本发明涉及隔振装置，具体是一种多自由度刚度可调的准零刚度隔振器。
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、准零刚度隔振器是一种将正负刚度弹性元器件并联在静平位置获得零刚度的组合隔振器。该类隔振器具有较大的静刚度，能承受被隔离设备的重量，而设备在静平衡位置振动时刚度非常低，甚至趋于零，有利于低频隔振。大部分准零刚度隔振器只是针对单一隔振对象进行设计的，一旦隔振器制作完成，结构参数便无法进行改变。因此在隔振质量改变如过载或欠载时，隔振器便不再拥有准零刚度特性，隔振性能下降甚至效果不如线性隔振系统，这大大限制了其应用范围。少部分隔振器能够实现变载荷下仍然具备准零刚度特性，但存在隔振质量不能够连续变化，隔振器只能在几个特定质量处保持准零刚度，适用范围小，且一般无法实现大负载的隔振要求。另外，多数准零刚度隔振器仅仅是在竖向上实现准零刚度，在水平向上无法满足准零刚度。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种多自由度刚度可调的准零刚度隔振器，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：一种多自由度刚度可调的准零刚度隔振器，包括顶板、底座、支撑板、支杆和气缸，所述支撑板安装在底座顶部四周，所述气缸安装在底座顶部中间，所述气缸内部安装有活塞，所述活塞底部安装有竖向音圈电机，所述气缸顶部安装有直线轴承，所述支杆穿过直线轴承，支杆底部与活塞连接，支杆顶部通过柔性球铰c与顶板底部中间连接，所述顶板底部四周分别安装有挡板，所述挡板下部中间位置与支撑板上部中间位置之间分别安装有负刚度装置，所述支杆上部安装有支撑块，所述支撑块底部与气缸之间安装有竖向弹簧，所述竖向弹簧与支撑块之间还安装有橡胶块a，所述支撑块左侧和后侧中间分别与挡板之间安装有横向音圈电机，所述支撑块右侧和前侧中间与挡板之间分别安装有横向弹簧，所述横向弹簧内部安装有伸缩杆，所述横向弹簧与支撑块之间安装有柔性球铰d，所述柔性球铰d与横向弹簧之间还安装有橡胶块b，所述支撑块顶部与顶板底部之间、支杆的前后左右侧分别安装有片弹簧，所述负刚度装置包括两个平行的菱形杆，菱形杆两端之间分别通过第一连杆、第二连杆连接，菱形杆中间部位分别通过两根第三连杆连接，所述第三连杆中间分别安装有竖杆，上方竖杆底部安装有永磁体，下方竖杆顶部安装有电磁铁，所述电磁铁与永磁体之间表现为引力作用，所述第一连杆中间通过柔性球铰a与挡板连接，所述第二连杆中间通过柔性球铰b与支撑板连接，所述气缸一侧连接有进气管，所述进气管上安装有伺服阀，所述顶板底部还安装有竖向加速度传感器、竖向位置传感器、水平左右向加速度传感器、水平左右向位置传感器、水平前后向加速度传感器和水平前后向位置传感器，所述底座顶部还安装有控制器。
3、进一步地，所述顶板、底座均为呈正方形结构的隔磁板。
4、进一步地，所述支撑板、挡板均为呈矩形结构的隔磁板。
5、进一步地，所述竖向弹簧套装在支杆上。
6、进一步地，所述竖向音圈电机底部与气缸之间还安装有垫块a，所述横向音圈电机与挡板之间还安装有垫块c，所述横向弹簧与挡板之间还安装有垫块d。
7、进一步地，所述竖向弹簧与气缸顶部之间还安装有垫块b，所述垫块b与支杆之间留有间隙活动连接。
8、进一步地，所述橡胶块a与支撑块、竖向弹簧之间还分别安装有上垫块a和下垫块a，所述橡胶块a、上垫块a、下垫块a与支杆之间均留有间隙活动连接。
9、进一步地，所述橡胶块b与支撑块、横向弹簧之间还分别安装有上垫块b和下垫块b。
10、进一步地，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆与菱形杆之间均为活动连接，保证菱形杆可伸缩。
11、进一步地，所述控制器通过电缆与电磁铁、竖向加速度传感器、竖向位置传感器、水平左右向加速度传感器、水平左右向位置传感器、水平前后向加速度传感器、水平前后向位置传感器、竖向音圈电机、横向音圈电机连接。
12、本发明的有益效果为：
13、本发明水平向上采用一组对称的菱形杆结合磁力结构实现对系统负刚度的调整，静态平衡时，菱形杆的第一连杆与第二连杆处于同一水平面上，当顶板振动上下移动时，菱形杆被拉伸，永磁体与电磁铁之间的距离拉近，增强了永磁体与电磁体之间的引力，菱形杆继续被拉伸，加剧了顶板运动趋势，为系统提供了竖向负刚度，而气缸为系统提供了竖向正刚度，二者组成正负刚度并联系统，并可通过控制气缸气压的大小实现对系统竖向正刚度的调整，通过对电磁铁电流大小的调整实现对系统竖向负刚度的调整，从而对系统竖向正负刚度进行调整，使得系统在最初平衡位置时达到静态准零刚度，可以满足不同型号的精密仪器。
