CN110531478A - 一种多维度精密隔振光学平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学平台技术领域，具体为一种多维度精密隔振光学平台，包括由平台单元采用水平拼接方式组成的平台面，平台面下方设有支撑机构，支撑机构和平台面之间设有气垫隔振器，平台单元由上平板、夹心支撑层和下平板构成三层夹心结构，夹心支撑层包括由长侧板和短侧板拼接组成的矩形外框，以及用于填充矩形外框的行星蜂窝单元。有益效果为：本发明对传统圆形蜂窝结构进行优化，设计由大蜂窝孔、小蜂窝孔和半蜂窝孔组成行星式蜂窝结构，结构精巧、耗料少，质量轻，并具有优秀的几何力学性能，结构强度和刚度大，形变小，局部应力小，容易与上平板和下平板配合形成平板夹层结构，支撑稳定可靠，平台面负载能力强。

Description

一种多维度精密隔振光学平台

技术领域

本发明涉及光学平台技术领域，具体为一种多维度精密隔振光学平台。

背景技术

在光学试验中，光学平台是极其精密的重要试验设备，它需要具有高度的抗振性能和形状稳定性能，它是由光学平台和支撑装置结合而成，光学平台置于具有隔振形态的支撑装置之上，以减少外界振动对试验产生的影响，同时也保持光学平台上表面的高度水平，光学试验元件通过螺钉固定在光学平台上表面形成光路系统。光学平台需要具有较高的结构刚度和较低的重量，较高的刚度重量比可以提高光学平台的共振频率，降低外界振动对试验的干扰，还可以减少自身重量和试验元件的重量使光学平台产生形变，提高光学试验的精密程度，提高系统性能。

现有技术中，光学平台主要采用三层夹心设计，处于中间的夹心层采用网格式井字形隔板结构，由于网格式井字形隔板结构受重量和温度影响，各向受力不均，且在实验的过程中，平台上的仪器在使用的过程中可能会因为振动而发生抖动，导致光学实验的误差变大，同时也可能会导致仪器倾倒损坏仪器，增加实验成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多维度精密隔振光学平台，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多维度精密隔振光学平台，包括由若干个平台单元采用水平拼接方式组成的平台面，所述平台面下方设有支撑机构，所述支撑机构和平台面之间设有气垫隔振器，所述平台单元由上平板、夹心支撑层和下平板构成三层夹心结构，所述夹心支撑层包括由长侧板和短侧板拼接组成的矩形外框，以及用于填充矩形外框的若干个行星蜂窝单元，所述行星蜂窝单元设有若干个呈蜂窝排列的第一蜂窝孔，每个第一蜂窝孔外周均设有六个第二蜂窝孔，六个所述第二蜂窝孔以第一蜂窝孔的圆心为中心呈环形均匀分布，行星蜂窝单元的四周分布有与第一蜂窝孔等半径的第一弧形蜂窝孔，行星蜂窝单元的四周还分布有与第二蜂窝孔等半径的第二弧形蜂孔，相邻的平台单元之间设有定位夹槽和定位夹块，所述定位夹槽通过螺栓连接副固定连接定位夹块。

优选的，所述长侧板的内侧壁和短侧板的内侧壁均螺栓连接角钢，所述角钢螺栓连接下平板，所述下平板焊接有下螺纹管，所述上平板焊接有上螺纹管，所述下螺纹管和上螺纹管共同螺纹连接共同一根螺栓。

优选的，所述下平板焊接有定位杆，所述定位杆的数量和位置与第一蜂窝孔数量和位置一一相匹配，定位杆外周套接有补偿套，所述补偿套伸入第一蜂窝孔后与行星蜂窝单元相胀接。

优选的，所述定位夹槽和定位夹块上均设有用于与短侧板螺栓连接的螺纹孔，相邻的两个平台单元之间设有两组定位夹槽和定位夹块，每组定位夹槽和定位夹块中均穿设有两个螺栓连接副。

优选的，所述定位夹槽设有矩形槽，所述定位夹块设有与其一体成型的矩形凸块，所述矩形凸块恰好完全嵌入矩形槽中。

优选的，所述支撑机构包括支撑柱，并且每个平台单元下方设有四个呈矩形分布的支撑柱，所述支撑柱顶端与气垫隔振器的铝制底板固定连接，气垫隔振器的顶部固定孔与下平板螺栓连接，支撑柱焊接有支座，所述支座上放置有气动控制器。

优选的，所述支撑柱底端设有调平脚座，所述调平脚座下表面胶连接黑色聚胺脂橡胶垫，相邻的支撑柱之间螺栓连接撑杆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1．本发明对传统圆形蜂窝结构进行优化，设计由大蜂窝孔、小蜂窝孔和半蜂窝孔组成行星式蜂窝结构，结构精巧、耗料少，质量轻，并具有优秀的几何力学性能，结构强度和刚度大，形变小，局部应力小，容易与上平板和下平板配合形成平板夹层结构，支撑稳定可靠，平台面负载能力强；

