專利名稱：氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣膜剛性檢測平臺，特別是涉及一種氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺及其使用方法。
背景技術(shù)：
參閱圖1，以往的一種氣膜剛性檢測平臺1，包括一個平臺11、一個置于該平臺11上的氣浮載具12、一個連接該氣浮載具12的供氣系統(tǒng)13、一個架設(shè)于該平臺11且位于該氣浮載具12上方的千分表14，及一個架設(shè)于該平臺11且位于該氣浮載具12上方的機(jī)械式感測器15，該機(jī)械式感測器15可以是荷重感測器。此處以該氣浮載具12向下噴氣作為說明，也就是該氣浮載具12為待測物，進(jìn)行檢測時，先將該千分表14輕觸于該氣浮載具12表面做歸零動作，接著，開啟該供氣系統(tǒng)13使該氣浮載具12浮起，讀取該千分表14的數(shù)據(jù)，得到該氣浮載具12的氣膜厚度，而后，啟動該荷重試驗(yàn)機(jī)，使感測頭逐漸下降至接觸到該氣浮載具12，直至該氣浮載具12底部完全接觸平臺11，所測得的荷重值為承載力，通過下式計(jì)算后得氣膜剛性:J = W/H,J為氣膜剛性(單位:Ν/ μ m)，W為承載力，H為氣膜厚度。以往的氣膜剛性檢測平臺I所使用的機(jī)械式感測器15，其啟動后機(jī)械式感測器15將開始下降，當(dāng)機(jī)械式感測器15接觸到氣浮載具12表面的同時，機(jī)械式感測器15開始對氣浮載具12施加負(fù)載，當(dāng)氣浮載具12受到機(jī)械式感測器15所施加的負(fù)載，氣浮載具12之氣膜同時會回饋一個反作用力予機(jī)械式感測器15，此反作用力即為氣膜承載力；當(dāng)機(jī)械式感測器15負(fù)載大于氣膜承載力時，感測器15測頭將持續(xù)下降，而氣浮載具12之氣膜厚度將逐漸減少；反之當(dāng)機(jī)械式感測器15負(fù)載小于氣膜承載力時，機(jī)械式感測器15測頭將會上升，而氣浮載具12之氣膜厚度將逐漸增加；而當(dāng)氣膜承載力等于感測器15負(fù)載時，則兩者將保持平衡且靜止不動。由于機(jī)械式感測器15為機(jī)械式，出力范圍與規(guī)格固定，而無法依待測物性能調(diào)整出力范圍，且僅可量測氣膜剛性的最大值。以往在量測氣膜剛性時，機(jī)械式感測器15之測頭從伸出至接觸氣浮載具12，最后使氣浮載具12底面完全接觸設(shè)備平臺11之臺面后，機(jī)械式感測器15之測頭才完全停止，并開始計(jì)算在這施壓過程中感測器15施予氣浮載具12之最大負(fù)載值是多少，故以往的檢測方式僅能量測氣浮載具12之氣膜剛性最大值，且由于機(jī)械式感測器15是在被測物完全接觸設(shè)備平臺11之臺面時，才開始計(jì)算負(fù)載值，故以往的量測結(jié)果往往高估了氣浮載具12本身之氣膜剛性，其結(jié)果是有誤差的。以往氣膜厚度的大小受到供氣系統(tǒng)13的設(shè)定參數(shù)所影響，當(dāng)設(shè)定參數(shù)調(diào)升到某個數(shù)值時，氣膜厚度受到被測物規(guī)格之限制而將不會再增加，此時氣膜厚度值即為初始?xì)饽ず穸戎?，初始?xì)饽ず穸戎凳钱?dāng)被測物尚未承受任何負(fù)載的情況下，所達(dá)到的氣膜厚度值，故初始?xì)饽ず穸瓤梢暈樽畲髿饽ず穸?；而?dāng)被測物受到負(fù)載作用導(dǎo)致氣膜厚度逐漸減少時，當(dāng)氣膜厚度趨近于零時但不等于零，此氣膜厚度值即為氣膜厚度最小值。
