一種可實現長距離二維跟隨的恆力吊掛裝置製造方法
2024-03-20 22:25:05
一種可實現長距離二維跟隨的恆力吊掛裝置製造方法
【專利摘要】一種可實現長距離二維跟隨的恆力吊掛裝置，包括恆力輸出氣缸、氣浮裝置、導軌系統、滑輪組、懸掛繩、吊掛座、檢測裝置等；直線導軌上安裝兩個擋塊，第一滑塊套裝在直線導軌上且位於兩個擋塊之間，第二滑塊、第三滑塊套裝在直線導軌上且分別位於擋塊兩邊的，恆力輸出氣缸有兩個且分別連接第二滑塊、第三滑塊，氣浮裝置連接第一滑塊，第一定滑輪和第二定滑輪與氣浮裝置連接，吊掛座連接目標工件，吊掛座上連接兩根懸掛繩，兩根懸掛繩分別繞過第一定滑輪、第二定滑輪連接同側的恆力輸出氣缸。本發明利用氣浮導軌實現長距離水平跟隨，通過恆力輸出氣缸實現目標工件水平運動過程中懸掛繩的收放、豎直方向的運動跟隨和恆力吊掛，精度高、穩定性好。
【專利說明】—種可實現長距離二維跟隨的恆力吊掛裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及二維恆力吊掛裝置。
【背景技術】
[0002]二維恆力吊掛裝置是對目標工件實現豎直方向的恆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產生影響。現有技術通常是採用懸掛繩將直線導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，通過收緊或放鬆懸掛繩實現垂直方向的隨動和恆力輸出。但是由於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，在具體實現過程中存在很多問題。由於氣浮導軌較普通導軌相比具有無摩擦的特點，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水平運動被動跟隨，再通過砝碼與目標工件吊掛，實現豎直方向的恆力輸出和運動跟隨，但是當目標工件做加速或減速運動時，破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於目標工件低速或勻速運動的場合，另一方面，受加工條件和加工精度的限制，氣浮導軌的行程不大，難以實現超長行程的運動跟隨。
【發明內容】
[0003]針對現有二維恆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，本發明提供一種採用恆力輸出氣缸實現恆力吊掛、氣浮導軌實現長距離水平跟隨、精度高、穩定性好的二維恆力吊掛裝置。
[0004]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0005]一種可實現長距離二維跟隨的恆力吊掛裝置，包括恆力輸出氣缸、氣浮裝置、導軌系統、滑輪組、懸掛繩、吊掛座、檢測裝置等。
[0006]所述導軌系統包括直線導軌、第一滑塊、第二滑塊、第三滑塊和電機。所述直線導軌安裝在水平橫梁上且兩端通過支架支撐，所述直線導軌上安裝兩個擋塊，所述第一滑塊套裝在直線導軌上且位於兩個擋塊之間，所述第二滑塊、第三滑塊套裝在直線導軌上且分別位於擋塊兩邊的，所述電機有三個，分別安裝在兩個支架和擋塊上，所述電機可獨立驅動
第一滑塊、第二滑塊、第三滑塊。
[0007]所述恆力輸出氣缸有兩個且分別連接第二滑塊、第三滑塊，所述氣浮裝置連接第
一滑塊。
[0008]所述氣浮裝置包含氣浮座、氣浮軸、氣浮套；所述氣浮套套裝在氣浮軸上，所述氣浮軸兩端通過氣浮座支撐，所述氣浮座連接第一滑塊。
[0009]所述恆力輸出氣缸包含活塞、活塞杆、缸筒、端蓋、缸筒蓋、進氣套；所述活塞杆連接活塞，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，所述活塞杆穿過缸筒蓋連接懸掛繩，所述活塞杆和缸筒蓋內壁間存有極小間隙。
