CN113049204A - 高频非接触式双轴振动台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高频非接触式双轴振动台，包括隔振基座、激振装置、升降装置以及功能杆机构，所述升降装置包括底部升降机构以及载物台机构，所述激振装置、底部升降机构均安装在隔振基座上；所述载物台机构磁力悬浮于所述底部升降机构的上方并通过所述功能杆机构连接所述激振装置，其中，所述激振装置能够驱使所述载物台机构在所述底部升降机构的上方沿第一方向和/或第二方向运动，所述第一方向垂直于所述第二方向，本发明通过设置互斥的磁体对实现光学载物平台垂直方向非机械接触式磁悬浮，并通过直驱杆组件传递振动进而实现光学载物平台双轴运动，结构简单，成本低廉，操作方便，测试精度高，且具有无机械磨损的优点。

Description

高频非接触式双轴振动台

技术领域

本发明涉及振动测试工程设备领域和磁悬浮技术领域，具体地，涉及一种高频非接触式双轴振动台，尤其涉及一种新型的非接触式的双轴水平振动平台装置，并可直接应用于各类双轴振动平台。

背景技术

双轴振动平台是检测航天精密振动环境效应的重要实验设备。传统的双轴振动平台由激振器进给驱动双轴运动载物台，载物台由双向导轨滑块实现双轴运动。载物台接触式双轴运动，存在摩擦、磨损及间隙，容易造成传动效率消耗、运动滞后及非线性误差，影响运动精度，对高频低位移环境下振动台控制系统带来了难度与复杂性。

专利文献CN207923402U公开了一种双向自由振动试验装置，属边坡工程抗震技术领域。其由水平向振动系统、竖向振动系统、试验模型箱和数据采集系统组成。为减小振动过程中摩擦阻尼损耗的能量，同时控制振动的方向，振动系统采用滑块-滑道运动副装置。振动系统的动力源由高强度弹簧的弹性势能提供，通过液压缸给弹簧施加初始位移储备弹性势能，然后瞬间释放被压缩的弹簧，由弹簧弹性势能提供的能量进行振动模拟，但该设计在振动测试过程中仍然存在摩擦、磨损，容易造成传动效率消耗、运动滞后及非线性误差，影响运动精度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高频非接触式双轴振动台。

根据本发明提供的一种高频非接触式双轴振动台，包括隔振基座、激振装置、升降装置以及功能杆机构；

所述升降装置包括底部升降机构以及载物台机构，所述激振装置、底部升降机构均安装在所述隔振基座上；

所述载物台机构磁力悬浮于所述底部升降机构的上方并通过所述功能杆机构连接所述激振装置，其中，所述激振装置能够驱使所述载物台机构在所述底部升降机构的上方沿第一方向和/或第二方向运动，所述第一方向垂直于所述第二方向。

优选地，所述隔振基座包括上层隔振基座以及下层隔振基座，所述上层隔振基座安装在所述下层隔振基座上；

所述激振装置包括两个激振机构，所述功能杆机构包括两个直驱杆组件，其中，一个所述激振机构通过一个直驱杆组件连接所述载物台机构实现第一方向上的运动功能，另一个所述激振机构通过另一个直驱杆组件连接所述载物台机构实现第二方向上的运动功能。

优选地，所述底部升降机构包括安装底板、升降台底座、剪叉杆件、上支撑板以及第一永磁体；

所述安装底板安装在上层隔振基座上，所述剪叉杆件的下端通过升降台底座安装在所述安装底板上，所述第一永磁体通过所述上支撑板安装在所述剪叉杆件的上端。

优选地，所述底部升降机构还包括升降调整转轮，所述升降调整转轮采用丝杠螺母结构并安装在所述剪叉杆件上，通过旋拧所述升降调整转轮能够实现所述剪叉杆件高度的调整。

优选地，所述载物台机构包括第二永磁体、电磁线圈以及光学载物平台；

所述第二永磁体、电磁线圈均安装在所述光学载物平台的下面并磁性悬浮与所述第一永磁体的上方，所述光学载物平台的上面为承载面。

优选地，所述第二永磁体的直径小于第一永磁体的直径；

通过控制所述电磁线圈通电电流能够辅助调整所述载物台机构与底部升降机构之间的磁力。

优选地，所述第二永磁体、电磁线圈均粘接在所述光学载物平台上。

优选地，所述直驱杆组件包括导轨、滑块、滑块安装座、直驱杆以及安装基座；

所述直驱杆的一端通过所述安装基座安装在所述激振装置上，所述直驱杆的另一端通过所述滑块安装座连接所述滑块，所述载物台机构所具有的光学载物平台上安装有导轨，所述导轨能够沿第一方向或第二方向与所述滑块滑动配合。

