专利名称：一种静压气浮轴承振动特性的检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种静压气浮轴承振动特性的检测装置，属于精密设备的性能检测领域。
背景技术：
静压气浮轴承因具有精度高、无摩擦、无磨损、无需保养、环境适应能力强、低速时不出现爬行和滞后等卓越性能而广泛应用于微电子制造及其测量领域。通过优化结构参数及相应的位置伺服控制系统，目前气浮平台的定位精度已经达到纳米级，最大加速度超过 10g，行程大于1000mm，满足诸多微电子制造及其测量设备对运动定位载体的要求。受节流形式、气膜厚度、预载方式、几何形状、加工精度、供气压力及工况等诸多因素的影响，气浮轴承内的压力气体在极短时间内流动状态发生多次变化，气膜间隙内的压力波动使气体轴承产生振幅从几纳米到几十纳米，频率从几十赫兹到几千赫兹的宽频微幅自激振动。与运动方向垂直的振动分量影响加工和测量精度，沿运动方向的振动分量影响进给精度和定位精度。如果振动频率落在控制带宽以内，相当于闭环之外的扰动，控制系统对它的抑制作用很小，并且系统一旦加上使能，振动将被放大，大大降低控制精度。针对上述问题，本发明提出一种静压气浮轴承振动特性的检测装置，可以检测不同几何形状静压气浮轴承在不同供气压力和不同气膜厚度下轴承的振动特性，对于轴承的结构参数优化、提高气浮平台的精度以及理论分析的实验验证等都具有重要意义。

发明内容
本发明之目的是提出一种静压气浮轴承振动特性的检测装置，能够检测不同几何形状静压气浮轴承在不同供气压力和气膜厚度下轴承的振动特性。为了实现本发明之目的，拟采用以下技术方案本发明至少包括基座、轴承压力调节阀、轴承进气管、轴承压力表、静压气浮轴承、压板、轴承固定件、气腔进气管、气腔压力调节阀、气腔压力表、限位螺栓、丝杠、机架、减速器、支架、设置有气腔的气腔体、活塞、轴承连接件、激光干涉仪、反射镜、薄膜压力传感器、位移传感器，其特征在于上述的薄膜压力传感器固定在基座上，轴承压力调节阀和轴承压力表安装在轴承进气管上，轴承固定件通过压板安装在静压气浮轴承上，轴承连接件安装在轴承固定件上，气腔体通过限位螺栓与轴承连接件相连接，气腔进气管与气腔体上的气腔相连接，气腔压力调节阀和气腔压力表安装在气腔进气管上，气腔体安装在丝杠上， 丝杠安装在机架的下部，减速器安装在机架的上部，减速器的输出轴与丝杠相连接，机架通过支架固定在基座上，在静压气浮轴承上表面设置有反射镜，在反射镜的正上方固定有激光干涉仪，位移传感器固定在静压气浮轴承和基座上。通过减速器和丝杠的调节控制静压气浮轴承与机座上表面的距离，利用薄膜压力传感器测量轴承内气压力分布，位移传感器测量气膜厚度，通过设置在气腔进气管上的气腔压力表测量气腔体内的气压计算得到施加在静压气浮轴承上的驱动力，通过设置在轴承进气管上的轴承压力表测量静压气浮轴承的供气压力，由于采用气腔结构，整个装置对轴承的振动特性影响很小，再配合激光干涉仪的测量，为实现精确地检测静压气浮轴承的振动特性创造了条件。本发明结构简单，使用方便，易于实现。


图1示意了本发明检测静压气浮轴承振动特性时的工作状 态。图2为图1的俯视图。1、基座；2、轴承压力调节阀；3、轴承进气管；4、轴承压力表；5、静压气浮轴承；6、 压板；7、轴承固定件；8、气腔进气管；9、气腔压力调节阀；10、气腔压力表；11、限位螺栓； 12、丝杠；13、机架；14、减速器；15支架；16、气腔体；17、气腔；18、活塞；19、轴承连接件； 20、激光干涉仪；21、反射镜；22、薄膜压力传感器；23、位移传感器。
