一种磁气混合的主动式气浮支撑结构及支撑方法技术

本发明专利技术提供一种磁气混合的主动式气浮支撑结构及支撑方法，属于气浮支撑技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种磁气混合的主动式气浮支撑结构及支撑方法


[0001]本专利技术属于气浮支承
，特别是涉及一种磁气混合的主动式气浮结构的设计和应用
。

技术介绍

[0002]气浮静压轴承具有高精度
、
无摩擦
、
清洁无污染等优点，被广泛应用于超精密机床
、
光刻机等精密仪器与制造领域
。
因其特有的低摩擦
、
温升小等优点，大幅度地减小了由于运动部件间摩擦
、
发热及变形引起的误差，实现了运动机构的精度由微米量级向纳米量级地提升，已成为精密和超精密加工装备的主流支承方式
。
[0003]当空气静压轴承工作气膜厚度达到几微米时，气膜内气体流态发生变化，气浮轴承的承载性
、
刚度
、
稳定性随之发生变化，空气静压轴承内部气体流动引发的振动仍然不可忽视，甚至当工作参数或者操作不合理会产生非稳态的气锤现象，将直接导致气浮支承结构丧失功能而无法正常工作
。
所以，空气静压轴承的静
、
动态性能提升方面一直制约着轴承进一步提升和发展
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种磁气混合的主动式气浮支撑结构，该支撑结构气膜厚度可灵活调整，支撑可靠，稳定性好
。
[0005]本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：一种磁气混合的主动式气浮支撑结构，包括平台
、
气浮轴承
、
导磁体和气膜主动调节单元；气浮轴承设置于平台上方，导磁体的位置与气浮轴承的位置上下相对应，导磁体安装在平台上，所述气膜主动调节单元布设在气浮轴承中，通过气膜主动调节单元控制气膜的厚度
。
[0006]所述气膜主动调节单元包括中心电磁块
、n
个节流器结构
、m
个高压气体通道和多组周边电磁块，每个节流器结构均呈圆环形布设，
n
个节流器结构同心布置，
n
个节流器结构由
m
个高压气体通道供气连通，每组周边电磁块同样呈圆环形布设，每组周边电磁块布设在相邻两个节流器结构之间，并固定嵌设在气浮轴承的底面上，所述中心电磁块布设在气浮轴承底面的圆心处，通过对不同环形上的周边电磁块施加电流，来控制气膜的厚度
。
[0007]本专利技术的有益效果：
[0008]1、
本申请在气浮轴承上设置电磁块，在平台上设置导磁条，当节流器结构向气浮轴承和平台之间供气的气力等于电磁块与导磁条之间的磁力加上负载时，磁力加上负载能够平衡气力，这时候产生的气膜厚度稳定，且气浮轴承也会稳定不产生晃动，因此，此时的气浮轴承静稳定性好，并且通过对不同环形上的周边电磁块施加电流，来控制气膜的厚度
。
[0009]2、
本申请通过主动补偿供气压力以及磁力结构的加入，可以有效地提升气浮轴承的静态特性
。
[0010]3、
通过气源提供高压气体通入至气浮轴承节流器内部，流至压力腔，并与大理石平台上端面形成高压气膜，气浮轴承可以在大理石平台上进行水平和垂向的移动
。
[0011]4、
本申请通过节流器结构的加入，可以有效补偿气浮轴承供气压力，实现在气浮轴承工作过程中，实时控制气浮轴承静
、
动态特性
。
[0012]5、
本申请通过加入电磁结构
(
电磁块
)
，有效地控制气浮轴承工作气膜厚度，能够实现对气浮轴承的垂向调节
。
[0013]6、
本申请通过在大理石平台上端均设置了导磁体，当气浮轴承在大理石平台上水平向运动时，同时可以实现对气浮轴承气膜静
、
动态特性的实时控制
。
附图说明
[0014]在附图中：
[0015]图1是本专利技术气浮支撑结构的仰视图；
[0016]图2是本专利技术均压槽剖面结构示意图；
[0017]图3是体1中
B
‑
B
向剖视图；
[0018]图4是图1中
A
‑
A
向剖视图；
[0019]图5是本专利技术电磁块工作示意图
。
具体实施方式
[0020]现结合附图对本专利技术作进一步详细的说明
。
附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成
。
[0021]本申请公开了磁气混合的主动式气浮支撑结构及应用，磁气混合的气浮支撑结构，包括气浮轴承