當(dāng)氣浮載具12受到負(fù)載作用導(dǎo)致氣膜厚度逐漸下降的同時，氣膜厚度愈小相對地導(dǎo)致氣膜密度愈大，氣膜密度愈大將造成氣膜承載力愈大；故最大氣膜承載力為最小氣膜厚度所能承受之最大負(fù)載值，即為最大氣膜承載力；而最小氣膜承載力則為初始?xì)饽ず穸人艹惺苤畲筘?fù)載值，即為最小氣膜負(fù)載力。值得強(qiáng)調(diào)的是，以往的氣浮載具12的供氣系統(tǒng)13與機(jī)械式感測器15之能源型態(tài)為兩套不同的系統(tǒng)，氣浮載具12固定僅能以氣壓系統(tǒng)的供氣系統(tǒng)13為供應(yīng)型態(tài)，而機(jī)械式感測器15可以為機(jī)械能轉(zhuǎn)動能，或電能轉(zhuǎn)動能等各種供應(yīng)形態(tài)，故以往僅能針對氣浮載具12之供氣系統(tǒng)13進(jìn)行調(diào)整，而供氣系統(tǒng)13的設(shè)定將影響氣浮載具12之負(fù)載能力大??；以往的機(jī)械式感測器15之規(guī)格設(shè)計(jì)是固定的，當(dāng)氣浮載具12之負(fù)載能力超出量測設(shè)備之容許范圍，將會產(chǎn)生機(jī)械式感測器15無法測得氣浮載具12之最大負(fù)載能力。因此，一種可以快速量測的氣膜剛性檢測平臺，為目前相關(guān)業(yè)者的研發(fā)目標(biāo)之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以快速量測的氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺及其使用方法。本發(fā)明氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺，包含一個精密比測平臺單元、一個氣浮載具，及一個供氣系統(tǒng)，該精密比測平臺單元包括一個用于提供平坦表面的精密平臺、一個設(shè)置于該精密平臺上方的氣壓缸，及一個設(shè)置于該精密平臺上方且連接于該氣壓缸的千分表，該氣浮載具放置于該精密平臺上，該供氣系統(tǒng)連接該氣浮載具與該精密比測平臺單元的氣壓缸。本發(fā)明所述的氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺，該供氣系統(tǒng)包括一個用于提供氣源的空氣壓縮機(jī)、一個連接該空氣壓縮機(jī)的調(diào)壓閥，及多個分別連接于該氣浮載具、氣壓缸與調(diào)壓閥間的流量控制閥。本發(fā)明氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺的使用方法包含以下步驟:(A)準(zhǔn)備一個如權(quán)利要求1所述的氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺；(B)將該千分表抵于一待測物表面，進(jìn)行該千分表歸零；(C)啟動該供氣系統(tǒng)使該待測物浮起，讀取該千分表數(shù)值，得知?dú)饽ず穸龋?D)啟動該氣壓缸以向下施壓力于該待測物，向下施壓力至待測物不浮起，讀取該氣壓缸數(shù)值,得知?dú)饽さ某休d力。本發(fā)明所述的氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺的使用方法，該步驟(A)中，該供氣系統(tǒng)包括一個用于提供氣源的空氣壓縮機(jī)、一個連接該空氣壓縮機(jī)的調(diào)壓閥，及多個分別連接于該氣浮載具、氣壓缸與調(diào)壓閥間的流量控制閥，該步驟(C)中，開啟位于該調(diào)壓閥與該氣浮載具間的流量控制閥，該步驟(D)中，開啟位于該調(diào)壓閥與該氣壓缸間的流量控制閥。本發(fā)明所述的氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺的使用方法，該步驟(B)中，待測物為氣浮載具。本發(fā)明的有益效果在于:通過使用氣壓缸，統(tǒng)一由供氣系統(tǒng)供應(yīng)待測物浮起與檢測承載力，并且可依待測物的性能調(diào)整氣壓缸所施加的負(fù)載大小，也可迅速更換合適規(guī)格的氣壓缸，而透過設(shè)定氣壓缸的氣壓系統(tǒng)參數(shù)，量測出待測物在不同的供氣條件與承受不同負(fù)載能力的情況下氣膜剛性的數(shù)值，達(dá)到快速量測的目的。