优选地，所述直驱杆采用一体成型的管结构，沿所述直驱杆的内部腔室的长度方向上设置有加强筋。

优选地，所述上层隔振基座、下层隔振基座均采用大理石；

所述上层隔振基座可拆卸的安装在所述下层隔振基座上。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过设置互斥的磁体对实现光学载物平台垂直方向非机械接触式磁悬浮，并通过直驱杆组件传递激振装置的振动进而实现光学载物平台双轴振动运动，结构简单，成本低廉，操作方便，不仅可以实现高频小位移双轴向振动测试与分析，而且能够提高测试精度，具有无机械磨损、适应性好等优点。

2、本发明通过底部升降机构调节实现永磁体气隙调节，从而实现互斥磁力调节；或通过线圈电流调制实现磁力调控实现变磁力磁悬浮稳定性调整，定位精度高，普适性好的特点。

3、本发明实现载物平台无接触双轴振动运动，用于解决当前传统接触式高频振动平台摩擦非线性损耗、低定位精度、运动滞后及结构复杂、安装要求高的问题。

4、本发明中各部件均采用可拆卸的连接方式，安装和拆卸方便，且根据试验要求能够有针对性的设计各个部件的尺寸，结构灵活，实用性强。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为升降装置的立体结构示意图；

图3为功能杆机构的立体结构示意图；

图4为直驱杆的立体结构示意图。

图中示出：

隔振基座1 第一永磁体38

下层隔振基座11 第二永磁体39

上层隔振基座12 电磁线圈310

石耳13 光学载物平台311

连接通孔14 功能杆机构4

激振装置2 导轨41

升降装置3 滑块42

安装底板31 滑块安装座43

第一螺钉32 第三螺钉44

升降台底座33 直驱杆45

第二螺钉34 加强筋451

剪叉杆件35 第四螺钉46

升降调整转轮36 第五螺钉47

上支撑板37 安装基座48

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

本发明提供了一种高频非接触式双轴振动台，用于解决当前传统接触式高频振动平台摩擦非线性损耗、低定位精度、运动滞后及结构复杂、安装要求高的问题，包括隔振基座1、激振装置2、升降装置3以及功能杆机构4，所述升降装置3包括底部升降机构以及载物台机构，所述激振装置2、底部升降机构均安装在所述隔振基座1上，所述载物台机构磁力悬浮于所述底部升降机构的上方并通过所述功能杆机构4连接所述激振装置2，其中，所述激振装置2能够驱使所述载物台机构在所述底部升降机构的上方沿第一方向和/或第二方向运动，所述第一方向垂直于所述第二方向。磁悬浮技术是利用磁吸力或磁斥力实现物体的稳定悬浮，已广泛应用于高速、精密机械中，本发明通过磁斥力实现物体的稳定悬浮，具有无机械磨损、无需润滑等优点。

进一步地，所述隔振基座1包括上层隔振基座12以及下层隔振基座11，所述上层隔振基座12、下层隔振基座11均优选采用大理石材质，隔振效果好。所述上层隔振基座12安装在所述下层隔振基座11上，所述上层隔振基座12优选可拆卸的安装在所述下层隔振基座11上。

本实施例中，所述激振装置2包括两个激振机构，所述功能杆机构4包括两个直驱杆组件，其中，一个所述激振机构通过一个直驱杆组件连接所述载物台机构实现第一方向上的运动功能，另一个所述激振机构通过另一个直驱杆组件连接所述载物台机构实现第二方向上的运动功能。

