一種恆力機構的製作方法
2024-03-20 23:46:05
一種恆力機構的製作方法
【專利摘要】本發明創造提供一種恆力機構，包括：安裝於安裝座之上且依次連接的由一大電機提供扭矩輸出動力的大電機軸系、包括一扭簧的扭簧組件和由一小電機提供扭矩輸出動力的小電機軸系；大、小兩個電機軸系的扭矩輸出部的頂端相對且分別固連於扭簧組件兩端；小電機軸系的扭矩輸出部還套有一與其聯動旋轉的圓筒狀纏繞部；一恆力索，其一端固接於纏繞部且在其外圓周上纏繞收放，另一端沿纏繞部切向引出連接負載。大電機軸系提供粗略力控制，大小電機間採用扭簧過渡傳遞扭矩，為恆力結構提供較低的彈性係數，協同控制恆力，小電機軸系提供精確力控制，抑制波動幹擾，避免了單個電機同時承擔大承載與高精確指標，從而同時實現大承載、高精確要求。
【專利說明】一種'I'旦力機構
【技術領域】
[0001]本發明創造涉及一種恆力加載機構，尤其涉及一種主動補償式的恆力機構。
【背景技術】
[0002]恆力加載機構在捲紙、熱力發電、材料試驗、航天設備等領域中應用廣泛，其能直接影響到設備的安全性、可靠性。尤其是在航天領域，通過恆力機構提供微低重力補償來驗證太空飛行器性能，是經常採用的地面驗證方式。傳統的重力補償提供方式有配重平衡、氣浮、水浮、懸吊法等，其中懸吊法重力模擬有主動補償與被動補償兩種方式，主動式補償較為少見。本發明創造設計出一種用於主動式恆力機構，用於大負載、高精度恆力提供。
【發明內容】
[0003]本發明創造要解決的問題是為了實現主動式恆力精確保持，提供一種恆力機構，用於實現的恆力大負載、高精度加載。
[0004]為解決上述技術問題，本發明創造採用的技術方案是:一種恆力機構，包括:安裝於安裝座4之上且依次連接的由一大電機提供扭矩輸出動力的大電機軸系1、包括一扭簧的扭簧組件3和由一小電機提供扭矩輸出動力的小電機軸系2 ；
[0005]大、小兩個電機軸系的扭矩輸出部的頂端相對且分別固連於扭簧組件3兩端；
[0006]小電機軸系的扭矩輸出部還套有一與其聯動旋轉的圓筒狀纏繞部；
[0007]—恆力索，其一端固接於纏繞部且在其外圓周上纏繞收放，另一端沿纏繞部切向引出連接負載。
[0008]以上為本發明創造的核心，其原理為在恆力補償過程中，對象拉力的穩態部分保持不變，瞬態部分拉力為受到幹擾導致小幅波動。而本方案的恆力機構，大電機軸系提供粗略力控制，提供主恆力(大承載穩態拉力)，大小電機間採用扭簧過渡傳遞扭矩，為恆力結構提供較低的彈性係數，協同控制恆力，小電機軸系提供精確力控制，抑制波動幹擾，避免了單個電機同時承擔大承載與高精確指標，由雙電機恆力協同控制，從而同時實現大承載、高精確要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明創造的一種實施例的結構示意圖【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖，對本發明創造做進一步的詳細說明。
[0011]如圖1所示，本發明創造提供了一種實施例的結構形式，在本實施例中，恆力機構主要包括大電機軸系1、小電機軸系2、扭簧組件3、安裝座組件4、恆力索5組成，大小兩個電機軸系面對面布置，恆力索布置於小電機軸系扭矩輸出部，大、小電機間米用扭簧31過渡傳遞扭矩，協同控制恆力，其中大電機11提供粗略力控制，提供主恆力，小電機21提供精確力控制，抑制波動幹擾。
[0012]其中，大電機軸系I是恆力機構的主負載的承擔單元。該軸系包括大電機11、抱閘
12、減速器13。在本實施例中,減速器作為大電機軸系扭矩輸出部的主要部件,大電機的輸出軸穿過抱閘12後與減速器13輸入端連接，減速器13輸出端連接扭簧組件連接端。
[0013]小電機軸系是恆力機構的負載輸出單元，主要承擔幹擾負載，用於恆力精確力控制。該軸系由一小電機21提供扭矩輸出動力，在本實施例中，由一滾珠花鍵軸副22作為扭矩輸出部，滾珠花鍵軸副的花鍵軸一端連接小電機的輸出軸，另一端連接扭簧組件連接端。所述的圓筒狀纏繞部23可以是由滾珠花鍵軸副的花鍵套直接承擔，即將其外周製成等徑的圓，也可以在花鍵套上再套設一滾筒。