14、本发明当水平左右方向振动时，水平前后向的菱形杆被拉伸，加剧了顶板运动趋势，水平左右向的菱形杆被拉伸和压缩，也加剧了顶板运动趋势，为系统提供了水平左右向负刚度，通过片弹簧提供水平左右向正刚度；当水平前后向振动时，水平左右向的菱形杆被拉伸，加剧了顶板运动趋势，水平前后向的菱形杆被拉伸和压缩，也加剧了顶板运动趋势，为系统提供了水平前后向负刚度，通过片弹簧提供水平前后向正刚度；水平向上负刚度通过四组菱形杆结合磁力结构实现，正刚度通过片弹簧实现，组成了正负刚度并联系统，实现水平向的准零刚度。
15、本发明对竖向和水平向高频振源，通过弹簧和橡胶块实现二次减振，使得系统可以对较高的振频实现减振；对竖向低频和水平向低频振源，通过音圈电机实现减振，使得系统可以对较低的振频实现减振，系统隔振带较宽，可以实现0.1hz~200 hz的振动控制。
16、本发明在竖向和水平向上均能够实现准零刚度，且系统静刚度大，承载力大，可满足3000kg精密仪器的承重要求定位精度高，具备承载力和刚度的调整能力，可以适应于不同型号的精密仪器，适用范围广，通用性强。
1.一种多自由度刚度可调的准零刚度隔振器，包括顶板、底座、支撑板、支杆和气缸，其特征在于，所述支撑板安装在底座顶部四周，所述气缸安装在底座顶部中间，所述气缸内部安装有活塞，所述活塞底部安装有竖向音圈电机，所述气缸顶部安装有直线轴承，所述支杆穿过直线轴承，支杆底部与活塞连接，支杆顶部通过柔性球铰c与顶板底部中间连接，所述顶板底部四周分别安装有挡板，所述挡板下部中间位置与支撑板上部中间位置之间分别安装有负刚度装置，所述支杆上部安装有支撑块，所述支撑块底部与气缸之间安装有竖向弹簧，所述竖向弹簧与支撑块之间还安装有橡胶块a，所述支撑块左侧和后侧中间分别与挡板之间安装有横向音圈电机，所述支撑块右侧和前侧中间与挡板之间分别安装有横向弹簧，所述横向弹簧内部安装有伸缩杆，所述横向弹簧与支撑块之间安装有柔性球铰d，所述柔性球铰d与横向弹簧之间还安装有橡胶块b，所述支撑块顶部与顶板底部之间、支杆的前后左右侧分别安装有片弹簧，所述负刚度装置包括两个平行的菱形杆，菱形杆两端之间分别通过第一连杆、第二连杆连接，菱形杆中间部位分别通过两根第三连杆连接，所述第三连杆中间分别安装有竖杆，上方竖杆底部安装有永磁体，下方竖杆顶部安装有电磁铁，所述电磁铁与永磁体之间表现为引力作用，所述第一连杆中间通过柔性球铰a与挡板连接，所述第二连杆中间通过柔性球铰b与支撑板连接，所述气缸一侧连接有进气管，所述进气管上安装有伺服阀，所述顶板底部还安装有竖向加速度传感器、竖向位置传感器、水平左右向加速度传感器、水平左右向位置传感器、水平前后向加速度传感器和水平前后向位置传感器，所述底座顶部还安装有控制器。
2.根据权利要求1所述的一种多自由度刚度可调的准零刚度隔振器，其特征在于，所述顶板、底座均为呈正方形结构的隔磁板。
3.根据权利要求1所述的一种多自由度刚度可调的准零刚度隔振器，其特征在于，所述支撑板、挡板均为呈矩形结构的隔磁板。
4.根据权利要求1所述的一种多自由度刚度可调的准零刚度隔振器，其特征在于，所述竖向弹簧套装在支杆上。
5.根据权利要求1所述的一种多自由度刚度可调的准零刚度隔振器，其特征在于，所述竖向音圈电机底部与气缸之间还安装有垫块a，所述横向音圈电机与挡板之间还安装有垫块c，所述横向弹簧与挡板之间还安装有垫块d。
6.根据权利要求1所述的一种多自由度刚度可调的准零刚度隔振器，其特征在于，所述竖向弹簧与气缸顶部之间还安装有垫块b，所述垫块b与支杆之间留有间隙活动连接。
7.根据权利要求1所述的一种多自由度刚度可调的准零刚度隔振器，其特征在于，所述橡胶块a与支撑块、竖向弹簧之间还分别安装有上垫块a和下垫块a，所述橡胶块a、上垫块a、下垫块a与支杆之间均留有间隙活动连接。
8.根据权利要求1所述的一种多自由度刚度可调的准零刚度隔振器，其特征在于，所述橡胶块b与支撑块、横向弹簧之间还分别安装有上垫块b和下垫块b。
9.根据权利要求1所述的一种多自由度刚度可调的准零刚度隔振器，其特征在于，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆与菱形杆之间均为活动连接，保证菱形杆可伸缩。
10.根据权利要求1所述的一种多自由度刚度可调的准零刚度隔振器，其特征在于，所述控制器通过电缆与电磁铁、竖向加速度传感器、竖向位置传感器、水平左右向加速度传感器、水平左右向位置传感器、水平前后向加速度传感器、水平前后向位置传感器、竖向音圈电机、横向音圈电机连接。