具体地，所述底部升降机构包括安装底板31、升降台底座33、剪叉杆件35、上支撑板37以及第一永磁体38，所述安装底板31可拆卸的安装在上层隔振基座12上，所述剪叉杆件35的下端通过升降台底座33可拆卸安装在所述安装底板31上，所述第一永磁体38通过所述上支撑板37安装在所述剪叉杆件35的上端。所述底部升降机构上设置有升降调整转轮36，所述升降调整转轮36采用丝杠螺母结构并安装在所述剪叉杆件35上，通过旋拧所述升降调整转轮36能够实现所述剪叉杆件35高度的调整。

具体地，所述载物台机构包括第二永磁体39、电磁线圈310以及光学载物平台311，所述第二永磁体39、电磁线圈310均安装在所述光学载物平台311的下面并磁性悬浮与所述第一永磁体38的上方，所述第二永磁体39、电磁线圈310均优选粘接在所述光学载物平台311上。所述光学载物平台311的上面为承载面。其中，通过控制所述电磁线圈310通电电流能够辅助调整所述载物台机构与底部升降机构之间的磁力。

具体地，所述直驱杆组件包括导轨41、滑块42、滑块安装座43、直驱杆45以及安装基座48，所述直驱杆45的一端通过所述安装基座48可拆卸的安装在所述激振装置2上，所述直驱杆45的另一端通过所述滑块安装座43连接所述滑块42，所述载物台机构所具有的光学载物平台311上安装有导轨41，所述导轨41能够沿第一方向或第二方向与所述滑块42滑动配合进而实现光学载物平台311沿第一方向、第二方向的运动，或者同时进行第一方向和第二方向的交叉动作。

具体地，所述直驱杆45采用一体成型的管结构，沿所述直驱杆45的内部腔室的长度方向上设置有加强筋451。

实施例2：

本实施例为实施例1的优选例。

本实施例中，所述功能杆机构4位于激振装置2和升降装置3之间；所述激振装置2安装在大理石制作的下层隔振基座11上，升降装置3安装在大理石上层隔振基座12上，所述的支撑杆组件分别安装在横向及纵向激振装置2和升降台装置4上。

所述述隔振基座1由上层隔振基座12和下层隔振基座11叠加而成，上层隔振基座12下部四角分别设置有石耳13，石耳13上开有连接通孔14并通过螺栓连接下方的下层隔振基座11。

本实施例中，激振机构优选采用激振器，所述激振装置2由两台激振器垂直安装组成，安装于下层隔振基座11上部，激振器振动输出端与功能杆机构4连接。

如图2所示，升降装置3为层叠组合结构，所述安装底板31安装于大理石上层隔振基座12上表面，通过第一螺钉32紧固连接；所述升降台底座33安装在安装底板31上表面，安装底板31开有螺纹孔，由第二螺钉34与升降台底座33连接；所述剪叉杆件35的下部安装在升降台底座33上，由两相互嵌套的连杆组成，可相对于安装底座33转动，升降调整转轮36为丝杠螺母结构，通过升降调整转,36的旋转实现剪叉杆件35上具有的两个剪叉杆的末端间距的调整，实现剪叉杆件35平台升降，上支撑板37安装在剪叉杆件35的上部，与剪叉杆件35一同实现升降，第一永磁体38粘接在上支撑板37上表面，第二永磁体39粘接在光学载物平台311下表面，极性相斥布置形成互斥对永磁体，实现光学载物平台非接触式磁悬浮。

本实施例中，第一永磁体38、第二永磁体39均优选圆形结构或圆环形结构，所述第二永磁体39的直径小于第一永磁体38的直径，以保证小位移相互运动过程中磁力大小稳定性，光学载物平台311下表面粘接第二永磁体39及电磁线圈310，侧面开有导轨安装螺纹孔，与直驱杆组件4上的导轨41连接。

本实施例中，直驱杆组件如图3和图4所示，主要由导轨41、滑块42、滑块安装座43、第三螺钉44、直驱杆45、第四螺钉46、第五螺钉47、安装基座48组成；所述导轨41与升降装置3的光学载物平台311侧面连接；所述滑块42嵌套安装导轨41，滑块安装座43的一端为凸台结构，另一端为底座且开有安装孔与滑块42上表面螺纹紧固连接，凸台四周开有螺纹孔，与直驱杆45嵌套并通过第三螺钉44紧固，直驱杆45为方管结构，内部布置轴向加强筋451，两端四周开有安装孔，与安装基座48凸台侧面嵌套并通过侧向第四螺钉46紧固；所述安装基座48一端为凸台结构，另一端的底座开有安装通孔，通过第五螺钉47与激振器输出端连接，凸台侧面开有螺纹孔与直驱杆45连接。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种高频非接触式双轴振动台，其特征在于，包括隔振基座(1)、激振装置(2)、升降装置(3)以及功能杆机构(4)；

