一种气浮精密运动平台[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810258380.7
(22)申请日 2018.03.27
(71)申请人 广东工业大学
地址 510060 广东省广州市越秀区东风东
路729号
(72)发明人 尹自强　罗思鑫　王素娟　张霞峰　
林剑　魏棵榕　郭亚文　姚建华　
孔德坤　
(74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限
公司 11227
代理人 张春水　唐京桥
(51)Int.Cl.
B24B 41/06(2012.01)
B24B 41/02(2006.01)
(54)发明名称一种气浮精密运动平台(57)摘要本发明公开了一种气浮精密运动平台，真空吸附平台安装在底座的运动轨道上；真空吸附平台通过第一过渡板与直线电机固定连接；直线电机安装在底座上；内置真空发生器设置在真空吸附平台内部；气浮轴承镶嵌在真空吸附平台的底部与两侧；外接真空发生器与真空吸附平台可拆卸连接；真空吸附平台内部设置有第一气路和第二气路，第一气路与内置真空发生器连通，用于吸附工件；第二气路分别与外接真空发生器和气浮轴承连通，用于在真空吸附平台与底座之间产生气膜。

解决了现有的超精密磨削机床容易因机械导轨与平台之间存在摩擦和热变形而导致定位和运动精度降低，从而影响工件加工精度的技
术问题。

权利要求书2页 说明书6页 附图3页CN 108466173 A 2018.08.31
C N 108466173
A
1.一种气浮精密运动平台，其特征在于，包括：底座、直线电机、第一过渡板、真空吸附平台、内置真空发生器、气浮轴承和外接真空发生器；
所述真空吸附平台安装在所述底座的运动轨道上；
所述真空吸附平台通过所述第一过渡板与所述直线电机固定连接；
所述直线电机安装在所述底座上；
所述内置真空发生器设置在所述真空吸附平台内部；
所述气浮轴承镶嵌在所述真空吸附平台的底部与两侧；
所述外接真空发生器与所述真空吸附平台可拆卸连接；
所述真空吸附平台内部设置有第一气路和第二气路，所述第一气路与所述内置真空发生器连通，用于吸附工件；
所述第二气路分别与所述外接真空发生器和所述气浮轴承连通，用于在所述真空吸附平台与所述底座之间产生气膜，在所述真空吸附平台底部形成真空负压。

2.根据权利要求1所述的气浮精密运动平台，其特征在于，所述真空吸附平台包括：所述内置真空发生器、开关阀门和压力表；
所述开关阀门设置在所述真空吸附平台内部，通过所述第一气路与所述真空吸附平台的第二侧面的第一进气口连接，所述开关阀门的控制拨杆设置在所述真空吸附平台的第一侧面上，用于控制气体从所述第一进气口进入所述真空吸附平台内部；
所述压力表安装在所述真空吸附平台的第一侧面上并与所述第一气路连通，用于检测所述第一气路的压力大小值。

3.根据权利要求2所述的气浮精密运动平台，其特征在于，所述镶嵌有气浮轴承的所述真空吸附平台的两侧面均设置有第二进气口，所述第二进气口与所述第二气路连通。

4.根据权利要求3所述的气浮精密运动平台，其特征在于，所述真空吸附平台的第四侧面设置有第三进气口，所述真空吸附平台第二侧面设置有与所述第三进气口相对应的第一出气口，所述第三进气口、所述第二进气口与所述第一出气口之间形成所述第二气路。

5.根据权利要求4所述的气浮精密运动平台，其特征在于，所述真空吸附平台上表面设置有与所述第一气路相连通的第一气孔，用于吸附加工工件。

6.根据权利要求4所述的气浮精密运动平台，其特征在于，所述真空吸附平台下表面设置有与所述第二气路相连通的第二气孔，用于在所述外接真空发生器对所述第二气路进行抽真空时产生真空负压。

7.根据权利要求1所述的气浮精密运动平台，其特征在于，还包括：光栅尺、读数头、光栅尺固定板和第二过渡板；
所述光栅尺安装在所述光栅尺固定板上；
所述光栅尺固定板固定在所述底座上；
所述读数头与所述第二过渡板固定连接；
所述读数头的移动方向与所述光栅尺平行；
所述第二过渡板与所述第一过渡板固定连接。