[0010]所述滑輪組包含第一定滑輪、第二定滑輪，所述第一定滑輪和第二定滑輪與氣浮套固接。[0011]所述吊掛座連接目標工件，所述吊掛座上連接兩根懸掛繩，所述兩根懸掛繩分別繞過第一定滑輪、第二定滑輪連接同側恆力輸出氣缸的活塞杆。
[0012]所述檢測裝置包括雷射位移傳感器和反光板，所述雷射位移傳感器有三個且分別安裝在氣浮座和兩個恆力輸出氣缸的缸筒蓋上，所述反光板有兩個且套裝在活塞杆上，所述雷射位移傳感器可分別測量出氣浮套和活塞杆的位移。
[0013]進一步，所述恆力輸出氣缸的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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]所述活塞上設有第一卸壓槽，所述第一卸壓槽包含活塞中心的軸向盲孔、活塞外圓柱面上的第一凹槽、第一凹槽內的第一徑向通孔；所述第一徑向通孔與軸向盲孔相通，所述第一凹槽至少有兩組且位於活塞的兩端。
[0018]所述活塞杆中心開有軸向通孔形成卸氣孔，所述卸氣孔與活塞中心的軸向盲孔相通。
[0019]所述缸筒蓋上設有第二卸壓槽，所述第二卸壓槽包含缸筒蓋內壁上的第二凹槽、第二凹槽內的第二徑向通孔；所述第二徑向通孔與外界大氣相通。
[0020]所述端蓋上設有出氣孔，所述缸筒蓋上設有進氣孔；所述進氣孔通過氣管連接氣壓傳感器和大儲氣罐，所述大儲氣罐內儲存恆壓氣體。
[0021]所述端蓋與缸筒之間、缸筒與第一進氣套之間、缸筒蓋與缸筒之間、缸筒蓋與第二進氣套之間均採用O型圈密封。
[0022]更進一步，所述第一定滑輪、第二定滑輪均為氣浮軸承滑輪，所述氣浮套、第一定滑輪、第二定滑輪可通過氣浮軸供氣。
[0023]本發明的設計思路表現在:
[0024]由於氣浮導軌不存在摩擦力，因此將目標工件與氣浮套連接，氣浮套可在氣浮軸上無摩擦運動，實現水平方向的被動跟隨，由於目標工件還要實現豎直方向的恆力吊掛，因此目標工件通過兩根懸掛繩分別繞過氣浮套上的兩個定滑輪連接恆力輸出氣缸，利用恆力輸出氣缸實現目標工件水平運動過程中懸掛繩的收放、保證懸掛繩上吊掛力的恆定。
[0025]由於氣浮導軌的行程有限，因此通過將氣浮裝置和導軌系統連接起來，利用雷射位移傳感器測量出氣浮套的位移，將測量信息反饋給導軌系統控制氣浮軸移動相應的距離，使得氣浮套始終位於其有效行程內；定滑輪和動滑輪均為氣浮軸承滑輪，摩擦阻力小，對目標工件不引入附加作用力。
[0026]恆力輸出氣缸的活塞可在缸筒內無摩擦運動，因此只要通過比例閥和儲氣罐控制通入缸筒內腔的氣壓值保持恆定，則缸筒上輸出的力值保持恆定。由於恆力輸出氣缸的行程有限，因此，通過直線導軌主動跟隨；恆力輸出氣缸上均安裝有雷射位移傳感器，雷射位移傳感器可測量出連杆活塞的位移，然後將信息反饋給電機，通過電機控制滑塊移動帶動缸筒移動相應的距離，保證連杆活塞始終位於其有效行程內。
[0027]直線導軌上安裝有擋塊，氣浮裝置位於兩個擋塊之間，恆力輸出氣缸位於擋塊兩偵牝氣浮裝置的主動跟隨和恆力輸出氣缸的主動跟隨共用一根導軌但是彼此之間不相互影響，均位於其有效行程內。
[0028]恆力輸出氣缸缸筒內腔與大儲氣罐相通，大儲氣罐內儲存恆壓氣體,相當於增大了缸筒進氣腔的容積，活塞運動引起的容積變化對氣壓突變的影響較小，另一方面，通過直線導軌的主動跟隨，減小了因連杆活塞運動引起缸筒腔體體積變化對氣壓產生的影響，進一步提高了恆力吊掛的精度。
