CN202674154U - 一种超低频主动隔振装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种超低频主动隔振装置，台面固定于角条与横梁连接成的框架上，角条与基面底板间安装有高度调节器，支撑块固定有霍尔高度传感器，角条与霍尔高度传感器对应位置安装有磁块，基面底板上还安装有音圈电机，音圈电机的上端连接加速度传感器的一端，加速度传感器的另一端固定于横梁，横梁固定有限位棒。当台面因外部振动干扰发生振动时，台面通过霍尔高度传感器和加速度传感器分别向通过高度调节器和音圈电机输出控制信号，给台面提供一个相位相反、大小相近的力，保持台面和基面底板距离相对固定，最终达到超低频主动隔振的目的。

Description

一种超低频主动隔振装置

技术领域

本实用新型涉及隔振装置，是用于主动隔振平台中抑制机械装置运动时产生的振动，特别涉及一种超低频主动隔振装置。

技术背景

随着超精密加工与测量、微纳米技术的不断提高，外部环境干扰振动和设备自身产生的振动都严重影响着精密设备的技术精度和使用寿命。为此需要提供与之相配套的各种隔振装置来保证精密设备的正常使用，同时对有关隔振装置的隔振性能——特别是超低频领域提出了更高的要求。弹簧作为常用的弹性元件，广泛用于各种振动设备的减震部件，其具有稳定性好，噪音低，隔振效果明显，使用寿命长等特点。然而目前的弹簧隔振在低频隔振方面性能还不理想，导致很大的程度上限制了其在超低频领域的进一步应用。目前，在低频隔振方面有二种解决方法。

美国专利US6,402,118，B1“Magnetic Support System” （磁性支持系统）提出了一种磁支撑系统。该系统利用具有正负刚度的两种永磁铁布置在平台的两侧，使正负刚度相互抵消而实现超低频隔振。但是它的缺点在于调节精度差，不具有可编程性。另外它要求两个永磁铁正负刚度抵消，这对制造精度提出了苛刻的要求，难以实现，而且整个系统很难适应不同工作条件和负载变化的影响。

公开号为CN 1529407 A的中国专利 ，名称为“主动隔振平台用双永磁体并联型非接触式电磁作动器”, 它是一种主动隔振平台用双永磁体并联型非接触式电磁作动器，它主要由上部的电磁铁组件、下部永磁体组件及导磁构基础构件组成。它的缺点电磁铁的控制精度差，磁路容易受位置的摆动而发生改变，从而使电磁力发展改变。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种超低频主动隔振装置，利用霍尔高度传感器反馈台面和基面底板的距离，随着负载的变化，实时通过高度调节器调节台面和基面底板距离，始终保持台面和基面底板的距离相对固定，利用加速度传感器反馈外部振动干扰力的大小，控制音圈电机提供一个相位相反，大小相近的力，从而抵消掉外部的振动干扰。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是，一种超低频主动隔振装置，台面固定于角条与横梁连接成的框架上，框架与基面底板间安装有高度调节器，且基面底板安装有支撑块，支撑块固定有霍尔高度传感器，角条与霍尔高度传感器对应位置安装有磁块，基面底板上还安装有音圈电机，音圈电机的上端连接加速度传感器的一端，加速度传感器的另一端固定于横梁，横梁固定有限位棒；电源、加速度传感器、霍尔高度传感器的输出端分别连接模/数转换器输入端，模/数转换器和人机交互界面的输出端均连接控制器输入端，控制器输出端分别连接控制模块和驱动模块的输入端，控制模块输出端连接音圈电机输入端，驱动模块输出端连接高度调节器输入端。

所述台面固定在角条和横梁组合的框架上面。

本实用新型的优点是：（1）利用高度调节器的高频隔振性能和承载性能，对隔振装置系统起到粗调的作用。同时，高度调节器又采用了调节弹簧的压缩量，可以保证音圈电机受到的力在一个最小的状态，这样有利于音圈电机发挥最大的作用。（2）音圈电机在低频和超低频有良好的隔振性能，尤其对一些微小的振动，音圈电机有很好的分辨率。（3）由于采用了特殊结构的音圈电机，随着反馈深度的调节，改变了系统的刚度，降低系统的固有频率。通过将高度调节器与音圈电机的结合起来，较好地拓宽了隔振装置的有效频带范围。

