[发明专利]一种真空预载气浮支承结构及其应用

说明书

本发明公开了一种真空预载气浮支承结构及其应用，真空预载气浮支承结构，包括基板和浮板，所述基板的上端面向下凹陷形成真空腔，基板与浮板之间形成气膜间隙，基板内在真空腔下方设置有调节腔，调节腔与真空腔连通，调节腔的纵向截面呈凸形结构，所述调节腔的大端内设置有真空节流板，真空节流板的上端面设置有永磁体，所述永磁体能够在调节腔的小端内上下移动，真空节流板上设置有过孔，所述过孔与调节腔的小端错开设置，真空节流板的上端面与调节腔内壁之间形成真空节流口，所述真空腔通过真空节流口、过孔和抽气口与真空发生装置连通，所述浮板采用导磁金属材料制成。本发明通过磁力结构的引入，有效地提升真空预载气浮支承的刚度。

技术领域

本发明涉及气体静压支承技术领域，具体涉及一种真空预载气浮支承结构及其应用。

背景技术

气体静压支承具有精度高、无摩擦、寿命长等优点，在精密、超精密检测与制造领域应用广泛。根据支承面布置，静压支承一般可以分为开式结构和闭式结构。开式结构为单面支承，结构简单，装调难度低，但是其不能承受反向负载，刚度偏低；闭式结构为双面支承，结构相对复杂，装调难度稍大，但可以承受双向负载，刚度好。真空预载气浮支承技术是在开式气浮支承的基础上，增加真空吸附区，使得支承面同时具备反向吸力，从而实现反向承载，刚度得到一定增加。但是和闭式气浮支承相比，其刚度还是较弱。

附图1为典型的真空预载气浮支承结构方案，支承面分为气浮区和吸附区，气浮区与传统气体静压支承一致，采用节流器（小孔、狭缝、多孔质或其他）进行节流，从而实现刚度的调节；吸附区一般设置为一个真空腔，通过真空发生器或真空泵向外抽气，吸附区的真空度一般为恒定值。

目前，有些公司、研究所采用了真空预载气浮支承技术，取得了一定的效果。但是，现有的真空预载气浮支承技术关于真空吸附的处理方式均如附图1所示，在真空发生装置和真空腔直联，没有真空度调整环节，真空度不随气膜间隙变化，这种方式本质上是增加了一定的预加负载。在相同的气膜间隙下，真空的引入并不能增强刚度，反而由于真空腔占用了一部分支承面积，刚度会有所损失。因此，基于目前的技术和方法，真空预载气浮支承的刚度有限，限制了其在更多场合的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真空预载气浮支承结构及其应用，解决现有真空预载气浮支承结构的刚度较差的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种真空预载气浮支承结构，包括基板和浮板，所述浮板设置在基板的上方，所述基板的上端面嵌入有若干节流塞，所述节流塞通过正压供气口与正压提供装置连通，所述基板的上端面向下凹陷形成真空腔，所述真空腔通过抽气口与真空发生装置连通，所述基板与浮板之间形成气膜间隙，所述基板内在真空腔下方设置有调节腔，所述调节腔与真空腔连通，所述调节腔的纵向截面呈凸形结构，所述调节腔的大端内设置有真空节流板，所述真空节流板的上端面设置有永磁体，所述永磁体能够在调节腔的小端内上下移动，所述真空节流板上设置有过孔，所述过孔与调节腔的小端错开设置，所述真空节流板的上端面与调节腔内壁之间形成真空节流口，所述真空腔通过真空节流口、过孔和抽气口与真空发生装置连通，所述浮板采用导磁金属材料制成。

所述过孔与调节腔的小端错开设置具体是指过孔设置在调节腔的小端的外侧，即从俯视图看，二者没有重叠部分。

本发明的构思在于：

在传统真空预载气浮支承的基础上，在真空腔和真空发生装置之间串联一个节流器（包括真空节流板、永磁体和调节腔等），节流器可根据气膜间隙的大小自动调节节流开口状态。当气浮滑块接近支承面时，气膜间隙减小，节流器缩口或关闭，真空腔内真空度降低，吸附力减小，气浮滑块受到反推力增大，从而使滑块快速反向回复到平衡位置；反之，气浮滑块远离支承面时，气膜间隙增大，节流器扩口或开启，真空腔内真空度增加，气浮滑块受到吸附力增大，从而使滑块快速反向回复到平衡位置。

即本发明通过磁力结构的引入，有效地提升真空预载气浮支承的刚度，拓展其应用领域