[发明专利]定位精度高的超声悬浮导轨

说明书

本发明公开了一种定位精度较高的超声悬浮导轨。换能器支架为环形结构，换能器支架套装在导轨外，换能器支架内周面和导轨外周之间具有间隙；换能器支架的上下和两侧四周均安装有多个沿导轨方向不同位置布置的压电换能器，换能器支架侧壁开有从外部连通到间隙的通孔，通孔中安装压电换能器；压电换能器中，后端盖固定于通孔内，变幅杆尾端经陶瓷压电片和后端盖固接，变幅杆前端端面开设雪花形凹槽，变幅杆前端作为压电换能器末端。本发明减少摩擦磨损，根据与导轨底部的距离调节超声波声强，从而产生使得导轨沿周向运动的力。

技术领域

本发明涉及一种机械结构导轨，尤其是涉及一种定位精度高的超声悬浮导轨。

背景技术

普通导轨与支架直接接触，具有较高承载能力。这种导轨虽然构造简单、制造方便、承载能力高、抗震性好、但是容易磨损，长期使用后定位精度减小，不适用于精度要求较高的场合。近场声悬浮能很好地减少支架与导轨之间的接触，减少导轨工作过程中的磨损。

发明内容

为了解决背景技术中尺寸磨损的问题，本发明的目的在于提供一种定位精度较高的超声悬浮导轨，在换能器支架上加工有均匀分布的圆形通孔，通孔用以定位安装压电换能器。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括压电换能器、导轨和换能器支架；换能器支架为环形结构，换能器支架套装在导轨外，换能器支架内周面和导轨外周之间具有间隙，间隙中形成近场声悬浮声场作用的挤压空气膜；换能器支架的上下和两侧四周均安装有多个沿导轨方向不同位置布置的压电换能器，换能器支架侧壁开有从外部连通到间隙的通孔，通孔中安装一个压电换能器；所述的压电换能器包括陶瓷压电片、后端盖和变幅杆，后端盖固定于通孔朝向外侧的一端内，变幅杆尾端经陶瓷压电片和后端盖固接，变幅杆前端端面开设雪花形凹槽，变幅杆前端作为压电换能器末端，变幅杆采用铝材料制成。

所述的后端盖尾端设有外凸缘，后端盖的外凸缘通过螺栓固定于通孔朝向外侧的孔端面上，变幅杆尾端和陶瓷压电片的一端固接，陶瓷压电片的另一端和后端盖前端固接。

所述的导轨截面为矩形，所述的导轨的底面为非平整面，导轨除了底面的三侧面均为平整面。

所述的导轨的底面为沿导轨延伸的折线形表面。

所述的换能器支架截面为四角有倒角的正方形。

所述的换能器支架的通孔内有用于固定压电换能器的轴肩，通孔内表面涂有用于压电换能器隔绝通孔的绝缘材料。

所述的后端盖外周表面及变幅杆后表面涂有绝缘材料。

本发明导轨结构能形成有效的近场声悬浮，具备强度足够的声场、悬浮物体与超声悬浮装置的间距足够小。形成的近场声悬浮能很好地减少径向导轨间的摩擦，提高导轨寿命，提高导轨极限转速。

在本发明的近场声悬浮压力下，通过减小导轨与换能器支架之间的收敛间隙，提高声波角速度，能有效增强近场声悬浮压力，提高声悬浮导轨的承载能力。

式中，p_ra—表示导轨受到的压力，γ—比热容，空气取1.4；a₀—振幅；k—波数；h—声源与导轨距离；ρ₀—空气密度；ω—声波角速度。

本发明的超声致动端盖采用软耐磨材料且通过简支梁与压电环能器相连接，使用软耐磨材料能充分传导压电片的形变，增强超声波。压电换能器根据换能器支架与导轨之间的距离调节输出强度，保持导轨的定位精度与稳定性。

所述换能器支架基体的材料为铝合金，所述软材料为巴氏合金固体润滑材料或聚四氟乙烯固体润滑材料。

本发明具有的有益效果是：

1、超声悬浮。

2、减少发热。