2．本发明通过螺栓连接副限制了相邻的平台单元之间的水平方向移动，并通过矩形凸块和矩形槽限制了相邻的平台单元之间的竖直方向移动，平台单元之间结构稳定，易于拼接，理论上平台面可以无限延长，适应性广；

3．相邻的行星蜂窝单元通过彼此的第一弧形蜂窝孔可以组合成一个完整的第一蜂窝孔，并通过彼此的第二弧形蜂孔可以组合成一个完整的第二蜂窝孔，实现拼接结构连续性，并通过补偿套与行星蜂窝单元相胀接，实现补偿套约束行星蜂窝单元，行星蜂窝单元抗振性好。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中行星蜂窝单元结构示意图；

图3为本发明中矩形外框、下平板和行星蜂窝单元结构示意图；

图4为本发明中下平板结构示意图；

图5为本发明中上平板结构示意图；

图6为本发明中定位杆和补偿套结构示意图；

图7为图1中A部放大结构示意图；

图8为本发明中定位夹槽和定位夹块结构示意图。

图中：1上平板、2下平板、3长侧板、4短侧板、5行星蜂窝单元、501第一蜂窝孔、502第二蜂窝孔、503第一弧形蜂窝孔、504第二弧形蜂孔、6定位夹槽、7定位夹块、8螺栓连接副、9角钢、10下螺纹管、11上螺纹管、12定位杆、13补偿套、14气垫隔振器、15气动控制器、16支座、17支撑柱、18调平脚座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图8，本发明提供一种技术方案：一种多维度精密隔振光学平台，包括由两个平台单元采用水平拼接方式组成的平台面，平台面下方设有支撑机构，支撑机构和平台面之间设有气垫隔振器14。平台单元由上平板1、夹心支撑层和下平板2构成三层夹心结构，夹心支撑层包括由两个长侧板3和两个短侧板4拼接组成的矩形外框，以及用于填充矩形外框的四个行星蜂窝单元5。

如图2所示，行星蜂窝单元5设有七个呈蜂窝排列的第一蜂窝孔501，每个第一蜂窝孔501外周均设有六个第二蜂窝孔502，六个第二蜂窝孔502以第一蜂窝孔501的圆心为中心呈环形均匀分布，行星蜂窝单元5的四周分布有与第一蜂窝孔501等半径的第一弧形蜂窝孔503，行星蜂窝单元5的四周还分布有与第二蜂窝孔502等半径的第二弧形蜂孔504。相邻的行星蜂窝单元5通过彼此的第一弧形蜂窝孔503可以组合成一个完整的第一蜂窝孔，并通过彼此的第二弧形蜂孔504可以组合成一个完整的第二蜂窝孔502，实现拼接结构连续性。

由大蜂窝孔、小蜂窝孔和半蜂窝孔组成行星式蜂窝结构，结构精巧、耗料少，质量轻，并具有优秀的几何力学性能，结构强度和刚度大，形变小，局部应力小。

如图3所示，长侧板3的内侧壁和短侧板4的内侧壁均螺栓连接角钢9，角钢9螺栓连接下平板2，即两个长侧板3和两个短侧板4通过角钢9与下平板2形成稳定固定结构。

如图4所示，下平板2焊接有定位杆12，定位杆12的数量和位置与第一蜂窝孔501数量和位置一一相匹配，通过确定定位杆12的位置，即可确定行星蜂窝单元5的位置，行星蜂窝单元5组装方便。通过合理的设定定位杆12的位置，相邻的行星蜂窝单元可以保持相互抵接、无间隙，夹心支撑层稳定可靠。特别的，定位杆12外周套接有补偿套13，补偿套13伸入第一蜂窝孔501后与行星蜂窝单元5相胀接。本发明通过补偿套13与行星蜂窝单元5相胀接，实现补偿套13约束行星蜂窝单元5，行星蜂窝单元5抗振性好。

结合图4和图5，下平板2焊接有下螺纹管10，上平板1焊接有上螺纹管11，将下螺纹管10和上螺纹管11共同螺纹连接共同一根螺栓，即将下平板2和上平板1固定成一个整体。

结合图7和图8，相邻的平台单元之间设有定位夹槽6和定位夹块7，定位夹槽6通过螺栓连接副8固定连接定位夹块7。定位夹槽6和定位夹块7上均设有用于与短侧板4螺栓连接的螺纹孔，定位夹槽6与位于左侧的平台单元上右侧的短侧板4螺栓连接，定位夹块7与位于右侧的平台单元上左侧的短侧板4螺栓连接。相邻的两个平台单元之间设有两组定位夹槽6和定位夹块7，每组定位夹槽6和定位夹块7中均穿设有两个螺栓连接副8。本发明通过螺栓连接副8限制了相邻的平台单元之间的水平方向移动，由于定位夹槽6设有矩形槽，定位夹块7设有与其一体成型的矩形凸块，矩形凸块恰好完全嵌入矩形槽中，矩形凸块和矩形槽限制了相邻的平台单元之间的竖直方向移动，平台单元之间结构稳定，易于拼接。

