CN102818587A - 一种带有减振机构的真空操作平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带有减振机构的真空操作平台，通过真空腔壳与密封法兰固定连接，密封法兰与减振法兰固定连接，而上波纹管固定连接于平台支撑板和减振法兰之间，下波纹管固定连接于密封法兰与平台支撑板之间。当振动产生时，真空腔壳将振动传递给密封法兰，密封法兰直接将振动传递给下波纹管，同时密封法兰的振动通过辅助支撑件传递至减振法兰后传递给上波纹管，减振法兰可以沿着辅助支撑件轴向调整以调整同时调整上波纹管和下波纹管的形变，目的是使得上波纹管传递到平台支撑板的振动力与下波纹管传递到平台支撑板的振动力方向相反，有效的减小平台支撑板的振动。

Description

一种带有减振机构的真空操作平台

技术领域

本发明涉及超精测量技术领域，具体涉及一种带有减振机构的真空操作平台。

背景技术

振动对于超精测量平台来说是一大公害。随着科技发展，越来越多的科学实验需在真空环境下进行，超精测量平台放置在真空环境下保证其原有的精度显得尤为重要。

而为了保证测量平台在真空环境，往往需要将测量平台设置于真空腔体中，通过与真空腔体连接的真空泵抽净真空腔体内的气体以保证真空腔体内为真空环境。而真空泵在运转的过程中必然会产生振动并将振动传递给真空腔体，由于真空腔体与测量平台之间通过部件有连接关系，因此真空腔体会将振动传递给测量平台，这不仅降低测量精度，且使一些实验无法进行，直接影响到科研水平。现有技术中也有采取减振措施的技术方案。

现有技术中公开了多种减振方法，但基本方法都是改变真空腔体的外围部件，例如为测量平台增加减振垫以减小振源的影响，虽有效果，但不能有效缓解振动对高稳定真空测量平台的影响。

除了上述方法外，现有技术中还公开了通过在真空腔体与振源之间增加软连接装置对振动进行缓冲以尽可能的消除振动传递的影响。如专利文献CN 101604553A公开了一种真空容器内光学平台支撑装置，如图1所示，该支撑装置的真空壳体B1通过真空壳体支座B2直接固定于支撑平台B6上，光学平台支座B4与光学平台B3连接后穿过真空壳体B1固定于支撑平台上；光学平台支座B4与真空壳体B1采用无刚性接触；波纹管B5的上端法兰与真空壳体B1密封连接，波纹管B5的下端法兰与光学平台支座B4密封连接。该技术方案中，真空环境下的光学平台B3与真空壳体B1的支撑分别采用不直接接触的独立的刚性支撑结构，目的是使真空壳体B1的变形和真空机组振动不能直接传递到光学平台B3；光学平台支座B4穿过真空壳体B1，并且没有刚性接触；真空壳体B1与光学平台B3间由柔性金属波纹管B5联接，实现了刚性隔离，阻止振动的传递。上述方案的简化模型如图2所示，其原理为：当真空壳体B1由于外部真空机组振动而发生振动时，便会将振动传递至金属波纹管的上法兰上而后传递至金属波纹管，经过金属波纹管的缓冲之后，传递至光学平台支座。

但是，上述技术方案中采用柔性金属波纹管连接光学平台和真空壳体，虽然可以对振动的传递进行一定程度的缓冲，但是对于精度要求较高的测量系统来说，上述减振装置对振动传递的缓冲效果还不符合要求。而本领域技术人员容易想到，可以通过加长金属波纹管的长度和调整弹性系数对振动的传递进一步的缓冲，而如果加长金属波纹管的长度会给整个产品的空间布局带来困难，而调整金属波纹管的弹性系数也会受到环境因素的影响不能对振动的传递起到很好的缓冲作用，弹性系数太小缓冲效果不好，弹性系数太大会使振动传递的过快，也不能有效地减弱振动的传递。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中真空操作平台中用于缓冲振动传递的减振装置效果不符合高稳定真空测量平台的要求进而提供一种能够满足超精度测量平台要求的带有减振机构的真空操作平台。

