專利名稱：一種靜壓氣浮軸承振動(dòng)特性的檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜壓氣浮軸承振動(dòng)特性的檢測裝置，屬于精密設(shè)備的性能檢測領(lǐng)域。
技術(shù)背景靜壓氣浮軸承因具有精度高、無摩擦、無磨損、無需保養(yǎng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、低速時(shí)不出現(xiàn)爬行和滯后等卓越性能而廣泛應(yīng)用于微電子制造及其測量領(lǐng)域。通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)及相應(yīng)的位置伺服控制系統(tǒng)，目前氣浮平臺的定位精度已經(jīng)達(dá)到納米級，最大加速度超過 10g，行程大于1000mm，滿足諸多微電子制造及其測量設(shè)備對運(yùn)動(dòng)定位載體的要求。受節(jié)流形式、氣膜厚度、預(yù)載方式、幾何形狀、加工精度、供氣壓力及工況等諸多因素的影響，氣浮軸承內(nèi)的壓力氣體在極短時(shí)間內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生多次變化，氣膜間隙內(nèi)的壓力波動(dòng)使氣體軸承產(chǎn)生振幅從幾納米到幾十納米，頻率從幾十赫茲到幾千赫茲的寬頻微幅自激振動(dòng)。與運(yùn)動(dòng)方向垂直的振動(dòng)分量影響加工和測量精度，沿運(yùn)動(dòng)方向的振動(dòng)分量影響進(jìn)給精度和定位精度。如果振動(dòng)頻率落在控制帶寬以內(nèi)，相當(dāng)于閉環(huán)之外的擾動(dòng)，控制系統(tǒng)對它的抑制作用很小，并且系統(tǒng)一旦加上使能，振動(dòng)將被放大，大大降低控制精度。針對上述問題，本發(fā)明提出一種靜壓氣浮軸承振動(dòng)特性的檢測裝置，可以檢測不同幾何形狀靜壓氣浮軸承在不同供氣壓力和不同氣膜厚度下軸承的振動(dòng)特性，對于軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化、提高氣浮平臺的精度以及理論分析的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等都具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明之目的是提出一種靜壓氣浮軸承振動(dòng)特性的檢測裝置，能夠檢測不同幾何形狀靜壓氣浮軸承在不同供氣壓力和氣膜厚度下軸承的振動(dòng)特性。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之目的，擬采用以下技術(shù)方案本發(fā)明至少包括基座、軸承壓力調(diào)節(jié)閥、軸承進(jìn)氣管、軸承壓力表、靜壓氣浮軸承、壓板、軸承固定件、氣腔進(jìn)氣管、氣腔壓力調(diào)節(jié)閥、氣腔壓力表、限位螺栓、絲杠、機(jī)架、減速器、支架、設(shè)置有氣腔的氣腔體、活塞、軸承連接件、激光干涉儀、反射鏡、薄膜壓力傳感器、位移傳感器，其特征在于上述的薄膜壓力傳感器固定在基座上，軸承壓力調(diào)節(jié)閥和軸承壓力表安裝在軸承進(jìn)氣管上，軸承固定件通過壓板安裝在靜壓氣浮軸承上，軸承連接件安裝在軸承固定件上，氣腔體通過限位螺栓與軸承連接件相連接，氣腔進(jìn)氣管與氣腔體相連接，氣腔壓力調(diào)節(jié)閥和氣腔壓力表安裝在氣腔進(jìn)氣管上，活塞位于氣腔體的下部，氣腔體安裝在絲杠上，絲杠安裝在機(jī)架的下部，減速器安裝在機(jī)架的上部，減速器的輸出軸與絲杠相連接，機(jī)架通過支架固定在基座上，在靜壓氣浮軸承上表面設(shè)置有反射鏡，在反射鏡的正上方固定有激光干涉儀，位移傳感器固定在靜壓氣浮軸承和基座上。軸承壓力表測量靜壓氣浮軸承的供氣壓力，由于采用氣腔結(jié)構(gòu)，整個(gè)裝置對軸承的振動(dòng)特性影響很小，再配合激光干涉儀的測量，為實(shí)現(xiàn)精確地檢測靜壓氣浮軸承的振動(dòng)特性創(chuàng)造了條件。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，易于實(shí)現(xiàn)。


圖1示意了本發(fā)明檢測靜壓氣浮軸承振動(dòng)特性時(shí)的工作狀態(tài)。圖2為圖1的俯視圖。1、基座；2、軸承壓力調(diào)節(jié)閥；3、軸承進(jìn)氣管；4、軸承壓力表；5、靜壓氣浮軸承；6、 壓板；7、軸承固定件；8、氣腔進(jìn)氣管；9、氣腔壓力調(diào)節(jié)閥；10、氣腔壓力表；11、限位螺栓； 12、絲杠；13、機(jī)架；14、減速器；15支架；16、氣腔體；17、氣腔；18、活塞；19、軸承連接件； 20、激光干涉儀；21、反射鏡；22、薄膜壓力傳感器；23、位移傳感器。