CN107489733A - 基于片簧结构的二级隔振器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于片簧结构的二级隔振器，涉及绝对重力测量技术领域。本隔振器包括反馈电路；设置有外架上盘、外可调螺杆、电容位移传感器、外片簧、内架上盘、内架支杆、反射棱镜底座、反射棱镜、外底座、内底座、调平螺钉、内片簧和磁缸线圈、外架支杆、内可调螺杆；整个隔振器的核心部分包括由内片簧和外片簧组成的二级片簧结构，内片簧和外片簧均为3片均布的片簧悬挂方式构成，通过二级片簧结构的耦合提供了二级弹性结构；内片簧作为外片簧的质量块，这样，外片簧框架由于惯性作用与地面保持相对静止，使内片簧在惯性的作用下，具有一定的隔振效果。本发明结构简单，操作方便；应用于落体机构，为高精度绝对重力仪的研制提供了良好的技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及绝对重力测量技术领域，尤其涉及一种基于片簧结构的二级隔振器。
背景技术
精密测试与装配、精密仪器仪表、微细加工及超精密加工等技术的发展，对环境的振动隔离提出了越来越高的要求。超精密电镜类光学仪器必须有十分优良的隔振装置，这些仪器设备通常要求安装在专门设计的基础上。即便如此，在江南地区的软土基上，或者在建筑物的楼层上，由于支撑基础的柔性导致这些电镜类精密光学仪器的振动隔离环境还是不理想。所以这类仪器还要求放置在能隔离微振动的隔振平台上，这些高精度的隔振平台不仅要求隔绝如机器运转、车辆行驶和人员走动等引起的宏观振动，而且还要求隔绝由于地球自转和空调气流等因素所引起的细微振动。因此开展对精密仪器隔振技术的研究具有非常重要的理论意义和实用价值。
现有的FG5的隔振系统是外部框架通过3片支撑片簧悬挂内部支架，内部支架通过一根主片簧悬挂被隔振物体。被隔振物体的底部有一个玻璃球，在玻璃球两侧的中间框架上装有发光二极管和两个光电二极管及检测电路和反馈电路，在支架的顶部装有音圈电机的线圈部分，相应的磁铁部分安装在外部框架上。但是此结构对弹簧的特性要求较高，且固有周期较短。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种基于片簧结构的二级隔振器。
本发明的目的是这样实现的：
整个隔振器的核心部分包括由内片簧和外片簧组成的二级片簧结构，内片簧和外片簧均为3片均布的片簧悬挂方式构成，通过二级片簧结构的耦合提供了二级弹性结构；内片簧作为外片簧的质量块，这样，外片簧框架由于惯性作用与地面保持相对静止，使内片簧在惯性的作用下，具有一定的隔振效果；内片簧通过3片片簧悬挂需要被隔振的反射棱镜，通过电容位移传感器检测被隔振物体即反射棱镜相对于内片簧框架的位移；将检测的相对位移通过反馈电路转换为电流输入到磁缸线圈，使外片簧下的内底座位移跟随隔振物体即反射棱镜与内片簧框架的相对位移而变化，从而让整个装置等效为超长片簧，达到隔振效果。
具体地说，本隔振器包括反馈电路；
设置有外架上盘、外可调螺杆、电容位移传感器、外片簧、内架上盘、内架支杆、反射棱镜底座、反射棱镜、外底座、内底座、调平螺钉、内片簧和磁缸线圈、外架支杆和内可调螺杆；
其位置和连接关系是：
外底座和外架上盘由3根均布的外架支杆两端的螺纹连接固定成一个外整体框架；
在外底座的底面均布有3个调平螺钉，通过调整3个调平螺钉使整个隔振器与地面保持水平；
内底座由均布在外架上盘正下方的3片外片簧悬挂；
内底座和内架上盘由3根内架支杆两端的螺纹连接固定成一个内整体框架；
反射棱镜底座由均布在内架上盘正下方的3片内片簧悬挂；
反射棱镜固定在反射棱镜底座的正上方；
在反射棱镜底座和反射棱镜之间设置有电容位移传感器，在内底座和外底座之间设置有磁缸线圈，电容位移传感器、反馈电路和磁缸线圈依次连接；
3片外片簧的上端与外架上盘上的3根外可调螺杆分别连接，3片内片簧的上端与内架上盘上的3根内可调螺杆分别连接；
通过调整3个调平螺钉、3根外可调螺杆和3根内可调螺杆保证装置内各部件均保持水平。
与现有技术相比，本发明具有下列优点和积极效果：
①用片簧替换了螺旋弹簧形成二级弹性结构，通过反馈电路使整个隔振器有较为理想的隔振效果；
②结构简单，操作方便，
③应用于落体机构，为高精度绝对重力仪的研制提供了良好的技术支撑。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是外架上盘1的结构示意图；
图3是本发明实施例架构示意图。
图中：
A—支架；
B—落体机构；
C—隔振器；
0—反馈电路；
1—外架上盘；
2—外可调螺杆，
3—电容位移传感器；
4—外片簧；
