[发明专利]一种六自由度低频振动主被动隔离机械装置

摘要

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。

主权项

1.一种六自由度低频振动主被动隔离机械装置，其特征在于：包括载物台(1)、隔振单元(2)和基座(3)；其中：所述载物台(1)包括固定板(4)、上连接块(5)和关节轴承支座(6)，固定板(4)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(5)分别固定在固定板(4)中的三条短边位置上，最长边与短边重合，每一个上连接块(5)安装固定两个关节轴承支座(6)；所述基座(3)包括底板(8)、下连接块(7)和关节轴承支座(6)，底板(8)形状与固定板(4)相同，下连接块(7)为直角等腰梯形结构件，三个下连接块(7)分别固定在底板(8)中的三条短边位置上，下连接块(7)中两个等腰平面上分别连接一个关节轴承支座(6)；载物台(1)和基座(3)的每一个关节轴承支座(6)通过铰制孔螺栓和关节轴承(18)分别连接一个隔振单元(2)的动关节轴承接头(9)和定关节轴承接头(19)；所述的隔振单元的被动隔振部分包括T形块(12)、支撑弹簧(13)、直线轴承(23)、第二连接螺钉(24)、二力杆(25)、杠杆(11)和横向弹簧(16)，主动隔振部分包括加速度传感器(14)、电机驱动杆(15)、第一连接螺钉(17)、电机安装筒(20)、线圈(21)、磁铁系统(22)和外部驱动控制系统，机械接口部分包括动关节轴承接头(9)、螺纹连接块(10)、关节轴承(18)和定关节轴承接头(19)；所述T形块(12)顶部设有圆孔、底部设有螺纹孔，左右两端分别与杠杆(11)中心孔连接作为固定铰支，支撑弹簧(13)下端与T形块(12)顶部圆孔的底部接触，上端受动关节轴承接头(9)底部压紧，动关节轴承接头(9)外径与直线轴承(23)径向配合，直线轴承(23)外圈与T形块(12)顶部固定，定关节轴承接头(19)的螺纹端与T形块(12)的底部连接固定，另一端与关节轴承(18)固定；螺纹连接块(10)通过螺纹固定在动关节轴承接头(9)外围，两端分别通过铰链连接一个二力杆(25)，二力杆(25)的另一端通过铰链与一个杠杆(11)的一端连接，杠杆(11)的另一端通过铰链与一个电机驱动杆(15)连接；音圈电机的主要构件包括电机驱动杆(15)、线圈(21)、磁铁系统(22)和横向弹簧(16)，电机驱动杆(15)沿电机轴向运动，在磁铁系统(22)内运动的部分作为线圈(21)的支架，外侧面与线圈(21)内侧面贴合固定，底部压紧一个横向弹簧(16)的一端，横向弹簧(16)另一端与磁铁系统(22)的底部接触，音圈电机通过电机安装筒(20)固定在T形块(12)的两侧，电机驱动杆(15)在远离横向弹簧(16)的一端固定有加速度传感器(14)，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(20)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(10)偏离平衡位置，偏移量依次通过二力杆(25)和杠杆(11)使电机驱动杆(15)产生偏移，横向弹簧(16)产生使螺纹连接块(10)偏离平衡位置的分力，形成负刚度，同时位于电机驱动杆(15)另一端的加速度传感器(14)测到电机驱动杆(15)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；所述的T形块(12)上端有直径23mm的圆孔，下端有M16内螺纹的结构件；动关节轴承接头(9)和定关节轴承接头(19)是有M16外螺纹、顶部有直径19mm的圆孔的杆件；螺纹连接块(10)是中间有M16内螺纹，两端开槽的长方体结构件；杠杆(11)是两端和中间开有铰接孔的杆件；二力杆(25)为一端开槽，两端有铰接孔的杆件；电机驱动杆(15)是一端有M5外螺纹，另一端有台阶面，中间有铰接孔且在孔周开有矩形槽的圆柱形杆件；电机安装筒(20)是顶部孔径小于底部的圆筒形结构件，筒壁上开有圆孔，台阶面上圆周均布4个直径4.5通孔的圆筒形构件；第一连接螺钉(17)为M6×14的内六角螺钉；第二连接螺钉(24)为M5×12的内六角螺钉。