CN203685974U - 半主动型除振系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种半主动型除振系统，包括基盘和上工作台，所述基盘和上工作台之间设有除振机构，所述除振机构包括弹簧和缓冲装置，所述缓冲装置通过控制器与置于上工作台的传感器连接，其特征是：所述缓冲装置采用调整型缓冲装置，并与控制器、传感器以及弹簧构成整体除振系统。有益效果：本实用新型通过压力传感器和传感器与控制器连通，可以更主动地避免出现共振频率，不仅可以提高振动传达率，还可以积极应对由上部负载的移动而带来的压力变化及高度变化，可大幅度减少晃动时间。其效果在于主动地减少共振频率，对于共振频率以外的频率也能得到较高的振动传达率。

Description

半主动型除振系统

技术领域

本实用新型属于除振系统，尤其涉及一种半主动型除振系统。 

背景技术

通常除振装置用于精密检测装备或LCD制造装备、半导体制造装备等弱于振动的装备。外部振动有可能降低这些装备的固有性能，因此有必要使用除振装置，防止外部振动传达到这些装备。如图9-1为被动型除振系统、图9-2所示为主动型除振系统。现有技术的除振系统，其主流方式为利用弹簧和缓冲器的方式。虽然这种方式生产成本低，但其缺陷在于：除振性能有局限性，没有可实现更好除振性能的附加手段。与被动型除振系统相比，主动型除振系统还安装有振动传感器和执行器，以及对两者进行控制的控制装置，感知除振系统上部负载的移动状态，根据感知的振动值、利用执行器进行除振。虽然该装置除振性能优秀，但由于使用高价的传感器和执行器，其除振系统的价格非常高，内部结构也很复杂。 

最近，随着生产设备/仪器对除振系统的性能要求提高，不仅要求其除振性能更加优秀，还要求负载移动重心发生变化时除振系统回复稳定状态的时间更短。因为这有利于提高生产效率。 

现有技术的被动型除振系统从技术层面存在局限性，无法从根本上满足这些要求。为解决这一问题而提出的主动型除振技术，为了减小振动及维持水平状态，使用独立的执行器进行除振。但其产品价格过于高昂，结 构也非常复杂，很难实际应用于生产现场。(申请号：99109006.3)公开了一种除振装置，其特征是包括在上下方向相隔一定间隔的除振对象物和基盘部分之间配设多个与该除振对象物和该基盘部分固定连接并将从该固定连接部分传递的该除振对象物和该基盘部分的上下方向相对变位变换为水平方向变位的变位变换装置和分别固定连接在该变位变换装置上使得这些变位变换装置相互连接、并在各变位变换装置之间相互传递所述水平方向变位的变位传递装置。所述变位变换装置由在所述除振对象物和所述基盘部分之间上下重叠配置的一对板材所构成，所述变位变换装置由弹簧或积层橡胶或吸收水平振动用的减震器构成。其缺陷就是除振性能有局限性，不适应精密检测装备或LCD制造装备、半导体制造装备上使用。尤其是随着机械手在工业自动化上的普遍应用，当移动负载随机械手发生移动时，要求负载移动时回复原位的时间越小越好，否则导致生产效率下降。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，提供一种半主动型除振系统，解决了共振频率问题以及复位时间缩短问题。减少由于除振系统上部负载的移动产生的晃动，最大限度地减小复位时间。 

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种半主动型除振系统，包括基盘和上工作台，所述基盘和上工作台之间设有除振机构，所述除振机构包括弹簧和缓冲装置，所述缓冲装置通过控制器与置于上工作台的传感器连接，其特征是：所述缓冲装置采用调整型缓冲装置，并与控制器、传感器以及弹簧构成整体除振系统。 

所述除振机构包括弹性模块本体，所述弹性模块本体由中空的缓冲腔和弹簧腔构成，所述弹簧腔顶部设有橡胶隔膜，所述橡胶隔膜与弹簧腔构成整体，其横截面积形状呈凹形，所述缓冲腔和弹簧腔之间设有隔板，所述隔板中央设有将缓冲腔和弹簧腔联通的通气孔，所述缓冲腔侧壁上设有进气孔，所述进气孔与控制阀及空压软管连接，所述缓冲腔侧壁上设有排 气孔，所述排气孔与排气阀及空压软管连接，所述弹性模块本体上部设有传感器。 

所述弹簧腔侧壁设有空压端口，所述空压端口与压力传感器连接，所述压力传感器通过信号线与控制器连通，所述控制器通过信号线与接近传感器连通。 

所述与进气孔连接的控制阀采用比例控制阀。 

所述传感器采用非接触式接近传感器或直接感知型接近传感器或接触式传感器。 

有益效果：本实用新型通过压力传感器和传感器与控制器连通，可以更主动地避免出现共振频率，不仅可以提高振动传达率，还可以积极应对由上部负载的移动而带来的压力变化及高度变化，可大幅减少晃动时间。与现有高价主动型除振系统相比，价格非常低廉，而且其功能高于现有技术的被动式除振系统，可以提高生产现场的生产效率。效果在于主动地减少共振频率，对于共振频率以外的频率也能得到较高的振动传达率。 

