共轭等径凸轮型复合磁能往复摆振动台及驱动部件与方法

共轭等径凸轮型复合磁能往复摆振动台及驱动部件与方法
【专利摘要】本发明提供了一种共轭等径凸轮型复合磁能往复摆振动台及驱动部件与方法，利用以滚子为从动件的共轭凸轮的方式实现驱动部分的几何锁合，防止从动件在超过1g加速度时弹跳现象的发生；同时以变速运动的凸轮运动作为运动学分析的假设前提条件，发明了一种复合磁能的往复摆振动设备。该设备可以实现近零频的超低频以及高至几千赫兹的宽频振动输出，不需要始终通电产生高强磁场，具有发热较小，效率较高，使用范围广，推力较大的特点。
【专利说明】
共轭等径凸轮型复合磁能往复摆振动台及驱动部件与方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及电磁振动台，具体地，涉及共轭等径凸轮型复合磁能往复摆振动台及驱动部件与方法。
【背景技术】
[0002]近些年来，由于航天、航空、航海领域航行器或精密设备的工况环境下振动测试的需要，高性能振动测试设备的需求越来越迫切。目前振动设备主要有液压、气动、电磁以及机械振动设备几种类型。其中液压、气动和机械类振动设备由于可实现的驱动频率低，驱动控制环节多已不能适合航天等领域振动测试性能的要求。电磁驱动由于采用电磁信号控制，驱动的实现靠电磁能作用实现，控制方便、响应灵敏，特别适合实现高频振动设备的实现，因此目前的高性能振动设备多数采用电磁驱动的驱动环节来实现。如英国Ling公司的电磁振动台，其设备驱动工作原理是基于音圈电机驱动原理，通常驱动线圈作为定子，通过交变电磁力驱动一个悬浮在驱动线圈中央的动子，产生振动。然而，这类电磁驱动振动台也存在明显的缺陷，主要是由于动子始终处于悬浮工作状态，5Hz以下的振动驱动难以实现，驱动过程中由于这种悬浮驱动使得驱动过程中的动刚性不足，另外其高频驱动位移较小，驱动振幅不精确，驱动能耗较大。

【发明内容】

[0003]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种共轭等径凸轮型复合磁能往复摆振动台及驱动部件与方法。
[0004]根据本发明提供的一种往复摆振动台的驱动部件，包括电磁线圈、滚子固定框架、成对滚子、等径凸轮、第一转轴、永磁体；
[0005]成对滚子紧固连接在滚子固定框架上；
[0006]等径凸轮、永磁体安装在第一转轴上；
[0007]成对滚子包括均与等径凸轮接触的上滚子、下滚子，其中，属于同一成对滚子的上滚子、下滚子之间的轴心连线经过等径凸轮的凸轮回转中心，上滚子、下滚子的半径相等。
[0008]优选地，还包括导向部件；
[0009]在电磁线圈的激励下，永磁体通过第一转轴带动等径凸轮往复摆动，等径凸轮通过成对滚子驱动滚子固定框架沿导向部件沿直线往复运动。
[0010]优选地，在等径凸轮往复摆动的过程中，等径凸轮与同一上滚子或同一下滚子接触的凸轮廓形为一连续函数曲线段。
[0011 ]优选地，滚子固定框架设置在电磁线圈的内部。
[0012]优选地，还包括如下任一种或任多种结构:
[0013]-磁回路结构:电磁线圈的外部设置有磁回路结构，磁回路结构由导磁材料制成；
[0014]-弹性支撑结构:滚子固定框架被支撑在弹性支撑结构上。
[0015]优选地，成对滚子的数量为一对或者多对，其中，多对成对滚子位于同一个平面内或者位于多个平面内，多对成对滚子的上滚子、下滚子之间的半径相等；
[0016]电磁线圈的数量为一组或者多组。