圖1是以往的一種利用荷重試驗(yàn)機(jī)的氣膜剛性檢測平臺的示意圖；圖2是本發(fā)明氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺的第一較佳實(shí)施例的示意圖；圖3是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的使用方法的流程圖；圖4是本發(fā)明氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺的第二較佳實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。參閱圖2與圖3，本發(fā)明氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺及其使用方法之第一較佳實(shí)施例包含一個精密比測平臺單元2、一個氣浮載具3，及一個供氣系統(tǒng)4。該精密比測平臺單元2包括一個用于提供平坦表面的精密平臺21、一個連接設(shè)置于該精密平臺21上方的氣壓缸22，及一個連接設(shè)置于該精密平臺21上方且連接于該氣壓缸22的千分表23,該千分表23與該氣壓缸22安裝于同一個水平面上,且可以同時調(diào)整該千分表23與氣壓缸22相對該精密平臺21的高度。該精密平臺21的材質(zhì)可以是天然花崗巖、人造石、鑄鐵、鋁蜂巢等等。該氣浮載具3放置于該精密平臺21上，在本第一較佳實(shí)施例中，該氣浮載具3即為待測物A，該氣浮載具3向下朝該精密平臺21噴氣，當(dāng)該氣浮載具3浮起之后，可將欲運(yùn)送的物品放置于該氣浮載具3上，借此省力搬運(yùn)，一般適用于運(yùn)送負(fù)載較大的物品，本第一較佳實(shí)施例屬于重負(fù)載型氣壓系統(tǒng)。該供氣系統(tǒng)4連接該氣浮載具3與該精密比測平臺單元2的氣壓缸22，該供氣系統(tǒng)4包括一個用于提供氣源的空氣壓縮機(jī)41、一個連接該空氣壓縮機(jī)41的調(diào)壓閥42，及多個分別連接于該氣浮載具3、氣壓缸22與調(diào)壓閥42間的流量控制閥43，該調(diào)壓閥42用于調(diào)整空氣壓力，所述流量控制閥43用于調(diào)整氣浮載具3、氣壓缸22所施加的負(fù)載大小。更進(jìn)一步說明的是，該供氣系統(tǒng)4還包括一個設(shè)置于該空氣壓縮機(jī)41與調(diào)壓閥42之間的冷凍干燥機(jī)44、一個設(shè)置于該冷凍干燥機(jī)44與調(diào)壓閥42之間的儲氣桶45、一個設(shè)置于該調(diào)壓閥42與該流量控制閥43間的精密過濾器46，及一個設(shè)置于該精密過濾器46與該流量控制閥43間的方向控制閥47，該冷凍干燥機(jī)44用于降低空氣濕度，該儲氣桶45用于穩(wěn)定空氣壓力，該精密過濾器46用于過濾空氣雜質(zhì),該方向控制閥47用于控制氣壓缸22伸出或縮回出力方向，本第一較佳實(shí)施例該方向控制閥47使用曲柄式五口三位方向控制閥，以手動曲柄控制方式，切換所述流量控制閥43，借此變換管路內(nèi)氣體流動之方向或使其靜止，來驅(qū)動氣壓缸22執(zhí)行伸出或縮回之動作。在本實(shí)例中，所述流量控制閥43分別連接在氣壓缸22與調(diào)壓閥42間，以及氣浮載具3與調(diào)壓閥42間。依據(jù)待測物A的幾何外形與實(shí)際測試情況等不同的條件，可以更換該千分表23、氣壓缸22、調(diào)壓閥42、流量控制閥43等元件，當(dāng)待測物A之氣膜厚度較微小時，就必須更換高精度千分表23、低負(fù)載氣壓缸22、高精度之調(diào)壓閥42與流量控制閥43，方可準(zhǔn)確測得較準(zhǔn)確之氣膜剛性；當(dāng)待測物A之負(fù)載能力過大時，則必須更換高負(fù)載之氣壓缸22、調(diào)壓閥42與流量控制閥43，提高最大負(fù)載范圍，方可測得待測物A之負(fù)載能力。