附图说明

图1是半主动型除振系统的结构示意图； 

图2是弹性模块式除振机构的结构示意图； 

图3是具有控制器的半主动型除振系统的结构示意图； 

图4是采用接触式传感器的半主动型除振系统的结构示意图； 

图5-1是现有技术振动传达率的示意图； 

图5-2是本实用新型振动传达率的示意图； 

图6-1、图6-2分别是普通除振系统适用在产业现场工作台时移动负载移动和模块高度变化的形态示意图； 

图7-1、图7-2分别是普通除振系统工作台和本实用新型除振系统工作台晃动时间的示意图； 

图8是半主动型除振系统的初始设置流程图； 

图9-1是公知被动型除振系统的结构示意图； 

图9-2是公知主动型除振系统的结构示意图。 

图中：200、弹性模块本体，201、进气孔，202、排气孔，203、缓冲腔，204、弹簧腔，205、隔板中央孔口，206、隔板，207、隔膜，208、比例控制阀，209、空压软管，210、排气阀，211、空压软管，212、传感器， 213、检测对象，214、压力传感器，215、控制部，217、信号线，218、空压端口，220、上部负载；221、移动负载，222、导轨； 

301、弹簧，302、缓冲装置，303、传感器，304、控制器，305、执行器，306、调整型缓冲装置，320、上工作台，321、基盘。 

具体实施方式

下面结合附图和较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。 

一种半主动型除振系统，包括基盘和上工作台，所述基盘321和上工作台320之间设有除振机构，所述除振机构包括弹簧301和缓冲装置，所述缓冲装置通过控制器304与置于上工作台的传感器303连接，所述缓冲装置采用调整型缓冲装置306，并与控制器、传感器以及弹簧构成整体除振系统。所述除振机构包括弹性模块本体200，所述弹性模块本体由中空的缓冲腔203和弹簧腔204构成，所述弹簧腔顶部设有橡胶隔膜207，所述橡胶隔膜与弹簧腔构成弹簧腔整体，弹簧腔整体横截面积形状呈凹形，所述缓冲腔和弹簧腔之间设有隔板206，所述隔板中央设有将缓冲腔和弹簧腔联通的隔板中央孔口205，所述缓冲腔侧壁上设有进气孔201，所述进气孔与比例控制阀208及空压软管209连接，所述缓冲腔203侧壁上设有排气孔202，所述排气孔与排气阀210及空压软管211连接，所述弹性模块本体上部设有传感器。所述弹簧腔侧壁设有空压端口218，所述空压端口与压力传感器214连接，所述压力传感器通过信号线与控制器连通，所述控制器通过信号线与接近传感器连通。所述与进气孔连接的控制阀采用比例控制阀。所述传感器采用非接触式接近传感器或直接感知型接近传感器或接触式传感器。调整型缓冲装置可以采用目前现有技术的通用商品。 

工作过程 

详见附图1，半主动型除振系统为折中图9-1、图9-2的技术的形式。即，继续使用现有被动型除振系统原有的弹簧301，并把原有的缓冲装置改为可变的缓冲装置302，同时设有控制器304，与主动型除振系统相比，价格非常低，除振性能比被动型除振系统好。 

详见图2、图3，半主动型除振系统的基本模块系统结构包括模块本体 200及如下各部件。即，可向进气孔201以可调节空气量的方式注入或从其排出空气的比例控制阀208，及与之连接的空压软管209，把排气孔202的空气向外排出的排气阀210及与之连接的空压软管211。进入缓冲腔203的空气流过隔板206中央的孔口205进入弹簧腔204。弹簧腔204的用橡胶材料制成的隔膜207可按弹簧腔204的气压大小伸缩，其移动方向如箭头所示的垂直方向。弹簧腔204的空压端口218与压力传感器214连接。压力传感器214感知弹簧腔204内的压力变化，通过信号线217传送压力信号。在上部负载220的下方，设有以非接触方式检测细微距离变化的精密接近传感器212，接近传感器的检测对象213粘贴在上部负载220上。按接近传感器212的种类，也可以采用不必设置检测对象213的直接感知型接近传感器。 