[0017]根据本发明提供的一种共轭等径凸轮型复合磁能往复摆振动台，包括电磁振动台，所述电磁振动台的驱动部件采用上述的往复摆振动台的驱动部件。
[0018]优选地，包括支撑架、衔接件、轴承支座、第二转轴；
[0019]电磁振动台、衔接件、支撑架之间依次连接；
[0020]衔接件可拆卸连接支撑架；
[0021 ]轴承支座可拆卸连接支撑架；
[0022]第二转轴的一端螺纹连接衔接件，第二转轴的另一端装配轴承支座。
[0023]优选地，衔接件上设置有与支撑架均匹配的多组安装孔，支撑架安装于不同组安装孔中能够与电磁振动台形成不同的夹角。
[0024]根据本发明提供的一种上述的往复摆振动台的驱动部件的控制方法，包括:令电磁线圈通电以产生稳定或交变的磁场，其中，所述磁场驱动永磁体通过第一转轴带动等径凸轮往复摆动，等径凸轮通过成对滚子驱动滚子固定框架沿导向部件沿直线往复运动；
[0025]第一转轴的转速是变化的。
[0026]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0027]本发明基于永磁体在通电线圈产生的电磁场中受转矩转动进而提供驱动动力的机理，利用以滚子为从动件的共轭凸轮的方式实现驱动部分的几何锁合，防止从动件在超过Ig加速度时弹跳现象的发生；同时以变速运动的凸轮运动作为运动学分析的假设前提条件，发明了一种复合磁能的往复摆振动设备。该设备可以实现近零频的超低频以及高至几千赫兹的宽频振动输出，不需要始终通电产生高强磁场，具有发热较小，效率较高，使用范围广，推力较大的特点。
【附图说明】
[0028]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0029 ]图1、图2示出电磁振动台的整体结构示意图。
[0030]图3为驱动部件在位置A与位置B之间运动的示意图。
[0031]图4为多对成对滚子的结构示意图。
[0032]图5为电磁振动台的原理示意图。
[0033]图6为单维单层式的电磁线圈布置方式。
[0034]图7、图8为单维单层式的电磁线圈布置方式。
[0035]图9、图10为单维多层式的电磁线圈布置方式。
[0036]图11为传感器的安装方式。
[0037]图12为电磁振动台的安装正视图。
[0038]图13为电磁振动台的安装侧视图。
[0039 ]图14为电磁振动台的安装结构的局部放大图。
[0040]图15为衔接件在部分区域及全部区域之间进行对比比较的对比示意图。
[0041 ]图16为电磁振动台45度安装角度的示意图。
[0042]图17为电磁振动台90度安装角度的示意图。
[0043]图中:
[0044]1-电磁线圈2-滚子固定框架3-上滚子301-第一滚子302-第二滚子4_等径凸轮5-下滚子501-第三滚子502-第四滚子6-第一转轴7-永磁体8-磁力线9-导磁回路零部件10-磁力线回路11-外部导向结构12-弹性支撑结构13-空气室充气口 14-空气室
[0045]21-导向部件22-导磁回路23-电磁线圈组合24-从动件25-驱动部件26-支撑架27-弹性支撑部件
[0046]31-被测试件32-加速度传感器33-夹具34-力传感器35-扩展台36-振动台
[0047]41-振动台本体42-衔接件43-支撑架44-螺钉45-螺钉和弹簧垫圈46-轴承支座47-防松螺钉48-第二转轴
【具体实施方式】
