一種長距離二維恆力吊掛裝置製造方法
2023-10-17 11:49:24 1
一種長距離二維恆力吊掛裝置製造方法
【專利摘要】一種長距離二維恆力吊掛裝置，包括恆力輸出氣缸、氣浮裝置、導軌系統、滑輪組、懸掛繩、檢測裝置。所述導軌系統包括第一直線導軌、第二直線導軌、第一滑塊、第二滑塊等；所述第一直線導軌和第二直線導軌依次水平安裝，所述氣浮裝置與第一滑塊連接，所述恆力輸出氣缸與第二滑塊連接，所述第一滑塊上安裝第一定滑輪和第二定滑輪，所述懸掛繩一端固定，另一端依次穿過第一定滑輪、動滑輪、第二定滑輪連接恆力輸出氣缸，所述定滑輪通過定滑輪座吊掛目標工件。本發明採用氣浮裝置和導軌系統實現長距離水平跟隨，通過導軌系統配合恆力輸出氣缸實現豎直方向上的長距離恆力吊掛，提供了一種精度高、穩定性好的長距離二維恆力吊掛裝置。
【專利說明】一種長距離二維恆力吊掛裝置
【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，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]一種長距離二維恆力吊掛裝置，包括恆力輸出氣缸、氣浮裝置、導軌系統、滑輪組、懸掛繩、檢測裝置等。
[0006]所述導軌系統包括第一直線導軌、第二直線導軌、第一滑塊、第二滑塊、兩組電機和支架等；所述支架包含平行安裝的第一支架、第二支架和第三支架，所述第一直線導軌和第二直線導軌依次水平安裝在第一支架與第二支架、第二支架與第三支架之間；所述第一滑塊可滑動的套裝在第一直線導軌上，所述氣浮裝置與第一滑塊連接；所述第二滑塊可滑動的套裝在第二直線導軌上，所述恆力輸出氣缸與第二滑塊連接；所述兩組電機可分別帶動第一滑塊、第二滑塊運動。
[0007]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。所述滑輪組包含第一定滑輪、第二定滑輪和動滑輪，所述第一定滑輪和第二定滑輪與氣浮套固定，所述懸掛繩一端與第一支架固定，所述懸掛繩另一端依次穿過第一定滑輪、動滑輪、第二定滑輪連接恆力輸出氣缸，所述定滑輪通過定滑輪座吊掛目標工件。
[0008]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。
[0009]所述檢測裝置包括兩組雷射位移傳感器和反光板，所述雷射位移傳感器分別安裝在氣浮座和缸筒蓋上，所述反光板套裝在活塞杆上，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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]更進一步，所述第一定滑輪、第二定滑輪、動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。
[0020]本發明的設計思路表現在:
[0021]由於氣浮導軌不存在摩擦力，因此將目標工件通過滑輪組與氣浮套連接，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。
[0022]豎直方向的恆力輸出是通過恆力輸出氣缸實現的。通過一端固定的懸掛繩繞過第一定滑輪、動滑輪和第二定滑輪連接恆力輸出氣缸的活塞杆，動滑輪連接目標工件，因此只要懸掛繩上的拉力值保持不變，即可實現豎直方向的恆力吊掛。由於恆力輸出氣缸的行程有限，因此，通過另一套獨立的直線導軌主動跟隨；雷射位移傳感器可測量出連杆活塞的位移，然後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，從而實現豎直方向的長距離吊掛。為了避免恆力輸出氣缸對氣浮裝置的運動產生影響，因此兩根直線導軌沿直線方向依次安裝，保證目標工件的運動不受影響。
[0023]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。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。
[0024]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。
[0025]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。
[0026]本發明的優點是:穩定性好、精度高。
[0027]說明書附圖
[0028]圖1是一種長距離二維恆力吊掛裝置示意圖
[0029]圖2是恆力輸出氣缸示意圖
[0030]圖3是恆力輸出氣缸立體示意圖
【具體實施方式】
[0031]一種長距離二維恆力吊掛裝置，包括恆力輸出氣缸、氣浮裝置、導軌系統、滑輪組、懸掛繩、檢測裝置等。
[0032]導軌系統包括第一直線導軌25、第二直線導軌35、第一滑塊27、第二滑塊38、兩組電機32和支架等；支架包含平行安裝的第一支架24、第二支架31和第三支架36，第一直線導軌25和第二直線導軌35依次水平安裝在第一支架24與第二支架31、第二支架31與第三支架36之間；第一滑塊27可滑動的套裝在第一直線導軌25上，氣浮裝置與第一滑塊27連接；第二滑塊38可滑動的套裝在第二直線導軌35上，恆力輸出氣缸與第二滑塊38連接；兩組電機32可分別帶動第一滑塊27、第二滑塊38運動。
[0033]氣浮裝置包含氣浮座26、氣浮軸28、氣浮套29 ;氣浮套29套裝在氣浮軸28上，氣浮軸28兩端通過氣浮座26支撐，氣浮座26連接第一滑塊27。滑輪組包含第一定滑輪33、第二定滑輪34和動滑輪37，第一定滑輪33和第二定滑輪34與氣浮套29固定，懸掛繩一端與第一支架24固定，懸掛繩另一端依次穿過第一定滑輪33、動滑輪37、第二定滑輪34連接恆力輸出氣缸，定滑輪27通過定滑輪座吊掛目標工件。
[0034]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。
[0035]檢測裝置包括兩組雷射位移傳感器30和反光板37，雷射位移傳感器30分別安裝在氣浮座26和缸筒蓋12上，反光板37套裝在活塞杆17上，雷射位移傳感器30可分別測量出氣浮套29和活塞杆17的位移。
[0036]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。
[0037]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。
[0038]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。
[0039]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。
[0040]進一步，第一定滑輪33、第二定滑輪34、動滑輪37均為氣浮軸承滑輪，氣浮套29、第一定滑輪33、第二定滑輪34可通過氣浮軸28供氣。
【權利要求】
1.一種長距離二維恆力吊掛裝置，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、檢測裝置等； 所述導軌系統包括第一直線導軌、第二直線導軌、第一滑塊、第二滑塊、兩組電機和支架等；所述支架包含平行安裝的第一支架、第二支架和第三支架，所述第一直線導軌和第二直線導軌依次水平安裝在第一支架與第二支架、第二支架與第三支架之間；所述第一滑塊可滑動的套裝在第一直線導軌上，所述氣浮裝置與第一滑塊連接；所述第二滑塊可滑動的套裝在第二直線導軌上，所述恆力輸出氣缸與第二滑塊連接；所述兩組電機可分別帶動第一滑塊、第二滑塊運動； 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；所述滑輪組包含第一定滑輪、第二定滑輪和動滑輪，所述第一定滑輪和第二定滑輪與氣浮套固定，所述懸掛繩一端與第一支架固定，所述懸掛繩另一端依次穿過第一定滑輪、動滑輪、第二定滑輪連接恆力輸出氣缸，所述定滑輪通過定滑輪座吊掛目標工件； 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；所述檢測裝置包括兩組雷射位移傳感器和發光板，所述雷射位移傳感器分別安裝在氣浮座和缸筒蓋上，所述反光板套裝在活塞杆上，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所述的一種長距離二維恆力吊掛裝置，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所述的一種長距離二維恆力吊掛裝置，其特徵在於:所述第一定滑輪、第二定滑輪、動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】B66F11/00GK103508385SQ201310494724
【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】單曉杭, 鍾和冬 申請人:浙江工業大學