SE462679B

SE462679B - Pneumatic bearing arrangement

Info

Publication number: SE462679B
Application number: SE8801164A
Authority: SE
Inventors: Krister Johansson; Rune Johansson
Original assignee: Krister Johansson; Rune Johansson
Priority date: 1988-03-29
Filing date: 1988-03-29
Publication date: 1990-08-13
Also published as: SE8801164D0; SE8801164L

Abstract

The invention concerns an arrangement of a pneumatic bearing comprising a bearing body 10 with a bearing surface for movement relative to a corresponding surface, whereby the bearing body 10, via a main air channel 16, is connected to an external compressed air source and equipped with a number of air ducts actively connected with the pressure source, arranged to flow into a number of nozzles in the bearing surface to obtain air flowing out over the corresponding surface in order to create an air cushion. In addition, the bearing surface of the bearing body 10 is constructed with a suction channel passing into it, designed to be connected to a suction pump 60, while the main air channel 16 can be remote- controlled by a valve device 17. According to the invention, the valve device 17 and the suction pump 60 are arranged within the valve body 10, and the main air channel 16 flows into an exhaust channel 30. The suction pump 60 is arranged in the said main air channel 16 in an area between the valve device 17 and the exhaust channel 30, and the suction pump communicates with the suction inlet 14 in the bearing surface of bearing body 10. <IMAGE>

Description

4632 10 15 20 25 30 35 få 79 2 kompressor, varvid den avgivna luften återföres till kompressorn. En särskild ventil krävs för att balansera transportmängden i förhållande till sugmängden. 4632 10 15 20 25 30 35 get 79 2 compressor, whereby the discharged air is returned to the compressor. A special valve is required to balance the amount of transport in relation to the amount of suction.

Syftet med föreliggande uppfinning är att förbättra en pneumatisk lageranordning av i ingressen angivet slag på så sätt, att en konventionell kompressor och en sär- skilt utformad sugpump bringas samverka på ett egenartat sätt för att uppnå den önskade, konstant stora luftkudden.The object of the present invention is to improve a pneumatic bearing device of the type indicated in the preamble in such a way that a conventional compressor and a specially designed suction pump are brought together in a unique manner in order to achieve the desired, constantly large air cushion.

Uppfinningens särdrag framgår av kravets l kännetecknande del.The features of the invention appear from the characterizing part of claim 1.

Andra särdrag hos den medelst uppfinningen skapade, pneu- matiska lageranordningen anges i underkraven.Other features of the pneumatic bearing device created by the invention are set out in the subclaims.

En som exempel vald utföringsform av uppfinningen skall nu närmare beskrivas i anslutning till bifogade ritning, där fig. l är en bottenvy av en pneumatisk lageranordning enligt uppfinningen; fig. 2 är en sidovy av lageranordningen enligt fig.l; UJ fig. är ett snitt utmed linjen A-A av lageranordningen i fig.2; “ fig. 4 är ett snitt utmed linjen B-B av lageranordningen enligt fig.2; fig. 5 visar schematiskt funktionen av luftstyrorganet enligt uppfinningen; fig. 6 visar ett vertikalt snitt genom ett föredraget utförande av den i anordningen ingående sugpumpen.An exemplary embodiment of the invention will now be described in more detail in connection with the accompanying drawing, in which Fig. 1 is a bottom view of a pneumatic bearing device according to the invention; Fig. 2 is a side view of the bearing device according to Fig. 1; UJ Fig. Is a section along the line A-A of the bearing device in Fig. 2; Fig. 4 is a section along the line B-B of the bearing device according to Fig. 2; Fig. 5 schematically shows the function of the air control means according to the invention; Fig. 6 shows a vertical section through a preferred embodiment of the suction pump included in the device.

Den pneumatiska lageranordningen enligt uppfinningen innefattar en lagerkropp, generellt betecknad med 10.The pneumatic bearing device according to the invention comprises a bearing body, generally designated 10.