[0048]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0049]如图3所示，根据本发明提供的一种往复摆振动台的驱动部件，其特征在于，包括电磁线圈、滚子固定框架、成对滚子、等径凸轮、第一转轴、永磁体、导向部件;成对滚子紧固连接在滚子固定框架上;等径凸轮、永磁体安装在第一转轴上;成对滚子包括均与等径凸轮接触的上滚子、下滚子，其中，属于同一成对滚子的上滚子、下滚子之间的轴心连线经过等径凸轮的凸轮回转中心，上滚子、下滚子的半径相等。在电磁线圈的激励下，永磁体通过第一转轴带动等径凸轮往复摆动，等径凸轮通过成对滚子驱动滚子固定框架沿导向部件沿直线往复运动。
[0050]电磁线圈的数量为一个或者多个，多个电磁线圈能够形成线圈组合，电磁线圈通电可产生稳定或交变的磁场，图3中磁力线8为其通电情况下产生的一种磁场磁感线的方向。滚子固定框架2上可以固定上滚子3和下滚子5，同时在外部导向部件的作用下实现上下直线运动。上滚子3和下滚子5同时与等径凸轮4接触，这样就实现了对凸轮的几何锁合，可以一定程度上减弱甚至消除高度运作时从动件弹跳的现象。永磁体7与凸轮4连接在一起，可以同步绕转轴6转动，从而通过滚子3和5驱动从动件，即框架2，做上下直线运动。
[0051]图3中的左子图中永磁体7位于水平位置，框架2位于位置A。在左子图所示的磁场下，永磁体7趋向于使其内部磁场方向与所处磁场方向相同，因而会产生顺时针方向的转矩。在此转矩作用下，永磁体7带动与其连接在一起的凸轮4顺时针同步转过相同角度，到右子图所示位置。此时，框架2在凸轮与滚子的作用下以及外部导向部件的导向下，运动到位置B。通入反向的电流，则形成反向的磁场，永磁体7则会产生反向的转矩，进而框架2向下运动。从而，电磁线圈I通入交变形式的电流，则会产生交变形式的磁场，永磁体7也会在此作用下产生交变形式的转矩，驱动滚子与框架组成的从动件作上下往复运动，即正余弦形式的运动。
[0052]如图4所示，成对滚子的数量可以为多对，其中，多对成对滚子位于同一个平面内或者位于多个平面内，多对成对滚子的上滚子、下滚子之间的半径相等。
[0053]图4示出了作为上滚子的第一滚子301、第二滚子302，还示出了作为下滚子的第三滚子501、第四滚子502这四个滚子，第一滚子与第四滚子的轴心连线经过第一转轴6的轴心，第二滚子与第三滚子的轴心连线也经过第一转轴6的轴心。第一滚子与第四滚子的轴心距等于第二滚子与第三滚子的轴心距，并且第一滚子301、第二滚子302、第三滚子501、第四滚子502这四个滚子的半径是相等的。特点:
[0054](I)多个滚子同时受力，滚子更不容易失效，输出力更大，寿命更长。
[0055](2)多对滚子增加了结构的冗余性，有利于消除间隙。
[0056](3)多对滚子分别布置在中心线的两边，可以使得框架2所受的部分水平分力相互抵消，更有利于结构简化与稳定。
[0057](4)滚子不一定位于同一平面内，也可以组成多层形式。
[0058](5)滚子不一定是一对、两对，亦可以是三对或多对。
[0059]本发明的驱动机理上与传统电磁振动台的区别、特点为:传统电磁振动台根据电磁场励磁方式的不同分为电磁式和永磁式电动振动台。其利用的原理都是通电导线在磁场中受力的物理学原理，即F = BLI。其中的B由电磁线圈或者是永磁体提供。电磁线圈激励的磁场强度大但是耗电，永磁体产生的磁场强度小但是耗能小。其中L和I分别是动圈中通电导线在磁场中的总长度和通电电流。传统的方式是通过以上机理形成垂直于磁场方向的电磁力驱动圈做上下运动，从而输出所需的波形。是直接输出的直线方向上的力。而本发明特点如下