參見圖3，本第一較佳實(shí)施例中，氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺的使用方法，包含以下步驟:步驟100，首先，準(zhǔn)備本發(fā)明之氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺，并依待測物A的量測條件，調(diào)整該供氣系統(tǒng)4，也就是依待測物A之幾何形狀與氣流模式，初步判斷待測物A是否適合重負(fù)載型氣壓系統(tǒng)；在操作時，主要在于調(diào)整供氣系統(tǒng)4之調(diào)壓閥42與流量控制閥43，來達(dá)到氣壓與流量之大小控制，而量測模式為氣壓、流量皆由小到大。步驟200，接著，將該千分表23輕觸并抵于待測物A表面，進(jìn)行該千分表23歸零的動作。步驟300，啟動該供氣系統(tǒng)4，并開啟位于該調(diào)壓閥42與該氣浮載具3間的流量控制閥43，使待測物A浮起，讀取該千分表23數(shù)值，待千分表23所量測的數(shù)值趨于穩(wěn)定后，得知?dú)饽ず穸?。步驟400，開啟位于該調(diào)壓閥42與該氣壓缸22間的流量控制閥43，啟動該氣壓缸22以向下施壓力于待測物A，向下施壓力至待測物A不浮起，讀取該氣壓缸22數(shù)值，得知?dú)饽さ某休d力。更進(jìn)一步說明的是，該步驟400中，該氣壓缸22的測頭伸出至接觸待測物A上方表面，并開始對待測物A施加負(fù)載，使待測物A的氣膜厚度開始下降，下降至待測物A底面與精密平臺21頂面完全貼合時，此時該千分表23數(shù)值為零，而后開始調(diào)整該氣壓缸22所施加的負(fù)載大小，調(diào)整至該千分表23數(shù)值即將開始產(chǎn)生變化但數(shù)值仍為零時，該氣壓缸22所施加的負(fù)載大小，即為待測物A氣膜之承載力。通過下式計(jì)算后得氣膜剛性:J = W/H,J為氣膜剛性(單位:Ν/ μ m)，W為承載力，H為氣膜厚度。參閱圖4，本發(fā)明氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺的第二較佳實(shí)施例與該第一較佳實(shí)施例構(gòu)件與組裝方式大致相同，不同處在于該第二較佳實(shí)施例中，放置待測物A于該氣浮載具3上，該氣浮載具3向上噴氣使該待測物A浮起，也就是將大面積的板材，例如玻璃基板、電路板、液晶面板等置于該氣浮載具3上方時，該氣浮載具3與待測物A間會形成一層氣膜，使待測物A能夠浮起，借此達(dá)到非接觸輸送的效果，一般是用于面積大且重量較輕的物品，本第二較佳實(shí)施例屬于輕負(fù)載型氣壓系統(tǒng)。綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:—、本發(fā)明將以往機(jī)械式感測器，改以該氣壓缸22的形式來給予待測物A負(fù)載，將施力系統(tǒng)與該氣浮載具3整合為一，統(tǒng)一由該供氣系統(tǒng)4供應(yīng)待測物A浮起，以及供應(yīng)該氣壓缸22具備負(fù)載能力，保留了可對待測物A進(jìn)行供氣條件與負(fù)載能力的調(diào)整特性，還衍生出借由供氣系統(tǒng)4調(diào)整氣壓缸22的負(fù)載能力，而透過氣壓系統(tǒng)4的調(diào)壓閥42與流量控制閥43來調(diào)整氣體的壓力與流量，即可達(dá)到控制氣壓缸22測頭的移動速度與負(fù)載大小，如此待測物A即可承受不同的負(fù)載能力。二、以往的量測方式的出力范圍與規(guī)格多為固定，而本發(fā)明則可依待測物A的量測條件，調(diào)整該氣壓缸22所施加的負(fù)載大小范圍，以及可迅速更換合適規(guī)格的氣壓缸22，例如，當(dāng)待測物A的負(fù)載能力較小時，則必須將針對氣壓缸22的負(fù)載規(guī)格，由大到小依序更換，直至可準(zhǔn)確測得待測物A的負(fù)載能力；反之，當(dāng)待測物A的負(fù)載能力較大時，則必須將氣壓缸22的負(fù)載規(guī)格，由小至大依序更換，直至可準(zhǔn)確測得待測物A的最大負(fù)載能力。三、本發(fā)明可借由設(shè)定該氣壓缸22的氣壓系統(tǒng)參數(shù)，量測出待測物A在不同的供氣條件與承受不同負(fù)載能力的情況下，氣膜剛性的數(shù)值，達(dá)到快速量測的目的，其中，不同負(fù)載能力由氣壓缸22、調(diào)壓閥42、流量控制閥43所控制，調(diào)壓閥42與流量控制閥43分別調(diào)整氣壓缸22的移動速度與負(fù)載能力，以往的量測模式僅可量測最大氣膜承載力，其量測模式無彈性調(diào)整的空間；而本發(fā)明可控制氣壓缸22的負(fù)載大小，可以由小至大或由大至小的量測方式進(jìn)行量測，并可任意設(shè)定氣壓缸22的負(fù)載大小，以測得在某一氣壓缸22的負(fù)載值下，待測物A的氣膜厚度。