8.根据权利要求1所述的气浮精密运动平台，其特征在于，所述底座为大理石底座。

9.根据权利要求1所述的气浮精密运动平台，其特征在于，所述气浮轴承为石墨气浮轴承。

10.根据权利要求2所述的气浮精密运动平台，其特征在于，还包括：消声器；所述消声器设置在所述真空吸附平台内部并与所述内置真空发生器连接。

一种气浮精密运动平台
技术领域
[0001]本发明涉及工件加工机构技术领域，尤其涉及一种气浮精密运动平台。

背景技术
[0002]随着我国精密和超精密加工发展策略的实施和经过多年的努力，不论是精密机床、金刚石工具，还是精密加工工艺，都已经形成了一整套完整的精密制造技术系统，为推动机械制造向更高层次发展奠定了基础。

随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造业开始将大量的人力、财力和物力投入先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中。

[0003]磨床是一种利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。

磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。

磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削。

[0004]近年来，光纤通讯行业发展一场迅速，用于光纤之间对接的光纤连接器，其主要组成部分是V型槽结构，V型槽的加工精度直接影响到光纤连接器的性能。

目前，对光纤连接器的专用超精密磨削机床的研究尚处于起步阶段，现超精密磨削机床的X轴为机械导轨和直线电机驱动，且导轨和真空吸附平台分开，这种方式容易因机械导轨与平台之间存在摩擦和热变形等原因而导致定位和运动精度降低，从而影响到加工件的加工精度。

发明内容
[0005]本发明提供了一种气浮精密运动平台，用于解决现有的超精密磨削机床容易因机械导轨与平台之间存在摩擦和热变形而导致定位和运动精度降低，从而影响工件加工精度的技术问题。

[0006]本发明提供的一种气浮精密运动平台，包括：底座、直线电机、第一过渡板、真空吸附平台、内置真空发生器、气浮轴承和外接真空发生器；
[0007]所述真空吸附平台安装在所述底座的运动轨道上；
[0008]所述真空吸附平台通过所述第一过渡板与所述直线电机固定连接；
[0009]所述直线电机安装在所述底座上；
[0010]所述内置真空发生器设置在所述真空吸附平台内部；
[0011]所述气浮轴承镶嵌在所述真空吸附平台的底部与两侧；
[0012]所述外接真空发生器与所述真空吸附平台可拆卸连接；
[0013]所述真空吸附平台内部设置有第一气路和第二气路，所述第一气路与所述内置真空发生器连通，用于吸附工件；
[0014]所述第二气路分别与所述外接真空发生器和所述气浮轴承连通，用于在所述真空吸附平台与所述底座之间产生气膜，在所述真空吸附平台底部形成真空负压。

[0015]优选地，所述真空吸附平台包括：所述内置真空发生器、开关阀门和压力表；[0016]所述开关阀门设置在所述真空吸附平台内部，通过所述第一气路与所述真空吸附
平台的第二侧面的第一进气口连接，所述开关阀门的控制拨杆设置在所述真空吸附平台的第一侧面上，用于控制气体从所述第一进气口进入所述真空吸附平台内部；
[0017]所述压力表安装在所述真空吸附平台的第一侧面上并与所述第一气路连通，用于检测所述第一气路的压力大小值。

[0018]优选地，所述镶嵌有气浮轴承的所述真空吸附平台的两侧面均设置有第二进气口，所述第二进气口与所述第二气路连通。

[0019]优选地，所述真空吸附平台的第四侧面设置有第三进气口，所述真空吸附平台第二侧面设置有与所述第三进气口相对应的第一出气口，所述第三进气口、所述第二进气口与所述第一出气口之间形成所述第二气路。