[0060](I)非严格地，其提供的磁场强度介于电磁和永磁方式之间。
[0061](2)相对于使用线圈励磁的方式，其不需要时刻通电，节省电能。
[0062](3)相对于使用永磁体产生气隙磁场那种方式，其不需要那么多永磁体，节省成本。
[0063](4)其利用磁场对永磁体的转矩使其凸轮轴系转动从而驱动从动件运动，也就是说电磁场产生了转矩然后转换成了直线方向的力。
[0064](5)其通过通入线圈变化的电流产生变化的磁场强度，改变永磁体所受转矩，从而驱动动平台或者从动件输出正余弦类型的运动。
[0065](6)—对或多对滚子从上下方向同时接触凸轮，实现了几何锁合，防止了框架或者从动件在大于Ig加速度时的弹跳现象的发生。
[0066]进一步地，在等径凸轮往复摆动的过程中，等径凸轮与同一上滚子或同一下滚子接触的凸轮廓形为一连续函数曲线段。本发明中凸轮廓型设计与传统高速凸轮的区别为:传统的凸轮机构的使用方法是，使凸轮轴匀速转动，然后其所驱动的摆动或者直动从动件就可以按照预定的规律输出一定的周期运动。传统的高速的凸轮存在刚性冲击和柔性冲击是因为其一周的曲线是由加速段、加速段、匀速段按不同方式组成的，不同段的函数在接口的地方容易产生冲击。本发明的特点是:
[0067](I)本发明最大的不同是，本发明中作为凸轮轴的第一转轴的转速是变化的。其并没有利用凸轮的匀速转动而使从动件输出周期运动，而是利用凸轮在某一角度下的往复摆动。在这个过程中其转速是变化的。
[0068](2)本发明的凸轮不需要全周或者大幅度角度范围的变化，只需要在一个小角范围内往复摆动。
[0069](3)如果滚子只在凸轮轮廓的一个函数曲线段往复运动的话，就不需要考虑不同曲线段的接合处的刚性和柔性冲击。因而就不存在传统的高速凸轮在高速匀速转动的时候产生的加速度、加加速度阶跃现象。它在原理上就避免了这一点。
[0070](4)以转角为横坐标，从动件运动位移为纵坐标的二维图里，在工作范围，即在摆动角度范围内，从动件输出的等效运动为等速运动规律，其等效速度为定值，等效加速度为零。这是为了动力学模型的简化和控制的方便。
[0071](5)凸轮为等径凸轮，可以使得凸轮的上下滚子同时接触，实现几何锁合。可以在一定程度上避免高加速度时凸轮和滚子脱离的情况，避免弹跳现象。等径凸轮的特点是经过凸轮回转中心的任一直线与凸轮理论轮廓曲线的两个交点间的距离保持不变。
[0072](6)滚子的数量不一定为两个，也可以是多个，但滚子半径相等而且一对滚子轴心的连线经过凸轮回转中心。这样可以提高总体承载能力，使凸轮输出更大的转矩，减小表面损坏与失效的可能，延长寿命。其结构如图4所示。
[0073]如图5所示，所述往复摆振动台的驱动部件，还包括:磁回路结构、弹性支撑结构。电磁线圈的外部设置有磁回路结构，磁回路结构由导磁材料制成;滚子固定框架被支撑在弹性支撑结构上。滚子固定框架设置在电磁线圈的内部。传统振动台一般主要由移动部分、导向部分、悬浮支撑部分、磁回路部分以及外加的旋转支架部分组成。移动部分就包括动圈以及其上的导线。导向部分一般为滚子、直线导轨、U型弹簧等方式。悬浮支撑系统一般为空气弹簧、橡胶弹簧、U型弹簧等。
[0074]驱动部分与图3所示相同，从动件24所代表的零部件泛指由框架和扩展台等组成的结构，导磁回路零部件9与振动台外壳固定在一起，可以由多个导磁零件构成。图5中假设了一种线圈通电方式产生的磁力线的方向，用以表示磁力线在结构中的导通回路。外部导向结构11可以是直线导轨、直线轴承、滚筒滚柱或其他具有直线导向作用的零部件，主要起到引导2做直线运动的作用。弹性支撑结构12可以是空气弹簧、机械弹簧、橡胶弹簧、空气橡胶弹簧等等。本发明与传统的电磁振动台进一步的区别为:
