一种具有运动转换器的低频空气弹簧隔振器的制造方法
【专利摘要】一种具有运动转换器的低频空气弹簧隔振器属于精密测量和精密机械/光学加工领域；该器在传统空气弹簧被动隔振器内部配装一运动转换器，运动转换器为一组合部件，主要由飞轮质量块和丝杠等构成，在负载振动过程中将负载垂向振动转化成飞轮的旋转运动。该隔振器提供了一定的机械阻尼可以迅速衰减振动信号，并且不改变空气弹簧刚度的基础上可以进一步降低隔振器的固有频率，大大提高大承载下隔振系统的稳定性。
【专利说明】一种具有运动转换器的低频空气弹簧隔振器
【技术领域】
[0001]本发明属于精密测量和精密机械/光学加工领域，主要涉及一种具有运动转换器的低频空气弹簧隔振器。
【背景技术】
[0002]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IHz以下的振动噪声都可以进行隔离，当然频率为IHz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。
[0003]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。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，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】
[0004]本发明目的是为了实现被动隔振方式中空气弹簧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”，设计提供一种具有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较低的固有频率(小于1.5Hz)且系统不会出现失稳的工作状态的目的。特别是隔振系统中载荷为动载荷时，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，隔振器的位移变化量较小。
[0005]本发明的技术方案是:一种具有运动转换器的低频空气弹簧隔振器，所述隔振器由上盖板、橡胶囊、下盖板和气缸从上至下依次装配直接构成，其中橡胶囊通过下盖板与气缸直通，在所述橡胶囊和气缸内分别构成主气室和副气室，压缩空气由设置在气缸侧壁上的进气口进入气缸的副气室内，再通过设置在副气室内的节流空孔进入橡胶囊的主气室内，在所述气缸上端部上、位于橡胶囊内部配装运动转换器；所述运动转换器由上平面轴承、飞轮质量块、下平面轴承、底座、螺母和丝杠装配构成，所述固装在气缸上端部上，在底座上部从上至下依次配装上平面轴承、飞轮质量块和下平面轴承，所述上、下平面轴承固装在气缸上端部上，飞轮质量块可转动的配置在上、下平面轴承之间，在所述飞轮质量块中心孔内固装螺母，在飞轮质量块中心孔插入固装丝杠，飞轮质量块通过丝杠与螺母的配合构成旋转运动副，丝杠的上端部通过上盖板上的球轴承与上盖板连接。
[0006]本发明的技术创新性及产生的良好效果在于:
[0007]该原理结构是在被动隔振基础上进行改进，通过在空气弹簧内部增加一运动转换器，使空气弹簧隔振器隔振性能增加了三个新特性:固有频率进一步降低；对于载荷带来的扰动，可以快速抑制；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。
【专利附图】
【附图说明】
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[0008]图1是传统空气弹簧隔振器结构示意图；
[0009]图2是一种具有运动转换器的低频空气弹簧隔振器结构示意图；
[0010]图3是运动转换器结构示意图；
[0011]图中件号:1_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-球轴承；10-丝杠；11-进气口
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明实施方案作进一步详细说明:
[0013]一种具有运动转换器的低频空气弹簧隔振器，所述隔振器由上盖板6、橡胶囊1、下盖板7和气缸2从上至下依次装配直接构成，其中橡胶囊I通过下盖板7与气缸2直通，在所述橡胶囊I和气缸2内分别构成主气室3和副气室4，压缩空气由设置在气缸2侧壁上的进气口 11进入气缸2的副气室4内，再通过设置在副气室4内的节流空孔5进入橡胶囊I的主气室3内，在所述气缸2上端部上、位于橡胶囊I内部配装运动转换器8 ;所述运动转换器8由上平面轴承8a、飞轮质量块8b、下平面轴承8c、底座8e、螺母8d和丝杠10装配构成，所述Se固装在气缸2上端部上，在底座Se上部从上至下依次配装上平面轴承8a、飞轮质量块8b和下平面轴承8c，所述上、下平面轴承8a、8c固装在气缸2上端部上,飞轮质量块8b可转动的配置在上、下平面轴承8a、8c之间，在所述飞轮质量块8b中心孔内固装螺母8d，在飞轮质量块8b中心孔插入固装丝杠10，飞轮质量块8b通过丝杠10与螺母8d的配合构成旋转运动副，丝杠10的上端部通过上盖板6上的球轴承9与上盖板6连接。
[0014]作业使用时，飞轮质量块8b在上平面轴承8a和下平面轴承8c之间旋转；当负载有垂直方向(Z向)的随机或周期振动时，丝杠10在垂直方向上上下运动，通过螺母8d带动飞轮质量块8b旋转，振动信号频率越高飞轮质量块8b转速越快，将垂直方向振动转换成橡胶囊I中飞轮质量块8b的旋转运动。
【权利要求】
1.一种具有运动转换器的低频空气弹簧隔振器，所述隔振器由上盖板出)、橡胶囊(1)、下盖板(7)和气缸(2)从上至下依次装配直接构成，其中橡胶囊(1)通过下盖板(7)与气缸(2)直通，在所述橡胶囊(1)和气缸(2)内分别构成主气室(3)和副气室(4),压缩空气由设置在气缸(2)侧壁上的进气口(11)进入气缸(2)的副气室(4)内，再通过设置在副气室(4)内的节流空孔(5)进入橡胶囊(1)的主气室(3)内，其特征在于:在所述气缸(2)上端部上、位于橡胶囊(1)内部配装运动转换器(8)；所述运动转换器(8)由上平面轴承(?)、飞轮质量块(油)、下平面轴承(80、底座(86)、螺母(8(1)和丝杠(10)装配构成，所述(86)固装在气缸(2)上端部上，在底座(86)上部从上至下依次配装上平面轴承飞轮质量块(?)和下平面轴承(80),所述上、下平面轴承(8^80)固装在气缸(2)上端部上，飞轮质量块(?)可转动的配置在上、下平面轴承(8^80)之间，在所述飞轮质量块(?)中心孔内固装螺母(8(1),在飞轮质量块(?)中心孔插入固装丝杠(10),飞轮质量块(?)通过丝杠(10)与螺母(8(1)的配合构成旋转运动副，丝杠(10)的上端部通过上盖板(6)上的球轴承(9)与上盖板(6)连接。
【文档编号】F16F9/32GK104315068SQ201410429469
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】蒲展 申请人:哈尔滨恒信防微振技术开发有限公司