Den uppvisar en plan lageryta ll, d.v.s. liktydigt med lagerkroppens 10 botten. Lagerkroppen 10 är i det visade exemplet en orund geometrisk kropp men varje geometrisk form är möjlig, ehuru en fyrkantig eller rektangulär konfiguration är att föredraga, vilket visas med strecka- 10 15 20 25 30 35 3 462 679 de linjer. Den på ritningen illustrerade utföringsformen av lagerkroppen 10 är främst avsedd att utnyttjas för linjära rörelser, och exempelvis för att uppbära något i och för sig känt mätdon. Lagerkroppens exempelvis lin- jära rörelse sker relativt en icke visad, plan motyta.It has a flat bearing surface ll, i.e. synonymous with the bottom of the bearing body 10. The bearing body 10 in the example shown is a non-round geometric body, but any geometric shape is possible, although a square or rectangular configuration is preferred, as shown by dashed lines. The embodiment of the bearing body 10 illustrated in the drawing is primarily intended to be used for linear movements, and for example to support a measuring device known per se. The linear movement of the bearing body, for example, takes place relative to a plane surface (not shown).

Den uppfinningsenliga lageranordningen skall dock inte anses vara begränsad till den visade utföringsformen och den ovan antydda tillämpningen utan kan inom ramen för en fackmans kunskaper varieras. Således kan lagerkrop- pens lageryta uppvisa en plangeometrisk eller en rymdgeo- metrisk form, varvid då givetvis motytans form är anpassad till lagerytans förhandenvarande form. Således kan mot- ytan, i fallet rymdgeometrisk form, vara en cylindrisk axel som är förd genom en hâlcylindriskt utformad lager- kropp, vars cirkulära vägg bildar lagerytan.However, the storage device according to the invention should not be considered to be limited to the embodiment shown and the application indicated above, but can be varied within the scope of a specialist's knowledge. Thus, the bearing surface of the bearing body can have a planar geometric or a spatial geometric shape, whereby of course the shape of the counter surface is adapted to the present shape of the bearing surface. Thus, in the case of spatial geometric shape, the counter surface may be a cylindrical shaft which is guided through a semi-cylindrically shaped bearing body, the circular wall of which forms the bearing surface.

Lagerkroppens 10 plana lageryta är på känt sätt försedd med minst tre dyser 12, vilka kommunicerar med inre, med varandra förbundna luftledningskanaler, exempelvis 13 (fig.4). Luftledningskanalerna kan ha olika sträcknin- gar och placeringar beroende av lagerkroppens dimensioner och av antalet dyser, och dessa kanaler samverkar i sin tur med en externt anbringad tryckluftkälla. Om en i fig. 1 med streckade linjer antydd rektangulär konfigura- tion av lagerkroppen 10 skulle vara att föredraga, blir givetvis luftkanalernas 13 i fig.4 visade sträckning annorlunda. I ett sådant utförande bör enligt uppfinnin- gen en dysa 12 anordnas i närheten av varje vinkelhörn, vilket också antydes i fig.4. Dessa dyser 12 med till- hörande kommunicerande luftkanaler 13 är i det valda exemplet tre till antalet men kan, beroende av lagerkrop- pens storlek och geometriska form, vara fler än tre.The flat bearing surface of the bearing body 10 is provided in a known manner with at least three nozzles 12, which communicate with internal, interconnected air ducts, for example 13 (Fig. 4). The air ducts can have different stretches and locations depending on the dimensions of the bearing body and the number of nozzles, and these ducts in turn interact with an externally mounted compressed air source. If a rectangular configuration of the bearing body 10 indicated by dashed lines in Fig. 1 were to be preferred, the stretch shown by the air ducts 13 in Fig. 4 would of course be different. In such an embodiment, according to the invention, a nozzle 12 should be arranged in the vicinity of each angular corner, which is also indicated in Fig. 4. These nozzles 12 with associated communicating air ducts 13 are in the selected example three in number but can, depending on the size and geometric shape of the bearing body, be more than three.

