CN111022567A - 一种高精度自水平空气弹簧隔振台 - Google Patents

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刘宗伟
李琦
王凯
张天才
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    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
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Abstract

一种高精度自水平空气弹簧隔振台，属于精密检测、实验、加工设备技术领域。本发明解决了现有的空气弹簧隔振台隔振效果差的问题。它包括隔振台体及位于隔振台体下方的四个空气弹簧，每个空气弹簧的下方各装设有一个储气罐，每个储气罐的外壁均装设有比例阀和电磁阀，外部气源与储气罐之间依次通过比例阀、电磁阀及第一管路连通，每个储气罐与其上方的空气弹簧分别通过第二管路连通，空气弹簧的上、下两端分别固装有上盖板和下盖板，且所述下盖板上装设有高度传感器。外部气源分别通过四路控制结构进入空气弹簧，通过读取高度传感器实时监测值计算、调整空气弹簧内部气压，最终达到隔振台的高精度水平姿态和优良的隔振效果。

Description

一种高精度自水平空气弹簧隔振台
技术领域
本发明涉及一种高精度自水平空气弹簧隔振台，属于精密检测、实验、加工设备技术领域。
背景技术
由空气弹簧组成的隔振台被广泛应用于精密、超精密检测与加工行业中。它主要包括隔振平台、部分空气弹簧、控制阀、附加气室、控制单元等。当外界振动促使空气弹簧发生形变时，空气弹簧主气室与附加气室之间产生压力差，空气就会通过节流孔或管路在两者之间进行流动，产生阻尼效果，从而吸收一部分振动能量，起到隔离振动的作用。
现有技术存在如下技术问题：
1、隔振平台多采用平板式台体(如图8所示)，在其下方加设隔振机构，其系统重心较高，位于支撑面以上，不利于隔振效果；
2、采用的空气弹簧多为单气室，调整时波动大，不利于隔振效果；
3、现有空气弹簧隔振系统多采用三点控制方法，即：根据“三点确定一个平面”原理，设三个检测点，对应三路控制，但系统稳定性较差，如任意一个检测点出现变化，则整个面将跟随变化，不利于隔振效果。
发明内容
本发明是为了解决现有的空气弹簧隔振台隔振效果差的问题，进而提供了一种高精度自水平空气弹簧隔振台。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种高精度自水平空气弹簧隔振台，它包括隔振台体及位于隔振台体下方的四个空气弹簧，每个空气弹簧的下方各装设有一个储气罐，每个储气罐的外壁均装设有比例阀和电磁阀，外部气源与储气罐之间依次通过比例阀、电磁阀及第一管路连通，每个储气罐与其上方的空气弹簧分别通过第二管路连通，空气弹簧的上、下两端分别固装有上盖板和下盖板，且所述下盖板上装设有高度传感器。
进一步地，四个空气弹簧呈矩形布置。
进一步地，所述隔振台体为T型结构，四个空气弹簧两两对称布置在T型结构隔振台体的两翼。
进一步地，上盖板的下表面竖直固设有螺栓，下盖板上竖直开设有通孔，螺栓的下部穿设在所述通孔内，且位于下盖板下方的螺栓上螺纹连接有限位螺母。
进一步地，第二管路上装设有节流阀。
进一步地，所述第一管路与所述第二管路均为PU管。
进一步地，电磁阀与比例阀同时通过安装支架固装在其所在储气罐外壁。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
外部气源分别通过四路控制结构进入空气弹簧，通过读取高度传感器实时监测值计算、调整空气弹簧内部气压，最终达到隔振台的高精度水平姿态和优良的隔振效果。
储气罐与其上的空气弹簧通过第二管路连通，形成双气室结构。
本申请适用于精密检测、精密实验、精密加工领域，特别适用于对地面振动环境有要求的精密设备。
附图说明
图1为本申请的立体结构示意图；
图2为本申请的主视示意图；
图3为本申请的侧视示意图；
图4为本申请中四路控制结构示意图；
图5为本申请的控制原理示意图；
图6为地面振动通过空气弹簧传导作用于本申请中的T型隔振台体后，隔振台体质心的运动方向变化；
图7为地面振动通过空气弹簧传导作用于现有技术中的平板式隔振台体后，隔振台体质心的运动方向变化；
图8为现有技术中空气弹簧隔振台的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～7说明本实施方式，一种高精度自水平空气弹簧隔振台，它包括隔振台体1及位于隔振台体1下方的四个空气弹簧2，每个空气弹簧2的下方各装设有一个储气罐3，每个储气罐3的外壁均装设有比例阀4和电磁阀5，外部气源与储气罐3之间依次通过比例阀4、电磁阀5及第一管路6连通，每个储气罐3与其上方的空气弹簧2分别通过第二管路7连通，空气弹簧2的上、下两端分别固装有上盖板8和下盖板9，且所述下盖板9上装设有高度传感器10。本申请通过控制系统进行控制，所述控制系统包括控制器及控制终端(如电脑)，该控制系统结构为现有技术，在此不再缀述。
每个空气弹簧2连接的比例阀4、电磁阀5、第一管路6、储气罐3及第二管路7各构成一路控制结构。每一路控制结构通过高度传感器10反馈控制进气量，使得每个空气弹簧2进气量与进气速度相同，台体平稳浮起、保持稳定的水平姿态。本申请采用四点控制，设有四个高度监测点，即四个高度传感器10，对应四路控制结构，每一路可以单独控制，控制系统同时监测四点，选择其中三个最优点使台体浮起姿态最优、隔振效果最好，第四点起到辅助支撑、稳定作用，如三点中有任意一点有较大变化，控制系统会控制另外两点与第四点确定一个平面，异常点调整为辅助支撑点，从而让台体实时变化，波动最小，达到隔振效果；
外部气源分别通过四路控制结构进入空气弹簧2，通过控制系统读取高度传感器10实时监测值计算、调整空气弹簧2内部气压，最终达到隔振台的高精度水平姿态和优良的隔振效果。
控制系统的控制原理：
控制系统根据高度传感器10实时监测采集的高度值，判断隔振台体1工作状态，通过对执行元器件比例阀4和电磁阀5的控制来调整空气弹簧2内部的压力，空气弹簧2内部压力增加，则隔振台体1升高，空气弹簧2内部压力减小则隔振台体1降低，从而达到控制隔振台体1的原理。
储气罐3与其上的空气弹簧2通过第二管路7连通，形成双气室结构。
本申请适用于精密检测、精密实验、精密加工领域，特别适用于对地面振动环境有要求的精密设备。
四个空气弹簧2呈矩形布置。
所述隔振台体1为T型结构，四个空气弹簧2两两对称布置在T型结构隔振台体1的两翼。如此设计，隔振台体1采用T型结构，使其重心下移，位于支撑面以下，有利于隔振；每个上盖板8与隔振台体1的接触点分别为支撑点，T型的隔振台体1质心与任意两个支撑点组成一个倒三角模型，如地面振动通过空气弹簧2传导作用于隔振台体1，隔振台体1的T型结构将会使隔振台体1质心向抑制隔振台体1运动的方向移动，从而达到隔振的效果。
上盖板8的下表面竖直固设有螺栓11，下盖板9上竖直开设有通孔，螺栓11的下部穿设在所述通孔内，且位于下盖板9下方的螺栓11上螺纹连接有限位螺母12。如此设计，通过螺栓11及限位螺母12实现二级机械限位保护，由限位螺母12调整限位距离，如果上盖板8与下盖板9的距离超过限位距离，限位螺母12就会卡住，机械限位以防止隔振台失控。
第二管路7上装设有节流阀13。如此设计，通过调整节流阀13来调整双气室之间气流流速，从而控制阻尼比，以达到隔振的效果。
所述第一管路6与所述第二管路7均为PU管。
电磁阀5与比例阀4同时通过安装支架14固装在其所在储气罐3外壁。