支撑机构包括支撑柱17，并且每个平台单元下方设有四个呈矩形分布的支撑柱17，支撑柱17底端设有调平脚座18，调平脚座18下表面胶连接黑色聚胺脂橡胶垫，相邻的支撑柱17之间螺栓连接撑杆。支撑柱17顶端与气垫隔振器14的铝制底板固定连接，气垫隔振器14的顶部固定孔与下平板2螺栓连接，支撑柱17焊接有支座16，支座16上放置有气动控制器15，气垫隔振器14采用VR型气垫式隔振器，气动控制器15内置有与气垫隔振器14相配套的气动控制系统，均为本技术领域公知技术。

本发明采用气垫隔振器14对平台面进行隔振，气垫隔振器14采用薄膜式橡胶空气弹簧的原理设计。通过气动控制器15向气垫隔振器14充入额定的压缩空气，使得气垫隔振器14的橡胶空气弹簧处于工作状态。设计时，需要充分考虑到气垫隔振器14内部上下气室的容积比及两气室之间阻尼孔的大小关系，确保在普通环境下垂直方向隔振频率低于2.0Hz，保证了气垫隔振器14在额定工作气压下很好的隔振效果和承载能力。平台面隔振性能好，精密可靠。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种多维度精密隔振光学平台，包括由若干个平台单元采用水平拼接方式组成的平台面，所述平台面下方设有支撑机构，所述支撑机构和平台面之间设有气垫隔振器（14），其特征在于：所述平台单元由上平板（1）、夹心支撑层和下平板（2）构成三层夹心结构，所述夹心支撑层包括由长侧板（3）和短侧板（4）拼接组成的矩形外框，以及用于填充矩形外框的若干个行星蜂窝单元（5），所述行星蜂窝单元（5）设有若干个呈蜂窝排列的第一蜂窝孔（501），每个第一蜂窝孔（501）外周均设有六个第二蜂窝孔（502），六个所述第二蜂窝孔（502）以第一蜂窝孔（501）的圆心为中心呈环形均匀分布，行星蜂窝单元（5）的四周分布有与第一蜂窝孔（501）等半径的第一弧形蜂窝孔（503），行星蜂窝单元（5）的四周还分布有与第二蜂窝孔（502）等半径的第二弧形蜂孔（504），相邻的平台单元之间设有定位夹槽（6）和定位夹块（7），所述定位夹槽（6）通过螺栓连接副（8）固定连接定位夹块（7）。

2.根据权利要求1所述的一种多维度精密隔振光学平台，其特征在于：所述长侧板（3）的内侧壁和短侧板（4）的内侧壁均螺栓连接角钢（9），所述角钢（9）螺栓连接下平板（2），所述下平板（2）焊接有下螺纹管（10），所述上平板（1）焊接有上螺纹管（11），所述下螺纹管（10）和上螺纹管（11）共同螺纹连接共同一根螺栓。

3.根据权利要求1所述的一种多维度精密隔振光学平台，其特征在于：所述下平板（2）焊接有定位杆（12），所述定位杆（12）的数量和位置与第一蜂窝孔（501）数量和位置一一相匹配，定位杆（12）外周套接有补偿套（13），所述补偿套（13）伸入第一蜂窝孔（501）后与行星蜂窝单元（5）相胀接。

4.根据权利要求1所述的一种多维度精密隔振光学平台，其特征在于：所述定位夹槽（6）和定位夹块（7）上均设有用于与短侧板（4）螺栓连接的螺纹孔，相邻的两个平台单元之间设有两组定位夹槽（6）和定位夹块（7），每组定位夹槽（6）和定位夹块（7）中均穿设有两个螺栓连接副（8）。

5.根据权利要求1所述的一种多维度精密隔振光学平台，其特征在于：所述定位夹槽（6）设有矩形槽，所述定位夹块（7）设有与其一体成型的矩形凸块，所述矩形凸块恰好完全嵌入矩形槽中。

6.根据权利要求1所述的一种多维度精密隔振光学平台，其特征在于：所述支撑机构包括支撑柱（17），并且每个平台单元下方设有四个呈矩形分布的支撑柱（17），所述支撑柱（17）顶端与气垫隔振器（14）的铝制底板固定连接，气垫隔振器（14）的顶部固定孔与下平板（2）螺栓连接，支撑柱（17）焊接有支座（16），所述支座（16）上放置有气动控制器（15）。

7.根据权利要求6所述的一种多维度精密隔振光学平台，其特征在于：所述支撑柱（17）底端设有调平脚座（18），所述调平脚座（18）下表面胶连接黑色聚胺脂橡胶垫，相邻的支撑柱（17）之间螺栓连接撑杆。