Dyserna 12 är i exemplet anordnade i en viss form, vilket förklaras längre fram. Lagerkroppens 10 lageryta uppvisar därjämte ett centralt eller relativt centralt i denna anordnat suginlopp 14, vars diameter är betydligt större än diametern hos en dysa l2, vilken sistnämnda kan vara 462 679 4 10 15 20 25 30 35 exempelvis 0,05-0,2 m. För att åstadkomma så små dyser kan man exempelvis utnyttja en i handeln förekommande rubin med förborrat hål av 0,10 diameter.The nozzles 12 are in the example arranged in a certain shape, which is explained later. The bearing surface of the bearing body 10 also has a suction inlet 14 arranged centrally or relatively centrally therein, the diameter of which is considerably larger than the diameter of a nozzle 12, the latter of which may be 462 679 4 To produce such small nozzles, one can use, for example, a commercially available ruby with a pre-drilled hole of 0.10 diameter.

Enligt uppfinningen är lagerkroppens 10 funktion inrättad att via en och samma tryckluftkälla påverkas av såväl luftkuddeeffekten genom dyserna 12 som av på suginloppet 14 applicerad sugverkan.According to the invention, the function of the bearing body 10 is arranged to be affected via one and the same source of compressed air by both the air cushion effect through the nozzles 12 and by the suction action applied to the suction inlet 14.

Ett sådant arrangemang kan utföras på olika och exempel- vis på i ritningens figurer 3-6 närmare visat sätt.Such an arrangement can be carried out in various ways and, for example, in the manner shown in Figures 3-6 of the drawing.

Den externa, ej visade tryckkällan, är via en insticks- koppling 15 verksamt förbunden med en huvudluftkanal 16, som väsentligen förlöper i lagerkroppens 10 längdrikt- ning och inuti densamma. Denna huvudluftkanal 16 är verk- samt förbunden med suginloppet 14 över en i kanalen 16 anordnad sugpump, vilken närmare beskrives längre fram och vars egenartade konstruktion visas i fig.6.The external source of pressure, not shown, is operatively connected via a plug-in coupling 15 to a main air duct 16, which extends substantially in the longitudinal direction of the bearing body 10 and inside it. This main air duct 16 is operatively connected to the suction inlet 14 via a suction pump arranged in the duct 16, which is described in more detail later and whose peculiar construction is shown in Fig. 6.

I huvudluftkanalens 16 område efter instickskopplingen 15 för ledningen till den externa, ej visade tryckkällan, finns upptagen en tvärs huvudluftkanalen 16 riktad och med denna samverkande genomgående borrning i vilken är anbragt en, generellt med 17 betecknad, ventilanordning, vars konstruktion är visad i fig.5. Detta ventilorgan 17 innefattar en mot borrningens väggar över tätningar gastätt anliggande stationär, hålformig ventilkropp 20, som på åtminstone två ställen utmed sin längd uppvisar insvarvningar 21 resp.22 samt åtminstone en i resp. in- svarvning upptagen öppning 21' resp.22'. Mellan insvarv- ningarna 21,22 och pà vardera sidan om dessa finns tät- ningar 23 i form av O-ringar.In the area of the main air duct 16 after the plug-in connection 15 for the line to the external, not shown pressure source, a transverse bore is directed transversely to the main air duct 16 and with this cooperating through-bore in which a valve device, generally indicated by 17, is shown. 5. This valve member 17 comprises a stationary, hollow valve body 20 gas-tight against the walls of the bore over seals, which at at least two places along its length has turns 21 and 22, respectively, and at least one in resp. turning-occupied opening 21 'resp.22'. Between the turns 21,22 and on each side of these there are seals 23 in the form of O-rings.

Ventilorganets 17 hålutrymme är inrättat att samverka med en förskjutbar slid 24 som dimensionsmässigt är läng- re än ventilorganet 17 och vars motstående ändpartier f) 10 15 20 25 30 35 5 462 679 över gängor är förbundna med manöverknappar 25,26. Sliden 24 uppvisar en midja 27 med en sådan längd att den i ett arbetsläge samverkar med ventilorganets 17 båda in- svarvningar 21,22 och i ett andra arbetsläge samverkar endast med den ena insvarvningen 22 och dess öppning 22'. Genom att påverka manöverknapparna 25,26 på sliden 24 kan det ena eller andra arbetsläget för ventilorganet 17 inkopplas.The cavity of the valve member 17 is arranged to co-operate with a displaceable slide 24 which is dimensionally longer than the valve member 17 and whose opposite end portions f) are connected via control buttons 25, 26. The slide 24 has a waist 27 of such a length that in a working position it cooperates with the two turns 21, 22 of the valve member 17 and in a second working position it cooperates only with one turning 22 and its opening 22 '. By actuating the control buttons 25, 26 on the slide 24, one or the other operating position of the valve member 17 can be switched on.