[0075](I)传统的电磁振动台，不管是双线圈还是单线圈结构，都是利用的气隙磁场，SP在很狭小的空间里形成很强大的磁场，从而提供足够的驱动力。而本发明的不同点是，并没有利用气隙磁场，而是利用了螺线管的中心磁场产生所需转矩。所以电磁线圈I的中心部分应该为空，没有高导磁材料作为铁芯，以便放置驱动部件。
[0076](2)电磁线圈I通电，便在其内部形成磁场。若电流是交变的，则磁场也是交变的。除此之外，无其他部分需要消耗电流。效率高，功率相对较小，发热较小，所以可以不需要风机等进行通风降温。
[0077](3)电磁线圈I外部有具有相对较高导磁性的材料形成磁回路结构9，以减小回路磁阻。不同于传统电磁振动台，其不需要中心磁极。由于磁场是交变的或是瞬态变化的，容易在拥有高导磁性的磁回路上产生涡流，因而磁回路可以添加镂空或是层片状等减小涡流的结构。
[0078](4)为了减小结构上的不对称性引起的系统非线性失真，结构在上下方向上应尽量对称;为节省线圈内部空间，导向结构应分布于电磁线圈I的外部。
[0079](5)由于弹性支撑结构12提供的支撑力平衡掉了框架和扩展平台组成的从动件24的重量，因此在不加电的情况下，等径凸轮4在任意角度下都能达到平衡状态，即可以在工作范围内的任意角度下静止下来。一般得，平衡位置控制在永磁体7水平位置处，因为此处加电时，启动转矩最大。
[0080 ] (6)不加电时凸轮的平衡位置可以通过弹性支撑结构12进行调整，比如，如果弹性支撑结构12是空气弹簧，则通过充入一定量的空气，就可以增大空气弹簧内部压力，在从动件24总重量不变的前提下，平衡位置会上移，此时永磁体不再处于水平位置，而是与水平位置有一定的夹角。放出一部分气体，则平衡位置下移。
[0081](7)正常工作时等径凸轮4的往复摆动的角度中间位置就是平衡位置。在工作范围，即摆角范围内，其始终与上滚子3和下滚子5同时接触，而且，始终位于凸轮轮廓曲线等效速度为常数的曲线段部分处，不会超出此范围。
[0082](8)若永磁体7不处于预定位置，而此时又不方便调节弹性支撑结构12，则可以通过对电磁线圈I施加一定的恒定电流使永磁体7产生一定的转矩，从而使等径凸轮4与永磁体7组成的组合体同步转动到预定位置。
[0083](9)由于传统的弹性支撑结构的存在使得振动台的振动测试的下限频率由弹性支撑结构决定，本发明的不同之处在于在低频段作用时，弹性支撑结构12可以不需采用。此时相当于由凸轮与其轴系共同承担了从动件24的重量。弹性支撑结构不再发挥作用。这样就避免了低频段，特别是5Hz以下的共振频率。
[0084](10)本发明进行振动测试的方式不同。如果测试频率集中在低频段(接近零频)时，可以去掉弹性支撑结构12进行测试。而如果测试频率主要集中在高频段时，则弹性支撑结构12仍需发挥作用。
[0085]根据前述线圈的作用的形式，线圈的布置可有多种方案。其可以从不同维度和不同层次上进行分类。它们各有自己的运作机理，通过各自的方式实现所需频率的电磁场的输出。
[0086]如图6所示，为单维单层式，此方式通过一个整块的电磁线圈提供所需交变磁场，结构简单。但是高频时产生的阻抗较大。
