基于推挽式氣浮解耦裝置的三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于推挽式氣浮解耦裝置的三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)。
技術(shù)背景
[0002]目前對(duì)三維測(cè)振傳感器的校準(zhǔn)多采用單維振動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)對(duì)三測(cè)量軸依次進(jìn)行，而這種方法耗時(shí)較長、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，同時(shí)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(duì)三維測(cè)振傳感器三軸向同時(shí)激振的三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)，對(duì)測(cè)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(shí)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(dòng)臺(tái)，包括底座，X軸向電磁振動(dòng)臺(tái)，Y軸向電磁振動(dòng)臺(tái)，Z軸向電磁振動(dòng)臺(tái)和三維振動(dòng)平臺(tái)，每個(gè)電磁振動(dòng)臺(tái)均通過運(yùn)動(dòng)解耦裝置與三維振動(dòng)平臺(tái)連接；運(yùn)動(dòng)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(duì)，邊框的內(nèi)邊插入另一個(gè)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(dòng)臺(tái)連接，第二邊框的外邊與三維振動(dòng)平臺(tái)連接。這種振動(dòng)臺(tái)采用鎖扣式結(jié)構(gòu)及靜壓氣浮支承實(shí)現(xiàn)力的傳遞，來解決三分量運(yùn)動(dòng)解耦的問題。
[0004]該振動(dòng)臺(tái)的缺點(diǎn)在于:1、振動(dòng)臺(tái)往復(fù)振動(dòng)時(shí)均需要通過鎖扣式結(jié)構(gòu)拉動(dòng)三維振動(dòng)平臺(tái)，鎖扣式結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)形變，振動(dòng)臺(tái)的負(fù)擔(dān)大。
[0005]2、通過在振動(dòng)臺(tái)上固定第一邊框，在三維振動(dòng)平臺(tái)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(dòng)平臺(tái)的質(zhì)量。
[0006]3、易受三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)中運(yùn)動(dòng)解耦裝置氣膜剛度不穩(wěn)定、彈性回復(fù)裝置非線性等因素影響，從而使三維振動(dòng)平臺(tái)不能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確跟隨各軸向振動(dòng)臺(tái)輸出振動(dòng)激勵(lì)信號(hào)，影響三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)輸出振動(dòng)信號(hào)精度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在振動(dòng)臺(tái)往復(fù)振動(dòng)時(shí)均需要通過鎖扣式結(jié)構(gòu)拉動(dòng)三維振動(dòng)平臺(tái)，鎖扣式結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)形變，振動(dòng)臺(tái)的負(fù)擔(dān)大的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種推動(dòng)力由兩個(gè)振動(dòng)臺(tái)交替提供，減輕了單個(gè)振動(dòng)臺(tái)對(duì)負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的負(fù)擔(dān)的基于推挽式氣浮解耦裝置的三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)。