2、
平台1，所述平台1位于最下端，起支撑作用，且平台内部设有导磁体1‑1，气浮轴承2位于平台1上端，与平台1之间形成具有一定承载力的支承气膜
3。
所述气浮轴承2内部设有节流器结构和电磁部件
(
多个电磁块
)
，气浮轴承2内部设有三圈节流器结构，每圈节流器结构中的节流器2‑5的压力腔2‑4均通过均压槽2‑6连通，其中节流器2‑5的下端面有凹陷形状为压力腔2‑4，所述气浮轴承2可以在平台1上水平移动，且通过节流器结构和平台1内部电磁部件可以控制气浮轴承2的垂向微动高度以及气膜3的形状
。
[0022]具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述的磁气混合的主动式气浮支撑结构，所述装置包括平台
1、
气浮轴承
2、
导磁体1‑1和气膜主动调节单元；气膜主动调节单元包括
n
个节流器结构
、m
个高压气体通道2‑
1、1
个中心电磁块2‑2和多个周边电磁块2‑3，
n
和
m
均为大于等于0的正整数，且
m≤n。
[0023]每个节流器结构均包括压力腔2‑
4、
节流管道2‑5和1个均压槽2‑6，气浮轴承2设置于平台1上方，所述平台1内开设凹槽，该凹槽内放置导磁体1‑1，导磁体1‑1的位置与气浮轴承2的位置上下相对应
。
[0024]气浮轴承2底部均匀开设
n
个同圆心的环形均压槽2‑6，在每个均压槽2‑6内均匀开设多个压力腔2‑4，所有的压力腔2‑4均布在由气浮轴承2的自圆心向外发散的径向线上
。
气浮轴承2内部开设多个节流管道2‑5和
m
个高压气体通道2‑1，节流管道2‑5的出气孔小于节流管道2‑5的进气孔，每个压力腔2‑4与一个节流管道2‑5出气孔连通
。
[0025]m
个高压气体通道2‑1的进气端为气体入口2‑7，
m
个高压气体通道2‑1的出气端与节流管道2‑5的进气孔连通，在气浮轴承2底部的圆心处开设中心槽，在中心内设置中心电磁块2‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种磁气混合的主动式气浮支撑结构，其特征在于：包括平台
(1)、
气浮轴承
(2)、
导磁体
(1
‑
1)
和气膜主动调节单元；气浮轴承
(2)
设置于平台
(1)
上方，导磁体
(1
‑
1)
的位置与气浮轴承
(2)
的位置上下相对应，导磁体
(1
‑
1)
安装在平台
(1)
上，所述气膜主动调节单元布设在气浮轴承
(2)
中，通过气膜主动调节单元控制气膜
(3)
的厚度
。2.
根据权利要求1所述的一种磁气混合的主动式气浮支撑结构，其特征在于：所述气膜主动调节单元包括中心电磁块
(2
‑
2)、n
个节流器结构
、m
个高压气体通道
(2
‑
1)
和多组周边电磁块
(2
‑
3)
，每个节流器结构均呈圆环形布设，
n
个节流器结构同心布置，
n
个节流器结构由
m
个高压气体通道
(2
‑
1)
供气连通，每组周边电磁块
(2
‑
3)
同样呈圆环形布设，每组周边电磁块
(2
‑
3)
布设在相邻两个节流器结构之间，并固定嵌设在气浮轴承
(2)
的底面上，所述中心电磁块
(2
‑
2)
布设在气浮轴承
(2)
底面的圆心处，通过对不同环形上的周边电磁块
(2
‑
3)
施加电流，来控制气膜
(3)
的厚度
。3.
根据权利要求2所述的一种磁气混合的主动式气浮支撑结构，其特征在于：每个节流器结构均包括压力腔
(2
‑
4)、
节流管道
(2
‑
5)
和均压槽
(2
‑
6)
；
m
个高压气体通道
(2
‑
1)
沿径向布设在气浮轴承
(2)
内部，所述气浮轴承
(2)
底部开设
n
个间距相同的同心圆环形均压槽
(2
‑
6)
，气浮轴承
(2)
内部开设多组节流管道
(2
‑
5)
，每组中的多个节流管道
(2
‑
5)
的上端进气端与任一高压气体通道
(2
‑
1)
通气连通，每组中的多个节流管道
(2
‑
5)
的出气端于均压槽
(2
‑
6)
处开设压力腔
(2
‑
4)
，每个节流管道
(2
‑
5)
的进气端孔径大于出气端孔径
。...

【专利技术属性】
技术研发人员：高席丰，王继尧，吴剑威，刘欢，赵鹏越，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：