專利名稱：隔振地基精密調(diào)平系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隔振地基精密調(diào)平系統(tǒng)，尤其是涉及由空氣彈簧支撐的隔振地 基精密調(diào)平系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由空氣彈簧支撐的地基隔振系統(tǒng)已應(yīng)用在超精密測量、超精密加工領(lǐng)域中。 目前在實際空氣彈簧隔振系統(tǒng)中主要部分包括地基、空氣彈簧、供氣裝置、高 度控制單元。其高度控制環(huán)節(jié)是以大地為基準，利用位移傳感器測量地基與大 地之間的相對位移以控制充氣閥門的開關(guān)改變地基的高度。大地不是絕對水平 的，因此每支位移傳感器測量的基點不同，支撐地基的多個空氣彈簧很難升高 到同一高度，地基的水平度不能保證，將影響地基上設(shè)備的性能，也會給超精 密測量及加工帶來誤差。
在目前的空氣彈簧隔振系統(tǒng)中主要應(yīng)用開關(guān)電磁閥給空氣彈簧充氣，只有 通、斷兩個狀態(tài)，單位時間內(nèi)的氣體流量不可調(diào)節(jié)，空氣彈簧剛度較差，當氣 體流量過大時不利于空氣彈簧充氣過程中的穩(wěn)定性，從而導致整個地基上升過 程中發(fā)生漂移，對地基及其附屬設(shè)備都具有破壞性。
根據(jù)"三點確定一平面"可得出三個空氣彈簧就可以將隔振地基支撐起來。而 在目前實際應(yīng)用空氣彈簧隔振系統(tǒng)中，隔振地基大多是由三個以上的空氣彈簧 支撐，當隔振地基被支撐起來脫離地面后，不一定每個空氣彈簧都充分受力并 跟隔振地基全部接觸，當某一個或幾個空氣彈簧沒有和隔振地基充分接觸時就 是常說的虛腿情況。虛腿情況極易發(fā)生且表面上不易察覺，這種情況下隔振地 基與空氣彈簧均受力不均，是造成空氣彈簧破裂、地基傾倒等事故的隱患，更 容易損壞地基之上各種設(shè)備。因此，有必要在空氣彈簧隔振系統(tǒng)的工作狀態(tài)下， 時時監(jiān)測各空氣彈簧的內(nèi)壓或流入空氣彈簧內(nèi)的空氣流量，以免發(fā)生虛腿或過載。
另外，空氣彈簧隔振系統(tǒng)的主要應(yīng)用是在隔振地基上放置一些超精密的儀 器設(shè)備進行超精密測量與超精密加工。隔振地基一般由鋼筋水泥澆筑而成并且 面積較大，不能實現(xiàn)高精度平面度，達不到超精密儀器設(shè)備的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服背景技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種隔振地
基精密調(diào)平系統(tǒng)。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
包括隔振地基、精密光學隔振平臺、空氣彈簧、供氣裝置、水平監(jiān)測器、 虛腿監(jiān)測裝置、控制器和控制閥；隔振地基下底面由4、 6或8個空氣彈簧支撐， 精密光學隔振平臺放置于隔振地基上，精密光學隔振平臺上放置一個或兩個用 以測量兩互相垂直方向上隔振平臺與絕對水平面夾角的水平監(jiān)測器，虛腿監(jiān)測 裝置分別與各自的空氣彈簧相連接，水平監(jiān)測器和虛腿監(jiān)測裝置的輸出端分別 與控制器的輸入端連接，控制器的輸出端與各個控制閥連接，每個控制閥的氣 路接口分別與各自的空氣彈簧相連，供氣裝置分別對每個控制閥供氣，控制閥 的閥門開口大小可調(diào)節(jié)。
所述的水平監(jiān)測器為單軸傾角傳感器、雙軸傾角傳感器、單軸加速度傳感器、 雙軸加速度傳感器或電子水平儀。
所述的控制閥為電氣比例閥或節(jié)流閥-電磁換向閥組合，所述的控制閥的閥 門開口大小調(diào)節(jié)是電氣比例閥的閥門開口大小由控制器調(diào)節(jié)，節(jié)流閥-電磁換向 閥組合閥門大小手動調(diào)節(jié)。
