CN211901410U - 一种便携式多自由度主动隔振装置 - Google Patents

Abstract

一种便携式多自由度主动隔振装置，包括上侧用于连接负载平台的上支撑平台，该上支撑平台的下侧设有三个沿圆周均匀分布的第一转接块，该第一转接块具有与该上支撑平台相连的顶面和与该顶面形成锐角的第一斜面；下侧用于连接基础平台的下支撑平台，该下支撑平台的上侧设有三个沿圆周均匀分布的第二转接块，该第二转接块具有与该下支撑平台相连的底面和与该底面形成锐角的第二斜面，三个该第二斜面一一对应的与三个该第一斜面平行；三个置于该上支撑平台与该下支撑平台之间的压电致动器。仅通过三个压电致动器在轴线方向上的移动即可带动上支撑平台在X、Y、Z轴的平动方向和转动方向六自由度上运动，实现六自由度微振动进行抑制和隔离。

Description

一种便携式多自由度主动隔振装置

技术领域

本实用新型涉微振动隔离与抑制技术领域，具体涉及一种便携式多自由度主动隔振装置。

背景技术

在一些复杂的工作环境中不可避免地存在微振动，而这些微振动是影响设备加工或工作精度的关键因素。例如，智能制造、航空、航天、军事、电子、汽车、通信等高精度制造领域内，而这些领域内要求产品能够对外界特征实现快速感应，并准确地完成响应动作，而外界的振动与冲击是影响系统精度和快速响应性能的重要因素，如何减小振动与冲击的影响一直是国内外该领域研究的重要内容之一。

目前，在高精度制造领域内，普遍采用冲击振动主动控制方法来减小冲击振动的危害，其原理是通过致动器引入附加主动力作为吸振器的一部分，能够实现对全频段冲击振动的有效抑制。然而，随着对应用对象便携式、精度要求的不断提高，高集成度、小体积、高性能成为主动隔振装置目前的主要发展方向。并联机构由于其高刚度、低惯性、高精度、运动空间范围小等显著优点，使其成为冲击振动主动控制平台设计中采用的主要结构之一。但是目前采用并联机构实现的多自由度隔振系统普遍存在结构复杂、或是隔振效果不理想等实际应用问题。

例如，专利号为CN201610834355.X的中国发明专利公开了一种六自由度微振动抑制平台，其包括：基础平台、负载平台、完全相同的六套单自由度主被动复合隔振装置以及控制器；六套单自由度主被动复合隔振装置的轴线构成正方体去除两个对角顶点所连接的边以后剩余的六条边，轴线交点为正方体的六个顶点，上部三个交点固定在负载平台上，且在负载平台上沿圆周间隔120°均匀分布；下部三个交点固定在基础平台上，且在基础平台上沿圆周间隔120°均匀分布；任意两个相邻的单自由度主被动复合隔振装置的轴线互相垂直，且相同的一端朝向轴线交点设置；单自由度主被动复合隔振装置包括依次连接固定的上柔性铰链、主动隔振组件、被动隔振组件、下柔性铰链；控制器连接六套单自由度主被动复合隔振装置的主动隔振组件，用于计算得到实时控制信号并输出给主动隔振组件，对振动进行主动控制补偿。上述专利公开的六自由度微振动抑制平台虽然能够对X轴、Y轴、Z轴的平动方向及转动方向的六自由度微振动进行抑制和隔离，但是其结构仍旧过于复杂，组件过多，自重过大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种结构简单的、轻便的、隔振效果好的便携式多自由度主动隔振装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种便携式多自由度主动隔振装置，其包括：

上侧用于连接负载平台的上支撑平台，所述上支撑平台的下侧设有三个沿圆周间隔120°均匀分布的第一转接块，所述第一转接块具有与所述上支撑平台相连的顶面和与所述顶面形成锐角的第一斜面；

下侧用于连接基础平台的下支撑平台，所述下支撑平台的上侧设有三个沿圆周间隔120°均匀分布的第二转接块，所述第二转接块具有与所述下支撑平台相连的底面和与所述底面形成锐角的第二斜面，三个所述第二斜面一一对应的与三个所述第一斜面平行；以及