[0029]恆力輸出氣缸的缸筒和缸筒蓋上分別設有徑向節流孔，徑向節流孔外套有進氣套，高壓氣體從進氣套上的進氣口進入，通過徑向節流孔在活塞與缸筒之間、活塞杆與缸筒蓋之間形成氣膜，為活塞提供支撐和潤滑；活塞不受進氣管路的影響，進氣方式簡單，穩定性好。
[0030]活塞和缸筒蓋上均設有卸壓槽，卸壓槽與外界大氣相通，在氣膜形成的間隙內形成常壓區，使間隙內存在壓力梯度，促進穩定氣膜的形成，承載能力好；缸筒上的徑向節流孔位於缸筒的中部位置，活塞有一定的長度，在活塞移動過程中，可保證缸筒上的徑向節流孔始終在其運動範圍內。
[0031]本發明的優點是:穩定性好、精度高。
[0032]說明書附圖
[0033]圖1是一種可實現長距離二維跟隨的恆力吊掛裝置示意圖
[0034]圖2是恆力輸出氣缸示意圖
[0035]圖3是恆力輸出氣缸立體示意圖
【具體實施方式】
[0036]一種可實現長距離二維跟隨的恆力吊掛裝置，包括恆力輸出氣缸、氣浮裝置、導軌系統、滑輪組、懸掛繩、吊掛座39、檢測裝置等。
[0037]所述導軌系統包括直線導軌26、第一滑塊31、第二滑塊28、第三滑塊34和電機24。所述直線導軌26安裝在水平橫梁27上且兩端通過支架25支撐，所述直線導軌26上安裝兩個擋塊29，所述第一滑塊31套裝在直線導軌26上且位於兩個擋塊29之間，所述第二滑塊28、第三滑塊34套裝在直線導軌29上且分別位於擋塊29兩邊的，所述電機24有三個，分別安裝在兩個支架25和擋塊29上，所述電機24可獨立驅動第一滑塊31、第二滑塊28、第三滑塊34。
[0038]所述恆力輸出氣缸有兩個且分別連接第二滑塊28、第三滑塊34，所述氣浮裝置連接第一滑塊31。
[0039]所述氣浮裝置包含氣浮座30、氣浮軸32、氣浮套33 ;所述氣浮套33套裝在氣浮軸32上，所述氣浮軸32兩端通過氣浮座30支撐，所述氣浮座30連接第一滑塊31。
[0040]恆力輸出氣缸包括活塞5、活塞杆17、缸筒4、端蓋1、缸筒蓋12、進氣套；活塞杆17連接活塞5，活塞5套裝在缸筒4內且和缸筒壁間存有極小間隙，缸筒4兩端分別套裝端蓋I和缸筒蓋12，所述活塞杆17穿過缸筒蓋12連接懸掛繩，所述活塞杆17和缸筒蓋12內壁間存有極小間隙。端蓋I上設有進氣孔2，缸筒蓋12上設有出氣孔11 ;進氣孔2通過氣管連接氣壓傳感器和大儲氣罐，大儲氣罐內儲存恆壓氣體。
[0041]所述滑輪組包含第一定滑輪37、第二定滑輪38，所述第一定滑輪37和第二定滑輪38與氣浮套33固接。
[0042]所述吊掛座39連接目標工件，所述吊掛座39上連接兩根懸掛繩，所述兩根懸掛繩分別繞過第一定滑輪37、第二定滑輪38連接同側恆力輸出氣缸的活塞杆。
[0043]所述檢測裝置包括雷射位移傳感器35和反光板36，所述雷射位移傳感器35有三個且分別安裝在氣浮座30和兩個恆力輸出氣缸的缸筒蓋12上，所述反光板36有兩個且套裝在活塞杆17上，所述雷射位移傳感器35可分別測量出氣浮套33和活塞杆17的位移。
[0044]進一步，所述恆力輸出氣缸的進氣套包含第一進氣套7和第二進氣套14，第一進氣套7套裝在缸筒4上，第二進氣套14套裝在缸筒蓋12上；第一進氣套7和缸筒4間留有間隙形成第一儲氣腔22，第二進氣套和缸筒蓋間留有間隙形成第二儲氣腔20，第一進氣套7上設有第一進氣口 8，第一進氣口 8與第一儲氣腔相通22，第二進氣套14上設有第二進氣口 16，第二進氣口 16與第二儲氣腔20相通。
[0045]缸筒4沿圓周均布第一徑向節流孔9，第一徑向節流孔9沿軸向方向有兩組，第一徑向節流孔9與第一儲氣腔22相通；缸筒蓋12沿圓周均布第二徑向節流孔15，第二徑向節流孔15沿軸向方向有兩組，第二徑向節流孔15與第二儲氣腔20相通；第一徑向節流孔9和第二徑向節流孔15內均安裝有節流塞。
