[发明专利]用于气浮轴承的气浮垫

说明书

技术领域

本发明涉及气浮垫，尤其涉及一种用于气浮轴承的气浮垫。

背景技术

气浮轴承是超精密测量与加工系统的关键部件，它具有清洁、无摩擦等优点。随着纳米技术、先进光学器件及集成电路等气浮轴承应用领域的发展，对气浮轴承的静态性能及定位精度提出了更高的要求。

刚度特性是衡量气浮轴承的重要指标之一，影响刚度特性的一个重要因素为气膜厚度，从气浮轴承的刚度与气膜厚度的关系曲线可以看出，随气膜厚度增大气浮轴承的刚度为一条先增加后减小的曲线，因此，存在最佳气膜厚度值使气浮轴承的刚度达到最大。

传统气浮轴承由导轨(guider)和滑块(slider)组成，导轨材料为花岗石或合金材料，滑块材料为不锈钢、铝合金或陶瓷，滑块上开有气道及节流孔，气源内的气体经管路、气道及节流孔注入导轨与滑块间隙内，实现润滑，使滑块与导轨间可进行相对运动，滑块面对导轨的面形成气浮面。传统气浮轴承的缺点是在滑块上直接加工气浮面、开设节流孔，加工难度大、成本高，而且传统气浮轴承的气膜厚度不可调，若气浮轴承的加工及装配没有使气浮轴承的气膜厚度达到最佳值，则该气浮轴承在使用过程中其刚度无法达到最大。

气浮面加工精度要求较高，其需在较大的面积范围内达到较高的平面度(0.5μm～2μm)及粗糙度(0.2μm～0.4μm)加工要求。近年来，为降低加工及装配难度，减小加工成本，气浮轴承多采用导轨、滑块及气浮垫(air-pad)配合的形式，气浮垫材料多采用不锈钢、铝合金或陶瓷，在气浮垫上加工气浮面、节流孔及气道，气浮垫装于滑块上，实现滑块与导轨间的相对运动。气浮垫与滑块间采用螺钉(螺柱或螺栓)连接或球头铰链连接。对于气浮垫与滑块间通过螺钉(螺柱或螺栓)连接的结构，气膜厚度值完全取决于装配精度，增加了加工及装配难度，且难以使气膜厚度达到最佳范围；对于气浮垫与滑块间通过球头铰链连接的结构，气浮垫通气时(即气浮轴承工作过程中)气膜厚度不可调，只有在气浮垫断气后，通过调节球星铰链后端与滑块间的连接螺纹完成气膜厚度的调节，不能实现气浮轴承工作与气膜厚度调节环节的同步，难以使气膜厚度达到最佳值。

现有技术中的一个发明专利“空气轴承结构及使用空气轴承结构的直线驱动装置”(申请号：200510085338.2)提出了一种空气轴承结构及使用空气轴承结构的直线驱动装置，直线移动的可动部侧的轴承面的长度比固定部侧的轴承面的长度长出移动行程长度或长出移动行程长度以上。此发明专利中在滑块上直接加工气浮面，开设节流孔，加工难度大，且气膜厚度不可调。

现有技术中的另一个发明专利“气浮XY两坐标平面运动台”(申请号：200410017014.0)提出了一种气浮XY两坐标运动平台，通过气浮导轨将叠放的XY运动平台相连接，XY方向由两个直线电机分别驱动，系统的电机定子都固定在机座上，显著减少系统得运动惯量，相对运动的部件用气浮导轨相连，系统无摩擦。但此发明中气浮垫与运动平台(滑块)间采用螺栓连接，且内部无柔性连接，无法进行气膜厚度的调节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于气浮轴承的气浮垫，可在气浮轴承工作时调节气膜厚度，使气浮刚度达到最佳值。

为了达到上述的目的，本发明提供一种用于气浮轴承的气浮垫，用于连接滑块和导轨，包括上支座、下支座和连接部件；所述连接部件的一端与所述上支座的一端活动连接，该连接部件相对所述上支座移动，所述上支座的另一端与所述滑块连接；所述连接部件的另一端与所述下支座的一端连接，所述下支座的另一端的端面为气浮面，所述气浮面面向所述导轨；所述连接部件相对所述上支座的移动带动所述下支座移动，从而改变所述气浮面与所述导轨之间的间距。

上述用于气浮轴承的气浮垫，其中，所述上支座设有压力腔和压力腔供气管路；所述压力腔供气管路与所述压力腔连通；所述压力腔的内侧壁上设有上限位面和下限位面，所述下限位面与上限位面之间间隔一定距离。

上述用于气浮轴承的气浮垫，其中，所述压力腔的一端呈台阶状，在所述台阶处形成该压力腔的上限位面。

上述用于气浮轴承的气浮垫，其中，所述压力腔的内侧壁上设有定位销，所述定位销形成该压力腔的下限位面。

上述用于气浮轴承的气浮垫，其中，所述下限位面与上限位面之间的间距为20μm～50μm。