附图说明

图1 是本实用新型的原理示意图。

图2 是本实用新型的结构示意图。

图3是图2中A向结构示意图。

图4是图2中B—B剖面结构示意图。

图中：1—电源， 2—模/数转换器，3—加速度传感器，4—霍尔高度传感器，5—台面，6—高度调节器，7—基面底板，8—控制器，9—人机交互界面，10—音圈电机，11—控制模块，12—驱动模块，13—角条，14—横梁，15—支撑块，16—磁块，17—限位棒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，参见图1～4，一种超低频主动隔振装置，台面5固定于角条13与横梁14连接成的框架上，角条13与基面底板7间安装有高度调节器6，且基面底板7安装有支撑块15，支撑块15固定有霍尔高度传感器4，角条13与霍尔高度传感器4对应位置安装有磁块16，基面底板7上还安装有音圈电机10，音圈电机10的上端连接加速度传感器3的一端，加速度传感器3的另一端固定于横梁14，横梁14固定有限位棒17；电源1、加速度传感器3、霍尔高度传感器4的输出端分别连接模/数转换器2输入端，模/数转换器2和人机交互界面9的输出端均连接控制器8输入端，控制器8输出端分别连接控制模块11和驱动模块12的输入端，控制模块11输出端连接音圈电机10输入端，驱动模块12 输出端连接高度调节器6输入端。

实施例：本实用新型的一种最佳方式，参见图2～4，将两根角条13和四根横梁14用螺栓组合成长方形框架，基面底板7为合金铝材料，台面5为蜂窝状材料，在基面底板7距离每边沿50mm的四个角上安装高度调节器6，将长方形框架的两根角条13沿基面底板7两条宽边分别固定在对应的两只高度调节器6上，台面5用螺栓固定在角条13和横梁14组合的长方形框架上面，在基面底板7四角靠近高度调节器6的部位安装了支撑块15，霍尔高度传感器4与支撑块15固定，在角条13与霍尔高度传感器4对应位置安装了磁块16，将音圈电机10的上端面固定到了加速度传感器3的底端，加速度传感器3安装在两根横梁14之间靠近高度调节器6，使音圈电机10的接触头与基面底板7的上端面接触，在靠外端的二根横梁14各固定有二只限位棒17。

当台面5因外部振动干扰发生振动时，台面5和基面底板7之间的距离即出现变化，霍尔高度传感器4将感应测量到的这种距离变化转换成电信号，以模拟信号输至模/数转换器2，同时加速度传感器3也将测量到的台面5外部振动干扰力的大小转换成电信号，以模拟信号输至模/数转换器2, 距离变化和振动干扰力大小的信号通过模/数转换器2向控制器8输出数字信号，在与人机交互界面9的输入控制信号比对处理后，霍尔高度传感器4测量的的距离变化数字信号输向驱动模块12，通过驱动模块12控制高度调节器6，高度调节器6实时调整台面5和基面底板7距离，起到始终保持台面5和基面底板7的距离相对固定作用，台面5达到设定的距离阈值之内时高度调节器6停止工作，加速度传感器3测量的振动干扰力大小数字信号输向控制模块11，控制模块11控制音圈电机10给台面5提供一个相位相反，大小相近的力，从而抵消掉外部的振动干扰，若出现外部作用力过大，限位棒17起到了支撑台面5的作用，以避免损坏高度调节器6和使音圈电机10。

Claims (1)

1. 一种超低频主动隔振装置，其特征在于，台面（5）固定于角条（13）与横梁（14）连接成的框架上，角条（13）与基面底板（7）间安装有高度调节器（6），且基面底板（7）安装有支撑块（15），支撑块（15）固定有霍尔高度传感器（4），角条（13）与霍尔高度传感器（4）对应位置安装有磁块（16），基面底板（7）上还安装有音圈电机（10），音圈电机（10）的上端连接加速度传感器（3）的一端，加速度传感器（3）的另一端固定于横梁（14），横梁（14）固定有限位棒（17）；电源（1）、加速度传感器(3)、霍尔高度传感器(4)的输出端分别连接模/数转换器(2)输入端，模/数转换器(2)和人机交互界面(9)的输出端均连接控制器(8)输入端，控制器(8)输出端分别连接控制模块（11）和驱动模块(12)的输入端，控制模块（11）输出端连接音圈电机（10）输入端，驱动模块(12) 输出端连接高度调节器（6）输入端。

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