三个设置于所述上支撑平台与所述下支撑平台之间的压电致动器，每一个所述压电致动器的上、下两端均通过柔性铰链分别连接至相互平行的所述第一斜面和所述第二斜面，所述压电致动器的轴线垂直于与之相连的所述第一斜面和所述第二斜面。

通过采用上述技术方案的便携式多自由度主动隔振装置，仅仅通过三个压电致动器在轴线方向上的移动即可带动上支撑平台在X、Y、Z轴的平动方向和转动方向六自由度上运动，进而实现X、Y、Z轴的平动方向和转动方向六自由度微振动进行抑制和隔离。

本实用新型提供的便携式多自由度主动隔振装置中，所述上支撑平台内置有用于感应外界压力的传感器，所述下支撑平台内置有控制器，所述控制器分别与所述传感器和三个所述压电致动器电连接。如此，控制器可以根据传感器感应到的外界压力对三个压电致动器进行精确控制。

本实用新型提供的便携式多自由度主动隔振装置中，所述下支撑平台上安装有与所述控制器电连接的电气接口。

本实用新型提供的便携式多自由度主动隔振装置中，所述上支撑平台的上侧安装有负载平台转接装置；所述负载平台转接装置包括与所述上支撑平台连接的第一基座和与所述第一基座可分离连接的第一连接板；所述第一连接板用于与所述负载平台连接。如此，通过更换第一连接板即可使得所述便携式多自由度主动隔振装置适配不同的负载平台。

本实用新型提供的便携式多自由度主动隔振装置中，所述下支撑平台的下侧安装有基础平台转接装置；所述基础平台转接装置包括与所述下支撑平台连接的第二基座和与所述第二基座可分离连接的第二连接板；所述第二连接板用于与所述基础平台连接。如此，通过更换第二连接板即可使得所述便携式多自由度主动隔振装置适配不同的基础平台。

本实用新型提供的便携式多自由度主动隔振装置中，所述上支撑平台的下侧设有多圈第一螺钉孔组，每圈第一螺钉孔组由三对个沿圆周间隔120°均匀分布的螺钉孔构成；三个所述第一转接块通过螺钉分别安装于任意圈第一螺钉孔组的三对螺钉孔处。如此，通过改变第一转接块的安装位置，可以改变压电致动器与上支撑平台和下支撑平台的连接角度，从而实现不同运动自由度的调节范围。

本实用新型提供的便携式多自由度主动隔振装置中，所述下支撑平台的下侧设有多圈第二螺钉孔组，每圈第二螺钉孔组由三对个沿圆周间隔120°均匀分布的螺钉孔构成；三个所述第二转接块通过螺钉分别安装于任意圈第二螺钉孔组的三对螺钉孔处。如此，通过改变第二转接块的安装位置，可以改变压电致动器与上支撑平台和下支撑平台的连接角度，从而实现不同运动自由度的调节范围。

本实用新型提供的便携式多自由度主动隔振装置中，所述上支撑平台包括上端开口的下壳体和盖设于所述下壳体的上盖板，所述下壳体内设有呈T型的支架，所述传感器固定在所述支架上，所述上盖板与所述传感器相接触。

与现有技术相比，实施本实用新型提供的便携式多自由度主动隔振装置，可以达到以下有益效果：

1、所述便携式多自由度主动隔振装置仅采用三个压电致动器即可对X、Y、Z轴的平动方向和转动方向六自由度微振动进行抑制和隔离，比现有的采用六个压电致动器的并联机构结构简单，利于控制方法的简化；

2、所述便携式多自由度主动隔振装置结构紧凑，机械结构便于组装，电气接口简单，适用范围广，控制性能好，是一种能够适应多领域冲击振动控制的主动隔振装置。

附图说明

图1为本实用新型提供的便携式多自由度主动隔振装置的第一立体示意图；

图2为本实用新型提供的便携式多自由度主动隔振装置的第二立体示意图；

图3为本实用新型提供的便携式多自由度主动隔振装置省去负载平台转接装置和上支撑平台的上盖板后的立体示意图。

具体实施方式的附图标号说明：

上支撑平台	1	第一转接块	41
				下支撑平台	2	第二转接块	42
压电致动器	3	下壳体	11
				上盖板	12	支架	13
上壳体	21	下盖板	22
				负载平台转接装置	5	基础平台转接装置	6
柔性铰链	7	电气接口	8

