一种整体式金属弹簧主动减振台制造技术

本发明专利技术公开了一种整体式金属弹簧主动减振台，包括底板(10)和上面板(60)，所述底板(10)的四个角均设有被动隔振单元和主动隔振单元；其中，所述被动隔振单元用于实现所述减振台的高频衰减，包括金属弹簧组件、隔振橡胶(50)及结构阻尼，所述主动隔振单元用于实现所述减振台的主动控制，包括反馈速度传感器、前馈速度传感器、洛仑兹电机及控制器。发明专利技术的减振台，采用被动隔振与主动减振相结合的减振技术，既可全面隔离高频振动，亦可有效抑制低频振动，保证低频振动传递率，同时提供高频振动的高衰减率，能实现六自由度控制的全解耦，应用灵活。

【技术实现步骤摘要】
一种整体式金属弹簧主动减振台
本专利技术属于精密减振领域，更具体地，涉及一种整体式金属弹簧主动减振台。
技术介绍
随着超精密加工设备、测量仪器精度的不断提高，对其工作环境的振动更趋向微振幅、低频率的要求，由此对减振台的减振性能也提出了更加苛刻的要求。传统的被动隔振技术由质量-弹簧-阻尼器构成，由于其在低频振动传递率与高频振动衰减率之间存在固有矛盾，故无法满足超精密装备的减振需求。因此迫切需要一些新技术、新方法来改善这一现状。主动减振是解决上述问题的重要技术。主动减振系统一般由被动隔振元件与主动作动器组合而成，如空气弹簧与音圈电机并联的主动减振器、隔振橡胶与压电陶瓷组成的主动减振器、空气弹簧与气动作动器结合的主动减振器等。此类主动减振器均能实现低频抑制与高频隔离的功能。空气弹簧与音圈电机组成的主动减振器具有较大的负载能力、较低的固有频率，能实现六自由度减振，但其结构复杂，使用中需持续提供压缩空气，高额的制造成本和使用成本制约了其在精密减振中的广泛使用。隔振橡胶与压电陶瓷组成的主动减振器具有很强的负载能力和很低的固有频率，但压电陶瓷的作动行程小，且无法承受剪切力，在多自由度减振中受到一定的限制。空气弹簧与气动作动器结合的主动减振器作动力大，低频特性好，能实现多自由度减振，但作动频率低，对中频段的减振效果稍差。专利CN101609341公开了一种主动隔振控制平台，包括主动减振装置和主动隔振控制器，主动隔振装置包括下平台、中间体和上平台，在中间体与下平台之间设有音圈电机作动器，一个安装在上平台和中间体之间的线性可变差分变压器式位移传感器，两个三自由度加速度传感器分别安装在上、下平台上。该主动减振装置由位移传感器、加速度传感器采集振动信号，通过反馈控制实现音圈电机的作动补偿。但专利CN101609341公开的主动隔振控制平台存在如下不足：(1)该主动隔振控制平台，以音圈电机作动器，通过反馈控制实现音圈电机的作动补偿，不能全面隔离高频振动，而且不能抑制低频振动，难以实现被隔振设备的精密隔振；(2)该主动隔振控制平台，结构中存在多种传感器，系统存在多种信号，主控信号与速度传信号呈线性关系，与位移信号和加速度信号存在非线性关系，分别进行计算，将主控系统复杂化；(3)该主动隔振控制平台，结构中采用传感器为单轴位移传感器和三轴加速度传感器，无法形成完整的六自由度隔振系统。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种整体式金属弹簧主动减振台，采用被动隔振与主动减振相结合的减振技术，既可全面隔离高频振动，亦可有效抑制低频振动，保证低频振动传递率，同时提供高频振动的高衰减率。