一種主動調控節流孔入口氣壓的氣浮支承裝置的製造方法

2023-05-11 22:14:51 1

本發明屬於氣浮支承裝置領域，更具體地，涉及一種主動調控節流孔入口氣壓的氣浮支承裝置。

背景技術：
氣浮支承裝置主要應用於超精密加工裝備當中，起到支撐精密運動部件的作用。相對於傳統的機械接觸式導軌支承而言，氣浮支承的運動部件與支承件之間無直接接觸，避免了運動過程中的接觸摩擦，運動精度可以大大提高，因此在超精密加工、電子製造、精密測量、零重力模擬等領域，氣浮支撐裝置均獲得了廣泛的應用。氣浮支承裝置的基本形式是壓縮空氣經過一小孔或狹縫節流裝置後流入運動部件與支承部件之間的縫隙，形成高壓氣膜，對運動部件提供一定的支承力。當運動部件與支承部件之間的縫隙(即氣膜厚度)減小時，氣膜壓力增大，氣浮支承的承載力增大，並使得氣浮支承具有一定的剛度。也就是說，氣浮支承裝置的承載力和剛度構成了其在各類應用中發揮性能的關鍵因素之一。現有技術中已經提出了各種提高氣浮支承的承載力和剛度的方法，例如對氣浮支承的節流孔和壓力腔的結構形狀、尺寸等方面進行改進，但這類被動式氣浮支承裝置在單位面積內的承載力和剛度提高有限，因此制約了其相對重負載在精密加工或高速主軸中的應用；此外，現有技術中也出了採用執行元件來調整節流孔的開口截面積或節流孔長度的主動式氣浮支承，此類方案僅對氣浮支承的阻尼特性調節效果較好，但對壓力的改變十分有限，因此對支撐力和剛度的調節作用也比較有限。

技術實現要素：
針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種主動調控節流孔入口氣壓的氣浮支承裝置，其中通過採用氣壓主動調節單元的形變來直接改變節流孔入口的氣壓、從而調節氣浮氣膜內的氣壓，同時針對氣源壓強波動執行自適應調節，測試表明能夠顯著提高氣浮支承的動剛度特性，並達到穩定氣浮支承的目的。為實現上述目的，按照本發明，提供了一種主動調控節流孔入口氣壓的氣浮支承裝置，包括氣浮支承本體、氣壓主動調節單元、支承本體檢測單元和驅動控制單元，其特徵在於：所述氣浮支承本體上設置有進氣孔、節流孔和調節單元安裝孔，所述進氣孔和節流孔分別與調節單元安裝孔連通，所述進氣孔的進氣口處和節流孔的出氣口處分別設置有進氣閥和出氣閥；所述氣壓主動調節單元嵌裝在調節單元安裝孔內，所述氣壓主動調節單元與氣浮支承本體之間，以調節單元安裝孔處形成調節腔，所述調節腔分別與進氣孔和節流孔連通，所述氣壓主動調節單元能產生形變，從而改變調節腔的體積大小，以控制調節腔的氣壓，進而控制從調節腔內進入出氣閥的氣體的壓力；所述支承本體檢測單元用於實時檢測氣浮支承本體上下運動的速度、加速度和/或氣浮支承本體相對於其下方氣浮導軌的距離；所述驅動控制單元分別與檢測裝置和氣壓主動調節單元連接，用於將檢測裝置所測得的信號進行濾波、放大及數據處理，生成驅動信號來驅動氣壓主動調節單元產生形變以改變調節腔的體積大小，使得氣浮支承本體與其下方氣浮導軌之間的氣浮氣膜間距發生變化，同時改變氣浮氣膜的壓強分布，從而實現對氣浮支承本體剛度的主動調控。優選地，所述氣壓主動調節單元為壓電執行器或磁致伸縮執行器，所述驅動控制單元能使壓電執行器或磁致伸縮執行器產生形變從而改變調節腔的體積大小。優選地，所述支承本體檢測單元為速度傳感器、加速度傳感器和/或距離傳感器。優選地，所述距離傳感器為雷射位移傳感器、電渦流傳感器、霍爾傳...