[发明专利]一种基于空气静压轴承技术的大范围调倾调心工作台

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种基于空气静压轴承技术的大范围调倾调心工作台，属于精密测量技术领域。

背景技术

调倾调心工作台是精密测量领域的重要装置，这类工作台需满足调整精度高、范围大、承载重、承载刚度好等要求，广泛应用于精密回转工作台上被测件倾斜、偏心等的精确调整。

现有调倾调心工作台一般采用滚动元件或液体静压技术作为承载轴承。滚动元件的轴承不仅制造困难、价格昂贵，而且加工精度难于保证，低速下容易产生爬行。因此，调整工作台的调倾、调心精度受滚动轴承元件精度的制约，难于提高到微米级，如果轴承间隙调整不当，工作台甚至会出现震动和严重磨损等情况。液体静压工作台中静压和主轴等均需使用质量要求很高的润滑油作为刚性承载介质，工作台的静压处发热较高，影响工作寿命，并且工作台的自身结构复杂，需要专用的供油系统，对润滑油的质量要求很高，维护困难。

以上所述方法都无法满足光学量和几何量精密测量中对高精度、高分辨力、无摩擦、易于驱动、高承载刚度的要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述调倾调心系统的不足，增大调心、调倾范围，提高调心、调倾精度，满足被测件几何参数和光学参数的高精度测量等需求，提出了一种基于空气静压轴承技术的大范围高精度调倾调心装置。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种基于空气静压轴承技术的大范围高精度调倾调心装置，包括调倾平台、调倾平台座、调心平台、X向微位移发生器、Y向微位移发生器、Z向微位移发生器、X向导向装置、Y向导向装置、若干个回复弹簧；

其连接关系为：将调倾平台座放置在调心平台上，未接通低压空气时二者紧密贴合。调倾平台座上放置调倾平台，调倾平台的下表面与调倾平台座的上表面为截面形状互补的表面，未接通低压空气时二者紧密贴合。X向微位移发生器、Y向微位移发生器和三个Z向微位移发生器，分别放置在工作台周围，用于工作台倾斜和偏心的调整，其中X向微位移发生器沿X向作用于调心平台；Y向微位移发生器沿Y向作用于调倾平台座；当调倾平台绕X轴、Y轴做滚转或俯仰时，保证在坐标系的X轴或Y轴上安装一个Z向微位移发生器，再在X轴或Y轴两侧对称安装两个Z向微位移发生器，三个Z向微位移发生器共同作用于调倾平台。X向导向装置安放于调心平台沿X向的两侧，用于限定调心平台沿X方向的运动。Y向导向装置安放于调倾平台座沿Y向的两侧，用于限定调心平台沿Y方向的运动。调心平台边缘突起，高度不高于调倾平台座，用于限定调倾平台座的调整范围。

置于X向微位移发生器的对径位置的回复弹簧，是用于提供X方向偏心调整的回复力。置于Y向微位移发生器的对径位置的回复弹簧，是用于提供Y方向偏心调整的回复力。置于三个Z向微位移发生器附近的回复弹簧，是用于提供调倾回复力，限定调整范围，防止倾覆侧翻，保证调倾平台与调倾平台座之间相对位置的稳定。

其中，调倾平台座包括调倾气膜供气孔和内部气路；在调倾平台座的上表面周围设置若干调倾气膜供气孔，调倾气膜供气孔通过内部气路与调倾平台座供气管相连通；调心平台包括Y向调心气膜供气孔、X向调心气膜供气孔、内部气路，Y向调心气膜供气孔与X向调心气膜供气孔分别安置在内部气路两侧，并通过内部气路与调心平台供气管相连通。

调倾平台与调倾平台座构成调倾单元；调倾平台座与调心平台构成调心单元。

其工作过程为：

调倾单元工作过程：未接通低压空气时，调倾平台由自身重力作用压合在调倾平台座上，调倾平台的下表面与调倾平台座的上表面紧密贴合。当工作时，低压空气接通，由调倾平台座供气管经内部气路与调倾气膜供气孔供给调倾单元，由于各调倾气膜供气孔的排气孔极小，将低压空气转化为高压空气排出，在调倾平台的下表面与调倾平台座的上表面间形成一层极薄的气体润滑膜即调倾气膜。这时，三个沿圆周方向布置的Z向微位移发生器及在各Z向微位移发生器附近的回复弹簧就可以联合起来驱动调倾平台在调倾平台座内几乎无摩擦的沿上下表面的轮廓曲线做绕X轴的滚转及绕Y轴的俯仰运动，进而完成调倾功能。