所述的精密光學隔振平臺為阻尼式精密光學隔振平臺或氣墊式精密光學隔 振平臺。
所述的虛腿監(jiān)測裝置為氣壓傳感器或氣壓開關(guān)。 所述的虛腿監(jiān)測裝置為流量計、流量開關(guān)或流速計。 與背景技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是
1、 可實時自動調(diào)平精密光學隔振平臺，在隔振的基礎(chǔ)上進一步實現(xiàn)絕對水 平，為超精密測量及超精密加工提供良好條件。
2、 選用閥門可調(diào)節(jié)控制閥實現(xiàn)空氣彈簧充氣過程中的微量進氣，提高調(diào)平 精度，并能維持系統(tǒng)穩(wěn)定。
3、 可實時監(jiān)測各個空氣彈簧的內(nèi)壓或者進入各個空氣彈簧的空氣流量，進 而判斷各個空氣彈簧受力是否正常，解決虛腿問題，消除空氣彈簧破裂、地基 傾倒等事故的隱患，保護隔振平臺上精密儀器設(shè)備的正常運行。
4、 選用精密光學隔振平臺放置隔振地基之上可實現(xiàn)二級隔振，加強隔振效 果，精密光學隔振平臺具有高精度平面度，能滿足各種精密儀器對環(huán)境的要求。
本發(fā)明適用于超精密測量、超精密加工。


圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
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圖2是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)原理示意圖。 圖3是本發(fā)明實施例1的工作流程圖。
圖中1、隔振地基，2、阻尼式精密光學隔振平臺，3、空氣彈簧，4、兩 個單軸傾角傳感器、兩個電子水平儀或兩個單軸加速度傳感器，5、控制器，6、 供氣裝置，7、氣壓傳感器或氣壓開關(guān)，8、電氣比例閥，9、氣墊式精密光學隔 振平臺，10、雙軸傾角傳感器或雙軸加速度傳感器，11、流速計、流量計或流 量開關(guān)，12、節(jié)流閥，13電磁換向閥。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步詳細描述。
實施例1:
如圖1所示，本發(fā)明包括隔振地基l、阻尼式精密光學隔振平臺2、四個空 氣彈簧3、供氣裝置6、水平監(jiān)測器、虛腿監(jiān)測裝置、控制器5和控制閥；隔振 地基1下底面四個角上分別由四個空氣彈簧3支撐，阻尼式精密光學隔振平臺2 放置于隔振地基1上，阻尼式精密光學隔振平臺2上放置兩個用以測量兩互相 垂直方向上精密光學隔振平臺與絕對水平面夾角的水平監(jiān)測器，"虛腿"監(jiān)測裝置 分別與各自的空氣彈簧3相連接，水平監(jiān)測器和虛腿監(jiān)測裝置的輸出端分別與 控制器5的輸入端連接，控制器的輸出端與各個控制閥連接，每個控制閥的氣 路接口分別與各自的空氣彈簧3相連，供氣裝置6分別對每個控制閥供氣，控 制閥的閥門開口大小可調(diào)節(jié)。
所述的空氣彈簧3采用05OD空氣彈簧；所述的水平監(jiān)測器為兩個單軸傾 角傳感器或兩個電子水平儀或兩個單軸加速度傳感器4;所述的虛腿監(jiān)測裝置為 氣壓傳感器或氣壓開關(guān)7;所述的控制閥為電氣比例閥8。
其工作原理如下
如圖3所示，隔振地基1下底面由四個空氣彈簧3支撐。非工作狀態(tài)下， 隔振地基1位于地面上，各個空氣彈簧3內(nèi)壓為大氣壓，處于自然狀態(tài)，與隔 振地基1脫離。工作時，由空氣壓縮機、大型儲氣罐、后冷卻器、冷凍式干燥 器、主管路過濾器、油霧分離器、除臭過濾器等空氣凈化元器件組成的供氣裝 置6通過四個電氣比例閥給對應(yīng)空氣彈簧3充氣，使空氣彈簧3膨脹且高度增 加，直至四個空氣彈簧3分別與隔振地基1接觸并將其慢慢撐起、脫離地面， 若已達到指定高度則控制器5發(fā)出指令關(guān)閉控制閥，停止充氣。在此過程中， 四個氣壓傳感器7分別實時測量對應(yīng)空氣彈簧3的內(nèi)壓，并將數(shù)值傳遞給控制 器5，控制器5判斷壓力值是否在空氣彈簧3能承受范圍之內(nèi)并將四個壓力值作