5—内架上盘；
6—内架支杆；
7—反射棱镜底座；
8—反射棱镜；
9—外底座；
10—内底座；
11—调平螺钉；
12—内片簧；
13—磁缸线圈；
14—外架支杆；
15—内可调螺杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明：
一、总体
如图1，本隔振器包括反馈电路0；
设置有外架上盘1、外可调螺杆2、电容位移传感器3、外片簧4、内架上盘5、内架支杆6、反射棱镜底座7、反射棱镜8、外底座9、内底座10、调平螺钉11、内片簧12和磁缸线圈13、外架支杆14和内可调螺杆15；
其位置和连接关系是：
外底座9和外架上盘1由3根均布的外架支杆14两端的螺纹连接固定成一个外整体框架；
在外底座9的底面均布有3个调平螺钉11，通过调整3个调平螺钉11使整个隔振器与地面保持水平；
内底座10由均布在外架上盘1正下方的3片外片簧4悬挂；
内底座10和内架上盘5由3根内架支杆6两端的螺纹连接固定成一个内整体框架；
反射棱镜底座7由均布在内架上盘5正下方的3片内片簧12悬挂；
反射棱镜8固定在反射棱镜底座7的正上方；
在反射棱镜底座7和反射棱镜8之间设置有电容位移传感器3，在内底座10和外底座9之间设置有磁缸线圈13，电容位移传感器3、反馈电路0和磁缸线圈13依次连接；
3片外片簧4的上端与外架上盘1上的3根外可调螺杆2分别连接，3片内片簧12的上端与内架上盘5上的3根内可调螺杆15分别连接；
通过调整3个调平螺钉11、3根外可调螺杆2和3根内可调螺杆15保证装置内各部件均保持水平。
二、功能部件
00)反馈电路0
反馈电路0是一种通用的负反馈电路。
其功能是将位移信号转换为电信号。
01)外架上盘1
如图2，外架上盘1是一种圆盘；
其中间设置有圆通孔1-0，用于反射棱镜8透光；
其下端面均布有第1、2、3、4、5、6小螺纹通孔1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6；
第1、3、5小螺纹孔1-1、1-3、1-5与外架支杆14的顶端连接；
第2、4、6小螺纹孔1-2、1-4、1-6与外可调螺杆2连接。
02)外可调螺杆2
外可调螺杆2是一种螺纹杆，外可调螺杆2与外架上盘1通过螺母锁紧,外可调螺杆2下端连接外片簧4。
外可调螺杆2的功能是：调平内底座10。
03)电容位移传感器3
如图1、3，电容位移传感器3是一种通用的测量微小位移的电子器件。
电容位移传感器3的工作机理是：
将反射棱镜底座7和内底座10的相对微小位移输出到反馈电路0中。
04)外片簧4
外片簧4包括均布在外架上盘1下方的3片呈半圆形的片簧。
其位置和连接关系是：
外片簧4的上端与外可调螺杆2连接，外片簧4的下端悬挂内底座10。
其功能是使内底座10与外架上盘1之间形成弹性结构。
其工作机理是：
外片簧4保证下端悬挂内底座10保持稳定和水平，同时通过选取合适的片簧长度和弹性性能，能较大程度提高片簧的固有周期和稳定性。
05)内架上盘5
内架上盘5其结构和功能与外架上盘1相似；
具体地，内架上盘5是一种圆盘，中间开有50cm的通孔。
其位置和连接关系是：
内架上盘5与内架支杆6上端连接固定，内架上盘5均布3根内可调螺杆15。
其功能是连接均布的3根内可调螺杆15从而悬挂3片内片簧12。
06)内架支杆6
内架支杆6是一种圆柱形长杆，长杆两头设有外螺纹。
其位置和连接关系是：
内架支杆6上端与内架上盘5螺纹连接，内架支杆6下端与内底座10螺纹连接。
其功能是连接固定内架上盘5与内底座10。
07)反射棱镜底座7
反射棱镜底座7是一种圆盘，上端面设有螺纹孔用于固定电容位移传感器3和反射棱镜8。
其功能是为反射棱镜8提供支撑。
08)反射棱镜8
反射棱镜8是一种通用件，安装固定在反射棱镜底座7上。
其功能是作为被隔振物体，反射落体机构的光束。
09)外底座9
外底座9是一种圆盘，其上面均布有6个螺纹通孔，其中3个螺纹孔用于固定外架支杆14，3个螺纹孔用于连接调平螺钉11。
其位置和连接关系是：
外底座9下端设有3个均布的调平螺钉11，上端面与3根均布的外架支杆14下端螺纹连接固定。
其功能是为整个装置提供支撑。
10)内底座10
内底座10其结构和功能与外外底座9相似；
具体地，内底座10是一种圆盘，其上面均布有3个螺纹通孔，且外侧均布设有3个片簧安装孔。
其位置和连接关系是：
内底座10与上方三根均布的内架支杆6下端螺纹连接，内底座10悬挂在3片外片簧4下端。
其功能是为内架上盘5提供支撑，连接外片簧4。
11)调平螺钉11
调平螺钉11是3个均布的通用螺钉，均布在外底座9下端面。
其功能是调整整个装置的水平位置。