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型提供的便携式多自由度主动隔振装置包括：上侧用于连接负载平台的上支撑平台1，所述上支撑平台1的下侧设有三个沿圆周间隔120°均匀分布的第一转接块41，所述第一转接块41具有与所述上支撑平台1相连的顶面和与所述顶面形成锐角的第一斜面；下侧用于连接基础平台的下支撑平台2，所述下支撑平台2的上侧设有三个沿圆周间隔120°均匀分布的第二转接块42，所述第二转接块42具有与所述下支撑平台2相连的底面和与所述底面形成锐角的第二斜面，三个所述第二斜面一一对应的与三个所述第一斜面平行；以及三个设置于所述上支撑平台1与所述下支撑平台2之间的压电致动器3，每一个所述压电致动器3的上、下两端均通过柔性铰链7分别连接至相互平行的所述第一斜面和所述第二斜面，所述压电致动器3的轴线垂直于与之相连的所述第一斜面和所述第二斜面。通过采用上述技术方案的便携式多自由度主动隔振装置，仅仅通过三个压电致动器3在轴线方向上的移动即可带动上支撑平台1在X、Y、Z轴的平动方向和转动方向六自由度上运动，进而实现X、Y、Z轴的平动方向和转动方向六自由度微振动进行抑制和隔离。

在一些实施例中，所述上支撑平台1内置有用于感应外界压力的传感器，所述下支撑平台2内置有控制器，所述控制器分别与所述传感器和三个所述压电致动器3电连接。如此，控制器可以根据传感器感应到的外界压力对三个压电致动器3进行精确控制。具体的，参见图3，所述上支撑平台1包括上端开口的下壳体11和盖设于所述下壳体11的上盖板12，所述下壳体11内设有呈T型的支架13，所述传感器固定在所述支架13上，所述支架13通过螺钉固定在所述上支撑平台1的下壳体11内，所述传感器采用螺钉或者胶水固定在支架13上，所述上盖板12与所述传感器相接触。

在一些实施例中，所述下支撑平台2上安装有与所述控制器电连接的电气接口8。具体的，所述下支撑平台2包括下端开口的上壳体21和盖设于所述上壳体21的下盖板22，所述上壳体21内设有电路板，所述控制器焊接在所述电路板上，所述电气接口8通过螺钉固定在所述上壳体21的侧壁上。

在一些实施例中，所述上支撑平台1的上侧安装有负载平台转接装置5；所述负载平台转接装置5包括与所述上支撑平台1连接的第一基座和与所述第一基座可分离连接的第一连接板；所述第一连接板用于与所述负载平台连接。如此，通过更换第一连接板即可使得所述便携式多自由度主动隔振装置适配不同的负载平台。具体的，所述第一基座通过螺钉与所述上支撑平台1连接，所述第一连接板上预留有螺纹孔，以便于所述负载平台通过螺钉与所述第一连接板连接。

在一些实施例中，所述下支撑平台2的下侧安装有基础平台转接装置6；所述基础平台转接装置6包括与所述下支撑平台2连接的第二基座和与所述第二基座可分离连接的第二连接板；所述第二连接板用于与所述基础平台连接。如此，通过更换第二连接板即可使得所述便携式多自由度主动隔振装置适配不同的基础平台。具体的，所述第二基座通过螺钉与所述下支撑平台2连接，所述第二连接板上预留有螺纹孔，以便于所述基础平台通过螺钉与所述第二连接板连接。

在一些实施例中，所述上支撑平台1的下侧设有多圈第一螺钉孔组，每圈第一螺钉孔组由三对个沿圆周间隔120°均匀分布的螺钉孔构成；三个所述第一转接块41通过螺钉分别安装于任意圈第一螺钉孔组的三对螺钉孔处。如此，通过改变第一转接块41的安装位置，可以改变压电致动器3与上支撑平台1和下支撑平台2的连接角度，从而实现不同运动自由度的调节范围。