所述升降装置(3)包括底部升降机构以及载物台机构，所述激振装置(2)、底部升降机构均安装在所述隔振基座(1)上；

所述载物台机构磁力悬浮于所述底部升降机构的上方并通过所述功能杆机构(4)连接所述激振装置(2)，其中，所述激振装置(2)能够驱使所述载物台机构在所述底部升降机构的上方沿第一方向和/或第二方向运动，所述第一方向垂直于所述第二方向。

2.根据权利要求1所述的高频非接触式双轴振动台，其特征在于，所述隔振基座(1)包括上层隔振基座(12)以及下层隔振基座(11)，所述上层隔振基座(12)安装在所述下层隔振基座(11)上；

所述激振装置(2)包括两个激振机构，所述功能杆机构(4)包括两个直驱杆组件，其中，一个所述激振机构通过一个直驱杆组件连接所述载物台机构实现第一方向上的运动功能，另一个所述激振机构通过另一个直驱杆组件连接所述载物台机构实现第二方向上的运动功能。

3.根据权利要求2所述的高频非接触式双轴振动台，其特征在于，所述底部升降机构包括安装底板(31)、升降台底座(33)、剪叉杆件(35)、上支撑板(37)以及第一永磁体(38)；

所述安装底板(31)安装在上层隔振基座(12)上，所述剪叉杆件(35)的下端通过升降台底座(33)安装在所述安装底板(31)上，所述第一永磁体(38)通过所述上支撑板(37)安装在所述剪叉杆件(35)的上端。

4.根据权利要求3所述的高频非接触式双轴振动台，其特征在于，所述底部升降机构还包括升降调整转轮(36)，所述升降调整转轮(36)采用丝杠螺母结构并安装在所述剪叉杆件(35)上，通过旋拧所述升降调整转轮(36)能够实现所述剪叉杆件(35)高度的调整。

5.根据权利要求3所述的高频非接触式双轴振动台，其特征在于，所述载物台机构包括第二永磁体(39)、电磁线圈(310)以及光学载物平台(311)；

所述第二永磁体(39)、电磁线圈(310)均安装在所述光学载物平台(311)的下面并磁性悬浮与所述第一永磁体(38)的上方，所述光学载物平台(311)的上面为承载面。

6.根据权利要求5所述的高频非接触式双轴振动台，其特征在于，所述第二永磁体(39)的直径小于第一永磁体(38)的直径；

通过控制所述电磁线圈(310)通电电流能够辅助调整所述载物台机构与底部升降机构之间的磁力。

7.根据权利要求5所述的高频非接触式双轴振动台，其特征在于，所述第二永磁体(39)、电磁线圈(310)均粘接在所述光学载物平台(311)上。

8.根据权利要求1至7任一项所述的高频非接触式双轴振动台，其特征在于，所述直驱杆组件包括导轨(41)、滑块(42)、滑块安装座(43)、直驱杆(45)以及安装基座(48)；

所述直驱杆(45)的一端通过所述安装基座(48)安装在所述激振装置(2)上，所述直驱杆(45)的另一端通过所述滑块安装座(43)连接所述滑块(42)，所述载物台机构所具有的光学载物平台(311)上安装有导轨(41)，所述导轨(41)能够沿第一方向或第二方向与所述滑块(42)滑动配合。

9.根据权利要求8所述的高频非接触式双轴振动台，其特征在于，所述直驱杆(45)采用一体成型的管结构，沿所述直驱杆(45)的内部腔室的长度方向上设置有加强筋(451)。

10.根据权利要求2所述的高频非接触式双轴振动台，其特征在于，所述上层隔振基座(12)、下层隔振基座(11)均采用大理石；

所述上层隔振基座(12)可拆卸的安装在所述下层隔振基座(11)上。

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