一种基于磁-气可变刚度三自由度隔振器的制作方法

本发明涉及半导体专用器件，具体是一种基于磁-气可变刚度三自由度隔振器。

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、为了解决上述问题，近年来研究人员开发了一系列的主动控制隔振系统。该类隔振器对于解决超低频微幅隔振非常有效，同时选择合适的结构和控制策略可实现对负载带来的扰动进行抑制。但是无限的降低系统固有频率会同时降低系统的承载力，无法满足大负载设备的隔振要求。另外，目前隔振器的刚度一般是不可变的，不能根据不同型号精密仪器的隔振要求或承载力要求调整其初始刚度，只能实现特定被控对象的减振，无法满足对不同对象的隔振，且现有的隔振器低刚度位移区间较窄，随位移增大刚度明显增大，非线性明显增强，隔振器起始隔振频率升高，隔振频带变窄，低频隔振性能下降。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于磁-气可变刚度三自由度隔振器，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：一种基于磁-气可变刚度三自由度隔振器，包括顶板、第一空气弹簧、竖向活塞和竖向摆杆，所述第一空气弹簧包括底板，所述底板顶部四周垂直焊接有竖板a，所述竖板a顶部内侧连接有支撑板，所述支撑板与竖板a之间通过气膜a连接，所述支撑板顶部中间安装有垫块，所述竖板a顶部焊接有方环形支撑板a，所述垫块顶部与竖向活塞底部连接，所述竖向活塞内部安装有竖向摆杆，所述竖向摆杆顶部与顶板底部中间连接，所述竖向活塞外侧安装有第二空气弹簧，所述第二空气弹簧与第一空气弹簧通过气孔连通，所述第二空气弹簧外侧前、后、左、右分别安装有横向空气弹簧，所述方环形支撑板a顶部靠近内环位置垂直焊接有方形筒，所述方形筒内侧靠近底部安装有挡块，所述挡块与垫块之间安装有下气膜，所述方形筒顶部垂直焊接有方环形支撑板b，所述方环形支撑板b顶部靠近外侧安装有支撑块，所述竖向活塞上部连接有方环形支撑板c，所述方环形支撑板c与支撑块之间连接有上气膜，所述方环形支撑板a与方环形支撑板b之间安装有横向活塞，所述横向活塞与方环形支撑板a、方环形支撑板b之间连接有横向气膜，所述横向活塞内部垂直安装有横向摆杆，所述横向摆杆另一端垂直焊接有竖板b，所述竖板b顶部与顶板底部垂直焊接，所述方环形支撑板c底部左右两侧分别安装有永磁体a，所述方环形支撑板b顶部左右两侧与永磁体a垂直对应位置安装有电磁铁a，所述横向活塞内部上下位置分别安装有永磁体b，所述方形筒外侧上下与永磁体b同一水平方向上安装有电磁铁b，所述支撑块顶部安装有竖向音圈电机，所述竖向音圈电机顶部与顶板底部连接，所述支撑块外侧安装有横向音圈电机，所述横向音圈电机顶部与竖板b垂直连接，所述方形环支撑板a上还安装有控制器，所述顶板底部还安装有加速度传感器和位置传感器。

3、进一步地，所述第二空气弹簧由方形筒、挡块、下气膜、上气膜、竖向活塞、方环形支撑板b、支撑块和方环形支撑板c构成。

4、进一步地，所述横向空气弹簧由方环形支撑板a、方形筒、方环形支撑板b、横向气膜和横向活塞构成。

5、进一步地，所述气孔开设在支撑板、垫块和竖向活塞内部。

6、进一步地，所述第一空气弹簧的竖板a一侧安装有进气管a，所述进气管a上安装有伺服阀a。

7、进一步地，所述支撑板与方环形支撑板a之间留有间隙。

8、进一步地，所述竖板b与方环形支撑板a之间留有间隙。

9、进一步地，所述方环形支撑板a内部设有进气管b与横向空气弹簧连通，所述进气管b上安装有伺服阀b。

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

11、本发明的有益效果为：

12、本发明通过并联的两个空气弹簧实现对负载承重，承重能力更大，可以满足大型精密仪器的承重要求，最大承重可达5000kg，同时可以通过永磁体与电磁铁组成的磁力驱动装置实现对竖向和横向刚度的调整。

13、本发明针对竖向高频振源时，首先通过并联的两个空气弹簧进行第一次减振，同时并联的横向摆杆实现二次减振，另外通过磁力驱动装置进行三次补充减振；竖向低频振源时，通过并联的竖向音圈电机实现竖向低频减振，竖向减振效果更好，减振带更宽；针对水平向高频振源时，首先通过横向空气弹簧实现高频减振，同时并联的竖向摆杆对水平向高频振动起到二次减振作用，另外通过磁力驱动装置进行三次补充减振；水平向低频振源时，通过横向音圈电机实现低频减振，水平向减振效果更好，减振带更宽。

