专利名称：隔振地基精密调平系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及隔振地基精密调平系统，尤其是涉及由空气弹簧支撑的隔振地 基精密调平系统。
背景技术：
由空气弹簧支撑的地基隔振系统已应用在超精密测量、超精密加工领域中。 目前在实际空气弹簧隔振系统中主要部分包括地基、空气弹簧、供气装置、高 度控制单元。其高度控制环节是以大地为基准，利用位移传感器测量地基与大 地之间的相对位移以控制充气阀门的开关改变地基的高度。大地不是绝对水平 的，因此每支位移传感器测量的基点不同，支撑地基的多个空气弹簧很难升高 到同一高度，地基的水平度不能保证，将影响地基上设备的性能，也会给超精 密测量及加工带来误差。
在目前的空气弹簧隔振系统中主要应用开关电磁阀给空气弹簧充气，只有 通、断两个状态，单位时间内的气体流量不可调节，空气弹簧刚度较差，当气 体流量过大时不利于空气弹簧充气过程中的稳定性，从而导致整个地基上升过 程中发生漂移，对地基及其附属设备都具有破坏性。
根据"三点确定一平面"可得出三个空气弹簧就可以将隔振地基支撑起来。而 在目前实际应用空气弹簧隔振系统中，隔振地基大多是由三个以上的空气弹簧 支撑，当隔振地基被支撑起来脱离地面后，不一定每个空气弹簧都充分受力并 跟隔振地基全部接触，当某一个或几个空气弹簧没有和隔振地基充分接触时就 是常说的虚腿情况。虚腿情况极易发生且表面上不易察觉，这种情况下隔振地 基与空气弹簧均受力不均，是造成空气弹簧破裂、地基倾倒等事故的隐患，更 容易损坏地基之上各种设备。因此，有必要在空气弹簧隔振系统的工作状态下， 时时监测各空气弹簧的内压或流入空气弹簧内的空气流量，以免发生虚腿或过载。
另外，空气弹簧隔振系统的主要应用是在隔振地基上放置一些超精密的仪 器设备进行超精密测量与超精密加工。隔振地基一般由钢筋水泥浇筑而成并且 面积较大，不能实现高精度平面度，达不到超精密仪器设备的要求。
发明内容
为了克服背景技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种隔振地
基精密调平系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是
包括隔振地基、精密光学隔振平台、空气弹簧、供气装置、水平监测器、 虚腿监测装置、控制器和控制阀；隔振地基下底面由4、 6或8个空气弹簧支撑， 精密光学隔振平台放置于隔振地基上，精密光学隔振平台上放置一个或两个用 以测量两互相垂直方向上隔振平台与绝对水平面夹角的水平监测器，虚腿监测 装置分别与各自的空气弹簧相连接，水平监测器和虚腿监测装置的输出端分别 与控制器的输入端连接，控制器的输出端与各个控制阀连接，每个控制阀的气 路接口分别与各自的空气弹簧相连，供气装置分别对每个控制阀供气，控制阀 的阀门开口大小可调节。
所述的水平监测器为单轴倾角传感器、双轴倾角传感器、单轴加速度传感器、 双轴加速度传感器或电子水平仪。
所述的控制阀为电气比例阀或节流阀-电磁换向阀组合，所述的控制阀的阀 门开口大小调节是电气比例阀的阀门开口大小由控制器调节，节流阀-电磁换向 阀组合阀门大小手动调节。
所述的精密光学隔振平台为阻尼式精密光学隔振平台或气垫式精密光学隔 振平台。
所述的虚腿监测装置为气压传感器或气压开关。 所述的虛腿监测装置为流量计、流量开关或流速计。 与背景技术相比，本发明具有的有益效果是
1、 可实时自动调平精密光学隔振平台，在隔振的基础上进一步实现绝对水 平，为超精密测量及超精密加工提供良好条件。
2、 选用阀门可调节控制阀实现空气弹簧充气过程中的微量进气，提高调平 精度，并能维持系统稳定。
3、 可实时监测各个空气弹簧的内压或者进入各个空气弹簧的空气流量，进 而判断各个空气弹簧受力是否正常，解决虚腿问题，消除空气弹簧破裂、地基 倾倒等事故的隐患，保护隔振平台上精密仪器设备的正常运行。
4、 选用精密光学隔振平台放置隔振地基之上可实现二级隔振，加强隔振效 果，精密光学隔振平台具有高精度平面度，能满足各种精密仪器对环境的要求。