I det i fig.3-5 visade exemplet finns en med huvudluft- kanalen 16 parallell luftkanal 28, som via en öppning 29 står i förbindelse med dyserna 12 (fig.4). Luftkanalen 28 kommunicerar i det visade exemplet med ventilorganet 17 så, att luft från huvudluftkanalen 16 i ett första arbetsläge och efter påverkan av någon av manöverknappar- na 25,26 via slidens 24 midjeparti 27 kan tillföras nämn- da luftkanal 28 och i ett andra arbetsläge förhindra lufttillförsel till nämnda luftkanal 28.In the example shown in Figs. 3-5, there is an air duct 28 parallel to the main air duct 16, which is connected to the nozzles 12 via an opening 29 (Fig. 4). The air duct 28 communicates in the example shown with the valve means 17 so that air from the main air duct 16 in a first working position and after actuation of one of the control buttons 25,26 via the waist portion 27 of the slide 24 can be supplied to said air duct 28 and in a second working position prevent air supply to said air duct 28.

Huvudluftkanalen 16 fortsätter på andra sidan ventilorga- net 17 och mynnar i en tvärgående, i båda ändarna öppen evakueringskanal 30, vars motstående öppningar är försed- da med något ljuddämpande medel, betecknat med 31. Denna fortsättning av huvudluftkanalen 16 är inrättad att upp- taga en sugpumpskonstruktion, i fig.3 antydd vid 60 och i detalj visad i fig.6.The main air duct 16 continues on the other side of the valve member 17 and opens into a transverse, at both ends open evacuation duct 30, the opposite openings of which are provided with some sound-absorbing means, denoted by 31. This continuation of the main air duct 16 is arranged to receive a suction pump construction, in Fig. 3 indicated at 60 and shown in detail in Fig. 6.

Sugpumpen 60 är anordnad i huvudluftkanalens 16 längdrikt- ning och har ett inlopp 70, som har en betydligt mindre area än arean hos huvudluftkanalen 16, och som definierar en smal genomströmningskanal 71. Denna trånga kanals 71 väggar avslutas med spetsar 72,73, vilka resp. bildar den ena begränsningsväggen till motsatta öppningar 74 resp. 75, av vilka öppningen 74 kommunicerar med den i lagerkroppens lageryta mynnande sugkanalen 14. Den motsatta öppningen 75 kommunicerar med ett slutet lång- sträckt utrymme 76. Efter öppningarna 74,75 vidgar sig 462 10 15 20 25 30 35 679 i ß strömningskanalen 71 något och mynnar direkt eller indi- rekt i evakueringskanalen 28.The suction pump 60 is arranged in the longitudinal direction of the main air duct 16 and has an inlet 70, which has a much smaller area than the area of the main air duct 16, and which defines a narrow flow duct 71. The walls of this narrow duct 71 end with tips 72,73, which . forms one boundary wall to opposite openings 74 resp. 75, of which the opening 74 communicates with the suction channel 14 opening into the bearing surface of the bearing body. The opposite opening 75 communicates with a closed elongate space 76. After the openings 74, 75, 462 10 15 20 25 30 35 679 in the flow channel 71 widens slightly. and opens directly or indirectly into the evacuation channel 28.

De i fig.6 utritade pilarna anger luftströmmens vägar och spetsdelarna 72,73 alstrar en sugeffekt, varvid luft mellan lageryta och motyta suges upp och det önskade vakuumet skapas.The arrows drawn in Fig. 6 indicate the paths of the air flow and the tip parts 72,73 produce a suction effect, whereby air between the bearing surface and the counter surface is sucked up and the desired vacuum is created.