[0014]恆力索為恆力機構輸出單元，一端與負載連接，一端與纏繞部23固連，恆力索一部分纏繞於纏繞部23上，另一部分沿纏繞部23切向引出承擔負載，可通過纏繞部23旋轉實現自身收放功能。優選的，為更便於纏繞收放恆力索，纏繞部23表面加工有螺旋凹槽24。由於纏繞部23半徑恆定，恆力索的恆力輸出可轉化為為對恆定轉矩控制。
[0015]優選的，恆力索還可串聯一拉力傳感器作為控制系統反饋。
[0016]扭簧組件3包括扭簧31和與兩個連接端32，連接端32 —端用於扭簧安裝，另一端用於與對應的軸系連接。扭簧組件3作為大小電機扭矩的中間過渡環節，大電機主扭矩經軸系傳遞到扭簧連接端後，扭簧受載發生扭轉，將扭矩傳遞到小電機軸系。
[0017]安裝座組件4包括一安裝座，安裝座上通過軸承(411、412、413)支撐起大、小電機軸系，安裝座下部還可固連一底板或底架(圖中未示)，作為整個結構的安裝基體支撐。
[0018]本實施例中的恆力機構，由於使用雙電機系統控制，使用時需逐步加載，具體步驟如下:
[0019]1、大、小電機軸系上電，小電機軸系2先不進行主動工作，而是隨動，大電機I閉環，控制旋轉調整纏繞部將恆力索纏繞長度至合理範圍，然後抱閘鎖緊大電機軸系，等待加載；
[0020]2、恆力索加載負載，負載經過纏繞部、小電機軸系後傳遞到扭簧組件，扭簧組件連接大電機軸系一端被抱閘鎖緊，扭簧受載扭轉承擔負載；
[0021]3、大電機切入閉環控制加載轉矩，抱閘鬆開，大電機提供拉力均值，經扭簧傳遞後傳遞給纏繞部，恆力機構實現恆力粗控制。由於受幹擾影響作用，負載會小幅波動，表現為小電機軸系端與纏繞部小幅擺動，大電機軸系端擺動很小；
[0022]4、小電機切入閉環控制，通過小電機軸系帶動捲筒進行精確調整對幹擾力補償，實現恆力精確控制。
[0023]綜上所述，本發明創造具有如下一些特點和有益效果:
[0024]1、採用大、小兩個電機面對面布置，協同控制提供載荷轉矩。
[0025]2、在結構上雙電機之間採用扭簧進行扭矩傳遞，為恆力結構提供較低的彈性係數。
[0026]3、由於採用雙電機控制，避免了單個電機同時承擔大承載與高精確指標，具有承載能力大，控制精度高的特點。
[0027]4、採用圓筒狀纏繞部作為恆力索纏繞載體，同時具備收放功能。
[0028]5、恆力機構加載過程採用分步加載，分別實現恆力的粗控制和精控制。 [0029] 6、恆力索串聯拉力傳感器，作為恆力機構電機反饋控制信號。
【權利要求】
1.一種恆力機構，其特徵在於，包括:安裝於安裝座(4)之上且依次連接的由一大電機提供扭矩輸出動力的大電機軸系(I)、包括一扭簧(31)的扭簧組件(3)和由一小電機提供扭矩輸出動力的小電機軸系(2 ); 大、小兩個電機軸系的扭矩輸出部的頂端相對且分別固連於扭簧組件(3)兩端； 小電機軸系的扭矩輸出部還套有一與其聯動旋轉的圓筒狀纏繞部； 一恆力索，其一端固接於纏繞部且在其外圓周上纏繞收放，另一端沿纏繞部切向引出連接負載。
2.根據權利要求1所述的恆力機構，其特徵在於:所述大電機軸系(I)還包括有抱閘(12)、減速器(13)，所述大電機的輸出軸穿過抱閘(12)後與減速器(13)輸入端連接，減速器(13)輸出端連接扭簧組件一端。
3.根據權利要求1所述的恆力機構，其特徵在於:所述小電機軸系的扭矩輸出部為一滾珠花鍵軸副(22 )，滾珠花鍵軸副的花鍵軸一端連接小電機的輸出軸，另一端連接扭簧組件。
4.根據權利要求3所述的恆力機構，其特徵在於:所述纏繞部(23)是由滾珠花鍵軸副的花鍵套直接承擔，即將其外周製成等徑的圓；或者是在花鍵套上再套設一圓筒狀滾筒。
5.根據權利要求1所述的恆力機構，其特徵在於:所述纏繞部(23)表面加工有螺旋凹槽(24)。
6.根據權利要求1所述的恆力機構，其特徵在於:所述恆力索還串聯一拉力傳感器作為控制系統反饋。
7.根據權利要求1所述的恆力機構，其特徵在於:所述扭簧組件(3)包括兩個連接端(32),連接端(32 ) —端固接扭簧，另一端與對應的軸系連接。
8.根據權利要求1所述的恆力機構，其特徵在於:所述安裝座(4)下部還可固連一底板或底架。
【文檔編號】B65H23/04GK103496603SQ201310465608
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月29日 優先權日:2013年9月29日
【發明者】趙建飛, 莫麗東, 尹航, 高海波, 李博, 趙寶山 申請人:天津航天機電設備研究所