[發(fā)明專利]二維恒力跟隨吊掛裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310492728.6
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103523717A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫建輝;柴容旺
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B66F11/00
• 分類號: B66F11/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二維恒力吊掛裝置。

背景技術(shù)

二維恒力跟隨吊掛裝置是對目標工件實現(xiàn)豎直方向的恒力吊掛和水平上的運動跟隨，對目標工件不引入其他外力，不對目標工件運動狀態(tài)產(chǎn)生影響。現(xiàn)有技術(shù)通常是采用懸掛繩將直線導(dǎo)軌的滑塊和目標工件連接起來，通過角度傳感器測量出懸掛繩的偏角，通過電機控制滑塊運動實現(xiàn)水平方向的運動跟隨，再通過力傳感器測量出懸掛繩上力的大小，通過收緊或放松懸掛繩實現(xiàn)垂直方向的隨動和恒力輸出。但是由于傳感器測量存在一定的誤差，電機控制精度不高，難以消除波動和誤差，在具體實現(xiàn)過程中存在很多問題。由于氣浮導(dǎo)軌具有無摩擦的特點，因此將目標工件和氣浮套連接起來，通過氣浮套在氣浮軸上的無摩擦運動實現(xiàn)水平運動被動跟隨，再通過砝碼與目標工件吊掛，實現(xiàn)豎直方向的恒力輸出和運動跟隨，但是當(dāng)目標工件做加速或減速運動時，砝碼會因自身慣性力的影響而產(chǎn)生一個作用在目標工件上的附加力，且砝碼質(zhì)量越大影響越大，因此這種方法只適用于目標工件低速或勻速運動的場合。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有二維恒力跟隨吊掛裝置測量誤差大、跟隨精度不高、減重砝碼慣性力影響大等問題，本發(fā)明提供一種采用恒力輸出氣缸實現(xiàn)恒力吊掛、氣浮導(dǎo)軌實現(xiàn)水平跟隨、精度高、穩(wěn)定性好的二維恒力跟隨吊掛裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

二維恒力跟隨吊掛裝置，包括恒力輸出氣缸、氣浮導(dǎo)軌、氣浮墊、直線導(dǎo)軌、電機、激光位移傳感器、反光板、支架等；所述氣浮導(dǎo)軌包含第一氣浮套、第二氣浮套、第一氣浮軸、第二氣浮軸。所述直線導(dǎo)軌和第二氣浮軸平行且豎直的安裝在支架上，所述直線導(dǎo)軌上套裝滑塊，所述滑塊連接固定板，所述第二氣浮套有兩個且套裝在第二氣浮軸上，所述兩個第二氣浮套通過安裝板連接。

所述恒力輸出氣缸包括缸筒、連桿活塞、端蓋、氣浮墊；所述連桿活塞套裝在缸筒內(nèi)，所述缸筒兩端通過端蓋密封；所述缸筒中部開有軸向凹槽，所述連桿活塞中部通過連接座與固定板固接，所述連接座穿過軸向凹槽，所述缸筒沿豎直方向安裝。

所述第一氣浮套套裝在第一氣浮軸上，所述第一氣浮軸兩端分別與缸筒和第二氣浮套上的安裝板固接，所述第一氣浮套通過懸掛繩連接目標工件。

所述電機安裝在支架上，所述電機可驅(qū)動滑塊移動。所述激光位移傳感器安裝在固定板上，所述反光板安裝在端蓋上，所述激光位移傳感器與反光板位置相對。

所述連桿活塞包含兩端凸起的第一活塞、第二活塞和中間的活塞桿，所述第一活塞、第二活塞與缸筒間留有極小的間隙。

所述氣浮墊有兩個，所述氣浮墊內(nèi)表面為半圓型，所述氣浮墊通過氣浮墊座與固定板連接，所述氣浮墊座上設(shè)有氣浮進氣口，所述氣浮墊內(nèi)表面與缸筒外表面間留有極小間隙，所述氣浮墊可通過調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)其與缸筒外表面之間間隙的大小。

所述連桿活塞中心有軸向通孔形成第一氣浮進氣孔，所述第一氣浮進氣孔兩端通過密封塞密封；沿連桿活塞兩端分別打軸向盲孔形成第一進氣孔和第二進氣孔，所述第一進氣孔、第二進氣孔、第一氣浮進氣孔之間相互隔離；所述連接支架中心開有第二氣浮進氣孔，所述第二氣浮進氣孔通過活塞桿中心的第一徑向通孔與第一氣浮進氣孔相通，所述第一進氣孔和第二進氣孔分別通過活塞桿中心的第二徑向通孔和第三徑向通孔連接比例閥和儲氣罐；所述第二氣浮進氣孔和氣浮墊座上的氣浮進氣口通過氣管連接儲氣罐。

所述第一活塞和第二活塞上沿圓周均布徑向節(jié)流孔，所述徑向節(jié)流孔與第一氣浮進氣孔相通，所述徑向節(jié)流孔內(nèi)安裝節(jié)流塞；所述第一活塞和第二活塞靠近端面處分別設(shè)有一圈凹槽，所述凹槽內(nèi)均布徑向盲孔形成第一卸氣孔，從活塞桿一端分別向第一活塞和第二活塞打軸向盲孔形成第二卸氣孔，所述第一卸氣孔與第二卸氣孔相通；所述徑向節(jié)流孔沿軸向方向至少有兩組；所述徑向節(jié)流孔與第一卸氣孔和第二卸氣孔間相互隔離。

本發(fā)明的設(shè)計思路及優(yōu)點表現(xiàn)在：

由于氣浮導(dǎo)軌不存在摩擦力，因此將目標工件與第一氣浮套連接，第一氣浮套可在第一氣浮軸上無摩擦運動，實現(xiàn)水平方向的被動跟隨，不對目標工件的運動產(chǎn)生影響。豎直方向通過恒力輸出氣缸來實現(xiàn)恒力吊掛，將第一氣浮軸和恒力輸出氣缸的缸筒連接起來，輸出氣缸由缸筒和連桿活塞等組成，缸筒與連桿活塞間通過氣膜潤滑，通過連接座將活塞與跟隨系統(tǒng)固定連接，因此只要通過比例閥和儲氣罐控制通入缸筒和連桿活塞兩端氣壓的壓差保持恒定，則缸筒上輸出的力值保持恒定。氣浮軸另一端通過兩個氣浮套與豎直方向的氣浮導(dǎo)軌連接，起導(dǎo)向和支撐作用。