[0020]优选地，所述真空吸附平台上表面设置有与所述第一气路相连通的第一气孔，用于吸附加工工件。

[0021]优选地，所述真空吸附平台下表面设置有与所述第二气路相连通的第二气孔，用于在所述外接真空发生器对所述第二气路进行抽真空时产生真空负压。

[0022]优选地，还包括：光栅尺、读数头、光栅尺固定板和第二过渡板；
[0023]所述光栅尺安装在所述光栅尺固定板上；
[0024]所述光栅尺固定板固定在所述底座上；
[0025]所述读数头与所述第二过渡板固定连接；
[0026]所述读数头的移动方向与所述光栅尺平行；
[0027]所述第二过渡板与所述第一过渡板固定连接。

[0028]优选地，所述底座为大理石底座。

[0029]优选地，所述气浮轴承为石墨气浮轴承。

[0030]优选地，还包括：消声器；所述消声器设置在所述真空吸附平台内部并与所述内置真空发生器连接。

[0031]本发明提供的一种气浮精密运动平台，通过在真空吸附平台内部设置第一气路和第二气路，第一气路与内置真空管发生器连通，用于吸附工件，第二气路与外接真空发生器连通，用于在真空吸附平台与底座之间产生气膜；在真空吸附平台与底座接触的两侧面和底部均镶嵌有气浮轴承，气浮轴承与第二气路连通，当第二气路通有气体时，真空吸附平台会因底部通气的气浮轴承浮于底座上，通过外接真空发生器对第二气路进行抽气，形成真空吸附，使得真空吸附平台既浮于底座上，又使得真空吸附平台对底座有一种吸附力，从而使得真空吸附平台在运动时不会脱离轨道。

本发明提供的气浮精密运动平台，通过形成气膜，使得真空吸附平台与底座之间减少了机械接触，解决了现有的超精密磨削机床容易因机械导轨与平台之间存在摩擦和热变形而导致定位和运动精度降低，从而影响工件加工精度的技术问题。

附图说明
[0032]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0033]图1为本发明实施例提供的一种气浮精密运动平台的结构示意图；
[0034]图2为本发明实施例提供的一种气浮精密运动平台的一个侧面剖视图；[0035]图3为本发明实施例提供的一种气浮精密运动平台的真空吸附平台透视图；[0036]图4为本发明实施例提供的一种气浮精密运动平台的真空吸附平台侧面气路图；[0037]图5为本发明实施例提供的一种气浮精密运动平台的真空吸附平台底部气路图；[0038]其中，附图标记为：
[0039]1、底座；2、直线电机；3、光栅尺；4、读数头；51、第一过渡板；52、第二过渡板；6、光栅尺固定板；7、真空吸附平台；71、内置真空发生器；72、第一进气口；73、开关阀门；74、压力表；75、消声器；8、气浮轴承；第二进气口A；第二进气口B；第三进气口C；第一出气口D；第二气孔E。

具体实施方式
[0040]本发明实施例提供了一种气浮精密运动平台，用于解决现有的超精密磨削机床容易因机械导轨与平台之间存在摩擦和热变形而导致定位和运动精度降低，从而影响工件加工精度的技术问题。

[0041]为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0042]请参阅图1至图3，本发明提供的一种气浮精密运动平台的一个实施例，包括：[0043]底座1、直线电机2、第一过渡板51、真空吸附平台7、内置真空发生器71、气浮轴承8和外接真空发生器；
[0044]真空吸附平台7安装在底座1的运动轨道上；
[0045]真空吸附平台7通过第一过渡板51与直线电机2固定连接；
[0046]直线电机2安装在底座1上；
[0047]内置真空发生器71设置在真空吸附平台7内部；
[0048]气浮轴承8镶嵌在真空吸附平台7的底部与两侧；
[0049]外接真空发生器与真空吸附平台7可拆卸连接；
[0050]真空吸附平台7内部设置有第一气路和第二气路，第一气路与内置真空发生器71连通，用于吸附工件；
[0051]第二气路分别与外接真空发生器和气浮轴承8连通，用于在真空吸附平台7与底座1之间产生气膜，在真空吸附平台7底部形成真空负压。