本发明适用于超精密测量、超精密加工。
图1是本发明实施例1的结构原理示意图。
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图2是本发明实施例2的结构原理示意图。 图3是本发明实施例1的工作流程图。
图中1、隔振地基，2、阻尼式精密光学隔振平台，3、空气弹簧，4、两 个单轴倾角传感器、两个电子水平仪或两个单轴加速度传感器，5、控制器，6、 供气装置，7、气压传感器或气压开关，8、电气比例阀，9、气垫式精密光学隔 振平台，10、双轴倾角传感器或双轴加速度传感器，11、流速计、流量计或流 量开关，12、节流阀，13电磁换向阀。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
实施例1:
如图1所示，本发明包括隔振地基l、阻尼式精密光学隔振平台2、四个空 气弹簧3、供气装置6、水平监测器、虚腿监测装置、控制器5和控制阀；隔振 地基1下底面四个角上分别由四个空气弹簧3支撑，阻尼式精密光学隔振平台2 放置于隔振地基1上，阻尼式精密光学隔振平台2上放置两个用以测量两互相 垂直方向上精密光学隔振平台与绝对水平面夹角的水平监测器，"虚腿"监测装置 分别与各自的空气弹簧3相连接，水平监测器和虚腿监测装置的输出端分别与 控制器5的输入端连接，控制器的输出端与各个控制阀连接，每个控制阀的气 路接口分别与各自的空气弹簧3相连，供气装置6分别对每个控制阀供气，控 制阀的阀门开口大小可调节。
所述的空气弹簧3采用05OD空气弹簧；所述的水平监测器为两个单轴倾 角传感器或两个电子水平仪或两个单轴加速度传感器4;所述的虚腿监测装置为 气压传感器或气压开关7;所述的控制阀为电气比例阀8。
其工作原理如下
如图3所示，隔振地基1下底面由四个空气弹簧3支撑。非工作状态下， 隔振地基1位于地面上，各个空气弹簧3内压为大气压，处于自然状态，与隔 振地基1脱离。工作时，由空气压縮机、大型储气罐、后冷却器、冷冻式干燥 器、主管路过滤器、油雾分离器、除臭过滤器等空气净化元器件组成的供气装 置6通过四个电气比例阀给对应空气弹簧3充气，使空气弹簧3膨胀且高度增 加，直至四个空气弹簧3分别与隔振地基1接触并将其慢慢撑起、脱离地面， 若已达到指定高度则控制器5发出指令关闭控制阀，停止充气。在此过程中， 四个气压传感器7分别实时测量对应空气弹簧3的内压，并将数值传递给控制 器5，控制器5判断压力值是否在空气弹簧3能承受范围之内并将四个压力值作
比较，通过控制算法分析是否有虚腿情况发生并分析四个空气弹簧3及隔振地 基1的受力情况。若有异常情况，立即停止系统目前的工作状态，关闭电气比 例阀8，发出报警。由控制器5根据控制算法给内压小的空气弹簧3充气，使四 个空气弹簧3及隔振地基1受力平衡，消除虚腿情况，然后继续系统原来的工 作状态。
当隔振地基1升高到指定位置且各个空气弹簧3内压符合条件时，停止充 气。此时开启自动调平系统，两个单轴倾角传感器4将阻尼式精密光学隔振平 台2两垂直方向上的倾斜角度值传送给控制器5 (上位机软件)，控制器5根据 控制算法打开对应的电气比例阀8，并根据倾斜角度值的大小调节电气比例阀8 的阀门大小，角度值大时阀门开度大，角度值小时阀门开度小。然后由供气装 置6给对应空气弹簧3充气，使空气弹簧3高度发生变化，进而改变阻尼式隔 振平台的倾斜角度值。反复执行此过程，当阻尼式精密光学隔振平台2倾斜角 度值到达误差范围之内时可认为调平。此时即可运行精密仪器，进行超精密测 量或超精密加工。
实施例2:
如图2所示，本发明包括隔振地基l、气垫式精密光学隔振平台9、四个空 气弹簧3、供气装置6、水平监测器、虚腿监测装置、控制器5和控制阀；隔振 地基1下底面四个角上分别由空气弹簧3支撑，气垫式精密光学隔振平台9放 置于隔振地基1上，气垫式精密光学隔振平台9上放置两个用以测量两互相垂 直方向上隔振平台与绝对水平面夹角的水平监测器，虚腿监测装置分别与各自 的空气弹簧3相连接，水平监测器和虚腿监测装置的输出端分别与控制器5的 输入端连接，控制器的输出端与各个控制阀连接，每个控制阀的气路接口分别 与各自的空气弹簧3相连，供气装置6分别对每个控制阀供气，控制阀的阀门 开口大小可调节。
