CN103171898A - 气悬浮式非接触自动输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气悬浮式非接触自动输送装置，包括工作平台、挡板、金属薄板、喷嘴、轴Ⅰ、轴Ⅱ、轴Ⅲ、同步带轮、同步带、空气压缩机、固定装置及步进电机等控制系统，工作平台和挡板上均开有节流孔和压力腔，由工作平台和金属薄板、挡板构建的气动悬浮结构可以悬浮起重物，并防止其在运输过程中因受到气体剪切力作用而左右摆动，喷嘴分别与轴Ⅰ、轴Ⅱ、轴Ⅲ固定连接，步进电机带动轴Ⅰ转动，轴Ⅰ和轴Ⅱ、轴Ⅱ和轴Ⅲ分别通过同步带来传递运动，控制喷嘴旋转方向及角度，以便调节和控制悬浮重物的运输方向及速度，优点在于：结构简单，能耗低，可有效阻止悬浮重物在运输过程中左右摆动，实现悬浮重物的非接触自动运输。

Description

气悬浮式非接触自动输送装置

技术领域

本发明涉及一种气悬浮式非接触自动输送装置，属于精密驱动领域。

背景技术

传统的接触式运输工具有起重机，运输车辆等，这些运输工具速度慢，自身重量大，货物的运输范围及重量受到限制，运输过程中能量消耗大，而且燃料燃烧油产生空气污染，从而限制了其在高科技领域及精密驱动领域的应用。针对传统的接触式运输工具存在的问题，非接触式运输装置应运而生，且有着无可比拟的先天优势。

非接触式运输技术主要有电磁悬浮式、静电悬浮式、超声波悬浮式和空气悬浮式。目前研究最广泛的主要是电磁悬浮式和空气悬浮式。电磁悬浮式非接触运输装置是由磁铁、电磁铁或超导磁铁等所形成的磁场提供驱动力，由于其工作原理的制约，这种装置只能悬浮金属材料的货物，对其他非金属材料则无法进行运输，因此其应用范围受到了很大限制。

基于气动悬浮构建的非接触自动输送系统具有清洁无污染、设计简单、使用和维护方便，不发热，不生磁，运输阻力小，对工件的材质无要求等优点，在工业各界得到了广泛的应用，引起越来越多学者和公司的关注。但是现有的气动悬浮运输装置普遍存在一些问题：悬浮重物在运输过程中受到气体剪切力的作用，会发生左右摆动，必须靠一些驱动来引导它，仍不能有效消除其无规则运动；有些悬浮装置要对悬浮物体的底面进行特定几何形状的处理，从而限制了其在非接触自动运输领域的广泛应用。

发明内容

为了解决现有气动悬浮非接触运输存在的问题，提高运输的可靠性，降低运输成本，本发明提供一种新型的气悬浮式非接触自动输送装置。

本发明为解决其问题所采用的技术方案是：

工作平台(20)上开有三排压力腔(1)和节流孔(2)，每排各有19个压力腔(1)和19个节流孔(2)。工作平台(20)两侧的挡板(24)相对的侧面上各开有19个横向压力腔(22)和19个横向节流孔(23)。挡板(24)用螺栓与工作平台(20)固定在一起，中间用密封元件密封。工作平台(20)底部开有缓冲腔(27)，缓冲腔(27)两侧连接两个挡板进气口(26)，金属薄板(19)上开有两个薄板进气孔(3)。工作平台(20)和金属薄板(19)用螺栓螺母固定在一起，中间用密封元件密封，工作平台(20)和金属薄板(19)将缓冲腔(27)隔成一个密闭的容腔，气体从金属薄板(19)的薄板进气孔(3)流进缓冲腔(27)，再以相同的压力流向工作平台(20)的节流孔(2)和压力腔(1)，作用在悬浮重物(25)上，平衡其重力；与此同时，气体以相同的压力从挡板进气口(26)流向挡板(24)上的横向压力腔(22)和横向节流孔(23)，作用在悬浮重物(25)上。工作平台(20)与金属薄板(19)在相同的位置上开有两排方形通槽(21)，每排有三个。工作平台(20)和金属薄板(19)固定在侧板(18)上，侧板(18)用螺钉螺母固定在底座(11)上。轴Ⅰ(17)、轴Ⅱ(10)、轴Ⅲ(8)分别用两个轴承座(16)----(内置滑动轴承(15) )固定在底座(11)上，轴Ⅰ(17)、轴Ⅱ(10)、轴Ⅲ(8)中间装有两个喷嘴(5)，喷嘴(5)顶部开有喷嘴小孔(4)，侧面开有喷嘴进气孔(6)，喷嘴小孔(4)与喷嘴进气孔(6)相通。轴Ⅰ(17)一端装有同步带轮(7)，一端装有步进电机(12)，步进电机(12)固定在支撑架(13)上，步进电机(12)通过联轴器(14)与轴Ⅰ(17)固定连接。轴Ⅱ(10)两端分别装有同步带轮(7)。轴Ⅲ(8)一端装有同步带轮(7)。同侧的每两个同步带轮(7)通过同步带(9)连接，确保轴Ⅰ(17)、轴Ⅱ(10)、轴Ⅲ(8)转动方向和角位移一致。