为了实现上述目的，本专利技术提供一种整体式金属弹簧主动减振台，包括底板和上面板，其特征在于，所述底板的四个角均设有被动隔振单元和主动隔振单元；其中，所述被动隔振单元用于实现所述减振台的高频衰减，包括金属弹簧组件、隔振橡胶及结构阻尼，所述金属弹簧组件与隔振橡胶串联，共同构成被动隔振体；所述主动隔振单元用于实现所述减振台的主动控制，包括反馈速度传感器、前馈速度传感器、洛仑兹电机及控制器，所述前馈速度传感器用于测量被减振设备的振动信号，其安装于前馈传感器座上，所述前馈传感器座与所述底板固定连接；所述反馈速度传感器用于测量来自所述底板的振动信号，其安装于反馈速度传感器基座上，所述反馈速度传感器基座与所述上面板固定连接；所述洛仑兹电机的动子与所述上面板固定连接，所述洛仑兹电机的定子支承座与所述底板固定连接；所述控制器用于将反馈速度传感器和前馈速度传感器采集到的振动信号进行计算并输出给所述洛仑兹电机，所述洛仑兹电机用于作为力执行器，实时输出阻尼力，实现主动减振。进一步地，所述反馈速度传感器包括第一方向反馈速度传感器、第二方向反馈速度传感器和第三方向反馈速度传感器，所述底板的其中一个角设有所述第一方向反馈速度传感器、第三方向反馈速度传感器；另一个角设有所述第二方向反馈速度传感器、第三方向反馈速度传感器；第三个角设有第一方向反馈速度传感器、第三方向反馈速度传感器。进一步地，所述洛仑兹电机包括第一方向洛仑兹电机、第二方向洛仑兹电机和第三方向洛仑兹电机，所述底板的其中一个角设有第一方向洛仑兹电机、第三方向洛仑兹电机；另一个角设有第二方向洛仑兹电机、第三方向洛仑兹电机；第三个角设有第一方向洛仑兹电机、第三方向洛仑兹电机；第四个角设有第二方向洛仑兹电机、第三方向洛仑兹电机。进一步地，所述金属弹簧组件包括金属弹簧和调整机构，所述金属弹簧安装于所述底板上，用作承载并实现被动隔振，所述调整机构通过螺栓与所述底板连接，用于实现所述上面板高度调整和水平调节。进一步地，所述上面板覆盖在所述隔振橡胶上，用于防止所述隔振橡胶挪位。进一步地，所述底板与上面板之间内侧设有承载架，所述承载架由槽钢与钢板焊接而成，用来承受被减振设备的重量。进一步地，所述底板与上面板之间外侧设有挡板，用于封装所述主动减振台，防止杂物落入所述减振台内。进一步地，所述挡板的一侧开有槽口，所述槽口内安装有信号接口板，所述信号接口板用于安放所述反馈速度传感器、洛仑兹电机的信号输入/输出插座。进一步地，所述第一方向、第二方向、第三方向相互垂直。优选地，所述第一方向为沿所述隔振台的长度方向。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本专利技术的整体式金属弹簧主动减振台，采用被动隔振与主动减振相结合的减振技术，既可全面隔离高频振动，亦可有效抑制低频振动，保证低频振动传递率，同时提供高频振动的高衰减率。(2)本专利技术的整体式金属弹簧主动减振台，采用反馈+前馈的综合控制技术，能同时有效地抑制被减振平台的振动和地基引发的振动。通过自适应调整前馈参数，能使前馈控制带有针对性地在被控带宽内移动，增强了解决实际振动问题的实用性和有效性。(3)本专利技术的整体式金属弹簧主动减振台，主动减振采用多个速度传感器、控制器以及多个洛仑兹电机(作动器)的组合，通过合理布置传感器和作动器的位置与方向，能实现六自由度控制的全解耦，应用灵活。(4)本专利技术的整体式金属弹簧主动减振台，被动隔振采用金属弹簧与隔振橡胶串联，采用调整机构实现被减振平台的高度调整和水平调节，使用中无须进行位置控制，亦可有效解决载荷偏心问题。