[0087]如图7、图8所示，为单维单层式线圈，此方案将一整块电磁线圈改进为内外两层或多层。可以根据功率和频率对线圈的通电方式进行选择。低频时，由大部分或所有的线圈提供磁场。高频时，由内层线圈提供所需交变磁场，感抗相对减小很多。要求输出的功率较大时，可以多个线圈同时通电参数输出；当输出功率较小时，可以减少同时通电的线圈的数量。同时，内外线圈的接线方式也可以改变。可以串接也可以并接。串接时则相当于一个大线圈，同图6所示方案，并接时则相对减小了电路的电阻。
[0088]如图9、图10所示，为单维多层式。这种电磁线圈的布置方式既可以散热通风，亦可以进一步减小电路中线圈的感抗，是一种较理想的线圈布置方式。但是结构上相对较复杂一些，需要考虑不同线圈之间的位置关系与线圈的固定。
[0089]根据本发明提供的共轭等径凸轮型复合磁能往复摆振动台，包括电磁振动台，所述电磁振动台的驱动部件采用所述往复摆振动台的驱动部件。所述共轭等径凸轮型复合磁能往复摆振动台，其特征在于，包括支撑架、衔接件、轴承支座、第二转轴；电磁振动台、衔接件、支撑架之间依次连接;衔接件可拆卸连接支撑架;轴承支座可拆卸连接支撑架;第二转轴的一端螺纹连接衔接件，第二转轴的另一端装配轴承支座。衔接件上设置有分别与支撑架匹配的多组安装孔，支撑架安装于不同组安装孔中，能够与电磁振动台形成不同的夹角。
[0090]本发明实现宽频振动的方式不同于传统的电磁振动台。实现机理与方法如下所述:
[0091 ] (I)宽频振动测试的实现
[0092]在低频与超低频时，可以放掉空气室14的压缩空气，空气弹簧失去了作用。这样，就相当于等径凸轮4与凸轮转轴部分承受了动平台以及其上被测试件所组成的从动件24的全部重量。此时没有了空气弹簧的作用，系统的动力学方程也会发生相应的改变，系统也没有了由于空气弹簧产生的第一阶固有频率，因而可以达到超低频的测试频率。
[0093]在较高频率时，由于其远离低频段，可以通过空气室充气口 13向空气室14中通入空气，形成空气弹簧的作用，将从动件24顶起，这样有利于减小凸轮所需提供的驱动力，从而减小电磁线圈组合23的通电电流的大小，因而更加省电。同时，由于空气弹簧平衡掉了上部的重力，因而压在凸轮转轴上的压力减小很多。
[0094](2)在线系统辨识的实现
[0095]由于各种干扰因素的存在，以及模型具有非线性、时变性、不确定性的特点，本振动台较难建立精确的数学模型。在此，我们选用一种黑箱随机模型，即带控制量的自回归模型，简称CARMA模型。模型参数采用最小二乘法进行辨识，此方法由于算法简单，计算量小，同时可实现在线辨识，目前应用非常广泛。
[0096]振动台在低频时增加位移反馈环节，高频时增加速度与力反馈环节，实时反馈被控量。算法采用改进的广义预测自适应控制算法，可实现预测模型、滚动优化、反馈矫正三个环节的控制，其优点在于可结合过去和现在的输入输出，同时引入将来的期望输出，并对将来的控制量进行多步预测，同时滚动优化过程可反复在线进行，这样就增强了系统的适用性和抗干扰性，大大提高了控制的精度。
[0097](3)期望输出的振动规律的实现
[0098]对于振动台控制系统，线圈的输出电流i为输入量，从动件的位移X为输出量。要实现期望振动运动规律即X的特定函数，必须知道其所对应的输出电流的函数i。这是一个系统反求的过程，即通过输出求输入。因而需要求出系统的逆解模型，从而通过X(t)的函数求得i(t)。通过求解CARMA模型，很容易得到i(t)。向线圈内通入电流i(t)，即可实现所需的运动x(t)。
[0099](4)力控和传感器的布置
