[發明專利]一種三維跟隨恒力吊掛裝置

有效

• 申請號: 201310494005.X
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103511459A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 孫建輝;傅杰
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F16C32/06
• 分類號: F16C32/06;F15B21/08;F16F15/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術領域

本發明涉及三維恒力吊掛裝置。

背景技術

對一個在三維空間內自由運動的目標工件提供恒定的吊掛力，不僅要保證吊掛力的恒定，還要求對其三維運動不產生附加影響。

專利申請號為的201210406995.2的“二維主動跟隨減重吊掛裝置”就提供了一種利用傳感器測量出目標工件的運動偏角，將測量信息反饋給導軌系統，利用直線導軌、滑塊和轉軸主動跟隨目標工件的平面運動，再通過力傳感器和卷繩組件提供豎直方向的恒定吊掛力，但是由于傳感器存在一定的測量誤差，且懸掛繩的長短會對角度傳感器測量偏角產生影響，難以實現高精度的主動跟隨，另一方面，電機的控制精度不高，難以消除波動和誤差，不適用于目標工件快速運動場合。

氣浮導軌較普通導軌相比具有無摩擦的特點，因此可通過氣浮導軌被動跟隨目標工件的平面運動，如專利申請號為201010165657.5的“三維氣浮隨動裝置”是利用氣浮裝置被動跟隨目標工件，不對目標工件的運動狀態產生影響，再利用砝碼減重，提供豎直方向恒定的吊掛力。通過氣浮套和氣浮墊支撐的轉軸雖然可實現無摩擦旋轉，但是其與長距離直線導軌連接，造成隨動質量大、慣性力影響大。再者，砝碼會因自身慣性力的影響而產生一個作用在目標工件上的附加力，且砝碼質量越大影響越大，因此這種方法只適用于目標工件低速或勻速運動的場合。

發明內容

針對現有三維跟隨恒力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，本發明提供一種可避免慣性力影響的、不受目標工件運動速度影響的、跟隨精度高的、穩定性好的三維跟隨恒力吊掛裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種三維跟隨恒力吊掛裝置，包括氣浮導軌、恒力輸出裝置、滑輪組、懸掛繩。

所述氣浮導軌包含橫向氣浮軸、橫向氣浮套、縱向氣浮軸和縱向氣浮套，所述橫向氣浮套套裝在橫向氣浮軸上，所述橫向氣浮軸兩端與兩個縱向氣浮套固接，所述縱向氣浮套套裝在縱向氣浮軸上，所述兩個縱向氣浮套之間連接水平支架，所述水平支架有兩根且位于橫向氣浮軸的兩側。

所述滑輪組包括兩個豎直安裝的第一定滑輪、第二定滑輪和四個水平安裝的第三定滑輪、第四定滑輪、第五定滑輪和第六定滑輪，所述第一定滑輪和第二定滑輪通過安裝座固定在橫向氣浮套的下方，所述第三定滑輪和第四定滑輪分別固定在兩個縱向氣浮套的下方，所述第五定滑輪和第六定滑輪分別固定在兩跟水平支架的下方；所述滑輪組內的定滑輪均為氣浮軸承滑輪。

所述懸掛繩包含第一懸掛繩和第二懸掛繩，所述第一懸掛繩和第二懸掛繩連接吊掛座，所述吊掛座上吊掛目標工件。所述第一懸掛繩沿豎直方向繞過第一定滑輪，然后沿橫向方向繞過同側的第三定滑輪，再沿橫向方向繞過第五定滑輪，最后沿縱向方向引出連接恒力輸出裝置。所述第二懸掛繩沿豎直方向繞過第二定滑輪，然后沿橫向方向繞過同側的第四定滑輪，再沿橫向方向繞過第六定滑輪，沿與第一懸掛繩相反的縱向方向引出連接恒力輸出裝置。

所述恒力輸出裝置包括兩個恒力輸出氣缸、滑塊、縱向直線導軌、電機；所述兩個恒力輸出氣缸分別通過滑塊套裝在縱向直線導軌上，所述電機有兩個且可通過滑塊單獨控制兩個恒力輸出氣缸的運動，所述兩個恒力輸出氣缸的輸出軸分別連接第一懸掛繩和第二懸掛繩。

進一步，所述恒力輸出氣缸包括活塞、輸出軸、缸筒、端蓋、缸筒蓋、進氣套；所述輸出軸連接活塞，所述活塞套裝在缸筒內且和缸筒壁間存有極小間隙，所述缸筒兩端分別套裝端蓋和缸筒蓋，所述端蓋與動滑輪座固接，所述輸出軸穿過缸筒蓋，所述輸出軸和缸筒蓋內壁間存有極小間隙。

所述進氣套包含第一進氣套和第二進氣套，所述第一進氣套套裝在缸筒上，所述第二進氣套套裝在缸筒蓋上；所述第一進氣套和缸筒間留有間隙形成第一儲氣腔，所述第一進氣套上設有第一進氣口，所述第一進氣口與第一儲氣腔相通；所述第二進氣套和缸筒蓋間留有間隙形成第二儲氣腔，所述第二進氣套上設有第二進氣口，所述第二進氣口與第二儲氣腔相通。

所述缸筒沿圓周均布第一徑向節流孔，所述第一徑向節流孔與第一儲氣腔相通，所述第一徑向節流孔沿軸向方向至少有兩組，所述第一徑向節流孔內安裝節流塞；所述缸筒蓋上沿圓周均布第二徑向節流孔，所述第二徑向節流孔與第二儲氣腔相通，所述第二徑向節流孔沿軸向方向至少有兩組，所述第二徑向節流孔內安裝節流塞。