具体实施例方式本发明的薄膜压力传感器22固定在基座1上，轴承压力调节阀2和轴承压力表4 安装在轴承进气管3上，轴承固定件7通过压板6安装在静压气浮轴承5上，轴承连接件19 安装在轴承固定件7上，气腔体16通过限位螺栓11与轴承连接件19相连接，气腔进气管 8与气腔体16相连接，气腔压力调节阀9和气腔压力表10安装在气腔进气管8上，活塞18 位于气腔体16的下部，气腔体16安装在丝杠12上，丝杠12安装在机架13的下部，减速器 14安装在机架13的上部，减速器14的输出轴与丝杠12相连接，机架13通过支架15固定在基座1上，在静压气浮轴承5上表面设置有反射镜21，在反射镜21的正上方固定有激光干涉仪20，位移传感器23固定在静压气浮轴承5和基座1上。在检测静压气浮轴承5的振动特性时，首先将反射镜21固定在静压气浮轴承5的上表面，将静压气浮轴承5通过压板6、轴承固定件7、轴承连接件19、限位螺栓11、气腔体 16安装到丝杠12的下端，将位移传感器23固定在静压气浮轴承5和基座1上，将激光干涉仪20固定在反射镜21的正上方。转动减速器14上的扳手使丝杠12转动，调节静压气浮轴承5与基座1上表面的距离，并使静压气浮轴承5的下表面与薄膜压力传感器22相对，利用轴承压力调节阀2和轴承压力表4调整至轴承所需的供气压力，利用位移传感器23测量静压气浮轴承5下表面与基座1上表面的距离(即气膜厚度)，薄膜压力传感器22测量静压气浮轴承5内的气压分布，通过气腔压力调节阀9和气腔压力表10调整并测量气腔17内的气压，计算得到活塞 18上表面的压力即为轴承的承载能力。利用激光干涉仪20测量得到静压气浮轴承5的振动特性。转动减速器14上的扳手使丝杠12转动来改变气膜厚度，得到不同气膜厚度下，静压气浮轴承5内的气压分布和振动特性，即得到气膜厚度对轴承内气压分布和振动特性的影响。在一定气膜厚度下，通过轴承压力调节阀2改变轴承的供气压力，利用薄膜压力传感器22测量静压气浮轴承5内的气压分布可得供气压力对轴承内气压分布的影响，通过激光干涉仪20的测量结果，可得到供气压力对轴承振动特性的影响。
权利要求
1. 一种静压气浮轴承振动特性的检测装置，它至少包括基座(1)、轴承压力调节阀 (2)、轴承进气管(3)、轴承压力表(4)、静压气浮轴承(5)、压板(6)、轴承固定件(7)、气腔进气管(8)、气腔压力调节阀(9)、气腔压力表(10)、限位螺栓(11)、丝杠(12)、机架(13)、减速器(14)、支架(15)、设置有气腔(17)的气腔体(16)、活塞(18)、轴承连接件(19)、激光干涉仪(20)、反射镜(21)、薄膜压力传感器(22)、位移传感器(23)，其特征在于所述的薄膜压力传感器(22)固定在基座(1)上，轴承压力调节阀(2)和轴承压力表 (4)安装在轴承进气管(3)上，轴承固定件(7)通过压板(6)安装在静压气浮轴承(5)上， 轴承连接件(19)安装在轴承固定件(7)上，气腔体(16)通过限位螺栓(11)与轴承连接件(19)相连接，气腔进气管(8)与气腔体(16)相连接，气腔压力调节阀(9)和气腔压力表 (10)安装在气腔进气管(8)上，活塞(18)位于气腔体(16)的下部，气腔体(16)安装在丝杠(12)上，丝杠(12)安装在机架(13)的下部，减速器(14)安装在机架(13)的上部，减速器(14)的输出轴与丝杠(12)相连接，机架(13)通过支架(15)固定在基座(1)上，在静压气浮轴承(5)上表面设置有反射镜(21)，在反射镜(21)的正上方固定有激光干涉仪(20)， 位移传感器(23)固定在静压气浮轴承(5)和基座(1)上。
全文摘要
一种静压气浮轴承振动特性的检测装置，它通过减速器(14)和丝杠(12)的调节控制静压气浮轴承(5)与机座(1)上表面的距离，利用薄膜压力传感器(22)测量静压气浮轴承(5)内的气压分布，位移传感器(22)测量气膜厚度，通过设置在气腔进气管(8)上的气腔压力表(10)测量气腔(16)内的气压，通过设置在轴承进气管(3)上的轴承压力表(4)测量静压气浮轴承(5)的供气压力，激光干涉仪(20)测量静压气浮轴承(5)的振动特性。本发明可以检测静压气浮轴承在不同供气压力和不同气膜厚度下轴承内气体的压力变化以及轴承的振动特性，以便对静压气浮轴承进行振动特性检测并对轴承的结构参数进行优化。
文档编号G01M7/02GK102261984SQ20111010564
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月18日 优先权日2011年4月18日
发明者李运堂, 楼晓春, 蔺应晓, 袁柯铭 申请人:中国计量学院