在一些实施例中，所述下支撑平台2的下侧设有多圈第二螺钉孔组，每圈第二螺钉孔组由三对个沿圆周间隔120°均匀分布的螺钉孔构成；三个所述第二转接块42通过螺钉分别安装于任意圈第二螺钉孔组的三对螺钉孔处。如此，通过改变第二转接块42的安装位置，可以改变压电致动器3与上支撑平台1和下支撑平台2的连接角度，从而实现不同运动自由度的调节范围。

与现有技术相比，实施本实用新型提供的便携式多自由度主动隔振装置，可以达到以下有益效果：

1、所述便携式多自由度主动隔振装置仅采用三个压电致动器3即可对X、Y、Z轴的平动方向和转动方向六自由度微振动进行抑制和隔离，比现有的采用六个压电致动器3的并联机构结构简单，利于控制方法的简化；

2、所述便携式多自由度主动隔振装置结构紧凑，机械结构便于组装，电气接口8简单，适用范围广，控制性能好，是一种能够适应多领域冲击振动控制的主动隔振装置。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (8)

1.一种便携式多自由度主动隔振装置，其特征在于，包括：

上侧用于连接负载平台的上支撑平台，所述上支撑平台的下侧设有三个沿圆周间隔120°均匀分布的第一转接块，所述第一转接块具有与所述上支撑平台相连的顶面和与所述顶面形成锐角的第一斜面；

下侧用于连接基础平台的下支撑平台，所述下支撑平台的上侧设有三个沿圆周间隔120°均匀分布的第二转接块，所述第二转接块具有与所述下支撑平台相连的底面和与所述底面形成锐角的第二斜面，三个所述第二斜面一一对应的与三个所述第一斜面平行；以及

三个设置于所述上支撑平台与所述下支撑平台之间的压电致动器，每一个所述压电致动器的上、下两端均通过柔性铰链分别连接至相互平行的所述第一斜面和所述第二斜面，所述压电致动器的轴线垂直于与之相连的所述第一斜面和所述第二斜面。

2.根据权利要求1所述的便携式多自由度主动隔振装置，其特征在于，所述上支撑平台内置有用于感应外界压力的传感器，所述下支撑平台内置有控制器，所述控制器分别与所述传感器和三个所述压电致动器电连接。

3.根据权利要求2所述的便携式多自由度主动隔振装置，其特征在于，所述下支撑平台上安装有与所述控制器电连接的电气接口。

4.根据权利要求1所述的便携式多自由度主动隔振装置，其特征在于，所述上支撑平台的上侧安装有负载平台转接装置；所述负载平台转接装置包括与所述上支撑平台连接的第一基座和与所述第一基座可分离连接的第一连接板；所述第一连接板用于与所述负载平台连接。

5.根据权利要求1所述的便携式多自由度主动隔振装置，其特征在于，所述下支撑平台的下侧安装有基础平台转接装置；所述基础平台转接装置包括与所述下支撑平台连接的第二基座和与所述第二基座可分离连接的第二连接板；所述第二连接板用于与所述基础平台连接。

6.根据权利要求1所述的便携式多自由度主动隔振装置，其特征在于，所述上支撑平台的下侧设有多圈第一螺钉孔组，每圈第一螺钉孔组由三对个沿圆周间隔120°均匀分布的螺钉孔构成；三个所述第一转接块通过螺钉分别安装于任意圈第一螺钉孔组的三对螺钉孔处。

7.根据权利要求1所述的便携式多自由度主动隔振装置，其特征在于，所述下支撑平台的下侧设有多圈第二螺钉孔组，每圈第二螺钉孔组由三对个沿圆周间隔120°均匀分布的螺钉孔构成；三个所述第二转接块通过螺钉分别安装于任意圈第二螺钉孔组的三对螺钉孔处。

8.根据权利要求2所述的便携式多自由度主动隔振装置，其特征在于，所述上支撑平台包括上端开口的下壳体和盖设于所述下壳体的上盖板，所述下壳体内设有呈T型的支架，所述传感器固定在所述支架上，所述上盖板与所述传感器相接触。

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