本发明的工作原理是：利用来自空气压缩机的高压气体在工作平台与悬浮重物之间形成高压气膜，平衡悬浮物体的重力，在挡板与悬浮重物之间形成竖直方向的高压气膜，防止悬浮重物在传输过程中因气体剪切力的作用而发生左右摆动或碰触挡板；与此同时，来自空气压缩机的高压气体经喷嘴流出，作用在悬浮重物底部，产生的水平方向的气体剪切力推动悬浮重物沿着所需的方向运动，从而实现悬浮重物的非接触自动运输。其中，悬浮能力的大小通过供气压力的大小来控制，运输速度的大小通过供气压力的大小与喷嘴转动的角度来控制。本发明的优点是：结构简单，摩擦阻力小，能耗低，不发热，不生磁，可实现悬浮重物的非接触自动运输。

附图说明

图1是显示气悬浮式非接触自动输送装置的三维结构示意图。

图2是显示气悬浮式非接触自动输送装置的俯视展开图。

图3是显示气悬浮式非接触自动输送装置的仰视展开图。

图4和图5是显示气悬浮式非接触运输原理的截面图。

图6是显示气悬浮式非接触自动输送装置的气动悬浮结构的截面图。

具体实施方式

参见图1, 工作平台(20)与挡板(24)用螺栓固定在一起，中间用密封元件密封；工作平台(20)和金属薄板(19)用螺栓螺母固定在一起，中间用密封元件密封。工作平台(20)和金属薄板(19)将缓冲腔(27)隔成一个密闭的容腔，流进此容腔的高压气体具有相同的压力。气体从空气压缩机(29)，稳压阀(28)，经金属薄板(19)的薄板进气孔(3)流进缓冲腔(27)，再流向工作平台(20)上的节流孔(2)和压力腔(1)，在工作平台(20)和悬浮重物(25)之间形成一层薄薄的高压气膜，以平衡悬浮重物(25)的重力；与此同时，缓冲腔(27)内的高压气体经挡板进气口(26)，流进挡板(24)两个相对侧面上的横向压力腔(22)和横向节流孔(23)，在侧板(24)和悬浮重物(25)侧面之间也形成一层薄薄的竖直方向的高压气膜，从而防止了悬浮重物(25)在运输过程中因气体剪切力的作用而发生左右摆动或碰触挡板。工作平台(20)和金属薄板(19)固定在侧板(18)上，侧板(18)用螺栓固定在底座(11)上。轴Ⅰ(17)、轴Ⅱ(10)、轴Ⅲ(8)分别用两个轴承座(16)----(内置滑动轴承(15))固定在底座(11)上，轴Ⅰ(17)、轴Ⅱ(10)、轴Ⅲ(8)中间分别装有两个喷嘴(5)，喷嘴(5)顶部开有喷嘴小孔(4)，侧面开有喷嘴进气孔(6)，喷嘴小孔(4)与喷嘴进气孔(6)相通。步进电机带动轴Ⅰ转动，轴Ⅰ(17)和轴Ⅱ(10)、轴Ⅱ(10)和轴Ⅲ(8)分别通过同步带做带传动，控制喷嘴旋转方向及角度θ（θ为气流喷射方向与竖直方向夹角，-45                                                

<θ<45

），来调节和控制悬浮重物的运输方向及速度，从而实现悬浮重物的非接触自动运输。从空气压缩机(29)流出的高压气体，经稳压阀(28)，以恒定的压力从喷嘴进气口(6)，流向喷嘴小口(4)，作用在悬浮重物(25)上，高压气体产生的水平方向的气体剪切力推动悬浮重物(25)沿所需的方向运动，从而实现悬浮重物(25)的非接触自动运输。

Claims (1)

1.一种气悬浮式非接触自动输送装置，包括工作平台(20)、挡板(24)、金属薄板(19)、侧板(18)、轴Ⅰ(17)、轴Ⅱ(10)、轴Ⅲ(8)、喷嘴(5)、轴承(15)、轴承座(16)、同步带轮(7)、同步带(9)、步进电机(12)、空气压缩机(29)；其特征在于，工作平台(20)与金属薄板(19)在相同的位置上开有方形通槽(21)，轴Ⅰ(17)、轴Ⅱ(10)、轴Ⅲ(8)中间分别装有两个喷嘴(5)，喷嘴(5)顶部开有喷嘴小孔(4)，侧面开有喷嘴进气孔(6)，喷嘴小孔(4)与喷嘴进气孔(6)相通；轴Ⅰ(17)一端装有同步带轮(7)，一端装有步进电机(12)，步进电机(12)与轴Ⅰ(17)固定连接，轴Ⅱ(10)两端分别装有同步带轮(7)，轴Ⅲ(8)一端装有同步带轮(7)，同侧的每两个同步带轮(7)分别通过同步带(9)连接，确保轴Ⅰ(17)、轴Ⅱ(10)、轴Ⅲ(8)转动方向和角位移一致；待工作平台(20)和金属薄板(19)构成的气动悬浮结构悬浮起悬浮重物后，经喷嘴流出的高压气体作用在悬浮重物底部，产生的水平方向的气体剪切力推动悬浮重物沿着所需的方向运动，从而实现悬浮重物的非接触自动运输。

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