为解决上述技术问题，本发明提供一种带有减振机构的真空操作平台，包括：

平台支撑板，通过支柱固定于地面上；

测量平台，设置在所述平台支撑板的上方，通过至少两个关于所述测量平台中心对称的固定件与所述平台支撑板固定连接，且所述测量平台与所述平台支撑板之间具有一定间距；

所述减振机构包括：

至少两个关于所述平台支撑板中心对称的辅助支撑件，穿过所述平台支撑板上设置的穿孔，所述辅助支撑件可沿所述穿孔的轴向自由滑动；

密封法兰，与所述辅助支撑件的下端固定连接，在所述密封法兰和所述平台支撑板之间固定设置下波纹管，且所述下波纹管无接触地套于所述支柱外侧；

减振法兰，设置在所述辅助支撑件上端处，并可沿所述辅助支撑件轴向调整，在所述减振法兰和所述平台支撑板之间固定设置有上波纹管，所述上波纹管与所述支柱具有相同的中心轴线，可通过调整所述减振法兰在所述辅助支撑件上的位置调整所述上波纹管和所述下波纹管的形变，使得所述上波纹管和所述下波纹管产生的振动产生抵消；

所述支柱穿过所述密封法兰中间的通孔；

真空腔壳，套设于所述平台支撑板外部，与所述密封法兰密封连接。

所述辅助支撑件上端为成型有外螺纹的螺纹端，所述螺纹端穿过所述减振法兰上的法兰孔，通过位于所述减振法兰上部和下部的两个螺母固定所述减振法兰，调整两个所述螺母旋进所述螺纹端的距离使所述减振法兰的位置沿所述辅助支撑件轴向调整。

所述下波纹管与所述上波纹管具有完全相同的结构。

所述上波纹管与所述平台支撑板和所述减振法兰焊接连接。

所述下波纹管与所述平台支撑板和所述密封法兰焊接连接。

所述固定件为配合使用的螺杆与螺套，所述螺杆一端固定于所述平台支撑板上，另一端穿过所述测量平台上设置的螺孔后由所述螺套拧紧固定。

所述螺杆焊接于所述平台支撑板上。

所述辅助支撑件焊接在所述密封法兰上。

所述真空腔壳与所述密封法兰焊接在一起。

所述真空腔壳与所述密封法兰通过螺栓固定在一起。

本发明的上述技术方案具有如下优点：

（1）本发明的真空操作平台中，真空腔壳与密封法兰固定连接，密封法兰与减振法兰固定连接，而上波纹管固定连接于平台支撑板和减振法兰之间，下波纹管固定连接于密封法兰与平台支撑板之间，可见真空腔壳与平台支撑之间是通过上波纹管和下波纹管两个波纹管传递振动的。当振动产生时，真空腔壳将振动传递给密封法兰，密封法兰直接将振动传递给下波纹管，同时密封法兰的振动通过辅助支撑件传递至减振法兰后传递给上波纹管，因此传递到上波纹管的振动与传递到下波纹管之间的振动有一个时间差，减振法兰可以沿着辅助支撑件轴向调整以调整，以对这一时间差进行调整同时调整上波纹管和下波纹管的形变，目的是使得上波纹管传递到平台支撑板的振动力与下波纹管传递到平台支撑板的振动力方向相反，有效的减小平台支撑板的振动。

（2）本发明中，上波纹管与减振法兰密封固定，下波纹管和密封法兰密封固定，因此波纹管之外、真空腔壳之内的部分能够保持真空环境。

（3）本发明中，零部件之间的连接关系通过焊接的方式连接，可以有效保证密封性能，保证真空腔壳内的真空环境。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为现有技术中一种带有减振机构的真空容器内光学平台支撑装置的结构示意图；

图2为图1所示减振机构的物理模型示意图；

图3为本发明一个实施例带有减振机构的真空操作平台的结构示意图。

其中附图标记为：1-密封法兰，2-辅助支撑件，3-下波纹管，5-平台支撑板，6-上波纹管，7-减振法兰，8-测量平台，9-固定件，10-支柱，11-真空腔壳，12-减振垫。

