基于靜壓氣浮解耦裝置的三分量標(biāo)準(zhǔn)振動臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于靜壓氣浮解耦裝置的三分量標(biāo)準(zhǔn)振動臺。
技術(shù)背景
[0002]目前對三維測振傳感器的校準(zhǔn)多采用單維振動校準(zhǔn)系統(tǒng)對三測量軸依次進(jìn)行，而這種方法耗時較長、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，同時考慮到三維傳感器各維間的相互耦合，該方法較難得到反映維間耦合關(guān)系的靈敏度矩陣。因此，研制出可對三維測振傳感器三軸向同時激振的三分量標(biāo)準(zhǔn)振動臺，對測振傳感器校準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展及相應(yīng)行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步都具有重要的理論和實際意義。
[0003]中國專利201110207297.5披露了一種基于鎖扣式解耦裝置的三分量標(biāo)準(zhǔn)振動臺，包括底座，X向電磁振動臺，Y向電磁振動臺，Z向電磁振動臺和三維振動平臺，每個電磁振動臺均通過運(yùn)動解耦裝置與三維振動平臺連接；運(yùn)動解耦裝置包括第一邊框和第二邊框，第一邊框和第二邊框相互扣合，第一邊框和第二邊框均由外邊、內(nèi)邊、外邊與內(nèi)邊之間的第一連接側(cè)邊和第二連接側(cè)邊組成，邊框的外邊與內(nèi)邊相對，邊框的內(nèi)邊插入另一個邊框內(nèi)；第一邊框的內(nèi)邊中設(shè)有氣流通道和與氣流通道連通的通氣孔，通氣孔與外界連通；第一邊框的內(nèi)邊與第二邊框的內(nèi)邊和外邊之間均有微小間隙，微小間隙形成第一邊框內(nèi)邊的氣浮導(dǎo)軌；第二邊框的內(nèi)邊與第一邊框的外邊之間設(shè)有防止第二邊框與第一邊框外邊接觸的間隔；氣流通道與外部壓縮空氣源連通；第一邊框的外邊與電磁振動臺連接，第二邊框的外邊與三維振動平臺連接。這種振動臺采用鎖扣式結(jié)構(gòu)及靜壓氣浮支承實現(xiàn)力的傳遞，來解決三分量運(yùn)動解耦的問題。
[0004]該振動臺的缺點(diǎn)在于:1、通過在振動臺上固定第一邊框，在三維振動平臺上固定第二邊框，第一邊框和第二邊框相互扣合形成鎖扣式結(jié)構(gòu)，存在第一邊框和第二邊框的安裝精度要求高，第一邊框和第二邊框之間的氣膜面積有限，且第二邊框的存在增大了三維振動平臺的質(zhì)量。
[0005]2、振動臺往復(fù)振動時均需要通過鎖扣式結(jié)構(gòu)拉動三維振動平臺，鎖扣式結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)形變，振動臺的負(fù)擔(dān)大。
[0006]3、采用基于小孔節(jié)流的靜壓氣浮技術(shù)，小孔節(jié)流方式通常在節(jié)流孔出口處設(shè)計氣腔以提高承載能力，然而，氣腔的存在不可避免的使靜壓氣浮系統(tǒng)在特定頻率段產(chǎn)生“氣錘”振動現(xiàn)象，降低了靜壓氣浮系統(tǒng)的支撐穩(wěn)定性及上限使用頻率，此外，受限于節(jié)流小孔尺寸及加工精度，很難保證每個節(jié)流孔之間承載能力的均勻性，從而使被支撐的振動臺運(yùn)動部件產(chǎn)生傾斜及旋轉(zhuǎn)，對三分量振動臺運(yùn)動解親產(chǎn)生影響。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]為克服現(xiàn)有小孔節(jié)流技術(shù)使用于三分量標(biāo)準(zhǔn)振動臺運(yùn)動解耦裝置時難以獲得較好地承載能力的同時具有較高的支撐穩(wěn)定性以及由于支撐均勻性差而造成振動臺運(yùn)動部件傾斜及旋轉(zhuǎn)的缺點(diǎn)，本實用新型提供了一種承載力大、支撐穩(wěn)定且支撐均勻性好的基于靜壓氣浮解耦裝置的三分量標(biāo)準(zhǔn)振動臺。