[0052]本发明实施例提供的一种气浮精密运动平台，通过在真空吸附平台7内部设置第一气路和第二气路，第一气路与内置真空发生器71连通，用于吸附工件，第二气路与外接真空发生器连通，用于在真空吸附平台7与底座1之间产生气膜；在真空吸附平台7与底座1接触的两侧面和底部均镶嵌有气浮轴承8，气浮轴承8与第二气路连通，当第二气路通有气体时，真空吸附平台7会因底部通气的气浮轴承浮8于底座上，通过外接真空发生器对第二气路进行抽气，形成真空吸附，使得真空吸附平台7既浮于底座1上，又使得真空吸附平台对底
座1有一种吸附力，从而使得真空吸附平台7在运动时不会脱离轨道。

本发明提供的气浮精密运动平台，通过形成气膜，使得真空吸附平台7与底座1之间减少了机械接触，解决了现有的超精密磨削机床容易因机械导轨与平台之间存在摩擦和热变形而导致定位和运动精度降低，从而影响工件加工精度的技术问题。

[0053]以上是对一种气浮精密运动平台的一个实施例的说明，以下对一种气浮精密运动平台的另一个实施例进行说明：
[0054]请参阅图1至图5，图1至图5是一种气浮精密运动平台另一个实施例的结构示意图，一种气浮精密运动平台，包括：
[0055]底座1、直线电机2、第一过渡板51、真空吸附平台7、内置真空发生器71、气浮轴承8和外接真空发生器；
[0056]真空吸附平台7安装在底座1的运动轨道上；
[0057]真空吸附平台7通过第一过渡板51与直线电机2固定连接；
[0058]直线电机2安装在底座1上；
[0059]内置真空发生器71设置在真空吸附平台7内部；
[0060]气浮轴承8镶嵌在真空吸附平台7的底部与两侧；
[0061]外接真空发生器与真空吸附平台7可拆卸连接；
[0062]真空吸附平台7内部设置有第一气路和第二气路，第一气路与内置真空发生器71连通，用于吸附工件；
[0063]第二气路分别与外接真空发生器和气浮轴承8连通，用于在真空吸附平台7与底座1之间产生气膜，在真空吸附平台7底部形成真空负压。

[0064]进一步地，真空吸附平台7包括：内置真空发生器71、开关阀门73和压力表74；[0065]开关阀门73设置在真空吸附平台7内部，通过第一气路与真空吸附平台7的第二侧面的第一进气口72连接，开关阀门73的控制拨杆设置在真空吸附平台7的第一侧面上，用于控制气体从第一进气口72进入真空吸附平台7内部；
[0066]需要说明的是，本发明实施例中，真空吸附平台7为长方体结构，以其中一个与底座1侧面接触的真空吸附平台7接触面设为真空吸附平台7的第一侧面，与第一侧面对立平行的面设为真空吸附平台7的第三侧面，真空吸附平台7的俯视面为上表面，与真空吸附平台7上表面对立平行的面为下底面，其余两个侧面分别为真空吸附平台7的第二侧面和第四侧面。

[0067]需要说明的是，真空吸附平台7也可以是除长方体结构以外的其他结构，此处不做具体限定。

[0068]需要说明的是，将开关阀门73的控制拨杆设置在真空吸附平台7的第一侧面上，可以使得操作人员通过拨杆实现对从第一进气口72进入真空吸附平台7的气体进行人为控制。

[0069]压力表74安装在真空吸附平台7的第一侧面上并与第一气路连通，用于检测所述第一气路的压力大小值。

[0070]需要说明的是，在真空吸附平台7的第一侧面设置压力表74，可以使得操作人员对第一气路的气体压力值进行可视化监控，实时了解气路的气体压力大小。

[0071]进一步地，镶嵌有气浮轴承8的真空吸附平台7的两侧面均设置有第二进气口，第
二进气口与第二气路连通。

[0072]需要说明的是，真空吸附平台7镶嵌有气浮轴承8的两侧面和底部都与第二气路相连通，当第二进气口A、第二进气口B和第三进气口C通有气体时，气浮轴承8外界气体通过真空吸附平台7的外接真空发生器后产生一定的压降进入到气浮轴承8和底座1之间，在气浮轴承8和底座1之间形成了具有一定承载力的气膜。