Genom att anbringa denna konstruktion inuti lagerkroppen 10 och låta dess funktion styras av samma tryckluftkälla som förser dyserna 12 med luft för att skapa luftkuddar, elimineras externa sugpumpar och separata slangar samti- digt som en eftersträvad stabilitet och därmed tillnär- melsevis konstant luftgap mellan lageryta och motyta uppnås.By placing this structure inside the bearing body 10 and letting its function be controlled by the same source of compressed air that supplies the nozzles 12 with air to create air cushions, external suction pumps and separate hoses are eliminated at the same time as a desired stability and thus almost constant air gap between bearing surface and counter surface is achieved.

Det uppfinningsenliga luftlagrets funktion framgår bäst av fig.5 och förklaras här nedan.The function of the air bearing according to the invention is best seen from Fig. 5 and is explained below.

När luft från den externa tryckluftkällan införes i huvud- luftkanalen 16, och med sliden 24 till ventilorganet 17 i det visade läget, strömmar luften dels ut i huvudluft- kanalens 16 fortsättning och strömmar vidare genom sugpum- pen 60, varigenom sugkanalen 14 aktiveras och skapar en kraft som strävar att trycka lageranordningen 10 mot motytan. Samtidigt strömmar också luft genom ventilorganet 17 in i den parallellt med huvudluftkanalen 16 parallella luftkanalen 28 och vidare genom öppningen 29 i kanalen 28 och därvid tillföres dyserna 12 den erforderliga luften för att skapa den önskade luftkudden, exempelvis 5u vid ett arbetstryck av 5 bar.When air from the external compressed air source is introduced into the main air duct 16, and with the slide 24 to the valve means 17 in the position shown, the air partly flows out in the continuation of the main air duct 16 and flows further through the suction pump 60, whereby the suction duct 14 is activated and creates a force which seeks to press the bearing device 10 against the counter surface. At the same time air also flows through the valve means 17 into the air duct 28 parallel to the main air duct 16 and further through the opening 29 in the duct 28 and thereby the nozzles 12 are supplied with the required air to create the desired air cushion, for example 5u at a working pressure of 5 bar.

Genom dysernas 12 orientering i lagerytan skapas en på området omkring varje dys verkande luftkudde. Genom att arbetsluften från samma externa tryckluftkälla samtidigt också tillföres sugpumpen, vilket ger en motsatt effekt, skapas ett balanserat förhållande mellan sug- och tryck- 10 15 20 25 30 35 7 462 679 verkan, vilket medger att luftkudden kan hållas på kons- tant nivå oberoende av vilken arbetsprocess som skall utföras och oberoende av om lagerkroppen belastas.Through the orientation of the nozzles 12 in the bearing surface, an air cushion acting on the area around each nozzle is created. By simultaneously supplying the working air from the same external compressed air source at the same time with the suction pump, which gives an opposite effect, a balanced relationship between suction and pressure effect is created, which allows the air cushion to be kept at a constant level. regardless of the work process to be performed and regardless of whether the bearing body is loaded.

Om sedan manöverknappen 26 förskjutes åt vänster kommer luften att helt styras genom ventilorganet 17 och ut i huvudluftkanalens 16 fortsättning och följaktligen tillföras sugpumpen 60, som alstrar ett vakuum. Någon eller några luftkuddar kring dyserna 12 alstras således inte eftersom slidens 24 läge hindrar lufttillträde till kanalen 28.If then the control knob 26 is shifted to the left, the air will be completely controlled through the valve means 17 and out into the continuation of the main air duct 16 and consequently the suction pump 60 is supplied, which generates a vacuum. Thus, no or some air cushions around the nozzles 12 are generated because the position of the slide 24 prevents air access to the duct 28.

Det ovan beskrivna utföringsexemplet avser fallet att ventilorganet 17 resp. sugpumpen 60 är inbyggda i lager- kroppen 10.The embodiment described above relates to the case that the valve means 17 resp. the suction pump 60 is built into the bearing body 10.

