一种基于弹簧的三自由度主被动串联防微振基座的制作方法

1.本实用新型涉及隔振装置技术领域，具体是一种基于弹簧的三自由度主被动串联防微振基座。


背景技术：

2.目前半导体行业飞速发展，半导体生产设备的精度要求越来越高，设备对微振动等环境的要求也越来越敏感，少许的微振动就会降低设备的产出良率，甚至使设备不能正常工作，因此对微振动的隔离变得越来越重要。
3.由外部环境振动及设备内部反作用力引起的微振动是制约超精密仪器测量精度与超精密加工装备制造精度的关键因素之一，高性能精密隔微振技术成为精密工程、超精密制造等领域的一项核心关键技术，对该技术的研究具有重要的实际意义与应用价值。
4.隔振器能够直接当作是低通的滤波器，这种滤波器能够有效地滤除其固有频率以上的环境振动干扰，但是对于其固有频率附近的振动干扰的抑制效果较弱，甚至有时会出现因为共振现象而放大该振动幅值的现象。因此，为了系统在低频段获得更好的隔振效果，通常采用降低其固有频率的方法，从而避免在某些频率处发生共振。
5.气浮隔振装置能够较好的低频隔离振动，但是多是垂直方向单一自由度的隔振，且系统定位精度不理想。如何能够在多自由隔振的同时，获得较高的定位精度，是一直需要解决的问题。


