[发明专利]一种六自由度低频振动主被动隔离机械装置

说明书

本发明公开了一种六自由度低频振动主被动隔离机械装置，包括载物台、隔振单元和基座，载物台包括固定板、上连接块和关节轴承支座，三个上连接块圆周均布在固定板上，每个上连接块连接两个关节轴承支座，基座的组成和连接方式与载物台相同，隔振单元的两端分别连接载物台和基座的一个关节轴承支座；隔振单元的被动隔振部分包括T形块、支撑弹簧、二力杆、杠杆和横向弹簧，主动隔振部分包括加速度传感器、电机驱动杆、电机安装筒、线圈、磁铁系统和外部驱动控制系统。电机驱动杆的一端固定有加速度传感器，其信号作为负反馈积分放大后得到电机力。本发明有效解决被动隔振中阻尼系数在高频与低频之间选择的矛盾，结构简单，零部件少，便于加工制造。

技术领域

本发明属于机械设备振动控制技术领域，具体涉及一种六自由度低频振动主被动隔离机械装置。

背景技术

随着现代工业和制造业对精密测量和精密加工等技术的需求逐渐旺盛，测量和加工设备对宽频带振动隔离要求也逐渐提高。研究发现，0.5～70Hz范围内的振动会对精密设备造成危害，因此需要具有隔离低频振动能力的机械装置保障精密设备的正常工作。传统被动隔振装置相比主动隔振装置，虽然有结构简单，技术成熟度高的优势，但难以同时满足隔振装置高承载和低频隔振的两项要求，而且因为阻尼系数在高频与低频之间选择的矛盾会限制隔振机构在整个工作频段内的隔振水平。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种六自由度低频振动主被动隔离机械装置，用于高精密设备的振动隔离，以适应隔振对象对隔振装置的高负载、宽频带和阻尼可调的空间振动隔离的要求。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种六自由度低频振动主被动隔离机械装置，包括载物台、隔振单元和基座；其中：

所述载物台包括固定板、上连接块和关节轴承支座，固定板为六边形扁平结构件，三条长边长度相等，三条短边长度相等，三个上连接块分别固定在固定板中的三条短边位置上，最长边与短边重合，每一个上连接块安装固定两个关节轴承支座；所述基座包括底板、下连接块和关节轴承支座，底板形状与固定板相同，下连接块为直角等腰梯形结构件，三个下连接块分别固定在底板中的三条短边位置上，下连接块中两个等腰平面上分别连接一个关节轴承支座；载物台和基座的每一个关节轴承支座通过铰制孔螺栓和关节轴承分别连接一个隔振单元的动关节轴承接头和定关节轴承接头；所述的隔振单元的被动隔振部分包括T形块、支撑弹簧、直线轴承、第二连接螺钉、二力杆、杠杆和横向弹簧，主动隔振部分包括加速度传感器、电机驱动杆、第一连接螺钉、电机安装筒、线圈、磁铁系统和外部驱动控制系统，机械接口部分包括动关节轴承接头、螺纹连接块、关节轴承和定关节轴承接头；所述T形块顶部设有圆孔、底部设有螺纹孔，左右两端分别与杠杆中心孔连接作为固定铰支，支撑弹簧下端与T形块顶部圆孔的底部接触，上端受动关节轴承接头底部压紧，动关节轴承接头外径与直线轴承径向配合，直线轴承外圈与T形块顶部固定，定关节轴承接头的螺纹端与T形块的底部连接固定，另一端与关节轴承固定；螺纹连接块通过螺纹固定在动关节轴承接头外围，两端分别通过铰链连接一个二力杆，二力杆的另一端通过铰链与一个杠杆的一端连接，杠杆的另一端通过铰链与一个电机驱动杆连接；音圈电机的主要构件包括电机驱动杆、线圈、磁铁系统和横向弹簧，电机驱动杆沿电机轴向运动，在磁铁系统内运动的部分作为线圈支架，外侧面与线圈内侧面贴合固定，底部压紧一个横向弹簧的一端，横向弹簧另一端与磁铁系统的底部接触，音圈电机通过电机安装筒固定在T形块的两侧，电机驱动杆在远离横向弹簧的一端固定有加速度传感器，其信号通过传感器电缆传输到外部驱动控制系统，系统输出信号通过电机安装筒外壁上圆孔传回音圈电机；当装置底部受到振动时，螺纹连接块偏离平衡位置，偏移量依次通过二力杆和杠杆使电机驱动杆产生偏移，横向弹簧产生使螺纹连接块偏离平衡位置的分力，形成负刚度，同时位于电机驱动杆另一端的加速度传感器测到电机驱动杆偏移运动的加速度信号并输出，外部驱动控制系统将加速度作为负反馈积分放大后算得电机力。

其中，所述的关节轴承的型号为SKF GE10C。

其中，所述的支撑弹簧、横向弹簧为YI型；直线轴承的型号为LMF13UU。