Claims (7)

1.一种高精度自水平空气弹簧隔振台，其特征在于：它包括隔振台体(1)及位于隔振台体(1)下方的四个空气弹簧(2)，每个空气弹簧(2)的下方各装设有一个储气罐(3)，每个储气罐(3)的外壁均装设有比例阀(4)和电磁阀(5)，外部气源与储气罐(3)之间依次通过比例阀(4)、电磁阀(5)及第一管路(6)连通，每个储气罐(3)与其上方的空气弹簧(2)分别通过第二管路(7)连通，空气弹簧(2)的上、下两端分别固装有上盖板(8)和下盖板(9)，且所述下盖板(9)上装设有高度传感器(10)。
2.根据权利要求1所述的一种高精度自水平空气弹簧隔振台，其特征在于：四个空气弹簧(2)呈矩形布置。
3.根据权利要求1或2所述的一种高精度自水平空气弹簧隔振台，其特征在于：所述隔振台体(1)为T型结构，四个空气弹簧(2)两两对称布置在T型结构隔振台体(1)的两翼。
4.根据权利要求3所述的一种高精度自水平空气弹簧隔振台，其特征在于：上盖板(8)的下表面竖直固设有螺栓(11)，下盖板(9)上竖直开设有通孔，螺栓(11)的下部穿设在所述通孔内，且位于下盖板(9)下方的螺栓(11)上螺纹连接有限位螺母(12)。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种高精度自水平空气弹簧隔振台，其特征在于：第二管路(7)上装设有节流阀(13)。
6.根据权利要求5所述的一种高精度自水平空气弹簧隔振台，其特征在于：所述第一管路(6)与所述第二管路(7)均为PU管。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的一种高精度自水平空气弹簧隔振台，其特征在于：电磁阀(5)与比例阀(4)同时通过安装支架(14)固装在其所在储气罐(3)外壁。
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