所述的空气弹簧3采用小550D空气弹簧；所述的水平监测器为双轴倾角传 感器或双轴加速度传感器10;所述的虚腿监测装置为流速计、流量计或流量传 感器lh所述的控制阀为节流阀12-电磁换向阀13组合。
其工作原理如下
隔振地基1升起过程与实施例1相同。在此过程中，四个流量计11分别实
时测量流入对应空气弹簧3中的空气流量，并将数值传递给控制器5，控制器5 判断流量值是否在空气弹簧3能承受范围之内并将四个流量值作比较，通过控 制算法分析四个空气弹簧3及隔振地基1的受力情况以查看是否发生虚腿情况。 若有异常情况，立即停止系统目前的工作状态，关闭电磁换向阀13，发出报警。 由控制器5根据控制算法给空气流量小的空气弹簧3充气或给空气流量大的空 气弹簧3放气，使四个空气弹簧3内的及隔振地基1受力平衡，消除虚腿情况， 然后继续系统原来的工作状态。
当隔振地基1升高到指定位置且流入各个空气弹簧3内的空气流量符合条 件时，停止充气。手动调节节流阀12，实现微量进气保证调平精度。此时开启 自动调平系统，双轴倾角传感器10将气垫式精密光学隔振平台9两垂直方向上 的倾斜角度的数值传送给控制器5 (上位机软件)，控制器5根据控制算法打开 对应的节流阀12-电磁换向阀13组合，然后供气装置6给对应空气弹簧3充气， 使空气弹簧3高度发生变化，进而改变气垫式隔振平台的倾斜角度值。反复执 行此过程，当隔振平台9倾斜角度值到达误差范围之内时可认为调平。此时即 可运行精密仪器，进行超精密测量或超精密加工。
权利要求
1、一种隔振地基精密调平系统，其特征在于包括隔振地基、精密光学隔振平台、空气弹簧、供气装置、水平监测器、虚腿监测装置、控制器和控制阀；隔振地基下底面由4、6或8个空气弹簧支撑，精密光学隔振平台放置于隔振地基上，精密光学隔振平台上放置一个或两个用以测量两互相垂直方向上隔振平台与绝对水平面夹角的水平监测器，虚腿监测装置分别与各自的空气弹簧相连接，水平监测器和虚腿监测装置的输出端分别与控制器的输入端连接，控制器的输出端与各个控制阀连接，每个控制阀的气路接口分别与各自的空气弹簧相连，供气装置分别对每个控制阀供气，控制阀的阀门开口大小可调节。
2、 根据权利要求1所述的一种隔振地基精密调平系统，其特征在于所述 的水平监测器为单轴倾角传感器、双轴倾角传感器、单轴加速度传感器、双轴 加速度传感器或电子水平仪。
3、 根据权利要求1所述的一种隔振地基精密调平系统，其特征在于所述 的控制阀为电气比例阀或节流阀-电磁换向阀组合，所述的控制阀的阀门开口大 小调节是电气比例阀的阀门开口大小由控制器调节，节流阀-电磁换向阀组合阀 门大小手动调节。
4、 根据权利要求1所述的一种隔振地基精密调平系统，其特征在于所述 的精密光学隔振平台为阻尼式精密光学隔振平台或气垫式精密光学隔振平台。
5、 根据权利要求1所述的一种隔振地基精密调平系统，其特征在于所述 的虚腿监测装置为气压传感器或气压开关。
6、 根据权利要求1所述的一种隔振地基精密调平系统，其特征在于所述 的虚腿监测装置为流量计、流量开关或流速计。
全文摘要
本发明公开了一种隔振地基精密调平系统。隔振地基下底面由空气弹簧支撑，精密光学隔振平台放置于隔振地基上，精密光学隔振平台上放置一个或两个用以测量两互相垂直方向上隔振平台与绝对水平面夹角的水平监测器，虚腿监测装置分别与各自的空气弹簧相连接，水平监测器和虚腿监测装置的输出端分别与控制器的输入端连接，控制器的输出端与各个控制阀连接，每个控制阀的气路接口分别与各自的空气弹簧相连，供气装置分别对每个控制阀供气。本发明实现二级隔振，隔振平台具有高精度平面度，满足各种精密仪器对环境的要求；控制阀实现空气弹簧充气过程中的微量进气，提高调平精度，并能维持系统稳定。它适用于超精密测量、超精密加工。
文档编号E02D31/08GK101353897SQ20081012040
公开日2009年1月28日 申请日期2008年8月26日 优先权日2008年8月26日
发明者叶树亮, 李东升, 楠 满 申请人:中国计量学院