[發(fā)明專利]一種低頻兩自由度水平隔振機(jī)構(gòu)

無效

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• 申請日: 2012-10-15
• 公開（公告）號: CN102927183A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱煜;徐登峰;管高峰;董桂清;李強;曹勝;閆永固;黎遠(yuǎn)成
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);北京華卓精科科技有限公司
• 主分類號: F16F7/00
• 分類號: F16F7/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低頻隔振機(jī)構(gòu),主要用于光學(xué)、聲學(xué)、半導(dǎo)體制造、精密測量和超精密領(lǐng)域中小型儀器設(shè)備的超低頻隔振。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體制造裝置、精密儀器、三維或六維測試設(shè)備等相關(guān)領(lǐng)域，為了達(dá)到較好的使用效果，必須安裝在能隔離微小基底擾動的平臺上。通常情況下，與精密儀器相關(guān)的設(shè)備安裝在空氣彈簧振動隔離平臺上。為了提高振動隔離系統(tǒng)隔振性能，必須減小固有頻率。為了減小空氣彈簧固有頻率，空氣彈簧上下腔室空間比例必須足夠小。然而同樣的理論并不能使水平方向的固有頻率減小。通常，為了減小振動隔離設(shè)備水平方向固有頻率，我們可以在空氣彈簧上面或者下面放置剛度較小的層疊橡膠。此外，層疊橡膠也被用于由于地基振動導(dǎo)致的設(shè)備振動的振動抑制設(shè)備，振動免疫設(shè)備，振動隔離系統(tǒng)中。但是，層疊橡膠具有一定的缺陷，當(dāng)負(fù)載質(zhì)量改變時，固有頻率也隨之改變；此外，由于剪切變形導(dǎo)致的負(fù)載放置區(qū)域減小，負(fù)載放置可能會表現(xiàn)出不穩(wěn)定。

目前水平隔振機(jī)構(gòu)有三線擺、倒擺與彈簧結(jié)合和正倒擺結(jié)合等結(jié)構(gòu)形式，都是很優(yōu)秀的水平隔振裝置，但其空間利用率較低，且機(jī)構(gòu)高度過大，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在提出一種低頻兩自由度水平隔振機(jī)構(gòu)，并要求其固有頻率不隨負(fù)載質(zhì)量變化而變化，同時在結(jié)構(gòu)發(fā)生微小位移時能穩(wěn)定支撐負(fù)載，并有效減小結(jié)構(gòu)體積和高度。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種低頻兩自由度水平隔振機(jī)構(gòu)，其特征在于：兩自由度水平隔振機(jī)構(gòu)包括上支撐板、下支撐板和剛性球，上支撐板設(shè)有上支撐板圓弧，下支撐板設(shè)有下支撐板圓弧，剛性球設(shè)置在上支撐板圓弧和下支撐板圓弧之間，且上支撐板圓弧的圓心、剛性球的球心和下支撐板圓弧的圓心三點位于同一豎直線上；上支撐板圓弧和下支撐板圓弧的半徑均大于剛性球的半徑。

上述技術(shù)方案中，所述的上支撐板圓弧和下支撐板圓弧的半徑相同或不同；上支撐板圓弧深度h1和下支撐板圓弧深度h2相同或不同，且兩圓弧深度之和小于剛性球的直徑。

本發(fā)明的另一技術(shù)特征是：上支撐板圓弧和下支撐板圓弧兩端延伸面為斜面、水平面或圓弧面。

為了增加負(fù)載承受能力，本發(fā)明還提供了一種低頻兩自由度水平隔振系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)是由三個以上所述的低頻兩自由度水平隔振機(jī)構(gòu)并聯(lián)而成，且構(gòu)成正多邊形或矩形。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點及突出性效果：該發(fā)明的水平方向固有頻率與負(fù)載質(zhì)量無關(guān)，并且由于支撐面為剛體，強度足夠大，不會發(fā)生明顯變形，因此支撐面很穩(wěn)定；另外，該發(fā)明結(jié)構(gòu)比較簡單緊湊，可以通過增加上支撐板圓弧和下支撐板圓弧深度來降低結(jié)構(gòu)的整體高度，并且很容易通過優(yōu)化相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸以減小水平固有頻率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的低頻兩自由度水平隔振機(jī)構(gòu)受到外部擾動發(fā)生偏移時的位置圖。

圖2為低頻兩自由度水平隔振機(jī)構(gòu)處于平衡時的位置圖。

圖3為本發(fā)明提供的有四個低頻兩自由度水平隔振機(jī)構(gòu)并聯(lián)組成隔振系統(tǒng)的外觀圖。

圖中：1-剛性球；2-下支撐板圓弧；3-上支撐板圓弧；4-下支撐板；5-上支撐板；h1-上支撐板圓弧深度；h2-下支撐板圓弧深度；C1-剛性球球心；C2-下支撐板圓弧圓心；C3-上支撐板圓弧圓心；R1-剛性球半徑；R2-下支撐板圓弧半徑；R3-上支撐板圓弧半徑；A-平衡位置時剛性球與下支撐板圓弧接觸點；B-平衡位置時剛性球與上支撐板圓弧接觸點；A1-偏移位置時剛性球與下支撐板圓弧接觸點；B1-偏移位置時剛性球與上支撐板圓弧接觸點；α-下支撐板圓弧偏移角度；β-上支撐板圓弧偏移角度；θ-偏移位置時剛性球球心與上支撐板圓弧圓心連線和剛性球與下支撐板圓弧圓心連線的夾角。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式和結(jié)構(gòu)原理做進(jìn)一步的說明：