12)内片簧12
内片簧12其结构和功能与外片簧4相似；
具体地，内片簧12包括3片均布在内架上盘5下方的片簧。
其位置和连接关系是：
3片内片簧12的上端与3根内可调螺杆15连接，3片内片簧12的下端悬挂反射棱镜底座7。
其功能是使反射棱镜底座7与内架上盘5形成弹性结构。
13)磁缸线圈13
磁缸线圈13是一种由线圈和磁缸组成的通用件；
其位置和连接关系是：
磁缸固定在外底座9上面的中心位置，线圈固定在内底座10下面的中心位置，线圈插入磁缸中，线圈引出线到反馈电路0中。
其功能是为隔振器的内底座10提供反馈力。
14)外架支杆14
外架支杆14其结构和功能与内架支杆6相似；
具体地，外架支杆14是一种圆柱形长杆。
其位置和连接关系是：
外架支杆14上端连接固定外架上盘1，外架支杆14下端连接固定外底座9。
其功能是连接外架上盘1与外底座9为一个整体。
15)内可调螺杆15
内可调螺杆15其结构和功能与外可调螺杆2相似；
其位置和连接关系是：
3个内可调螺杆15与内架上盘5上均布3个通孔连接，内可调螺杆15下端连接内片簧12。
内可调螺杆15的功能是：
使内片簧12上端高度可调，从而调平反射棱镜底座7。
三、本隔振器的工作机理：
如图1，整个隔振器有较强的隔振作用，即当地振动带动隔振平台外底座9振动时，外架支杆14随地面振动，由于片簧结构的惯性作用，反射棱镜8保持静止；而装在反射棱镜底座7上的电容式位移传感器3会测得反射棱镜8相对于内底座10的位移，通过反馈电路0将位移变化量转换为电信号；这个电信号控制磁缸线圈13上电流大小及方向，从而使内底座10受到与反射棱镜8和内底座10的相对位移大小相等、方向相反的力，使反射棱镜底座7相对于地心保持原来位置基本不变；三片内片簧12、三片外片簧4的耦合提供了二级弹性结构，形成的本隔振器有较强的隔振效果。
四、本隔振器的应用
如图3，在支架A的上方设置有落体机构B，本隔振器C放置于落体机构B的正下方，本隔振器C中的反射棱镜8和落体机构B的光束对准。
本隔振器C有较强的隔振作用，即当地振动带动隔振平台外底座9振动时，外架支杆14随地面振动，由于片簧结构的惯性作用，反射棱镜8保持静止；在使用绝对重力仪测量时，反射棱镜8安装于本隔振器C内，具有较好的隔振性能即保持与地心相对静止，保证了仪器不受地面振动的影响。
Claims (2)
1.一种基于片簧结构的二级隔振器，包括反馈电路（0）；其特征在于：
设置有外架上盘（1）、外可调螺杆（2）、电容位移传感器（3）、外片簧（4）、内架上盘（5）、内架支杆（6）、反射棱镜底座（7）、反射棱镜（8）、外底座（9）、内底座（10）、调平螺钉（11）、内片簧（12）和磁缸线圈（13）、外架支杆（14）和内可调螺杆（15）；
其位置和连接关系是：
外底座（9）和外架上盘（1）由3根均布的外架支杆（14）两端的螺纹连接固定成一个外整体框架；
在外底座（9）的底面均布有3个调平螺钉（11），通过调整3个调平螺钉（11）使整个隔振器与地面保持水平；
内底座（10）由均布在外架上盘1正下方的3片外片簧（4）悬挂；
内底座（10）和内架上盘（5）由3根内架支杆（6）两端的螺纹连接固定成一个内整体框架；
反射棱镜底座（7）由均布在内架上盘（5）正下方的3片内片簧（12）悬挂；
反射棱镜（8）固定在反射棱镜底座（7）的正上方；
在反射棱镜底座（7）和反射棱镜（8）之间设置有电容位移传感器（3），在内底座（10）和外底座（9）之间设置有磁缸线圈（13），电容位移传感器（3）、反馈电路（0）和磁缸线圈（13）依次连接；
3片外片簧（4）的上端与外架上盘1上的3根外可调螺杆（2）分别连接，3片内片簧（12）的上端与内架上盘（5）上的3根内可调螺杆（15）分别连接；
通过调整3个调平螺钉（11）、3根外可调螺杆（2）和3根内可调螺杆（15）保证装置内各部件均保持水平。
2.按权利要求1所述的一种基于片簧结构的二级隔振器，其特征在于：
所述的外架上盘（1）是一种圆盘；
其中间设置有圆通孔（1-0），用于反射棱镜（8）透光；
其下端面均布有第1、2、3、4、5、6小螺纹孔（1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6）；
第1、3、5小螺纹孔（1-1、1-3、1-5）与外架支杆（14）的顶端连接；
第2、4、6小螺纹孔（1-2、1-4、1-6）与外可调螺杆（2）连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171219 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |