CN205118109U - 一种基于磁流变阻尼元件的运动机构减振装置 - Google Patents

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高健
张揽宇
周志强
陈小国
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Abstract

一种基于磁流变阻尼元件的运动机构减振装置，包括用于消减运动机构振动的减振元件、用于放置运动机构和减振元件的基座、用于检测运动机构运行状态和位置信息的位置检测元件和用于控制运动机构和减振元件的控制系统；所述减振元件安装于所述基座上，并与所述运动机构相连接；所述位置检测元件安装于所述基座和所述运动机构上；所述减振元件为磁流变阻尼元件。本实用新型提出一种面向机械、电子制造装备等数字化装备运动机构的快速减振装置，针对运动机构的振动规律与振动机理，提出利用改变磁流变阻尼元件中磁流变液的粘性系数，使与其相连接的运动机构在定位振动阶段的运行阻力增大，快速减小运动机构的振动幅值，缩短机构定位的稳定时间。

Description

一种基于磁流变阻尼元件的运动机构减振装置
技术领域
本实用新型涉及抵消工业制造装备运动机构到位振动装置的技术领域，尤其涉及一种基于磁流变阻尼元件的运动机构减振装置。
背景技术
机械、电子制造装备和工业机器人等数字化装备的运动系统不断发展，其运动机构高速高加速度的要求也不断提高。然而，高速高加速度的要求使运动机构的振动问题也更加突显，高加速度的大冲击力势必会带来复杂的振动问题，而振动振幅大、稳定时间久都会对运动机构的性能和工作效率带来影响。采用构建减振装置对运动机构实现快速稳定的振动抑制是一个值得研究与探索的方向，而当今对运动机构到位振动减振装置的研究还存在很多问题，特别是在运动机构到位冲击振动方面还没有出现一种减振效果明显、减振方法便捷稳定的减振装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有减振装置减振效果不明显、减振方法迟缓和稳定性不高等问题提出一种面向机械、电子制造装备和工业机器人等数字化装备运动机构到位振动的快速减振装置，利用改变磁流变阻尼元件中磁流变液的粘性系数，使与其相连接的运动机构在定位振动阶段的运行阻力增大，快速减小运动机构的振动幅值，缩短机构定位的稳定时间。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于磁流变阻尼元件的运动机构减振装置，包括用于消减运动机构振动的减振元件、用于放置运动机构和所述减振元件的基座、用于检测运动机构运行状态和位置信息的位置检测元件和用于控制运动机构和减振元件的控制系统；
所述减振元件安装于所述基座上，并与所述运动机构相连接；所述位置检测元件安装于所述基座和所述运动机构上；
所述减振元件为磁流变阻尼元件。
优选的，所述磁流变阻尼元件通过螺钉与运动机构连接。
优选的，安装有所述磁流变阻尼元件的所述运动机构的行程范围在所述磁流变阻尼元件的移动区间内。
优选的，所述区间满足以下条件：所述运动机构的行程范围S≤所述磁流变阻尼元件的移动区间范围L，所述S由所述运动机构的规格所确定，所述L由所述磁流变阻尼元件的规格确定。
优选的，所述磁流变阻尼元件满足启动条件后进行减振动作。
优选的，所述磁流变阻尼元件启动条件满足：V≤γ；所述V为运动机构的速度值，所述γ为启动磁流变阻尼元件动作的预设速度值。
优选的，所述磁流变阻尼元件减振动作满足：C＝C2；C为磁流变阻尼元件的阻尼系数，C2为磁流变阻尼元件在运动机构减振阶段的阻尼系数。
优选的，所述基座为L型结构，安装于所述基座上的所述位置检测元件安装于所述L型结构的水平臂上；所述磁流变阻尼元件安装于所述L型结构的竖直臂上。
本实用新型的有益效果：1、机械结构简单便捷；2、利用磁流变阻尼元件阻尼系数可调的特性，能够很好地解决运动机构到位振动的减振问题，减小运动机构振动幅值，缩短到位稳定时间，并且不影响运动机构的运动过程；3、减振装置可对运动机构不同情况的到位振动(如到位振幅、到位速度、到位加速度等参数不同的情况)产生有效的抑制作用；4、适于各类运动机构的到位振动抑制。
附图说明
图1是本实用新型的一个实施例的结构示意图；
图2是本实用新型的一个实施例的实施流程图；
图3是本实用新型的一个实施例的原理效果图；
图4是本实用新型的一个实施例的控制过程框图。
其中：位置检测元件1、减振元件2、控制系统3、基座4、运动机构5、水平臂41、竖直臂42；
S-运动机构的行程；L-减振元件的可移动区间；V-运动机构的速度；γ-启动减振元件动作的预设速度值；d-运动机构当前位置与目标定位位置间的距离；ε-定位精度范围；C-磁流变阻尼元件的阻尼系数；C1-磁流变阻尼元件在运动机构运动阶段的阻尼系数；C2-磁流变阻尼元件在运动机构减振阶段的阻尼系数。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
这里需要说明，附图仅为说明本方案而用的示意图，并未严格按照比例绘制，并未构成对本方案的实质限制。
一种基于磁流变阻尼元件的运动机构减振装置，包括用于检测运动机构5运行状态和位置信息的位置检测元件1、用于放置所述运动机构5和所述减振元件2的基座4、用于消减运动机构5到位振动的减振元件2和用于控制运动机构5运动和减振元件2减振动作的控制系统3；
所述减振元件2安装于所述基座4上，并与所述运动机构5相连接；所述位置检测元件1安装于所述基座4和所述运动机构5上；
所述减振元件2为磁流变阻尼元件。
如图1所示，基于磁流变阻尼元件的减振装置包括运动机构5、位置检测元件1、减振元件2、控制系统3和基座4，所述减振元件2安装于所述基座4上，并与所述运动机构5相连接，所述运动机构5的整体运动行程S位于所述减振元件2所能达到的移动区间L内，可使所述减振元件2的安装不影响运动机构5的整体运行，所述运动机构5和所述基座4上均安装有位置检测元件1，所述位置检测元件1用于对所述运动机构5的速度信息和位置信息作检测，检测所述运动机构5进入定位阶段进行到位减速运动的速度信息V和定位精度信息d。利用所述减振元件2阻尼系数可调的特性，在所述运动机构5的运动过程中调节所述减振元件2的阻尼系数较低，不影响所述运动机构5的高速高加速度的移动，在所述运动机构5的定位阶段调节所述减振元件2的阻尼系数较高，增加所述运动机构5在定位阶段到位振动的运动阻力，消耗所述运动机构5的振动能量，减小振动振幅，缩短定位稳定时间。所述运动机构的速度信息和位置信息由所述位置检测元件1检测并传送信号到所述控制系统3，如减振元件的动作信号或运动机构的移动控制信号等过程由所述控制系统3来控制。
所述磁流变阻尼元件具有调节磁流变液粘性系数改变元件阻尼大小的功能，有效抑制了所述运动机构5的振动，消减了所述运动机构5的振动能量，使运动机构5的振动与稳定时间缩短，起到减振作用。
采用磁流变阻尼减振方法在实施方面更加简捷、方便，在具备达到较好的减振效果的同时可以通过更为简单的安装与控制方法来实现减振；而且磁流变阻尼减振是一种半主动减振方式，其具有主动减振的减振效果的同时，只需要消耗很小的能源来调节阻尼状态就可以实施减振。
优选的，所述磁流变阻尼元件通过螺钉与运动机构5连接。使得整体连接方便，调整简单。
优选的，所述磁流变阻尼元件通过螺栓或螺钉安装于所述基座上，方便调节所述运动机构5与所述磁流变阻尼元件的距离，而且调整非常简单、快捷。
优选的，安装有所述磁流变阻尼元件的所述运动机构的行程范围在所述磁流变阻尼元件的移动区间内。确保整个所述运动机构的有效减振。
优选的，所述区间满足以下条件：所述运动机构的行程范围S≤所述磁流变阻尼元件的移动区间范围L，所述S由所述运动机构的规格所确定，所述L由所述磁流变阻尼元件的规格确定。
如图2所示，当所述运动机构5到达指令位置时会在定位位置附近产生振动，所述控制系统3检测到所述运动机构5进入定位阶段开始减速运动，即满足所述减振元件2的启动条件后，启动所述减振元件2动作，所述减振元件2的阻尼系数C由所述运动机构5移动阶段时较低的阻尼系数C1快速调节为较高的阻尼系数C2，使所述运动机构5在定位阶段到位振动的阻力增大，消耗所述运动机构5到位振动能量，从而使所述运动机构5的振幅和定位时间缩小，起到减振作用。