技术实现要素：

6.实用新型的目的在于提供一种基于弹簧的三自由度主被动串联防微振基座，以解决上述背景技术中存在的问题。
7.本实用新型的技术方案是这样实现的：
8.一种基于弹簧的三自由度主被动串联防微振基座，包括支撑板、柔性铰链、第一弹簧和底座，所述支撑板底部中间连接柔性铰链，所述柔性铰链底部连接第一弹簧，所述第一弹簧底部连接有铰链，所述铰链四周分别连接有推杆，所述推杆底端连接有移动板，所述底座顶部四周分别连接有挡板，所述挡板内壁垂直连接有两个导杆，所述移动板滑动连接在导杆外壁，所述导杆两端分别连接有第二弹簧，所述挡板顶部中间分别连接有竖板，所述竖板顶端内壁同一水平方向上与支撑板外壁分别通过第三弹簧和压电驱动器连接，所述支撑板底部还连接有位移传感器和速度传感器，所述底座顶部安装有控制器，所述底座底部四个角分别安装有空气弹簧。
9.进一步地，所述支撑板由不锈钢板制成，呈矩形结构。
10.进一步地，所述底座由不锈钢板制成，呈矩形结构。
11.进一步地，所述铰链呈立方形。
12.进一步地，所述导杆垂直相交处连接有连接块，所述连接块呈立方形。
13.进一步地，所述第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧均为金属弹簧。
14.进一步地，所述控制器通过电缆与位移传感器、速度传感器、压电驱动器、空气弹簧连接。
15.本实用新型的有益效果为：
16.本实用新型在垂向上通第一弹簧、推杆、第二弹簧和空气弹簧串联，极大降低了系统的固有频率，通过第一弹簧、推杆、第二弹簧实现高频隔振，利用空气弹簧进行低频隔振；水平方向上通过第三弹簧和压电驱动串联实现高频和低频隔振，能够获得高精度定位；本实用新型获得了较大的隔振带宽，能够实现三个自由度的0.5hz~150hz隔振，系统固有频率可小于0.5hz。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构示意图。
18.图2为本实用新型a-a部的剖视图。
19.图中1-支撑板，2-柔性铰链，3-第一弹簧，4-底座，5-空气弹簧，6-铰链，7-推杆，8-移动板，9-导杆，10-第二弹簧，11-连接块，12-挡板，13-竖板，14-第三弹簧，15-压电驱动器，16-位移传感器，17-速度传感器，18-控制器。
具体实施方式
20.下面将结合实施例对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述地实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.如图1-2所示，一种基于弹簧的三自由度主被动串联防微振基座，包括支撑板1、柔性铰链2、第一弹簧3和底座4，所述支撑板1底部中间连接柔性铰链2，所述柔性铰链2底部连接第一弹簧3，所述第一弹簧3底部连接有铰链6，所述铰链6四周分别连接有推杆7，所述推杆7底端连接有移动板8，所述底座4顶部四周分别连接有挡板12，所述挡板12内壁垂直连接有两个导杆9，所述移动板8滑动连接在导杆9外壁，所述导杆9两端分别连接有第二弹簧10，所述挡板12顶部中间分别连接有竖板13，所述竖板13顶端内壁同一水平方向上与支撑板2外壁分别通过第三弹簧14和压电驱动器15连接，所述支撑板1底部还连接有位移传感器16和速度传感器17，所述底座4顶部安装有控制器18，所述底座4底部四个角分别安装有空气弹簧5。
22.所述支撑板1由不锈钢板制成，呈矩形结构。
23.所述底座4由不锈钢板制成，呈矩形结构。
24.所述铰链6呈立方形。
25.所述导杆9垂直相交处连接有连接块11，所述连接块11呈立方形。
26.所述第一弹簧3、第二弹簧10、第三弹簧14均为金属弹簧。
27.所述控制器18通过电缆与位移传感器16、速度传感器17、压电驱动器15、空气弹簧5连接。
28.工作时，精密仪器安装在支撑板1上，垂向上通过第一弹簧3、推杆7、第二弹簧10实现高频隔振，首先垂向力压缩第一弹簧3，第一弹簧3将推动推杆7移动，推杆7将推动移动板
8向相互远离的方向移动，并压缩第二弹簧，实现高频隔振；在水平方向上通过第三弹簧14实现高频隔振；同时通过位移传感器16、速度传感器17采集振动信号，并将采集的信号输送给控制器18，由控制器18分别控制空气弹簧5驱动在垂向上实现低频隔振，控制压电驱动器15驱动在水平方向上实现低频隔振。
29.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种基于弹簧的三自由度主被动串联防微振基座，包括支撑板、柔性铰链、第一弹簧和底座，其特征在于，所述支撑板底部中间连接柔性铰链，所述柔性铰链底部连接第一弹簧，所述第一弹簧底部连接有铰链，所述铰链四周分别连接有推杆，所述推杆底端连接有移动板，所述底座顶部四周分别连接有挡板，所述挡板内壁垂直连接有两个导杆，所述移动板滑动连接在导杆外壁，所述导杆两端分别连接有第二弹簧，所述挡板顶部中间分别连接有竖板，所述竖板顶端内壁同一水平方向上与支撑板外壁分别通过第三弹簧和压电驱动器连接，所述支撑板底部还连接有位移传感器和速度传感器，所述底座顶部安装有控制器，所述底座底部四个角分别安装有空气弹簧。2.根据权利要求1所述的一种基于弹簧的三自由度主被动串联防微振基座，其特征在于，所述支撑板由不锈钢板制成，呈矩形结构。3.根据权利要求1所述的一种基于弹簧的三自由度主被动串联防微振基座，其特征在于，所述底座由不锈钢板制成，呈矩形结构。4.根据权利要求1所述的一种基于弹簧的三自由度主被动串联防微振基座，其特征在于，所述铰链呈立方形。5.根据权利要求1所述的一种基于弹簧的三自由度主被动串联防微振基座，其特征在于，所述导杆垂直相交处连接有连接块，所述连接块呈立方形。6.根据权利要求1所述的一种基于弹簧的三自由度主被动串联防微振基座，其特征在于，所述第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧均为金属弹簧。7.根据权利要求1所述的一种基于弹簧的三自由度主被动串联防微振基座，其特征在于，所述控制器通过电缆与位移传感器、速度传感器、压电驱动器、空气弹簧连接。

技术总结
本实用新型提供了一种基于弹簧的三自由度主被动串联防微振基座，包括支撑板、柔性铰链、第一弹簧和底座，所述支撑板底部中间连接柔性铰链，所述柔性铰链底部连接第一弹簧，所述第一弹簧底部连接有铰链，所述铰链四周分别连接有推杆，所述推杆底端连接有移动板，所述底座顶部四周分别连接有挡板，所述挡板内壁垂直连接有两个导杆，所述移动板滑动连接在导杆外壁，所述导杆两端分别连接有第二弹簧，所述挡板顶部中间分别连接有竖板，所述竖板顶端内壁同一水平方向上与支撑板外壁分别通过第三弹簧和压电驱动器连接。本实用新型获得了较大的隔振带宽，能够实现三个自由度的0.5Hz~150Hz隔振，系统固有频率可小于0.5Hz。系统固有频率可小于0.5Hz。系统固有频率可小于0.5Hz。


技术研发人员：马跃 李斌 于超
受保护的技术使用者：大连地拓重工有限公司
技术研发日：2022.05.07
技术公布日：2022/11/1