比較，通過控制算法分析是否有虛腿情況發(fā)生并分析四個空氣彈簧3及隔振地 基1的受力情況。若有異常情況，立即停止系統(tǒng)目前的工作狀態(tài)，關(guān)閉電氣比 例閥8，發(fā)出報警。由控制器5根據(jù)控制算法給內(nèi)壓小的空氣彈簧3充氣，使四 個空氣彈簧3及隔振地基1受力平衡，消除虛腿情況，然后繼續(xù)系統(tǒng)原來的工 作狀態(tài)。
當隔振地基1升高到指定位置且各個空氣彈簧3內(nèi)壓符合條件時，停止充 氣。此時開啟自動調(diào)平系統(tǒng)，兩個單軸傾角傳感器4將阻尼式精密光學隔振平 臺2兩垂直方向上的傾斜角度值傳送給控制器5 (上位機軟件)，控制器5根據(jù) 控制算法打開對應(yīng)的電氣比例閥8，并根據(jù)傾斜角度值的大小調(diào)節(jié)電氣比例閥8 的閥門大小，角度值大時閥門開度大，角度值小時閥門開度小。然后由供氣裝 置6給對應(yīng)空氣彈簧3充氣，使空氣彈簧3高度發(fā)生變化，進而改變阻尼式隔 振平臺的傾斜角度值。反復執(zhí)行此過程，當阻尼式精密光學隔振平臺2傾斜角 度值到達誤差范圍之內(nèi)時可認為調(diào)平。此時即可運行精密儀器，進行超精密測 量或超精密加工。
實施例2:
如圖2所示，本發(fā)明包括隔振地基l、氣墊式精密光學隔振平臺9、四個空 氣彈簧3、供氣裝置6、水平監(jiān)測器、虛腿監(jiān)測裝置、控制器5和控制閥；隔振 地基1下底面四個角上分別由空氣彈簧3支撐，氣墊式精密光學隔振平臺9放 置于隔振地基1上，氣墊式精密光學隔振平臺9上放置兩個用以測量兩互相垂 直方向上隔振平臺與絕對水平面夾角的水平監(jiān)測器，虛腿監(jiān)測裝置分別與各自 的空氣彈簧3相連接，水平監(jiān)測器和虛腿監(jiān)測裝置的輸出端分別與控制器5的 輸入端連接，控制器的輸出端與各個控制閥連接，每個控制閥的氣路接口分別 與各自的空氣彈簧3相連，供氣裝置6分別對每個控制閥供氣，控制閥的閥門 開口大小可調(diào)節(jié)。
所述的空氣彈簧3采用小550D空氣彈簧；所述的水平監(jiān)測器為雙軸傾角傳 感器或雙軸加速度傳感器10;所述的虛腿監(jiān)測裝置為流速計、流量計或流量傳 感器lh所述的控制閥為節(jié)流閥12-電磁換向閥13組合。
其工作原理如下
隔振地基1升起過程與實施例1相同。在此過程中，四個流量計11分別實
時測量流入對應(yīng)空氣彈簧3中的空氣流量，并將數(shù)值傳遞給控制器5，控制器5 判斷流量值是否在空氣彈簧3能承受范圍之內(nèi)并將四個流量值作比較，通過控 制算法分析四個空氣彈簧3及隔振地基1的受力情況以查看是否發(fā)生虛腿情況。 若有異常情況，立即停止系統(tǒng)目前的工作狀態(tài)，關(guān)閉電磁換向閥13，發(fā)出報警。 由控制器5根據(jù)控制算法給空氣流量小的空氣彈簧3充氣或給空氣流量大的空 氣彈簧3放氣，使四個空氣彈簧3內(nèi)的及隔振地基1受力平衡，消除虛腿情況， 然后繼續(xù)系統(tǒng)原來的工作狀態(tài)。
當隔振地基1升高到指定位置且流入各個空氣彈簧3內(nèi)的空氣流量符合條 件時，停止充氣。手動調(diào)節(jié)節(jié)流閥12，實現(xiàn)微量進氣保證調(diào)平精度。此時開啟 自動調(diào)平系統(tǒng)，雙軸傾角傳感器10將氣墊式精密光學隔振平臺9兩垂直方向上 的傾斜角度的數(shù)值傳送給控制器5 (上位機軟件)，控制器5根據(jù)控制算法打開 對應(yīng)的節(jié)流閥12-電磁換向閥13組合，然后供氣裝置6給對應(yīng)空氣彈簧3充氣， 使空氣彈簧3高度發(fā)生變化，進而改變氣墊式隔振平臺的傾斜角度值。反復執(zhí) 行此過程，當隔振平臺9傾斜角度值到達誤差范圍之內(nèi)時可認為調(diào)平。此時即 可運行精密儀器，進行超精密測量或超精密加工。
權(quán)利要求
