Ontwerp van een 6DOF 4e orde trillingsisolatie platform

Achtergrond

De nauwkeurigheid van een precisiemachine wordt o.a. beperkt door de mate waarin vloertrillingen en andere verstoringen worden doorgegeven aan de machine. Daarom wordt een precisiemachine vaak ondersteund door een passief of actief trillingsisolatie systeem, dat het doorgeven van verstoringen vermindert. Een veelbelovend concept voor trillingsisolatie is een machine ondersteuning (mount) uitgevoerd als actieve hard mount. De kenmerken van actieve hard mounts zijn:

·

Stijve ondersteuning, waardoor de machine minder gevoelig is voor verstoringen ten gevolge van akoestiek en versnellingskrachten van bewegende onderdelen.

·

Verminderde doorgifte van vloertrillingen door het gebruik van een actief regelsysteem. Dit systeem bestaat uit kracht- en versnellingssensoren, actuatoren en een feedback regelaar.

·

Demping van interne machine modes door toepassing van dit regelsysteem.

In het laboratorium van de vakgroep WA is een experimentele opstelling van een 6DOF 2e orde trillingisolatie setup aanwezig. Een 2e orde platform wil zeggen dat de mount ervoor zorgt dat hoogfrequente vloertrillingen met 40 dB per decade verminderd worden doorgegeven.

Figuur 1: Experimentele opstelling van een 6DOF 2e orde trillingsisolatie setup.

Figuur 1: Experimentele opstelling van een 6DOF 2e orde trillingsisolatie setup.

Opdracht

Het doel van dit afstudeeronderzoek is het ontwerpen van een 4e orde 6DOF trillingsisolatie platform. Dit betekent dat hoogfrequente vloertrillingen met 80 dB per decade verminderd worden doorgegeven, waardoor de hoogfrequente (> 50 Hz) trillingsisolatie nog beter wordt. We streven naar een licht en compact ontwerp van de mounts, waarbij de sensoren, actuatoren, benodigde stijfheden en massa allemaal worden ondergebracht in de mount zelf. De beste positie voor de sensoren en actuatoren en de beste feedback controller strategie moet worden bepaald door middel van simulaties. Analytische vergelijkingen kunnen worden afgeleid om de ideale geometrie en traagheidseigenschappen van de mounts te bepalen, zodat de gewenste dynamisch eigenschappen worden gerealiseerd. We prefereren een opstelling die is ontworpen om zoveel mogelijk ontkoppeling te krijgen tussen de 6 actuatoren en de 6 sensoren. Daardoor is het mogelijk dat 6 keer SiSo control een goede performance geeft.

Figuur 2: Modellen van een 2e en 4e orde trillingsisolatieplatform.

Figuur 2: Modellen van een 2e en 4e orde trillingsisolatieplatform.

Taken

·

Inlezen in trillingsisolatie

·

Ontwikkelen simulatiemodellen en concepten van een 4e orde trillingisolatieplatform

·

Ontwerp en test van een 4e orde 1DOF mount

·

Uitwerken van het onwerp van een 4e orde 6DOF trillingisolatieplatform

·

Testen van het 4e orde 6DOF trillingsisolatie-platform in het lab van de vakgroep WA

·

Schrijven van het afstudeerverslag

Begeleiders

·

ir. D. Tjepkema

·

dr. ir. J. van Dijk

·

prof. ir. H.J.M.R. Soemers