[发明专利]一种低频两自由度水平隔振机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种低频隔振机构,主要用于光学、声学、半导体制造、精密测量和超精密领域中小型仪器设备的超低频隔振。

背景技术

半导体制造装置、精密仪器、三维或六维测试设备等相关领域，为了达到较好的使用效果，必须安装在能隔离微小基底扰动的平台上。通常情况下，与精密仪器相关的设备安装在空气弹簧振动隔离平台上。为了提高振动隔离系统隔振性能，必须减小固有频率。为了减小空气弹簧固有频率，空气弹簧上下腔室空间比例必须足够小。然而同样的理论并不能使水平方向的固有频率减小。通常，为了减小振动隔离设备水平方向固有频率，我们可以在空气弹簧上面或者下面放置刚度较小的层叠橡胶。此外，层叠橡胶也被用于由于地基振动导致的设备振动的振动抑制设备，振动免疫设备，振动隔离系统中。但是，层叠橡胶具有一定的缺陷，当负载质量改变时，固有频率也随之改变；此外，由于剪切变形导致的负载放置区域减小，负载放置可能会表现出不稳定。

目前水平隔振机构有三线摆、倒摆与弹簧结合和正倒摆结合等结构形式，都是很优秀的水平隔振装置，但其空间利用率较低，且机构高度过大，系统稳定性较差。

发明内容

本发明的目的旨在提出一种低频两自由度水平隔振机构，并要求其固有频率不随负载质量变化而变化，同时在结构发生微小位移时能稳定支撑负载，并有效减小结构体积和高度。

本发明的技术方案如下：

一种低频两自由度水平隔振机构，其特征在于：两自由度水平隔振机构包括上支撑板、下支撑板和刚性球，上支撑板设有上支撑板圆弧，下支撑板设有下支撑板圆弧，刚性球设置在上支撑板圆弧和下支撑板圆弧之间，且上支撑板圆弧的圆心、刚性球的球心和下支撑板圆弧的圆心三点位于同一竖直线上；上支撑板圆弧和下支撑板圆弧的半径均大于刚性球的半径。

上述技术方案中，所述的上支撑板圆弧和下支撑板圆弧的半径相同或不同；上支撑板圆弧深度h1和下支撑板圆弧深度h2相同或不同，且两圆弧深度之和小于刚性球的直径。

本发明的另一技术特征是：上支撑板圆弧和下支撑板圆弧两端延伸面为斜面、水平面或圆弧面。

为了增加负载承受能力，本发明还提供了一种低频两自由度水平隔振系统，其特征在于：该系统是由三个以上所述的低频两自由度水平隔振机构并联而成，且构成正多边形或矩形。

本发明与现有技术相比具有以下优点及突出性效果：该发明的水平方向固有频率与负载质量无关，并且由于支撑面为刚体，强度足够大，不会发生明显变形，因此支撑面很稳定；另外，该发明结构比较简单紧凑，可以通过增加上支撑板圆弧和下支撑板圆弧深度来降低结构的整体高度，并且很容易通过优化相关结构尺寸以减小水平固有频率。

附图说明

图1为本发明提供的低频两自由度水平隔振机构受到外部扰动发生偏移时的位置图。

图2为低频两自由度水平隔振机构处于平衡时的位置图。

图3为本发明提供的有四个低频两自由度水平隔振机构并联组成隔振系统的外观图。

图中：1-刚性球；2-下支撑板圆弧；3-上支撑板圆弧；4-下支撑板；5-上支撑板；h1-上支撑板圆弧深度；h2-下支撑板圆弧深度；C1-刚性球球心；C2-下支撑板圆弧圆心；C3-上支撑板圆弧圆心；R1-刚性球半径；R2-下支撑板圆弧半径；R3-上支撑板圆弧半径；A-平衡位置时刚性球与下支撑板圆弧接触点；B-平衡位置时刚性球与上支撑板圆弧接触点；A1-偏移位置时刚性球与下支撑板圆弧接触点；B1-偏移位置时刚性球与上支撑板圆弧接触点；α-下支撑板圆弧偏移角度；β-上支撑板圆弧偏移角度；θ-偏移位置时刚性球球心与上支撑板圆弧圆心连线和刚性球与下支撑板圆弧圆心连线的夹角。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式和结构原理做进一步的说明：