一种基于分子弹簧的准零刚度隔振器的制作方法

本发明涉及半导体专用器件，具体是一种基于分子弹簧的准零刚度隔振器。

背景技术：

1、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。

2、分子弹簧隔振技术是一种基于全新机理的被动隔振技术。将水和多孔疏水材料组成的分子弹簧介质密封在活塞液压缸内组成分子弹簧隔振器，当压缩分子弹簧介质至一定压强时，水分子会侵入沸石颗粒的疏水纳米微孔，当卸载时，水分子自动从微孔中逸出，在这个过程机械能和表面能相互转化，实现能量储存和释放。由于材料具有疏水性，在低压时水分子无法进入微孔；当压强达到某一临界值时，水分子克服毛细管力，开始大量侵入微孔，分子弹簧刚度降低；当所有微孔饱和后，继续加压将不再有水分子进入微孔；卸载过程即为这一过程的逆过程。因此分子弹簧隔振器表现出高静低动的分段刚度特性，使其具有高静承载力和低动态刚度的特性，不仅能承受设备的自重，而且在静平衡位置附近的动刚度趋近于零，是一种比较理想的准零刚度被动隔振器。然而，大部分被动式准零刚度隔振器只是针对单一隔振对象进行设计的，一旦隔振器制作完成，结构参数便无法进行改变。因此在隔振质量改变如过载或欠载时，分子弹簧便不再拥有准零刚度特性，隔振性能下降甚至效果不如线性隔振系统，这大大限制了其应用范围。少部分隔振器能够实现变载荷下仍然具备准零刚度特性，但存在隔振质量不能够连续变化，隔振器只能在几个特定质量处保持准零刚度，适用范围小，且定位精度不够。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于分子弹簧的准零刚度隔振器，以解决上述背景技术中存在的问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：一种基于分子弹簧的准零刚度隔振器，包括活塞缸、活塞、水和沸石，所述活塞安装在活塞缸内部，所述活塞与活塞缸组成的空间内充满水和沸石，所述活塞顶部中间垂直连接有推杆，所述活塞顶部、推杆左右两侧分别安装有电磁铁，所述电磁铁垂直上方对应安装有永磁体，所述永磁体顶部左右两侧分别安装有金属弹簧a，所述金属弹簧a顶部与活塞缸顶部内侧连接，所述永磁体顶部中间安装有垫板，所述垫板接触连接有穿过活塞缸的顶丝，所述活塞缸顶部左右外侧分别安装有滑轨，所述滑轨上安装有滑块，所述滑块外侧安装有锁紧螺丝，所述滑块顶部安装有隔振器，所述隔振器包括外壳，所述外壳内侧底部安装有音圈电机，所述音圈电机顶部安装有支撑板，所述支撑板顶部连接有穿过外壳顶部支撑杆，所述支撑杆外侧套装有金属弹簧b，所述金属弹簧b顶部与外壳顶部内侧通过上垫块连接，所述金属弹簧b底部与支撑板底部通过下垫块连接，所述推杆顶部垂直连接有顶板，所述支撑杆顶部与顶板底部连接，所述活塞缸外侧底部安装有储液罐，所述储液罐内部装有氯化钠溶液，所述储液罐顶部安装有连通储液罐与活塞缸的导管，所述导管上安装有液压泵和止回阀，所述顶板底部还安装有加速度传感器，所述活塞缸顶部还安装有位置传感器和控制器。

3、进一步地，所述活塞缸呈内设空腔的圆柱形结构。

4、进一步地，所述推杆连接在顶板底部中间。

5、进一步地，所述金属弹簧a与活塞缸之间还安装有上导向块，所述金属弹簧a与永磁体之间还安装有下导向块。

6、进一步地，所述支撑杆与顶板之间还安装有橡胶块。

7、进一步地，所述活塞外侧与活塞缸之间还安装有密封圈。

8、进一步地，所述活塞缸顶部设有内螺纹与顶丝螺纹连接。

9、进一步地，所述储液罐顶部还设有橡胶阀，液压泵启动时可以进气，充填氯化钠溶液时可以拔掉。

10、进一步地，所述控制器通过电缆与电磁铁、音圈电机、加速度传感器、位置传感器连接。

11、本发明的有益效果为：

12、本发明通过分子弹簧与磁浮结构并联实现系统竖向静态准零刚度，并通过磁矩、电流的调整可以满足不同负载的承载要求，针对过重负载，通过注入氯化钠溶液提高分子弹簧液体表面张力，可以进一步提高系统承载力满足大负载承重要求。