四、以往因機(jī)械式感測器所施加的負(fù)載大小多為固定，若待測物A的承載力超出機(jī)械式感測器所施加的負(fù)載大小范圍，則機(jī)械式感測器無法精準(zhǔn)量測出待測物A的承載力，本發(fā)明以該氣壓缸22來量測待測物A的承載力，因此可依據(jù)量測情況，調(diào)整該氣壓缸22的壓力與流量，甚至更換成不同規(guī)格的氣壓缸22，以獲得較精確的承載力量測值，使得本發(fā)明具備彈性調(diào)整量測范圍的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺，其特征在于:該氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺包含一個精密比測平臺單元、一個氣浮載具，及一個供氣系統(tǒng)，該精密比測平臺單元包括一個用于提供平坦表面的精密平臺、一個設(shè)置于該精密平臺上方的氣壓缸，及一個設(shè)置于該精密平臺上方且連接于該氣壓缸的千分表，該氣浮載具放置于該精密平臺上，該供氣系統(tǒng)連接該氣浮載具與該精密比測平臺單元的氣壓缸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺，其特征在于:該供氣系統(tǒng)包括一個用于提供氣源的空氣壓縮機(jī)、一個連接該空氣壓縮機(jī)的調(diào)壓閥，及多個分別連接于該氣浮載具、氣壓缸與調(diào)壓閥間的流量控制閥。
3.一種氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺的使用方法，其特征在于包含以下步驟: (A)準(zhǔn)備一個如權(quán)利要求1所述的氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺； (B)將該千分表抵于一待測物表面，進(jìn)行該千分表歸零； (C)啟動該供氣系統(tǒng)使該待測物浮起，讀取該千分表數(shù)值，得知?dú)饽ず穸龋? (D)啟動該氣壓缸以向下施壓力于該待測物，向下施壓力至待測物不浮起，讀取該氣壓缸數(shù)值，得知?dú)饽さ某休d力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺的使用方法，其特征在于:該步驟(A)中，該供氣系統(tǒng)包括一個用于提供氣源的空氣壓縮機(jī)、一個連接該空氣壓縮機(jī)的調(diào)壓閥，及多個分別連接于該氣浮載具、氣壓缸與調(diào)壓閥間的流量控制閥，該步驟(C)中，開啟位于該調(diào)壓閥與該氣浮載具間的流量控制閥，該步驟(D)中，開啟位于該調(diào)壓閥與該氣壓缸間的流量控制閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺的使用方法，其特征在于:該步驟(B)中，待測物為氣浮載具。
全文摘要
一種氣浮式平面軸承的氣膜剛性檢測平臺包含一個精密比測平臺單元、一個氣浮載具及一個供氣系統(tǒng)，精密比測平臺單元包括一個精密平臺、一個氣壓缸及一個千分表，將千分表抵于待測物表面進(jìn)行歸零，而后啟動供氣系統(tǒng)使待測物浮起，讀取千分表數(shù)值得知?dú)饽ず穸龋永m(xù)地，氣壓缸向下施壓力于待測物至不浮起，讀取氣壓缸數(shù)值得知?dú)饽こ休d力，本發(fā)明統(tǒng)一由供氣系統(tǒng)供應(yīng)待測物浮起與檢測承載力，并且可調(diào)整氣壓缸所施加的負(fù)載大小，而通過設(shè)定氣壓缸的氣壓系統(tǒng)參數(shù)，量測出待測物在不同供氣條件與不同負(fù)載能力的情況下氣膜剛性數(shù)值，達(dá)到快速量測的目的。
文檔編號G01N3/12GK103185683SQ20111045157
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者張建中, 王涵逸, 陳富民 申請人:財(cái)團(tuán)法人石材暨資源產(chǎn)業(yè)研究發(fā)展中心