[发明专利]一种配装磁阻尼运动转换器的低频空气弹簧隔振器

说明书

技术领域

本发明属于精密测量和精密机械/光学加工领域，主要涉及一种配装磁阻尼运动转换器的低频空气弹簧隔振器。

背景技术

在诸如光电子、生命科学、纳米技术以及微电子等研究领域中，对环境振动的要求是非常苛刻的，特别是相对比较低的频率振动是隔减振技术需要面对的关键问题。在实验室中，特别是超洁净实验室中的精密测量设备和光学实验系统面临的往往是频率比较低，幅值也比较低的振动信号。普通的空气弹簧隔振器的特点是隔振器自身系统刚度指标要尽可能的低，如果刚度足够低，空气弹簧隔振器可以对环境中低于1Hz以下的振动噪声都可以进行隔离，当然频率为1Hz以上的振动噪声可以实现完全隔离。空气弹簧隔振器通常达到两种隔振效果：一种避免载荷受到外界环境振动噪声的影响，隔离外界振动噪声；一种是载荷本身为具有运动或振动状态，空气弹簧隔振器要快速衰减载荷的振动，并防止振动对外界环境产生影响。比如原子力显微镜可探测纳米尺度，但必须对环境振动噪声进行隔离，此为第一种隔振效果；在半导体加工领域，晶圆需要高速高加减速度的运动，承载晶圆的工件台将产生较大的发作用力，作为空气弹簧隔振器就需要对工件台产生的振动扰动具有快速衰减的能力，否则无法进行纳米精度的光刻，所以隔振器要提供阻尼特性。

现有的普通空气弹簧隔振器的结构组成包括主气室、副气室和橡胶囊等，并通过主、副气室之间的小孔提供有限的阻尼效果，这种结构一直延续到今天还在使用。基于此结构的空气弹簧隔振器如果刚度较低，那么在被支撑的载荷重量作用下将使空气弹簧隔振器产生较大的变形量，且频率越低的振动信号使空气弹簧隔振器产生的变形量越大，这样的变形量使系统容易出现大幅度运动，这种运动包括垂向运动、平动和摆动等，也就是由于空气弹簧隔振器低刚度将导致系统的不稳定。

发明内容

本发明目的就是实现被动隔振方式中空气弹簧隔振器低刚度与空气弹簧隔振器小变形量的兼顾，引入“虚惯性元件”，设计提供一种配装磁阻尼运动转换器的低频空气弹簧隔振器，达到被动隔振方式中系统具有小于1.5Hz较低的固有频率且系统不会出现失稳工作状态的目的，特别是当隔振系统中载荷为动载荷时，使具有运动转换器的空气弹簧隔振系统具有较低的固有频率，可迅速衰减载荷引起的振动，并且隔振器的位移变化量较小。

本发明的技术方案是：一种配装磁阻尼运动转换器的低频空气弹簧隔振器，所述低频空气弹簧隔振器由上盖板、空气弹簧橡胶囊、下盖板和气缸构成；其中，在气缸上端部上通过下盖板密封固装空气弹簧橡胶囊，所述气缸内的副气室与空气弹簧橡胶囊内的主气室连通，在所述空气弹簧橡胶囊上端部上密封固装上盖板，在气缸侧壁上设置压缩空气进气口，节流孔设置在气缸的副气室内，将副气室分隔成上、下气室；运动转换器的结构是：在飞轮质量块中心通孔内固装螺母，上平面轴承和下平面轴承分别配置在飞轮质量块的上、下端部处，呈接触配合，构成运动转换器；通过底座与下平面轴承的接触配合将运动转换器整体安装在气缸上端部上，并位于空气弹簧橡胶囊的主气室内，所述上、下平面轴承的圆周外侧面与气缸固接，丝杠安装在螺母螺纹孔内，在所述丝杠上端部上安装中间永磁铁，通过固装在上盖板上的顶部永磁铁与固装在上平面轴承上的底部永磁铁构成磁力闭合结构，中间永磁铁悬浮在顶部永磁铁和底部永磁铁之间，所述中间永磁铁与顶部永磁铁和底部永磁铁相对应的部分极性相同，丝杠下端部可转动的支撑插配在底座孔内。

本发明的技术创新性及产生的良好效果在于：该发明是在被动隔振基础上，通过在空气弹簧内部增加一磁阻尼运动转换器，使空气弹簧隔振器隔振性能增加了四个新特性：①固有频率进一步降低；②对于载荷带来的扰动，可以快速抑制；③没有增加额外的主动元件，原空气弹簧隔振器的可靠性和实用性优势没有改变；④采用磁阻尼结构使运动转换器与空气弹簧上盖板隔离，所以运动转换器不影响空气弹簧橡胶囊的刚度。本隔振器具有结构紧凑合理、隔振效果好、耐用可靠的特点。

附图说明：

图1是现有空气弹簧隔振器结构示意图；

图2是一种配装磁阻尼运动转换器的低频空气弹簧隔振器结构示意图；

图3是运动转换器结构示意图；

图4是永磁体之间作用力示意图；

图中件号：1-空气弹簧橡胶囊；2-气缸；3-主气室；4-副气室；5-节流孔；6-上盖板；7-下盖板；8-运动转换器；8a-上平面轴承；8b-飞轮质量块；8c-下平面轴承；8d-螺母；8e-底座；9-顶部永磁铁；10-丝杠；11-压缩空气进气口；12-中间永磁铁；13-底部永磁铁

具体实施方式