[0008]基于靜壓氣浮解耦裝置的三分量標(biāo)準(zhǔn)振動臺，包括底座，所述的底座上設(shè)有X軸向振動臺和X軸向回復(fù)裝置，Y軸向振動臺和Y軸向回復(fù)裝置，Z軸向振動臺，和三維振動平臺；
[0009]其特征在于:X軸向振動臺隔著三維振動平臺與X軸向回復(fù)裝置相對，Y軸向振動臺隔著三維振動平臺與Y軸向回復(fù)裝置相對；
[0010]X軸向振動臺和Y軸向振動臺分別與各自的振動臺側(cè)靜壓氣浮板固定，振動臺側(cè)靜壓氣浮板與三維振動平臺之間有能形成氣膜的間隙；
[0011 ] X軸向回復(fù)裝置和Y軸向回復(fù)裝置分別由各自的復(fù)位彈簧和彈簧側(cè)靜壓氣浮板組成，復(fù)位彈簧與彈簧側(cè)靜壓氣浮板固定；Z軸向振動臺與Z軸向氣浮解耦裝置固定，Z軸向氣浮解耦裝置與三維振動平臺之間有能形成氣膜的間隙。
[0012]進(jìn)一步，彈簧側(cè)靜壓氣浮板和振動臺側(cè)靜壓氣浮板對稱地設(shè)置于三維振動平臺兩側(cè)。
[0013]X軸向振動臺、X軸向回復(fù)裝置共同作用實現(xiàn)所述的三維振動平臺沿X軸向振動；Y軸向振動臺，Y軸向回復(fù)裝置共同作用實現(xiàn)所述的三維振動平臺沿Y軸向振動；z軸向振動臺用于實現(xiàn)所述的三維振動平臺沿Z軸向振動。
[0014]以X軸向振動臺和X軸向回復(fù)裝置推動三維振動平臺的X軸向振動為例，X軸向振動臺向靠近三維振動平臺運(yùn)動時，X軸向振動臺及其與三維振動平臺之間的氣膜推動三維振動平臺向X軸向回復(fù)裝置的方向運(yùn)動，此時X軸向的復(fù)位彈簧被壓縮；當(dāng)X軸向振動臺復(fù)位時，三維振動平臺失去X軸向振動臺的推力，X軸向的復(fù)位彈簧復(fù)位，使三維振動平臺在X軸向復(fù)位。Y軸向振動臺和Y軸向回復(fù)裝置推動三維振動平臺的Y軸向振動與X軸向相同。
[0015]X軸向的復(fù)位彈簧和Y軸向的復(fù)位彈簧均為空氣彈簧。
[0016]進(jìn)一步，彈簧側(cè)靜壓氣浮板和振動臺側(cè)靜壓氣浮板分別由各自的基板和固定于基板上的多孔質(zhì)節(jié)流件組成，基板中設(shè)有與多孔質(zhì)節(jié)流件連通的氣流通道。高壓氣經(jīng)氣流通道和多孔質(zhì)節(jié)流件在靜壓氣浮板與三維振動平臺之間形成均勻的氣膜。
[0017]進(jìn)一步，多孔質(zhì)節(jié)流件有多個，多孔質(zhì)節(jié)流件均勾分布于基板上。
[0018]X軸向的彈簧側(cè)靜壓氣浮板和振動臺側(cè)靜壓氣浮板形成X軸向氣浮解耦裝置，Y軸向的彈簧側(cè)靜壓氣浮板和振動臺側(cè)靜壓氣浮板形成Y軸向氣浮解耦裝置。
[0019]進(jìn)一步，Z軸向氣浮解耦裝置由第一連接板、第二連接板、調(diào)整墊、Z軸靜壓氣浮板組成；調(diào)整墊位于第一連接板和第二連接板之間，第一連接板、第二連接板和調(diào)整墊剛性連接并圍成氣浮腔，Z軸靜壓氣浮板放置于氣浮腔內(nèi)；第二連接板設(shè)有缺口，三維振動平臺經(jīng)過缺口與Z軸靜壓氣浮板固定；第一連接板和第二連接板上分別設(shè)有各自的氣流通道和多孔質(zhì)節(jié)流件，每個連接板的氣流通道與多孔質(zhì)節(jié)流件連通。
[0020]所述的三維振動平臺設(shè)有連接角柱，所述的第二連接板設(shè)有直角缺口，共同實現(xiàn)將所述的三維振動平臺與第二連接板連接，且與所述的第一連接板之間形成間隔，與此同時，在所述的垂直靜壓氣浮板及所述的調(diào)整墊之間也存在間隔，所述各間隔的存在使三維振動平臺可以沿X、Y軸向自由振動。
[0021]所述的X、Y、Z軸向氣浮解耦裝置共同組成多孔質(zhì)靜壓氣浮解耦裝置，用于實現(xiàn)設(shè)計的三軸向標(biāo)準(zhǔn)振動臺輸出三軸向運(yùn)動的解耦。