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例，

实施例1

本实施例给出一种带有减振机构的真空操作平台，如图3所示，其包括平台支撑板5，通过支柱10固定于地面上，在本实施例中，是将所述平台支撑板5固定于地面上，在实际应用过程中也可以将所述平台支撑板5固定于具有很大重量的及其稳固的平台上。在所述平台支撑板5的上方设置有测量平台8，所述测量平台8通过至少两个关于所述测量平台8中心对称的固定件9与所述平台支撑板5固定连接，为了减小结构的复杂性，本实施例中采用两个所述固定件9固定所述测量平台，且所述测量平台8与所述平台支撑板5之间具有一定间距。

如图所示，所述减振机构包括：至少两个关于所述平台支撑板5中心对称的辅助支撑件2，穿过所述平台支撑板5上设置的穿孔，所述辅助支撑件2可沿所述穿孔的轴向自由滑动；密封法兰1，与所述辅助支撑件2的下端固定连接，在所述密封法兰1和所述平台支撑板5之间固定设置下波纹管3，且所述下波纹管3无接触地套于所述支柱10外侧；减振法兰7，设置在所述辅助支撑件2上端处，并可沿所述辅助支撑件2轴向调整，在所述减振法兰7和所述平台支撑板5之间固定设置有上波纹管6，所述上波纹管6与所述支柱10具有相同的中心轴线，可通过调整所述减振法兰7在所述辅助支撑件2上的位置调整所述上波纹管6和所述下波纹管3的形变，使得所述上波纹管6和所述下波纹管3产生的振动产生抵消；所述支柱10穿过所述密封法兰1中间的通孔；作为优选的实施方式，在所述支柱10和所述密封法兰1中间加设一减振垫12，可以进一步起到减缓振动的作用。最后在外部设置真空腔壳11，套设于所述平台支撑板5外部，与所述密封法兰1密封连接。

当真空泵等振源将振动传递至所述真空腔壳11时，所述真空腔壳11将振动传递至所述密封法兰1上，所述密封法兰1直接将振动传递至所述下波纹管3，而所述密封法兰1需要通过所述辅助支撑件2将振动传递至所述减振法兰7而后传递给所述上波纹管6。在实际应用过程中，为了能够保证所述上波纹管6和所述下波纹管3的振动到达所述平台支撑板5时能够产生抵消，在本实施例中将可通过调整所述减振法兰7在所述辅助支撑件2上的位置调整所述上波纹管6和所述下波纹管3的形变，也即调整了所述辅助支撑件2的有效长度，使得所述上波纹管6和所述下波纹管3产生的振动产生抵消。作为优选的实施方式，在本实施例中所述辅助支撑件2上端为成型有外螺纹的螺纹端，所述螺纹端穿过所述减振法兰7上的法兰孔，通过位于所述减振法兰7上部和下部的两个螺母固定所述减振法兰，调整两个所述螺母旋进所述螺纹端的距离使所述减振法兰7的位置沿所述辅助支撑件2轴向调整。在实际操作过程中，可以通过测量所述平台支撑板5的振动频率和振幅，来检测减振效果是否达到最佳。

实施例2

本实施例作为实施例1的改进，本实施例选择所述下波纹管3和所述上波纹管6的结构完全一样。

并且，在安装该操作平台时为了保证其密封效果，在固定连接时可采用焊接的方式，而对于已经处于真空环境中的一些机构可以选择其他方式进行固定。

因此，作为可以选择的实施方式，所述上波纹管6与所述平台支撑板5和所述减振法兰7焊接连接。所述下波纹管3与所述平台支撑板5和所述密封法兰1焊接连接。

由于所述测量平台8已经处于真空环境中，因此将所述测量平台8固定于所述平台支撑板5上，可以采用焊接的方式，也可以采用其他的方式。在本实施例中，选择所述固定件9为配合使用的螺杆与螺母，所述螺杆一端固定于所述平台支撑板5上，另一端穿过所述测量平台8上设置的螺孔后由所述螺母拧紧固定，所述螺杆焊接于所述平台支撑板5上。

所述真空腔壳11与所述密封法兰1焊接在一起也可以选择所述真空腔壳11与所述密封法兰1通过螺栓固定在一起，或者所述真空腔壳11可以直接设置于地面上或者设置在一个重量很大的平台上。

在安装获得上述操作平台时，采用如下步骤：

（1）清洗各零件以满足真空卫生标准要求；

（2）将所述密封法兰1、所述下波纹管3、所述平台支撑板5、所述上波纹管6、所述减振法兰7及所述辅助支撑件2依次按图3位置焊接；焊后一定检漏焊口，保证真空密封要求；