[0073]进一步地，真空吸附平台7的第四侧面设置有第三进气口C，真空吸附平台7第二侧面设置有与第三进气口C相对应的第一出气口D，第三进气口C、第二进气口与第一出气口D 之间形成第二气路。

[0074]需要说明的是，真空吸附平台7外界的气体可以通过第二进气口A、第二进气口B和第三进气口C进入，通过第二气路从第一出气口D出。

还需要说明的是，第二气路的第三进气口C和第一出气口D不在同一直线上，有利于在真空吸附平台7底部形成气膜。

[0075]进一步地，真空吸附平台7上表面设置有与第一气路相连通的第一气孔，用于吸附加工工件。

[0076]需要说明的是，在真空吸附平台7上表面设置与第一气路相连通的第一气孔，第一出气口D与内置真空发生器71相连通，通过内置真空发生器71在第一气孔处形成真空预压，对放在真空吸附平台上表面的加工工件产生吸附力。

[0077]进一步地，真空吸附平台7下表面设置有与第二气路相连通的第二气孔E；外接真空发生器通过第二气孔E与第二气路连通。

[0078]需要说明的是，真空吸附平台7的外接真空发生器对第二气路进行抽气，使得真空吸附平台7的底部第二气孔E处产生真空负压，形成真空吸附，使得底座1对真空吸附平台7具有一种吸附力，从而使得真空吸附平台不会脱离运动轨道。

[0079]进一步地，还包括：光栅尺3、读数头4、光栅尺固定板6和第二过渡板52；
[0080]光栅尺3安装在光栅尺固定板6上；
[0081]光栅尺固定板6固定在底座1上；
[0082]读数头4与第二过渡板52固定连接；
[0083]读数头4的移动方向与光栅尺3平行；
[0084]第二过渡板52与第一过渡板51固定连接。

[0085]需要说明的是，光栅尺固定板6固定在底座1上，光栅尺固定板6上设置有光栅尺3，第二过渡板52与真空吸附平台7的第一固定板51固定连接，读数头4与第一过渡板51连接并且可以在光栅尺3方向上移动动，在真空吸附平台7在底座1的运动轨道上运动时，读数头4移动，在光栅尺3上读出相应的移动数值，为真空吸附平台7的精确运动提供了保障。

[0086]进一步地，底座1为大理石底座.
[0087]需要说明的是，大理石底座采用优质的天然大理石料经机械加工，手工精研而成。

黑色光泽，结构精密质地均匀，稳定性好。

强度大、硬度高。

并具有：不生锈耐酸碱、不磁化、不变型、耐磨性好等优点。

能在重负荷及一般温度下保持稳定。

且大理石底座是用天然的石质材料制成的精密基准测量工具，对仪器仪表、精密工具、机械制件的检验，都是理想的基准面。

[0088]进一步地，气浮轴承8为石墨气浮轴承.
[0089]需要说明的是，石墨气浮轴承具有可以自润滑、耐高温、防腐蚀、寿命长等优点，采
用石墨气浮轴承可以增加平台的可靠性。

[0090]进一步地，还包括：消声器；消声器设置在真空吸附平台7内部并与内置真空发生器71连接。

[0091]需要说明的是，消声器的作用时对于同时具有噪声传播的气流管道,可以用附有吸声衬里的管道及弯头或利用截面积突然改变及其他声阻抗不连续的管道等降噪器件,使管道内噪声得到衰减或反射回去。

在本实施例种使用消声器，可以降低真空吸附平台7在工作过中产生的噪声。

[0092]还需要说明的是，还可以在该平台的基础上外接减压阀；外接减压阀设置在真空吸附平台7的镶嵌有气浮轴承8的两侧面，用于在真空吸附平台7的两侧产生相同的气膜厚度。

在真空吸附平台7的镶嵌有气浮轴承8的两侧面设置外接减压阀，真空吸附平台7的镶嵌有气浮轴承8的两侧面在外接减压阀的作用下供给同等压力的气膜厚度，相同的气膜厚度保证了相同的气膜刚度，保证了真空吸附平台7在运动轨道上运动的准直性。

[0093]以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

图1
图2
图3
图4
图5。