[0022]本實用新型的工作過程為:當(dāng)某軸向振動臺產(chǎn)生運(yùn)動時，由于對應(yīng)軸向振動臺及空氣彈簧與氣浮解耦裝置之間通過螺栓剛性連接，振動首先傳遞到與該振動臺及空氣彈簧連接的氣浮解耦裝置，再通過對應(yīng)軸向氣浮解耦裝置產(chǎn)生的均勻靜壓氣膜將振動傳遞至三維振動平臺；由于所述的均勻靜壓氣膜對相應(yīng)軸向運(yùn)動力傳遞性能好，并對另外兩個軸向運(yùn)動產(chǎn)生的阻力小，很好地符合了運(yùn)動解耦的要求，所以，三維振動平臺輸出的運(yùn)動即是X、Y、Z三軸向振動臺輸出振動的合成。
[0023]本實用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:1、X軸向和Y軸向的氣膜位于靜壓氣浮板與三維振動平臺之間，氣膜能夠覆蓋的面積大。
[0024]2、三維振動平臺的X軸向和Y軸向振動過程中，振動臺和回復(fù)裝置交替驅(qū)動三維振動平臺，振動臺的負(fù)擔(dān)減輕；X軸向和Y軸向的靜壓氣浮板整體與振動臺或復(fù)位彈簧固定，不存在變形的問題。
[0025]3、多孔質(zhì)靜壓氣浮解耦裝置，在很好地實現(xiàn)振動力傳遞的同時，避免了非傳遞向運(yùn)動的干擾，很好地完成了三分量振動臺輸出三分量運(yùn)動的解耦。由于多孔質(zhì)節(jié)流件的節(jié)流面積遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)小孔節(jié)流方式，可提供更大承載能力的同時、具有穩(wěn)定且均勻的支撐性能，有效解決了傳統(tǒng)小孔節(jié)流產(chǎn)生“氣錘”振動及振動臺運(yùn)動部件傾斜及旋轉(zhuǎn)等問題。
【附圖說明】
[0026]圖1為三分量標(biāo)準(zhǔn)振動臺結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖2為X軸向振動臺連接圖。
[0028]圖3為X軸向回復(fù)裝置連接圖。
[0029]圖4為Z軸向振動臺連接圖。
[0030]圖5為Z軸向氣浮解耦裝置結(jié)構(gòu)圖，(a)是氣浮解耦裝置的正視圖，(b)是(a)的A-A向尚]視圖。
[0031]圖6為三維振動平臺安裝圖。
【具體實施方式】
[0032]實施例一
[0033]基于靜壓氣浮解耦裝置的三分量標(biāo)準(zhǔn)振動臺，如圖1所示，包括底座1，所述的底座I上設(shè)有沿X軸向振動的X軸向振動臺2以及X軸向回復(fù)裝置6，沿Y軸向振動的Y軸向振動臺3以及Y軸向回復(fù)裝置7，沿Z軸向振動的Z軸向振動臺4，和與所述的振動臺與回復(fù)裝置連接的三維振動平臺5 ;X軸向振動臺2、X軸向回復(fù)裝置6共同作用實現(xiàn)所述的三維振動平臺5沿X軸向振動；Y軸向振動臺3，Y軸向回復(fù)裝置7共同作用實現(xiàn)所述的三維振動平臺5沿Y軸向振動；Ζ軸向振動臺4用于實現(xiàn)所述的三維振動平臺5沿Z軸向振動。
[0034]如圖2所示，所述的X軸向振動臺2與振動臺側(cè)靜壓氣浮板21固定，如圖3所示，X軸向回復(fù)裝置6由X軸向空氣彈簧61及彈簧側(cè)靜壓氣浮板62組成；Χ軸向振動臺2與X軸向回復(fù)裝置6分別通過振動臺側(cè)靜壓氣浮板21及彈簧側(cè)靜壓氣浮板62與所述的三維振動平臺5之間形成氣膜，用于傳遞X軸向振動。
[0035]所述的振動臺側(cè)靜壓氣浮板21為板狀結(jié)構(gòu)，其上構(gòu)成第一傳遞面211、第二傳遞面212 ;所述的振動臺側(cè)靜壓氣浮板21與所述的X軸向振動臺2運(yùn)動部件通過螺栓連接，實現(xiàn)將X軸向振動臺2輸出振動傳遞到振動臺側(cè)靜壓氣浮板21，所述的第二傳遞面212與所述的三維振動平臺5之間存在微小間隙，并在此微小間隙產(chǎn)生氣膜，通過氣膜進(jìn)一步將X軸向振動臺2輸出振動傳遞到三維振動平臺5。
[0036]所述的第二傳遞面212設(shè)有多個節(jié)流器安裝孔，用于將多孔質(zhì)節(jié)流件213通過膠接方式安裝于振動臺側(cè)靜壓氣浮板21上，所述的振動臺側(cè)靜壓氣浮板21內(nèi)部設(shè)有對