[0008]基于推挽式氣浮解耦裝置的三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)，包括底座和設(shè)置于底座上的一對(duì)X軸向振動(dòng)臺(tái)，一對(duì)Y軸向振動(dòng)臺(tái)，一個(gè)Z軸向振動(dòng)臺(tái)和三維振動(dòng)平臺(tái)，兩個(gè)X軸向振動(dòng)臺(tái)對(duì)稱設(shè)置于三維振動(dòng)平臺(tái)兩側(cè)，兩個(gè)Y軸向振動(dòng)臺(tái)對(duì)稱設(shè)置于三維振動(dòng)平臺(tái)兩側(cè)，X軸向振動(dòng)臺(tái)與Y軸向振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向正交；每個(gè)振動(dòng)臺(tái)分別通過各自的運(yùn)動(dòng)解耦裝置與三維振動(dòng)平臺(tái)連接，運(yùn)動(dòng)解耦裝置一端與對(duì)應(yīng)的振動(dòng)臺(tái)固定連接，另一端與三維振動(dòng)平臺(tái)之間具有能夠形成氣膜的間隙；兩個(gè)X軸向振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)方向和振動(dòng)頻率相同；兩個(gè)Y軸向振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)方向和振動(dòng)頻率相同。
[0009]進(jìn)一步，X軸向運(yùn)動(dòng)解耦裝置和Y軸向運(yùn)動(dòng)解耦裝置分別包括各自的氣浮導(dǎo)軌，均勻分布于氣浮導(dǎo)軌上的節(jié)流氣孔和設(shè)置于氣浮導(dǎo)軌中、連通節(jié)流氣孔與氣源的氣流通道。
[0010]進(jìn)一步，Z軸向運(yùn)動(dòng)解耦裝置包括基體和氣浮板，基體中有氣浮腔，氣浮板放置于氣浮腔中并與氣浮腔間隙配合；氣浮板上固定有連接桿，連接桿與三維振動(dòng)平臺(tái)固定；氣浮板上均勻分布有形成氣浮板上表面的上氣膜的上節(jié)流氣孔和形成氣浮板下表面的下氣膜的下節(jié)流氣孔；氣浮板上設(shè)有與氣源連通的供氣通道，基體上設(shè)有氣源接口。
[0011]進(jìn)一步，X軸向運(yùn)動(dòng)解耦裝置和Y軸向運(yùn)動(dòng)解耦裝置的氣流通道由多個(gè)與氣源連通的進(jìn)氣道和連通各個(gè)進(jìn)氣道的連通氣道組成，節(jié)流氣孔沿進(jìn)氣道陣列分布；進(jìn)氣道和連通氣道分別由開設(shè)于氣浮導(dǎo)軌上的通孔和設(shè)置于通孔一端的堵頭組成，進(jìn)氣道一端設(shè)置堵頭，另一端為與氣源連接的進(jìn)氣接口 ；連通氣道兩端均設(shè)置堵頭。進(jìn)氣道可以是一個(gè)也可以是多個(gè)，連通氣道可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)。
[0012]進(jìn)一步，Z軸向運(yùn)動(dòng)解耦裝置的基體由下連接板，上蓋板和墊圈組成，下連接板與Z軸向振動(dòng)臺(tái)固定，下連接板、上蓋板和墊圈圍成氣浮腔，上蓋板具有允許連接桿穿過并與連接桿間隙配合的通孔，氣源接口開設(shè)于墊圈上，氣源接口對(duì)準(zhǔn)供氣通道的進(jìn)氣口。
[0013]進(jìn)一步，上蓋板與墊圈一體。
[0014]進(jìn)一步，氣浮板的供氣通道由交叉的縱向氣道和橫向氣道組成，縱向氣道沿氣浮板縱向均勻分布，橫向氣道沿氣浮板橫向均勻分布；上節(jié)流氣孔圍成第一氣孔圈，下節(jié)流氣孔圍成第二氣孔圈，第一氣孔圈、第二氣孔圈和氣浮板同軸；至少一個(gè)橫向氣道或者縱向氣道設(shè)置氣源接口。
[0015]X、Y、Z軸向運(yùn)動(dòng)解耦裝置共同構(gòu)成推挽式氣浮解耦裝置。
[0016]本實(shí)用新型的工作過程為:當(dāng)三分量振動(dòng)臺(tái)均處于靜止?fàn)顟B(tài)、未輸出振動(dòng)時(shí)，在X軸向運(yùn)動(dòng)解耦裝置與三維振動(dòng)平臺(tái)之間，Y軸向運(yùn)動(dòng)解耦裝置與三維振動(dòng)平臺(tái)之間分別形成靜壓氣膜，在Z軸向運(yùn)動(dòng)解耦裝置的氣浮板的上表面和下表面分別形成氣膜，如此，三分量振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)方向X、Y、Z上均形成兩層具有一定剛度的氣膜，對(duì)三維振動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生擠壓作用，用于實(shí)現(xiàn)在振動(dòng)臺(tái)輸出振動(dòng)時(shí)，將振動(dòng)傳遞到三維振動(dòng)平臺(tái)。
