[发明专利]一种六自由度的空气弹簧隔振平台

说明书

本发明提出了一种六自由度的空气弹簧隔振平台，包括高压气源、隔振负载、垂直隔振器和水平隔振器，垂直隔振器设置于隔振负载的四角，水平隔振器设置于垂直隔振器之间的区域，垂直隔振器中高压气源分别连接第一空气轴承和垂直空气弹簧，在第一空气轴承与底座之间形成供垂直隔振器移动和转动的第一压力气膜导轨，垂直空气弹簧通过调节内部压力衰减垂直隔振器受到的振动干扰；水平隔振器中高压气源分别连接第二空气轴承和水平空气弹簧，在第二空气轴承和水平空气弹簧之间形成供水平隔振器移动和转动的第二压力气膜导轨，水平空气弹簧通过两组水平空气弹簧之间的气路连通衰减水平隔振器受到的振动干扰。该平台能够保证高精密仪器的工作精度和可靠性。

技术领域

本发明涉及精密隔振的技术领域，具体涉及一种六自由度的空气弹簧隔振平台。

背景技术

随着科技技术的不断发展，在精密测量与精密加工领域，高精密仪器所研究的对象已达到了微纳尺度，对实验测试和应用环境提出了更为苛刻的要求，而周围环境充斥着各种振动与冲击，这些干扰传导到设备上会对结果造成巨大的影响。因此需要隔振设施来减小或者抵消这些干扰。

现有技术中，空气弹簧能有效地隔离中高频干扰，负载能力强，阻尼可调节，可有效降低振动传递率，保证系统平稳运行，目前采用空气弹簧隔振器搭建大型超精密隔振平台用于无噪音精密实验室，隔离外部环境的噪声干扰，使精密仪器能高效稳定工作。

为了保证精密仪器工作时不会因为周围环境振动影响仪器稳定性和测量精度，因此需要给这些仪器搭建一个低振动噪声的实验室环境，常见的解决办法是给仪器设计隔振平台去隔离振动，但针对精密实验室隔振平台的搭建，现有隔振平台技术存在如下技术问题：

1.隔振平台类型的选择受到实验室环境洁净度、负载大小等因素的影响；

2.隔振平台不具有多自由度姿态调整功能或不具有大负载能力；

3.隔振平台所用隔振器只能满足单个自由度上的调整，其他方向上的自由度调整需要配合作动器。

例如，公开号为CN106763465A的中国专利公开了一种六自由度主被动减振平台，采用比空气弹簧承载能力更强的液压伺服油缸作为主动执行装置的隔振平台，但是对于环境洁净度有要求的精密实验室并不适用。公开号为CN111022567A的中国专利公开了一种高精度自水平空气弹簧隔振台，采用四个矩形分布的空气弹簧，通过调整空气弹簧内部气压，从而达到隔振平台的高精度水平姿态和隔振效果，但对于垂直方向三自由度的振动干扰没有加以措施抑制。公开号为CN103075615A的中国专利公开了基于气磁零位基准和激光自准直测量的空气弹簧隔振平台，采用均匀分布的空气弹簧隔振器支撑负载平台，并在各个隔振器和平台台体之间配置垂直位移执行器和水平位移执行器，采用分光棱镜和光电检测器实现平台六自由度姿态监测，但激光束检测的稳定性仍然受到地面的振动的影响，同时水平方向上的隔振需要配合水平方向上的作动器。本申请人在此前公开号为CN111810581A的中国专利中公开了一种基于空气弹簧的大型精密隔振平台，其中采用垂直空气弹簧和水平空气弹簧的组合作为控制器，基于空气弹簧上设有的反馈传感器的反馈信息来动态控制隔振平台，从而实现主被动复合隔振，但并未公开如何利用垂直空气弹簧和水平空气弹簧的组合以及具体的结构实现六自由度隔振的过程。

发明内容

为了解决现有技术中隔振平台类型的选择受到实验室环境洁净度、负载大小等因素的影响、隔振平台不具有多自由度姿态调整功能或不具有大负载能力、所用隔振器只能满足单自由度上的调整，其他方向上的自由度调整需要配合作动器的问题，本申请提供一种六自由度的空气弹簧隔振平台，用以解决上述技术问题。

本发明提出了一种六自由度的空气弹簧隔振平台，包括高压气源、隔振负载、垂直隔振器和水平隔振器，垂直隔振器设置于隔振负载的四角，水平隔振器设置于垂直隔振器之间的区域，其中：