（3）将焊好的部件全部固定，用所述辅助支撑件2将所述测量平台8固定在所述平台支撑板5上，在此过程中要注意真空卫生要求；

（4）将上述的整体部件放入所述真空腔壳11中，采用螺钉或者焊接的方式将所述密封法兰1与所述真空腔壳11固定；

（5）将所述支柱10与外部地面固定，保证所述平台支撑板5的平稳性及承重力。

完成上述工作后，抽真空腔体，借助仪器可观测平台的微小振动，达到设计要求。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种带有减振机构的真空操作平台，包括：

平台支撑板（5），通过支柱（10）固定于地面上；

测量平台（8），设置在所述平台支撑板（5）的上方，通过至少两个关于所述测量平台（8）中心对称的固定件（9）与所述平台支撑板（5）固定连接，且所述测量平台（8）与所述平台支撑板（5）之间具有一定间距；

其特征在于：

所述减振机构包括：

至少两个关于所述平台支撑板（5）中心对称的辅助支撑件（2），穿过所述平台支撑板（5）上设置的穿孔，所述辅助支撑件（2）可沿所述穿孔的轴向自由滑动；

密封法兰（1），与所述辅助支撑件（2）的下端固定连接，在所述密封法兰（1）和所述平台支撑板（5）之间固定设置下波纹管（3），且所述下波纹管（3）无接触地套于所述支柱（10）外侧；

减振法兰（7），设置在所述辅助支撑件（2）上端处，并可沿所述辅助支撑件（2）轴向调整，在所述减振法兰（7）和所述平台支撑板（5）之间固定设置有上波纹管（6），所述上波纹管（6）与所述支柱（10）具有相同的中心轴线，可通过调整所述减振法兰（7）在所述辅助支撑件（2）上的位置调整所述上波纹管（6）和所述下波纹管（3）的形变，使得所述上波纹管（6）和所述下波纹管（3）产生的振动产生抵消；

所述支柱（10）穿过所述密封法兰（1）中间的通孔；

真空腔壳（11），套设于所述平台支撑板（5）外部，与所述密封法兰（1）密封连接。

2.根据权利要求1所述的带有减振机构的真空操作平台，其特征在于：

所述辅助支撑件（2）上端为成型有外螺纹的螺纹端，所述螺纹端穿过所述减振法兰（7）上的法兰孔，通过位于所述减振法兰（7）上部和下部的两个螺母固定所述减振法兰，调整两个所述螺母旋进所述螺纹端的距离使所述减振法兰（7）的位置沿所述辅助支撑件（2）轴向调整。

3.根据权利要求1或2所述的带有减振机构的真空操作平台，其特征在于：

所述下波纹管（3）与所述上波纹管（6）具有完全相同的结构。

4.根据权利要求1-3任一所述的带有减振机构的真空操作平台，其特征在于：

所述上波纹管（6）与所述平台支撑板（5）和所述减振法兰（7）焊接连接。

5.根据权利要求4所述的带有减振机构的真空操作平台，其特征在于：

所述下波纹管（3）与所述平台支撑板（5）和所述密封法兰（1）焊接连接。

6.根据权利要求1-5任一所述的带有减振机构的真空操作平台，其特征在于：

所述固定件（9）为配合使用的螺杆与螺套，所述螺杆一端固定于所述平台支撑板（5）上，另一端穿过所述测量平台（8）上设置的螺孔后由所述螺套拧紧固定。

7.根据权利要求6所述的带有减振机构的真空操作平台，其特征在于：

所述螺杆焊接于所述平台支撑板（5）上。

8.根据权利要求1-7任一所述的带有减振机构的真空操作平台，其特征在于：

所述辅助支撑件（2）焊接在所述密封法兰（1）上。

9.根据权利要求1-8任一所述的带有减振机构的真空操作平台，其特征在于：

所述真空腔壳（11）与所述密封法兰（1）焊接在一起。

10.根据权利要求1-8任一所述的带有减振机构的真空操作平台，其特征在于：

所述真空腔壳（11）与所述密封法兰（1）通过螺栓固定在一起。

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