[发明专利]基于电磁力补偿的消除惯性力影响的气浮随动装置

说明书

技术领域

本发明涉及气浮随动装置，尤其是一种消除惯性力影响的气浮随动装置。 

背景技术

目前采用的吊挂方式是将重物(运动件)通过吊挂绳直接吊挂在直线导轨上的滑块上，滑块跟着运动件随动。但在高精度测量时，直线导轨与滑块间的摩擦力会对运动件的空间位置和运动产生附加作用力的影响。另一方面，由于运动件连接到滑块上，滑块及其它吊挂随动部件都有质量，在随动部件跟随运动件运动过程中会产生惯性力，该惯性力就会附加到运动件上。 

为了实现长距离无摩擦运动，专利申请号为CN 201010165536.0的“用于超长距离跟随吊点运动轨迹的无摩擦气浮装置”提供了一种用于超长距离跟随吊点运动轨迹的无摩擦气浮装置，该专利将轴向长距离无摩擦移动嫁接到一般运动精度的滑块导轨组件上，即可实现气浮套在短气浮轴随运动件作大位移移动。但是，带来了新问题，两个气浮套与贮气套组成的气浮随动装置的质量很大，在运动件加速或减速运动时，气浮随动装置与其它吊挂随动部件的惯性力影响不能忽略，此时仅仅被动跟随不能满足精密同步跟随吊点运动轨迹的要求，需要测量出跟随误差，设法去除该惯性力的影响。 

发明内容

为了克服已有气浮随动装置的不能消除惯性力影响、控制精度较低的不足，本发明提供一种有效消除惯性力影响、控制精度较高的基 于电磁力补偿的消除惯性力影响的气浮随动装置。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种基于电磁力补偿的消除惯性力影响的气浮随动装置，包括气浮轴、气浮套和长距离导轨气浮滑轮，所述气浮套套装在所述气浮轴上，所述气浮套有两个，所述气浮套均与贮气套密封连接，所述贮气套与气浮轴之间为贮气腔，所述气浮轴的轴心开有进气通道，所述进气通道的一端连接主供气管，所述进气通道的另一端与所述贮气腔连通，所述贮气腔设有出气口，所述出气口通过连接气管与各个气浮套的进气口连通；所述贮气套上套装吊挂绳，所述运动件吊装在所述吊挂绳上；所述气浮随动装置还包括用于检测吊挂绳与贮气套之间是否出现倾斜的加速度传感器和用于抵消惯性力影响的电磁力产生机构，所述加速度传感器安装在运动件上，所述电磁力产生机构包括电磁铁和永磁体，所述电磁铁装在安装座内上，所述永磁体装在贮气套上，所述永磁体正对所述电磁铁。 

进一步，所述电磁铁装在安装座左端，所述永磁体装在贮气套右端。当然，也可以采用其他方式。 

再进一步，所述气浮轴的两端分别套装安装座，所述安装座与所述滑台固定连接，所述滑台连接到长距离直线导轨上，光栅尺装在贮气套中间位置，光栅尺读数头装在安装座中间位置，所述光栅尺读数头正对光栅尺。 

本发明的技术构思为：气浮随动装置根据运动件吊点位置无摩擦随动，通过光栅尺检测贮气套位置，如果安装座上的光栅尺读数头读出的位置值不等于零，则主动控制电机等驱动源，通过同步带控制滑 台移动，保证贮气套与安装座的相对位移为零，即位于安装座的中心位置。 

气浮随动装置与运动件加速度相同时，认为运动一致跟随。如果运动件沿直线导轨方向运动，由于气浮随动装置的质量较大，跟随运动过程中虽然没有摩擦力的影响，但是运动件加速或减速运动（启动或停止）时却不可避免的要受到自身惯性力的影响，出现滞后或超前。根据贴在运动件上的加速度传感器测出其加速度，然后由电磁铁提供一个相同方向的磁力F=m,使气浮随动装置的加速度与运动件的加速度相同，从而补偿气浮随动装置惯性力的影响，保证气浮随动装置对运动件的一致跟随。 

本发明很好的解决了由于超长距离随动的气浮装置中增加了气浮随动装置的质量，因此产生的惯性力不能简单忽略，进而单纯靠被动跟随不能同步运动的问题。本发明通过嵌入式微处理器控制电磁铁产生与惯性力大小相等方向相反的力，使气浮随动装置主动跟随运动件运动，达到精密同步运动的目的。 

本发明的有益效果主要表现在： 

为了实现气浮随动装置在短气浮轴上根据运动件吊点位置作长距离无摩擦随动，将轴向长距离无摩擦移动嫁接到一般运动精度的滑块导轨组件上，通过光栅尺检测贮气套位置，由主动控制电机等驱动源控制滑块移动，保证贮气套与安装座的相对位移为零，这样就能够保证运动件在长距离移动情况下始终保持无摩擦。但是由于增加了气浮随动装置的质量，因此产生的惯性力不能简单忽略，单纯靠被动跟随不能一致跟随。本专利根据运动件上的加速度传感器测得的加速度值， 由嵌入式微处理器控制电磁铁产生与惯性力大小相等方向相反的力，使气浮随动装置主动跟随运动件运动，达到补偿气浮随动装置惯性力的目的。 

附图说明