[0017]以X軸向振動(dòng)為例，假設(shè)兩個(gè)X軸向振動(dòng)臺(tái)分設(shè)于三維振動(dòng)平臺(tái)的前側(cè)和后側(cè)。當(dāng)X軸向振動(dòng)臺(tái)啟動(dòng)后，以一個(gè)周期為例，前側(cè)的X軸向振動(dòng)臺(tái)向后運(yùn)動(dòng)，前側(cè)X軸向振動(dòng)臺(tái)通過氣膜推動(dòng)三維振動(dòng)平臺(tái)向后運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，后側(cè)X軸向振動(dòng)臺(tái)也向后運(yùn)動(dòng)；接著，后側(cè)X軸向振動(dòng)臺(tái)向前運(yùn)動(dòng)，后側(cè)X軸向振動(dòng)臺(tái)通過氣膜推動(dòng)三維振動(dòng)平臺(tái)向前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，前側(cè)X軸向振動(dòng)臺(tái)也向前運(yùn)動(dòng)。如此，兩個(gè)X軸向振動(dòng)臺(tái)共同作用，一推一挽完成三維振動(dòng)平臺(tái)在一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)Y軸向振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方式與X軸向相同。
[0018]在一個(gè)周期內(nèi)，Z軸向的運(yùn)動(dòng)方式說明如下:氣浮板的上表面和下表面分別形成均勻的氣膜。Z軸向振動(dòng)臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，下連接板與氣浮板之間的下表面氣膜和氣浮板與上蓋板之間的上表面氣膜使氣浮板與下連接板、Z軸向振動(dòng)臺(tái)同步運(yùn)動(dòng)；其中，下表面氣膜使氣浮板浮于下連接板之上，上表面氣膜使氣浮板與上蓋板之間保持間隙，當(dāng)下表面氣膜和上表面氣膜平衡時(shí)，氣浮板的位置固定。
[0019]由于三軸向的運(yùn)動(dòng)解耦裝置和三維振動(dòng)平臺(tái)之間形成的氣膜對(duì)相應(yīng)軸向振動(dòng)傳遞性能好，并對(duì)另外兩個(gè)軸向振動(dòng)產(chǎn)生的阻力小，很好地符合了運(yùn)動(dòng)解耦的要求，實(shí)現(xiàn)了三維振動(dòng)平臺(tái)三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸向振動(dòng)信號(hào)的合成輸出，從而完成了對(duì)三維測(cè)振傳感器的三測(cè)量軸的同時(shí)激振。
[0020]本實(shí)用新型采用五臺(tái)振動(dòng)臺(tái)、推挽式氣浮解耦裝置及三維振動(dòng)平臺(tái)構(gòu)成三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)。對(duì)水平向而言，同軸向?qū)ΨQ安裝的兩臺(tái)振動(dòng)臺(tái)及相應(yīng)軸向的運(yùn)動(dòng)解親裝置通過兩層靜壓氣膜對(duì)三維振動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生擠壓作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)三維振動(dòng)平臺(tái)更加穩(wěn)定的氣浮支撐；與此同時(shí)，同軸向兩臺(tái)振動(dòng)臺(tái)輸出方向相同的同步振動(dòng)信號(hào)，對(duì)三維振動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一推一挽激勵(lì)，從而使三維振動(dòng)平臺(tái)具有比傳統(tǒng)單臺(tái)振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)方式更好的激勵(lì)信號(hào)跟隨性會(huì)K。