14、本发明隔振器可以实现上下、左右、前后三个自由度隔振，且隔振带宽，可以实现0.1hz~300hz的振动控制，定位精确，可以适应于不同型号的精密仪器，最大承重可达5000kg，适用范围广，通用性强。

技术特征：

1.一种基于磁-气可变刚度三自由度隔振器，包括顶板、第一空气弹簧、竖向活塞和竖向摆杆，其特征在于，所述第一空气弹簧包括底板，所述底板顶部四周垂直焊接有竖板a，所述竖板a顶部内侧连接有支撑板，所述支撑板与竖板a之间通过气膜a连接，所述支撑板顶部中间安装有垫块，所述竖板a顶部焊接有方环形支撑板a，所述垫块顶部与竖向活塞底部连接，所述竖向活塞内部安装有竖向摆杆，所述竖向摆杆顶部与顶板底部中间连接，所述竖向活塞外侧安装有第二空气弹簧，所述第二空气弹簧与第一空气弹簧通过气孔连通，所述第二空气弹簧外侧前、后、左、右分别安装有横向空气弹簧，所述方环形支撑板a顶部靠近内环位置垂直焊接有方形筒，所述方形筒内侧靠近底部安装有挡块，所述挡块与垫块之间安装有下气膜，所述方形筒顶部垂直焊接有方环形支撑板b，所述方环形支撑板b顶部靠近外侧安装有支撑块，所述竖向活塞上部连接有方环形支撑板c，所述方环形支撑板c与支撑块之间连接有上气膜，所述方环形支撑板a与方环形支撑板b之间安装有横向活塞，所述横向活塞与方环形支撑板a、方环形支撑板b之间连接有横向气膜，所述横向活塞内部垂直安装有横向摆杆，所述横向摆杆另一端垂直焊接有竖板b，所述竖板b顶部与顶板底部垂直焊接，所述方环形支撑板c底部左右两侧分别安装有永磁体a，所述方环形支撑板b顶部左右两侧与永磁体a垂直对应位置安装有电磁铁a，所述横向活塞内部上下位置分别安装有永磁体b，所述方形筒外侧上下与永磁体b同一水平方向上安装有电磁铁b，所述支撑块顶部安装有竖向音圈电机，所述竖向音圈电机顶部与顶板底部连接，所述支撑块外侧安装有横向音圈电机，所述横向音圈电机顶部与竖板b垂直连接，所述方形环支撑板a上还安装有控制器，所述顶板底部还安装有加速度传感器和位置传感器。

2.根据权利要求1所述的一种基于磁-气可变刚度三自由度隔振器，其特征在于，所述第二空气弹簧由方形筒、挡块、下气膜、上气膜、竖向活塞、方环形支撑板b、支撑块和方环形支撑板c构成。

3.根据权利要求1所述的一种基于磁-气可变刚度三自由度隔振器，其特征在于，所述横向空气弹簧由方环形支撑板a、方形筒、方环形支撑板b、横向气膜和横向活塞构成。

4.根据权利要求1所述的一种基于磁-气可变刚度三自由度隔振器，其特征在于，所述气孔开设在支撑板、垫块和竖向活塞内部。

5.根据权利要求1所述的一种基于磁-气可变刚度三自由度隔振器，其特征在于，所述第一空气弹簧的竖板a一侧安装有进气管a，所述进气管a上安装有伺服阀a。

6.根据权利要求1所述的一种基于磁-气可变刚度三自由度隔振器，其特征在于，所述支撑板与方环形支撑板a之间留有间隙。

7.根据权利要求1所述的一种基于磁-气可变刚度三自由度隔振器，其特征在于，所述竖板b与方环形支撑板a之间留有间隙。

8.根据权利要求1所述的一种基于磁-气可变刚度三自由度隔振器，其特征在于，所述方环形支撑板a内部设有进气管b与横向空气弹簧连通，所述进气管b上安装有伺服阀b。

9.根据权利要求1所述的一种基于磁-气可变刚度三自由度隔振器，其特征在于，所述控制器通过电缆与电磁铁a、电磁铁b、竖向音圈电机、横向音圈电机、加速度传感器和位置传感器连接。

技术总结本发明提供一种基于磁‑气可变刚度三自由度隔振器，包括顶板、第一空气弹簧、竖向活塞和竖向摆杆，所述竖向活塞内部安装有竖向摆杆，所述竖向活塞外侧安装有第二空气弹簧，所述第二空气弹簧外侧前、后、左、右分别安装有横向空气弹簧。本发明隔振器可以实现上下、左右、前后三个自由度隔振，且隔振带宽，可以实现0.1Hz~300Hz的振动控制，定位精确，可以适应于不同型号的精密仪器，最大承重可达5000kg，适用范围广，通用性强。技术研发人员：马跃,李剑钊,李伟,王晨,崔莹莹受保护的技术使用者：大连地拓精密科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17