Arrangemanget ventilorgan/sugpump kan givetvis också tillsammans bilda ett byggblock och löst eller fast an- bringas vid lagerkroppens 10 yta, exempelvis dess ovan- yta. I sådant fall får de olika luftkanalerna inuti lager- kroppen en annan sträckning och riktning än vad som visas på bif. ritning.The valve means / suction pump arrangement can of course also together form a building block and be loosely or fixedly applied to the surface of the bearing body 10, for example its upper surface. In such a case, the various air ducts inside the bearing body have a different stretch and direction than what is shown on the steak. drawing.

Genom att dysernas 12 antal inte får vara mindre än tre och genom att arrangera dyserna 12 så, att en geometrisk linje dragen mellan centrum för de olika dyserna bildar en konfiguration som svarar mot formen för lagerkroppen, skapas förutsättningar för att bilda ett antal luftkuddar som tillsammans ger en över hela lagerytan verkande, eftersträvad effekt, vilken balanseras av det vakuum som skapas mellan de olika områdena för luftkuddarna.By the number of nozzles 12 not being less than three and by arranging the nozzles 12 so that a geometric line drawn between the centers of the different nozzles forms a configuration corresponding to the shape of the bearing body, conditions are created for forming a number of air cushions which together provides a desired effect across the entire bearing surface, which is balanced by the vacuum created between the different areas of the airbags.

Claims

462 679 8 10 15 20 25 30 35 P a t e n t k r a v

A pneumatic bearing device comprising a bearing body (10) having a bearing surface for relative movement relative to a counter surface, the bearing body (10) being connected via a main air duct (16) to a single external source of compressed air and equipped with a plurality of horizontal members operatively connected to the pressure source. air ducts, which open into the bearing surface in the vicinity of the edges of the bearing body and so as to form spaced apart nozzles (12) to create a supporting air cushion for the bearing member (10) and at least one approximately centrally in the bearing surface opening and having a suction pump (60) connected to suction pump (14), wherein the function of the bearing body is arranged to be affected via said external source of compressed air by both the air cushion effect and by suction action applied to the bearing surface of the bearing body (10) through the suction nozzle (14). to be so externally actuable by a valve means (17) that air from the compressed air source can optionally be directed to provide simultaneous air supply to the air cushion nozzles (12) as well as to the suction nozzle (14) or only to the suction nozzle (14), characterized in that the valve means (17) and the suction pump (60) are arranged inside the bearing body (10), and that the main air duct The suction pump (16) opens into an evacuation duct (30), the suction pump (60) is arranged in said main air duct (16) in an area between the valve means (17) and the evacuation duct (30), and that the suction pump communicates with the suction inlet (14) in the bearing surface of the bearing body (10).

Pneumatic bearing device according to claim 1, characterized in that the suction pump (60) is formed by a horizontal air duct (71) having a horizontal air duct (71) connected to the horizontal main air duct (16) in the bearing body (10), but having a substantially smaller cross-sectional area. suction space (75,74) cooperates with the vertical suction inlet (14), and said throttle channel (71) then directly or indirectly opens into the evacuation channel (30).

Pneumatic bearing device according to claim 1 or 2, characterized in that the evacuation duct (30) extends across the main air duct (16) and that its two openings opening into the surrounding atmosphere are provided with sound-absorbing means (31).

Pneumatic bearing device according to one or more of Claims 1 to 3, characterized in that the valve means (17) comprises a displaceable slide (24), which is arranged to be adapted to perform by means of externally accessible control buttons (25, 26). desired air routing function.

Pneumatic bearing device according to one or more of Claims 1 to 4, characterized in that the nozzles (12) are arranged such that a geometric center line extending therethrough forms the same configuration as that of the bearing body and that the suction pump ( 60) area of action via the suction inlet (14) is predominantly within said area formed by the center lines when supplied air affects both nozzles (12) and suction inlet (14).

Pneumatic bearing device according to one or more of Claims 1 to 5, characterized in that the valve means (17) and the suction pump (60) are arranged in a body which can be detachably or fixedly mounted on or near the bearing body (10), which is connected to the external compressed air source.