[发明专利]一种阻尼可调的精密直驱气浮平台

说明书

本发明提供了一种阻尼可调的精密直驱气浮平台，平台的气浮左支承机构、气浮右支承机构与大理石底座固定连接，工作台与气浮左支承机构、气浮右支承机构连接；光栅读数头固定安装在工作台侧面，光栅尺与气浮右支承机构固定连接；直线电机安装过渡板连接在工作台的底部，驱动用直线电机动子、阻尼用直线电机动子与直线电机安装过渡板固定连接，驱动用直线电机定子、阻尼用直线电机定子与大理石底座固定连接；本发明为阻尼可调的高精度定位装置，结构简单，操作方便。

技术领域

本发明属于精密定位装置领域，具体涉及一种具有阻尼可调功能、可实现高精度定位的气浮平台。

背景技术

直驱气浮平台是一种高精度定位装置，它采用直线电机驱动、空气轴承支承，直驱气浮平台具有极低摩擦、无爬行、极高运动精度和直线电机驱动的高刚度、宽调速范围、高动态性能的优点，真正地实现了无摩擦和“零传动”，被越来越多地应用到如微纳加工、IC封装、大面板液晶显示器制造和检测、光学扫描检测等领域中。但气浮支承阻尼小，直驱气浮平台是一个易受干扰的低阻尼系统，因此，提高系统的阻尼有利于获得更优良的振动抑制性能和高精度的定位以及高动态性能。目前国内外气浮系统阻尼的提升方法有：改进气浮轴承的结构（CN2208639Y），由于气浮轴承阻尼低是固有特性，该类方法提升阻尼值有限；磁流变液阻尼（CN105650191A）、油膜阻尼，这类外加阻尼器结构较复杂，同时阻尼可调性差，工程应用性不强。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种阻尼可调的精密直驱气浮平台。

本发明的阻尼可调的精密直驱气浮平台，包含大理石基座、气浮左支承机构、工作台、直线电机安装过渡板、气浮右支承机构、光栅读数头、驱动用直线电机动子、驱动用直线电机定子、阻尼用直线电机动子、阻尼用直线电机定子、光栅尺、第一电阻调节旋钮、第一可调电阻、第二电阻调节旋钮、第二可调电阻、第三电阻调节旋钮、第三可调电阻、阻尼电机线圈线缆；其连接关系是：所述的气浮左支承机构、气浮右支承机构与大理石底座固定连接，工作台与气浮左支承机构、气浮右支承机构连接；光栅读数头固定安装在工作台侧面，光栅尺与气浮右支承机构固定连接；在工作台运动时，通过读数头检测工作台的位置；直线电机安装过渡板连接在工作台的底部，驱动用直线电机动子、阻尼用直线电机动子与直线电机安装过渡板固定连接，驱动用直线电机定子、阻尼用直线电机定子与大理石底座固定连接；第一可调电阻、第二可调电阻、第三可调电阻进行三角型连接，再与阻尼电机线圈线缆连接作为三相负载。

阻尼用直线电机安装在工作台底部，与驱动用直线电机平行安装。

阻尼用直线电机与采用三角形连接的第一可调电阻、第二可调电阻、第三可调电阻连接。

本发明的阻尼可调的精密直驱气浮平台，基座实现平台高刚性支撑；左右气浮支承机构安装在基座上，实现工作平台的气浮支承；驱动及阻尼用直线电机的定子安装在基座上，驱动及阻尼用直线电机的动子安装在工作台上，驱动用直线电机用于气浮平台的驱动，阻尼用直线电机与可调电阻实现运动过程中的阻尼。

在工作台运动过程中，阻尼用直线电机动子线圈以速度随工作台运动，线圈在磁场中切割磁力线，产生电动势E，电动势施E加到线圈及负载电阻R上会产生电流I，电流I在永磁场B的作用下产生电磁阻力F，电磁阻力F与负载电阻R、运行速度有关，当调节外界负载电阻R值，其阻尼系数会改变。直线电机阻尼力方向与运动方向相反，在运动方向上产生阻尼效果，相当于在运动时的能量能够通过阻尼直线电机进行耗散，这样可快速抑制运动方向的振动。本发明通过调节电机动子线圈外接电阻调节电动势产生的电流，从而调节阻尼力，具有阻尼可调、结构简单，操作方便的特点。

本发明的用于气浮平台阻尼调整的有益效果是：采用气浮支承导轨、直线电机驱动，可实现高动态性能及低速稳定运动，采用直线电机阻尼后，提高了系统的阻尼比，有效的抑制了平台的振动，并且可根据不同的负载调节阻尼，获得最优的振动性能。应用在具有低速稳定性能要求的金刚石飞切机床上有利于提高被加工件的面形精度和表面质量，使被加工零件表面少缺陷、甚至无缺陷。