[0021]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0022]1、X軸向和Y軸向成對(duì)設(shè)置振動(dòng)臺(tái)，對(duì)三維振動(dòng)平臺(tái)一推一挽的驅(qū)動(dòng)方式，推動(dòng)力由兩個(gè)振動(dòng)臺(tái)交替提供，減輕了單個(gè)振動(dòng)臺(tái)對(duì)負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的負(fù)擔(dān)。
[0023]2、X軸向和Y軸向的運(yùn)動(dòng)解耦裝置的氣膜直接與三維振動(dòng)平臺(tái)接觸，氣膜的面積大，支撐均勻性好，且支撐力大。
[0024]3、Z軸向的氣浮板與三維振動(dòng)平臺(tái)固定，將對(duì)三維振動(dòng)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)為對(duì)氣浮板的驅(qū)動(dòng)，氣浮板上表面和下表面均形成氣膜，氣膜的面積大，氣膜的支撐均勻性好，支撐力大。
【附圖說明】
[0025]圖1為基于推挽式氣浮解耦裝置的三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖2為X軸向運(yùn)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖3為X軸向運(yùn)動(dòng)解耦裝置氣浮導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)圖，(a)是氣浮導(dǎo)軌的正視圖，(b)是(a)的A-A向剖視圖，(c)是(b)的C-C向剖視圖。
[0028]圖4為Z軸向運(yùn)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0029]圖5為Z軸向運(yùn)動(dòng)解親裝置上蓋板結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖6為Z軸向運(yùn)動(dòng)解耦裝置氣浮板結(jié)構(gòu)圖，(a)是氣浮板的正視圖，(b)是(a)的B-B向剖視圖，(C)是(b)的D-D向剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施例一
[0032]基于推挽式氣浮解耦裝置的三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)，如圖1所示，包括底座I，底座I上設(shè)有沿X軸向振動(dòng)的兩臺(tái)相對(duì)安裝的X軸向振動(dòng)臺(tái)2、3，沿Y軸向振動(dòng)的兩臺(tái)相對(duì)安裝的Y軸向振動(dòng)臺(tái)4、5，沿Z軸向振動(dòng)的Z軸向振動(dòng)臺(tái)6，和與五個(gè)振動(dòng)臺(tái)通過推挽式氣浮解親裝置連接的三維振動(dòng)平臺(tái)7。
[0033]推挽式氣浮解耦裝置分為將X、Y軸向振動(dòng)臺(tái)2、3、4、5與三維振動(dòng)平臺(tái)7連接的水平向運(yùn)動(dòng)解耦裝置8和將Z軸向振動(dòng)臺(tái)與三維振動(dòng)平臺(tái)7連接的Z軸向運(yùn)動(dòng)解耦裝置9 ；水平向運(yùn)動(dòng)解耦裝置8分為X軸向運(yùn)動(dòng)解耦裝置和Y軸向運(yùn)動(dòng)解耦裝置。結(jié)合圖2，X軸向運(yùn)動(dòng)解耦裝置由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同且對(duì)稱作用的由剛性材料制成的矩形氣浮導(dǎo)軌81組成。
[0034]如圖3所示，以與X軸向振動(dòng)臺(tái)3連接的矩形氣浮導(dǎo)軌81為例，氣浮導(dǎo)軌81上形成第一支撐面811、第二支撐面812、第一通氣面813、第二通氣面814、第一安裝面815和第二安裝面816。
[0035]第一支撐面811和第二支撐面812與X軸向振動(dòng)臺(tái)3配合，使氣浮導(dǎo)軌81嵌入X軸向振動(dòng)臺(tái)3臺(tái)面中，用于垂直向定位氣浮導(dǎo)軌81 ;第一通氣面813與第二通氣面814之間設(shè)有多條通氣孔82，每條通氣孔82 —端與外部壓縮空氣源連通，另一端用密封堵頭83密封，通氣孔82和密封堵頭83形成進(jìn)氣道。第一支撐面811與第二支撐面812之間設(shè)有連通孔84，用于連通多條通氣孔82，連通孔84兩端均用密封堵頭83密封，連通孔84及其兩端的密封堵頭83形成連通氣道。
[0036]第一安裝面815設(shè)有多個(gè)節(jié)流孔85，節(jié)流孔85 —端與通氣孔82連通，另一端與外界連通，第一安裝面815與三