13、本发明在系统遇到振动时，会打破原有的静态准零刚度状态，高频振动时，通过金属弹簧b与橡胶块的并联实现高频减振效果；通过音圈电机驱动实现低频减振。

14、本发明系统可以实现0.2hz~150hz的振动控制，隔振带宽，定位精确，可以适应于不同型号的精密仪器，最大承重可达2000kg，适用范围广，通用性强。

技术特征：

1.一种基于分子弹簧的准零刚度隔振器，包括活塞缸、活塞、水和沸石，其特征在于，所述活塞安装在活塞缸内部，所述活塞与活塞缸组成的空间内充满水和沸石，所述活塞顶部中间垂直连接有推杆，所述活塞顶部、推杆左右两侧分别安装有电磁铁，所述电磁铁垂直上方对应安装有永磁体，所述永磁体顶部左右两侧分别安装有金属弹簧a，所述金属弹簧a顶部与活塞缸顶部内侧连接，所述永磁体顶部中间安装有垫板，所述垫板接触连接有穿过活塞缸的顶丝，所述活塞缸顶部左右外侧分别安装有滑轨，所述滑轨上安装有滑块，所述滑块外侧安装有锁紧螺丝，所述滑块顶部安装有隔振器，所述隔振器包括外壳，所述外壳内侧底部安装有音圈电机，所述音圈电机顶部安装有支撑板，所述支撑板顶部连接有穿过外壳顶部支撑杆，所述支撑杆外侧套装有金属弹簧b，所述金属弹簧b顶部与外壳顶部内侧通过上垫块连接，所述金属弹簧b底部与支撑板底部通过下垫块连接，所述推杆顶部垂直连接有顶板，所述支撑杆顶部与顶板底部连接，所述活塞缸外侧底部安装有储液罐，所述储液罐内部装有氯化钠溶液，所述储液罐顶部安装有连通储液罐与活塞缸的导管，所述导管上安装有液压泵和止回阀，所述顶板底部还安装有加速度传感器，所述活塞缸顶部还安装有位置传感器和控制器。

2.根据权利要求1所述的一种基于分子弹簧的准零刚度隔振器，其特征在于，所述活塞缸呈内设空腔的圆柱形结构。

3.根据权利要求1所述的一种基于分子弹簧的准零刚度隔振器，其特征在于，所述推杆连接在顶板底部中间。

4.根据权利要求1所述的一种基于分子弹簧的准零刚度隔振器，其特征在于，所述金属弹簧a与活塞缸之间还安装有上导向块，所述金属弹簧a与永磁体之间还安装有下导向块。

5.根据权利要求1所述的一种基于分子弹簧的准零刚度隔振器，其特征在于，所述支撑杆与顶板之间还安装有橡胶块。

6.根据权利要求1所述的一种基于分子弹簧的准零刚度隔振器，其特征在于，所述活塞外侧与活塞缸之间还安装有密封圈。

7.根据权利要求1所述的一种基于分子弹簧的准零刚度隔振器，其特征在于，所述活塞缸顶部设有内螺纹与顶丝螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于分子弹簧的准零刚度隔振器，其特征在于，所述储液罐顶部还设有橡胶阀，液压泵启动时可以进气，充填氯化钠溶液时可以拔掉。

9.根据权利要求1所述的一种基于分子弹簧的准零刚度隔振器，其特征在于，所述控制器通过电缆与电磁铁、音圈电机、加速度传感器、位置传感器连接。

技术总结
本发明提供一种基于分子弹簧的准零刚度隔振器，包括活塞缸、活塞、水和沸石，所述活塞安装在活塞缸内部，所述活塞与活塞缸组成的空间内充满水和沸石，所述活塞顶部中间垂直连接有推杆，所述活塞顶部、推杆左右两侧分别安装有电磁铁，所述电磁铁垂直上方对应安装有永磁体，所述活塞缸顶部左右外侧分别安装有滑轨，所述滑轨上安装有滑块，所述滑块外侧安装有锁紧螺丝，所述滑块顶部安装有隔振器，所述活塞缸外侧底部安装有储液罐，所述储液罐内部装有氯化钠溶液。本发明系统可以实现0.2Hz~150Hz的振动控制，隔振带宽，定位精确，可以适应于不同型号的精密仪器，最大承重可达2000kg，适用范围广，通用性强。

技术研发人员：马跃,尹波,贾国辉,李剑钊
受保护的技术使用者：大连地拓电子工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15