优选的，所述减振元件2的启动条件满足：V≤γ；V为运动机构5的速度值，γ为启动减振元件动作的预设速度值，以保证减振元件2的动作不影响运动机构5的高速高加速度运动，并保证只对运动机构5定位阶段的到位振动进行动作。
优选的，所述基座4为L型结构，安装于所述基座4上的所述位置检测元件安装于所述L型结构的水平臂41上；所述磁流变阻尼元件安装于所述L型结构的竖直臂42上。方便安装所述磁流变阻尼元件和所述位置检测元件，而且操作时两者互不影响，不会影响减振的效果。
如图3和图4所示，一种基于磁流变阻尼元件的运动机构减振装置的减振方法，包括以下步骤：
A)、减振元件2的型号选型，所选减振元件2的移动区间范围L与运动机构5的运动行程S间的关系满足：S≤L；
B)、位置检测元件1检测运动机构5的速度和位置信息；
C)、控制系统3通过位置检测元件1获得运动机构5的速度和位置信息，当运动机构5进入定位阶段开始减速运动，且运动机构5的速度值满足预设值γ，即满足条件V≤γ时，控制系统3发送启动信号给减振元件2；
D)、控制系统3发送动作信号给减振元件2，调节减振元件2的阻尼系数C由C1值切换到C2值，即C＝C2，C1为磁流变阻尼元件在运动机构运动阶段的阻尼系数，根据运动机构的新能确定，使阻尼系数较低不影响运动机构高速高加速度的运动，C2为磁流变阻尼元件在运动机构减振阶段的阻尼系数，根据运动机构的到位振动新能确定，使阻尼系数较高有效抑制到位振动，消耗振动能量；
E)、位置检测元件1检测到运动机构5当前位置与目标定位位置的差值d满足理想定位精度值ε，即d≤ε，控制系统3发送结束指令给减振元件2，使减振元件2的阻尼系数C由C2调整为C1，结束减振动作。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于磁流变阻尼元件的运动机构减振装置，其特征在于：包括用于消减运动机构振动的减振元件、用于放置运动机构和所述减振元件的基座、用于检测运动机构运行状态和位置信息的位置检测元件以及用于控制运动机构和减振元件的控制系统；
所述减振元件安装于所述基座上，并与所述运动机构相连接；所述位置检测元件安装于所述基座和所述运动机构上；
所述减振元件为磁流变阻尼元件。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁流变阻尼元件的运动机构减振装置，其特征在于：所述磁流变阻尼元件通过螺钉与运动机构连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁流变阻尼元件的运动机构减振装置，其特征在于：安装有所述磁流变阻尼元件的所述运动机构的行程范围在所述磁流变阻尼元件的移动区间内。
4.根据权利要求3所述的一种基于磁流变阻尼元件的运动机构减振装置，其特征在于：所述区间满足以下条件：所述运动机构的行程范围S≤所述磁流变阻尼元件的移动区间范围L，所述S由所述运动机构的规格所确定，所述L由所述磁流变阻尼元件的规格确定。
5.根据权利要求1所述的一种基于磁流变阻尼元件的运动机构减振装置，其特征在于：所述磁流变阻尼元件满足启动条件后进行减振动作。
6.根据权利要求5所述的一种基于磁流变阻尼元件的运动机构减振装置，其特征在于：所述磁流变阻尼元件启动条件满足：V≤γ；所述V为运动机构的速度值，所述γ为启动磁流变阻尼元件动作的预设速度值。
7.根据权利要求5所述的一种基于磁流变阻尼元件的运动机构减振装置，其特征在于：所述磁流变阻尼元件减振动作满足：C＝C2；C为磁流变阻尼元件的阻尼系数，C2为磁流变阻尼元件在运动机构减振阶段的阻尼系数。
8.根据权利要求1所述的一种基于磁流变阻尼元件的运动机构减振装置，其特征在于：所述基座为L型结构，安装于所述基座上的所述位置检测元件安装于所述L型结构的水平臂上；所述磁流变阻尼元件安装于所述L型结构的竖直臂上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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