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的薄膜壓力傳感器22固定在基座1上，軸承壓力調(diào)節(jié)閥2和軸承壓力表4 安裝在軸承進(jìn)氣管3上，軸承固定件7通過壓板6安裝在靜壓氣浮軸承5上，軸承連接件19 安裝在軸承固定件7上，氣腔體16通過限位螺栓11與軸承連接件19相連接，氣腔進(jìn)氣管 8與氣腔體16相連接，氣腔壓力調(diào)節(jié)閥9和氣腔壓力表10安裝在氣腔進(jìn)氣管8上，活塞18 位于氣腔體16的下部，氣腔體16安裝在絲杠12上，絲杠12安裝在機(jī)架13的下部，減速器 14安裝在機(jī)架13的上部，減速器14的輸出軸與絲杠12相連接，機(jī)架13通過支架15固定在基座1上，在靜壓氣浮軸承5上表面設(shè)置有反射鏡21，在反射鏡21的正上方固定有激光干涉儀20，位移傳感器23固定在靜壓氣浮軸承5和基座1上。在檢測靜壓氣浮軸承5的振動(dòng)特性時(shí)，首先將反射鏡21固定在靜壓氣浮軸承5的上表面，將靜壓氣浮軸承5通過壓板6、軸承固定件7、軸承連接件19、限位螺栓11、氣腔體 16安裝到絲杠12的下端，將位移傳感器23固定在靜壓氣浮軸承5和基座1上，將激光干涉儀20固定在反射鏡21的正上方。轉(zhuǎn)動(dòng)減速器14上的扳手使絲杠12轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)靜壓氣浮軸承5與基座1上表面的距離，并使靜壓氣浮軸承5的下表面與薄膜壓力傳感器22相對，利用軸承壓力調(diào)節(jié)閥2和軸承壓力表4調(diào)整至軸承所需的供氣壓力，利用位移傳感器23測量靜壓氣浮軸承5下表面與基座1上表面的距離(即氣膜厚度)，薄膜壓力傳感器22測量靜壓氣浮軸承5內(nèi)的氣壓分布，通過氣腔壓力調(diào)節(jié)閥9和氣腔壓力表10調(diào)整并測量氣腔17內(nèi)的氣壓，計(jì)算得到活塞 18上表面的壓力即為軸承的承載能力，利用激光干涉儀20測量得到靜壓氣浮軸承5的振動(dòng)特性。轉(zhuǎn)動(dòng)減速器14上的扳手使絲杠12轉(zhuǎn)動(dòng)來改變氣膜厚度，得到不同氣膜厚度下，靜壓氣浮軸承5內(nèi)的氣壓分布和振動(dòng)特性，即得到氣膜厚度對軸承內(nèi)氣壓分布和振動(dòng)特性的影響。在一定氣膜厚度下，通過軸承壓力調(diào)節(jié)閥2改變軸承的供氣壓力，利用薄膜壓力傳感器22測量靜壓氣浮軸承5內(nèi)的氣壓分布可得供氣壓力對軸承內(nèi)氣壓分布的影響，通過激光干涉儀20的測量結(jié)果，可得到供氣壓力對軸承振動(dòng)特性的影響。
權(quán)利要求1. 一種靜壓氣浮軸承振動(dòng)特性的檢測裝置，它至少包括基座(1)、軸承壓力調(diào)節(jié)閥 (2)、軸承進(jìn)氣管( 、軸承壓力表(4)、靜壓氣浮軸承( 、壓板(6)、軸承固定件(7)、氣腔進(jìn)氣管(8)、氣腔壓力調(diào)節(jié)閥(9)、氣腔壓力表(10)、限位螺栓(11)、絲杠(12)、機(jī)架(13)、減速器(14)、支架(1 、設(shè)置有氣腔(17)的氣腔體(16)、活塞(18)、軸承連接件(19)、激光干涉儀(20)、反射鏡(21)、薄膜壓力傳感器(22)、位移傳感器(23)，其特征在于所述的薄膜壓力傳感器0 固定在基座(1)上，軸承壓力調(diào)節(jié)閥( 和軸承壓力表 ⑷安裝在軸承進(jìn)氣管⑶上，軸承固定件(7)通過壓板(6)安裝在靜壓氣浮軸承(5)上， 軸承連接件(19)安裝在軸承固定件(7)上，氣腔體(16)通過限位螺栓(11)與軸承連接件(19)相連接，氣腔進(jìn)氣管(8)與氣腔體(16)相連接，氣腔壓力調(diào)節(jié)閥(9)和氣腔壓力表 (10)安裝在氣腔進(jìn)氣管(8)上，活塞(18)位于氣腔體(16)的下部，氣腔體(16)安裝在絲杠(1 上，絲杠(1 安裝在機(jī)架(1 的下部，減速器(14)安裝在機(jī)架(1 的上部，減速器(14)的輸出軸與絲杠(1 相連接，機(jī)架(1 通過支架(1 固定在基座(1)上，在靜壓氣浮軸承( 上表面設(shè)置有反射鏡(21)，在反射鏡的正上方固定有激光干涉儀(20)， 位移傳感器固定在靜壓氣浮軸承( 和基座(1)上。
專利摘要一種靜壓氣浮軸承振動(dòng)特性的檢測裝置，它通過減速器(14)和絲杠(12)的調(diào)節(jié)控制靜壓氣浮軸承(5)與機(jī)座(1)上表面的距離，利用薄膜壓力傳感器(22)測量靜壓氣浮軸承(5)內(nèi)的氣壓分布，位移傳感器(22)測量氣膜厚度，通過設(shè)置在氣腔進(jìn)氣管(8)上的氣腔壓力表(10)測量氣腔(16)內(nèi)的氣壓，通過設(shè)置在軸承進(jìn)氣管(3)上的軸承壓力表(4)測量靜壓氣浮軸承(5)的供氣壓力，激光干涉儀(20)測量靜壓氣浮軸承(5)的振動(dòng)特性。本實(shí)用新型可以檢測靜壓氣浮軸承在不同供氣壓力和不同氣膜厚度下軸承內(nèi)氣體的壓力變化以及軸承的振動(dòng)特性，以便對靜壓氣浮軸承進(jìn)行振動(dòng)特性檢測并對軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
文檔編號G01M7/02GK202133523SQ20112012545
公開日2012年2月1日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者李運(yùn)堂, 樓曉春, 藺應(yīng)曉, 袁柯銘 申請人:中國計(jì)量學(xué)院