[0046]活塞上設有第一卸壓槽，第一卸壓槽包含活塞中心的軸向盲孔23、活塞外圓柱面上的第一凹槽10、第一凹槽10內的第一徑向通孔6 ;第一徑向通孔6與軸向盲孔23相通，第一凹槽10有兩組且位於活塞的兩端；活塞杆17中心開有軸向通孔形成卸氣孔18，卸氣孔18與活塞中心的軸向盲孔23相通；缸筒蓋12上設有第二卸壓槽，第二卸壓槽包含缸筒蓋內壁上的第二凹槽21、第二凹槽內的第二徑向通孔13 ;第二徑向通孔13與外界大氣相通。
[0047]端蓋I與缸筒4之間、缸筒4與第一進氣套7之間、缸筒蓋12與缸筒4之間、缸筒蓋12與第二進氣套14之間均採用O型圈3密封。
[0048]更進一步，所述第一定滑輪37、第二定滑輪38均為氣浮軸承滑輪，所述氣浮套33、第一定滑輪37、第二定滑輪38可通過氣浮軸32供氣。
【權利要求】
1.一種可實現長距離二維跟隨的恆力吊掛裝置，其特徵在於:包括恆力輸出氣缸、氣浮裝置、導軌系統、滑輪組、懸掛繩、吊掛座、檢測裝置等； 所述導軌系統包括直線導軌、第一滑塊、第二滑塊、第三滑塊和電機；所述直線導軌安裝在水平橫梁上且兩端通過支架支撐，所述直線導軌上安裝兩個擋塊，所述第一滑塊套裝在直線導軌上且位於兩個擋塊之間，所述第二滑塊、第三滑塊套裝在直線導軌上且分別位於擋塊兩邊的，所述電機有三個，分別安裝在兩個支架和擋塊上，所述電機可獨立驅動第一滑塊、第二滑塊、第三滑塊； 所述恆力輸出氣缸有兩個且分別連接第二滑塊、第三滑塊，所述氣浮裝置連接第一滑塊； 所述氣浮裝置包含氣浮座、氣浮軸、氣浮套；所述氣浮套套裝在氣浮軸上，所述氣浮軸兩端通過氣浮座支撐，所述氣浮座連接第一滑塊； 所述恆力輸出氣缸包含活塞、活塞杆、缸筒、端蓋、缸筒蓋、進氣套；所述活塞杆連接活塞，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，所述活塞杆穿過缸筒蓋連接懸掛繩，所述活塞杆和缸筒蓋內壁間存有極小間隙；所述滑輪組包含第一定滑輪、第二定滑輪，所述第一定滑輪和第二定滑輪與氣浮套固接; 所述吊掛座連接目標工件，所述吊掛座上連接兩根懸掛繩，所述兩根懸掛繩分別繞過第一定滑輪、第二定滑輪連接同側恆力輸出氣缸的活塞杆； 所述檢測裝置包括雷射位移傳感器和反光板，所述雷射位移傳感器有三個且分別安裝在氣浮座和兩個恆力輸出氣缸的 缸筒蓋上，所述反光板有兩個且套裝在活塞杆上，所述雷射位移傳感器可分別測量出氣浮套和活塞杆的位移。
2.如權利要求1所述的一種可實現長距離二維跟隨的恆力吊掛裝置，其特徵在於:所述恆力輸出氣缸的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； 所述活塞上設有第一卸壓槽，所述第一卸壓槽包含活塞中心的軸向盲孔、活塞外圓柱面上的第一凹槽、第一凹槽內的第一徑向通孔；所述第一徑向通孔與軸向盲孔相通，所述第一凹槽至少有兩組且位於活塞的兩端； 所述活塞杆中心開有軸向通孔形成卸氣孔，所述卸氣孔與活塞中心的軸向盲孔相通；所述缸筒蓋上設有第二卸壓槽，所述第二卸壓槽包含缸筒蓋內壁上的第二凹槽、第二凹槽內的第二徑向通孔；所述第二徑向通孔與外界大氣相通； 所述端蓋上設有出氣孔，所述缸筒蓋上設有進氣孔；所述進氣孔通過氣管連接氣壓傳感器和大儲氣罐，所述大儲氣罐內儲存恆壓氣體。
3.如權利要求1所述的一種可實現長距離二維跟隨的恆力吊掛裝置，其特徵在於:所述第一定滑輪、第二定滑輪均為氣浮軸承滑輪，所述氣浮套、第一定滑輪、第二定滑輪可通過氣浮軸供氣。`
【文檔編號】B66D1/44GK103508304SQ201310494757
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2013年10月18日
【發明者】熊四昌, 袁巧玲 申請人:浙江工業大學