[0100]测试时，加入力传感器和加速度传感器，可先后实现加速度控制、力控制、力限控制(加速度和力双控)三种控制方式。过度依赖界面的加速度控制，可能会造成力载荷的过试验，力控制一定程度上可以避免过实验现象的发生，在此引入力控以及力限控制。
[0101]被测试件31上面安装有加速度传感器32用以测试其上面不同点处的加速度响应情况。夹具33用以固定被测试件31。力传感器34安装在夹具33和扩展台35之间。力传感器选用压电式双向抗拉压力传感器，通过预紧螺栓可实现传感器对拉力的测量。此种安装方式使力传感器集成在振动台上，简化了测试过程。
[0102]被测试件一般具有大尺寸、大质量、高质心、多自由度的特点，仅用单个传感器会造成某些频段的过试验或欠试验，因此，振动台测试系统采用多传感器数据融合技术，实现两个以上传感器的多点平均控制。控制点的位置的选择的原则为，避免各点响应的一致性和类同性，控制点越多越逼近真实情况。由于扩展台为对称结构，可将多个力传感器均布在同一个圆周上。
[0103]接下来对本发明中电磁振动台的旋转支架的结构与安装方式进行详细说明。
[0104]振动台本体41通过螺钉44将衔接件42和支撑架43连接在一起。支撑架43上通过螺钉安装有轴承支座46。第二转轴48—端通过螺纹连接的方式与衔接件42连接在一起，另一端通过配合的方式与轴承支座46装配在一起。第二转轴48的轴心经过振动台不加夹具和负载时的重心。第二转轴48的作用是，在调整振动台旋转角度时，其可作为转轴，承担振动台的重力。防松螺钉47与第二转轴48通过螺纹方式连接，用来防止振动台在工作时转动。力的传递方向为，振动台本体41和衔接件42的重量传递到第二转轴48上，第二转轴48通过与轴承支座46的配合将重力传递到轴承支座46上，然后通过轴承支座46与支撑架42之间的螺纹连接方式将力传递到支撑架42上。
[0105]支撑架43可以铸造获得，也可以焊接成型。支撑架不必按图中结构形式，起支撑作用即可。通过分布在与振动台轴线平行的对称线上的若干螺钉44，衔接件42与振动台本体41连接在一起。衔接件42不必是圆盘形，只要能在其上面开螺纹孔并与振动台固定即可。螺钉和弹簧垫圈45间隔特定角度分布在衔接件42上，将衔接件42和支撑架43连接。振动台旋转时，可以取下。通过不同位置的螺钉与支撑架固定，可以将振动台保持在一定角度上。
[0106]振动台一定工作角度的锁紧可以由两种方式来实现。第一种是通过衔接件42上分布的螺纹孔。第二种是通过防松螺钉47。
[0107]如电磁振动台安装侧视图所示，衔接件42的圆周上每隔一定角度就有螺纹孔，以安装螺钉和弹簧垫圈45，使其与支撑架42连接在一起，提高振动台工作时部件间的刚度。调整振动台不同的螺纹孔与支撑架42上的孔对应，就可以调整振动台倾斜的角度。如在侧视图所示的情况下，O到360度范围内每隔45度就可对振动台的角度进行定位。振动台在由衔接件螺纹孔分布所决定的特定角度下工作时，结构总体刚度要比没有螺钉连接时大。振动台在特定角度下工作时，可以同时拧紧防松螺钉47进行工作角度的锁紧。
[0108]防松螺钉47对振动台角度锁紧时，若需要将振动台固定在不同于上述锁紧方式的特定倾斜角度，则可以拧紧螺钉47，进而使防松螺钉47通过与支撑架42之间的摩擦防止振动台转动。当需要旋转振动台以调整到合适的工作角度时，先放松螺钉47，然后使振动台绕第二转轴48转动到指定角度，最后再拧紧防松螺钉47。
[0109]轴承支座46与支撑架42之间的固定方式不唯一，轴承支座46可以固定在侧壁上，也可以固定在下表面上。