附图说明图1(a)为本专利技术中采用的被动隔振原理；图1(b)为本专利技术中采用的主动减振原理；图2为图1(a)和图(b)中被动隔振与主动减振的传递率曲线；图3为本专利技术实施例的一种整体式金属弹簧主动减振台的原理图；图4为图3中整体式金属弹簧主动减振台的传递率曲线；图5为本专利技术实施例的一种整体式金属弹簧主动减振台的传感器与作动器布置图；图6为本专利技术实施例的一种整体式金属弹簧主动减振台的2#区域三维装配图；图7为本专利技术实施例的一种整体式金属弹簧主动减振台的俯视图(半剖)；图8为本专利技术实施例的一种整体式金属弹簧主动减振台的左视图(全剖)；图9为本专利技术实施例的一种整体式金属弹簧主动减振台的三维外形图；图10为本专利技术实施例的一种整体式金属弹簧主动减振台的三维结构图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整体式金属弹簧主动减振台，包括底板(10)和上面板(60)，其特征在于，所述底板(10)的四个角均设有被动隔振单元和主动隔振单元；其中，所述被动隔振单元用于实现所述减振台的高频衰减，包括金属弹簧组件、隔振橡胶(50)及结构阻尼，所述金属弹簧组件与隔振橡胶串联，共同构成被动隔振体；所述主动隔振单元用于实现所述减振台的主动控制，包括反馈速度传感器、前馈速度传感器(33)、洛仑兹电机及控制器，所述前馈速度传感器用于测量被减振设备的振动信号，其安装于前馈传感器座(34)上，所述前馈传感器座(34)与所述底板(10)固定连接；所述反馈速度传感器用于测量来自所述底板(10)的振动信号，其安装于反馈速度传感器基座上，所述反馈速度传感器基座与所述上面板(60)固定连接；所述洛仑兹电机的动子与所述上面板(60)固定连接，所述洛仑兹电机的定子支承座与所述底板(10)固定连接；所述控制器用于将反馈速度传感器和前馈速度传感器采集到的振动信号进行计算并输出给所述洛仑兹电机，所述洛仑兹电机用于作为力执行器，实时输出阻尼力，实现主动减振。

【技术特征摘要】
1.一种整体式金属弹簧主动减振台，包括底板(10)和上面板(60)，其特征在于，所述底板(10)的四个角均设有被动隔振单元和主动隔振单元；其中，所述被动隔振单元用于实现所述减振台的高频衰减，包括金属弹簧组件、隔振橡胶(50)及结构阻尼，所述金属弹簧组件与隔振橡胶串联，共同构成被动隔振体；所述主动隔振单元用于实现所述减振台的主动控制，包括反馈速度传感器、前馈速度传感器(33)、洛仑兹电机及控制器，所述前馈速度传感器用于测量被减振设备的振动信号，其安装于前馈传感器座(34)上，所述前馈传感器座(34)与所述底板(10)固定连接；所述反馈速度传感器用于测量来自所述底板(10)的振动信号，其安装于反馈速度传感器基座上，所述反馈速度传感器基座与所述上面板(60)固定连接；所述洛仑兹电机的动子与所述上面板(60)固定连接，所述洛仑兹电机的定子支承座与所述底板(10)固定连接；所述控制器用于将反馈速度传感器和前馈速度传感器采集到的振动信号进行计算并输出给所述洛仑兹电机，所述洛仑兹电机用于作为力执行器，实时输出阻尼力，实现主动减振。2.根据权利要求1所述的一种整体式金属弹簧主动减振台，其特征在于，所述反馈速度传感器包括第一方向反馈速度传感器、第二方向反馈速度传感器和第三方向反馈速度传感器，所述底板(10)的其中一个角设有所述第一方向反馈速度传感器(20a)、第三方向反馈速度传感器(28a)；另一个角设有所述第二方向反馈速度传感器(20b)、第三方向反馈速度传感器(28b)；第三个角设有第一方向反馈速度传感器(20c)、第三方向反馈速度传感器(28c)。3.根据权利要求1或2所述的一种整体式金属弹簧主动减振台，其特征在于，所述洛仑兹电机包括第一方向洛仑兹电机、第二方向洛仑兹电机和第三方向洛仑兹电机，所述底板(10)的其中一个角设有第一方向洛仑兹电机(22a)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐振高，李启武，王敏，
申请(专利权)人：武汉微搏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42