为直角梯形，上溜板的侧边和侧溜板的侧边齐平；所述侧溜板的斜面与导轨本体的斜面互相平行。
进一步的，所述侧溜板的底部与导轨本体的底面相齐平。
进一步的，所述上节流器的出气孔设置在上溜板的内空间中，且上节流器的出气孔与上溜板的下表面相垂直；所述侧节流器的出气孔设置在侧溜板的内空间中，且侧节流器的出气孔与侧溜板的斜面相垂直。
进一步的，所述上节流器和侧节流器的形式包括小孔节流、环面节流、狭缝节流、多孔质节流、毛细管节流的一种或多种。
本发明的有益效果：采用这样的结构后，本发明溜板与导轨本体之间无接触，滑动时摩擦力接近于零，保证导轨具有平滑的滑动效果，提高定位精度和速度平稳性；导轨本体和溜板采用类燕尾槽结构设计，降低了整体高度，节约加工成本，提高导轨的承载能力，而且本发明气浮导轨具有高刚度；采用直线电机来直接驱动溜板，电机动子直接与溜板相固定连接，直线电机的静子和动子之间没有任何传动元件，省去了传动元件产生的摩擦力，使得气浮导轨的运动精度大大提高；静压气膜具有均化作用，导轨可以做超精密级精度的直线运动；本发明结构简单，使用精度高，可根据不同的设备需求进行调整。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步阐明。
图1为本发明的超精密燕尾槽构型的气浮导轨的整体结构剖视图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的燕尾槽型的气浮导轨由导轨本体1、定子连接座2、上溜板3、侧溜板7、直线电机定子4和动子5、动子固定板6组成。直线电机由定子4和转子动子5组成，整个溜板由上溜板3和两个侧溜板7组成，上溜板3的两端分别与两个侧溜板7固接，上溜板3和两个侧溜板7形成燕尾槽结构，导轨本体1穿过燕尾槽型溜板的内空间。导轨本体1的上端设有导轨凹槽，直线电机安装在导轨凹槽内。定子4连接在定子连接座2上，定子连接座2固定在导轨凹槽内的导轨本体1上，动子固定板6的上端与上溜板3的下端面连接，上溜板3的与导轨本体1对应处设有上节流器8，侧溜板7的两个斜面上分别设有侧节流器9。本发明采用直线电机作为驱动元件，直线电机的动子5直接与溜板啮合，组成一个近零摩擦的导轨。
本实施例优选的，上溜板3的底部在导轨凹槽对应的位置设有上溜板凹槽，动子固定板6设置在上溜板凹槽的底壁上。上溜板3的截面为矩形，所述侧溜板7的截面为直角梯形，上溜板3的侧边和侧溜板7的侧边齐平；所述侧溜板7的斜面与导轨本体1的斜面互相平行，侧溜板7的底部与导轨本体1的底面相齐平。上节流器8的出气孔设置在上溜板3的内空间中，且上节流器8的出气孔与上溜板3的下表面相垂直；所述侧节流器9的出气孔设置在侧溜板7的内空间中，且侧节流器9的出气孔与侧溜板7的斜面相垂直。上节流器8和侧节流器9的形式包括小孔节流、环面节流、狭缝节流、多孔质节流、毛细管节流的一种或多种。
给上节流器8通入压缩空气，在上溜板3与导轨本体1之间形成静压气膜A，给侧节流器9通入压缩空气，在侧溜板7与导轨本体1之间形成静压气膜B，使整个溜板被气膜A、B支撑悬浮于导轨本体1上，溜板与导轨本体1之间通过气膜隔开，对溜板和导轨本体1的几何误差起到了均化作用，不会将溜板和导轨本体1本身的几何误差直接反映到导轨***的几何运动上去，大大提高了导轨的直线运动精度。导轨本体1采用燕尾槽构型设计，减小了导轨的外形体积，节约加工成本，降低了整体的高度和宽度，提高了导轨的承载能力。本发明采用直线电机驱动溜板，没有中间传动***产生摩擦力，这样实现了近零摩擦传动的导轨***。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (7)
1.一种超精密燕尾槽构型的气浮导轨，其特征在于：包括导轨本体、直线电机和溜板，所述导轨本体截面呈燕尾槽型；所述溜板包括上溜板和两个侧溜板，上溜板的两端分别与两个侧溜板相连接，上溜板中设有上节流器，侧溜板中设有侧节流器；上溜板和两个侧溜板形成燕尾槽型的容纳空间，导轨本体设置在容纳空间内；所述直线电机包括定子和动子，直线电机的定子通过定子连接座固定在导轨本体中，动子通过动子固定板连接在上溜板中。
2.根据权利要求1所述的超精密燕尾槽构型的气浮导轨，其特征在于：所述导轨本体的上端设置导轨凹槽，所述定子连接座固定在导轨凹槽的内部，直线电机的定子固定在定子连接座上；动子固定板的上端与上溜板的下端面固定，直线电机的动子固定在动子固定板上。
3.根据权利要求2所述的超精密燕尾槽构型的气浮导轨，其特征在于：所述上溜板的底部在导轨凹槽对应的位置设有上溜板凹槽，所述动子固定板设置在上溜板凹槽的底壁上。
4.根据权利要求1所述的超精密燕尾槽构型的气浮导轨，其特征在于：所述上溜板的截面为矩形，所述侧溜板的截面为直角梯形，上溜板的侧边和侧溜板的侧边齐平；所述侧溜板的斜面与导轨本体的斜面互相平行。
5.根据权利要求1所述的超精密燕尾槽构型的气浮导轨，其特征在于：所述侧溜板的底部与导轨本体的底面相齐平。
6.根据权利要求1所述的超精密燕尾槽构型的气浮导轨，其特征在于：所述上节流器的出气孔设置在上溜板的内空间中，且上节流器的出气孔与上溜板的下表面相垂直；所述侧节流器的出气孔设置在侧溜板的内空间中，且侧节流器的出气孔与侧溜板的斜面相垂直。
7.根据权利要求1所述的超精密燕尾槽构型的气浮导轨，其特征在于：所述上节流器和侧节流器的形式包括小孔节流、环面节流、狭缝节流、多孔质节流、毛细管节流的一种或多种。
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