图3是在图2的模块系统上外加控制系统的示意图。即，在模块本体200的弹簧腔204上连接有压力传感器214，感知弹簧腔204的气压变化，通过信号线217把信号传达到控制器215。而接近传感器212感知上部负载220的位置变化，通过信号线217把信号传达到控制器215。而接收信号将成为控制器215精密控制共振频率、上部负载位置的基础数据。控制器215根据与上部负载220的重量变化相关的微小的气压、高度位置值的变化量，向与缓冲腔203连接的比例控制阀208发送共振频率降低及上部负载复位所需信号，向缓冲腔203注入空气或从缓冲腔203排出空气，对整个系统的气压进行精细、适当的控制。比例控制阀208的精细动作可以避免出现共振频率，可以适当应对上部负载220的高度变化。为了保护整个系统，弹簧腔204的压力短时间内急剧增加或接近传感器感知的距离值急剧增加时，向排气阀210发送信号，迅速排出缓冲腔203的空气，可保护整个除振系统。 

图4是以直接接触方式精密检测距离的接触传感器感知上部负载220高度变化的另一实施例示意图。替代接近传感器，适用接触传感器。 

如附图5-1、5-2所示，现有除振系统与本实用新型相比，安装有比例控制阀208和距离检测传感器212、控制器215，可以更主动地避免出现 共振频率，不仅可以提高振动传达率，还可以积极应对由上部负载220的移动负载带来的压力变化及高度变化，可大幅减少晃动时间。效果在于主动地减少共振频率，在共振频率以外的频率也能得到较高的振动传达率。这种结构，与现有高价主动型除振系统相比，价格非常低廉，而且其功能高于现有技术的被动式除振系统，可以提高生产现场的生产效率。 

详见附图6-1和图6-2，现有技术的普通除振系统适用在产业现场工作台220时的移动负载示意图。如附图6-1所示，移动负载221顺着导轨222向左侧方向移动时，如图6-2所示，短时间出现模块200的高度变化，而这时工作台220整体会发生按垂直方向急剧晃动的现象。 

其实验结果比较：如图7-1是现有技术普通除振系统工作台晃动时间图示；7-2所示的是本实用新型除振系统工作台晃动时间图示。说明本实用新型可大幅降低这种工作台220的晃动幅度和事件，而减小晃动时间与提高生产效率有密切的相关关系。 

如图8所示，解决现有技术的共振频域除振能力弱、晃动时间长等除振系统在生产现场表现出的缺陷，设置压力传感器201和距离检测传感器212、225等传感器，作为执行器使用比例控制阀门208，感知由上部负载220引发的弹簧腔204压力变化和上部负载220的高度变化，并由控制器215根据这些感知的值进行演算，通过比例控制阀门208，对缓冲腔203的空气压力进行适当控制。 

图8的初始设置结束后，控制器215按控制顺序进行控制动作。 

为了进行控制，分别由安装在除振模块200的压力传感器214发出的压力信号及由感知上部负载高度的接近传感器212发出的信号。这些信号的结构如控制器的控制顺序表所示分为6种基本状态条件，持续与设置初始除振系统时决定的压力标准值和高度标准值相比，把与差值相应的控制值作为动作信号发送给比例控制阀门208。 

比例控制阀门208的功能是对现有除振系统没有的模块200内部缓冲值c和弹簧系数值k主动地进行改变，可以降低共振频率，提高振动传达率。控制器215会持续进行如上过程。 

本实用新型控制器的控制顺序表 

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。 

Claims (5)

1.一种半主动型除振系统，包括基盘和上工作台，所述基盘和上工作台之间设有除振机构，所述除振机构包括弹簧和缓冲装置，所述缓冲装置通过控制器与置于上工作台的传感器连接，其特征是：所述缓冲装置采用调整型缓冲装置，并与控制器、传感器以及弹簧构成整体除振系统。

2.根据权利要求1所述的半主动型除振系统，其特征是：所述除振机构包括弹性模块本体，所述弹性模块本体由中空的缓冲腔和弹簧腔构成，所述弹簧腔顶部设有橡胶隔膜，所述橡胶隔膜与弹簧腔构成整体，其横截面积形状呈凹形，所述缓冲腔和弹簧腔之间设有隔板，所述隔板中央设有将缓冲腔和弹簧腔联通的通气孔，所述缓冲腔侧壁上设有进气孔，所述进气孔与控制阀及空压软管连接，所述缓冲腔侧壁上设有排气孔，所述排气孔与排气阀及空压软管连接，所述弹性模块本体上部设有传感器。

3.根据权利要求1所述的半主动型除振系统，其特征是：所述弹簧腔侧壁设有空压端口，所述空压端口与压力传感器连接，所述压力传感器通过信号线与控制器连通，所述控制器通过信号线与接近传感器连通。

4.根据权利要求1所述的半主动型除振系统，其特征是：所述与进气孔连接的控制阀采用比例控制阀。

5.根据权利要求1所述的半主动型除振系统，其特征是：所述传感器采用非接触式接近传感器或直接感知型接近传感器或接触式传感器。

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