1、一種隔振地基精密調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于包括隔振地基、精密光學隔振平臺、空氣彈簧、供氣裝置、水平監(jiān)測器、虛腿監(jiān)測裝置、控制器和控制閥；隔振地基下底面由4、6或8個空氣彈簧支撐，精密光學隔振平臺放置于隔振地基上，精密光學隔振平臺上放置一個或兩個用以測量兩互相垂直方向上隔振平臺與絕對水平面夾角的水平監(jiān)測器，虛腿監(jiān)測裝置分別與各自的空氣彈簧相連接，水平監(jiān)測器和虛腿監(jiān)測裝置的輸出端分別與控制器的輸入端連接，控制器的輸出端與各個控制閥連接，每個控制閥的氣路接口分別與各自的空氣彈簧相連，供氣裝置分別對每個控制閥供氣，控制閥的閥門開口大小可調(diào)節(jié)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔振地基精密調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于所述 的水平監(jiān)測器為單軸傾角傳感器、雙軸傾角傳感器、單軸加速度傳感器、雙軸 加速度傳感器或電子水平儀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔振地基精密調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于所述 的控制閥為電氣比例閥或節(jié)流閥-電磁換向閥組合，所述的控制閥的閥門開口大 小調(diào)節(jié)是電氣比例閥的閥門開口大小由控制器調(diào)節(jié)，節(jié)流閥-電磁換向閥組合閥 門大小手動調(diào)節(jié)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔振地基精密調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于所述 的精密光學隔振平臺為阻尼式精密光學隔振平臺或氣墊式精密光學隔振平臺。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔振地基精密調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于所述 的虛腿監(jiān)測裝置為氣壓傳感器或氣壓開關(guān)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔振地基精密調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于所述 的虛腿監(jiān)測裝置為流量計、流量開關(guān)或流速計。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種隔振地基精密調(diào)平系統(tǒng)。隔振地基下底面由空氣彈簧支撐，精密光學隔振平臺放置于隔振地基上，精密光學隔振平臺上放置一個或兩個用以測量兩互相垂直方向上隔振平臺與絕對水平面夾角的水平監(jiān)測器，虛腿監(jiān)測裝置分別與各自的空氣彈簧相連接，水平監(jiān)測器和虛腿監(jiān)測裝置的輸出端分別與控制器的輸入端連接，控制器的輸出端與各個控制閥連接，每個控制閥的氣路接口分別與各自的空氣彈簧相連，供氣裝置分別對每個控制閥供氣。本發(fā)明實現(xiàn)二級隔振，隔振平臺具有高精度平面度，滿足各種精密儀器對環(huán)境的要求；控制閥實現(xiàn)空氣彈簧充氣過程中的微量進氣，提高調(diào)平精度，并能維持系統(tǒng)穩(wěn)定。它適用于超精密測量、超精密加工。
文檔編號E02D31/08GK101353897SQ20081012040
公開日2009年1月28日 申請日期2008年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日
發(fā)明者葉樹亮, 李東升, 楠 滿 申請人:中國計量學院