[0110]本发明区别于传统振动台转轴锁紧方式的特点在于衔接件。其上分布的用于与支撑架连接的螺纹孔可以根据实际需要进行设计加工，灵活方便。且衔接件、转轴和轴承支座的组合可以很好地卸载振动台重力，绕转轴旋转的方式方便调整姿态；同时还可以与支撑架连接，以增大工作角度下的刚度，增强锁紧效果好。
[0111]根据本发明提供的一种所述往复摆振动台的驱动部件的控制方法，包括步骤:令电磁线圈通电以产生稳定或交变的磁场，其中，所述磁场驱动永磁体通过第一转轴带动等径凸轮往复摆动，等径凸轮通过成对滚子驱动滚子固定框架沿导向部件沿直线往复运动。
[0112]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
【主权项】
1.一种往复摆振动台的驱动部件，其特征在于，包括电磁线圈、滚子固定框架、成对滚子、等径凸轮、第一转轴、永磁体； 成对滚子紧固连接在滚子固定框架上； 等径凸轮、永磁体安装在第一转轴上； 成对滚子包括均与等径凸轮接触的上滚子、下滚子，其中，属于同一成对滚子的上滚子、下滚子之间的轴心连线经过等径凸轮的凸轮回转中心，上滚子、下滚子的半径相等。2.根据权利要求1所述的往复摆振动台的驱动部件，其特征在于，还包括导向部件； 在电磁线圈的激励下，永磁体通过第一转轴带动等径凸轮往复摆动，等径凸轮通过成对滚子驱动滚子固定框架沿导向部件沿直线往复运动。3.根据权利要求1所述的往复摆振动台的驱动部件，其特征在于，在等径凸轮往复摆动的过程中，等径凸轮与同一上滚子或同一下滚子接触的凸轮廓形为一连续函数曲线段。4.根据权利要求1所述的往复摆振动台的驱动部件，其特征在于，滚子固定框架设置在电磁线圈的内部。5.根据权利要求1所述的往复摆振动台的驱动部件，其特征在于，还包括如下任一种或任多种结构: -磁回路结构:电磁线圈的外部设置有磁回路结构，磁回路结构由导磁材料制成； -弹性支撑结构:滚子固定框架被支撑在弹性支撑结构上。6.根据权利要求1所述的往复摆振动台的驱动部件，其特征在于，成对滚子的数量为一对或者多对，其中，多对成对滚子位于同一个平面内或者位于多个平面内，多对成对滚子的上滚子、下滚子之间的半径相等； 电磁线圈的数量为一组或者多组。7.—种共轭等径凸轮型复合磁能往复摆振动台，包括电磁振动台，其特征在于，所述电磁振动台的驱动部件采用权利要求1至6中任一项所述的往复摆振动台的驱动部件。8.根据权利要求7所述的共轭等径凸轮型复合磁能往复摆振动台，其特征在于，包括支撑架、衔接件、轴承支座、第二转轴； 电磁振动台、衔接件、支撑架之间依次连接； 衔接件可拆卸连接支撑架； 轴承支座可拆卸连接支撑架； 第二转轴的一端螺纹连接衔接件，第二转轴的另一端装配轴承支座。9.根据权利要求8所述的共轭等径凸轮型复合磁能往复摆振动台，其特征在于，衔接件上设置有与支撑架均匹配的多组安装孔，支撑架安装于不同组安装孔中能够与电磁振动台形成不同的夹角。10.—种权利要求1至6中任一项所述的往复摆振动台的驱动部件的控制方法，其特征在于，令电磁线圈通电以产生稳定或交变的磁场，其中，所述磁场驱动永磁体通过第一转轴带动等径凸轮往复摆动，等径凸轮通过成对滚子驱动滚子固定框架沿导向部件沿直线往复运动； 第一转轴的转速是变化的。
【文档编号】G01M7/02GK105921392SQ201610423162
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】杨斌堂, 曹逢雨, 谢宝莹
【申请人】上海交通大学