[发明专利]一种三维跟随恒力吊挂装置

说明书

技术领域

本发明涉及三维恒力吊挂装置。

背景技术

对一个在三维空间内自由运动的目标工件提供恒定的吊挂力，不仅要保证吊挂力的恒定，还要求对其三维运动不产生附加影响。

专利申请号为的201210406995.2的“二维主动跟随减重吊挂装置”就提供了一种利用传感器测量出目标工件的运动偏角，将测量信息反馈给导轨系统，利用直线导轨、滑块和转轴主动跟随目标工件的平面运动，再通过力传感器和卷绳组件提供竖直方向的恒定吊挂力，但是由于传感器存在一定的测量误差，且悬挂绳的长短会对角度传感器测量偏角产生影响，难以实现高精度的主动跟随，另一方面，电机的控制精度不高，难以消除波动和误差，不适用于目标工件快速运动场合。

气浮导轨较普通导轨相比具有无摩擦的特点，因此可通过气浮导轨被动跟随目标工件的平面运动，如专利申请号为201010165657.5的“三维气浮随动装置”是利用气浮装置被动跟随目标工件，不对目标工件的运动状态产生影响，再利用砝码减重，提供竖直方向恒定的吊挂力。通过气浮套和气浮垫支撑的转轴虽然可实现无摩擦旋转，但是其与长距离直线导轨连接，造成随动质量大、惯性力影响大。再者，砝码会因自身惯性力的影响而产生一个作用在目标工件上的附加力，且砝码质量越大影响越大，因此这种方法只适用于目标工件低速或匀速运动的场合。

发明内容

针对现有三维跟随恒力吊挂装置测量误差大、跟随精度不高、减重砝码惯性力影响大等问题，本发明提供一种可避免惯性力影响的、不受目标工件运动速度影响的、跟随精度高的、稳定性好的三维跟随恒力吊挂装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种三维跟随恒力吊挂装置，包括气浮导轨、恒力输出装置、滑轮组、悬挂绳。

所述气浮导轨包含横向气浮轴、横向气浮套、纵向气浮轴和纵向气浮套，所述横向气浮套套装在横向气浮轴上，所述横向气浮轴两端与两个纵向气浮套固接，所述纵向气浮套套装在纵向气浮轴上，所述两个纵向气浮套之间连接水平支架，所述水平支架有两根且位于横向气浮轴的两侧。

所述滑轮组包括两个竖直安装的第一定滑轮、第二定滑轮和四个水平安装的第三定滑轮、第四定滑轮、第五定滑轮和第六定滑轮，所述第一定滑轮和第二定滑轮通过安装座固定在横向气浮套的下方，所述第三定滑轮和第四定滑轮分别固定在两个纵向气浮套的下方，所述第五定滑轮和第六定滑轮分别固定在两跟水平支架的下方；所述滑轮组内的定滑轮均为气浮轴承滑轮。

所述悬挂绳包含第一悬挂绳和第二悬挂绳，所述第一悬挂绳和第二悬挂绳连接吊挂座，所述吊挂座上吊挂目标工件。所述第一悬挂绳沿竖直方向绕过第一定滑轮，然后沿横向方向绕过同侧的第三定滑轮，再沿横向方向绕过第五定滑轮，最后沿纵向方向引出连接恒力输出装置。所述第二悬挂绳沿竖直方向绕过第二定滑轮，然后沿横向方向绕过同侧的第四定滑轮，再沿横向方向绕过第六定滑轮，沿与第一悬挂绳相反的纵向方向引出连接恒力输出装置。

所述恒力输出装置包括两个恒力输出气缸、滑块、纵向直线导轨、电机；所述两个恒力输出气缸分别通过滑块套装在纵向直线导轨上，所述电机有两个且可通过滑块单独控制两个恒力输出气缸的运动，所述两个恒力输出气缸的输出轴分别连接第一悬挂绳和第二悬挂绳。

进一步，所述恒力输出气缸包括活塞、输出轴、缸筒、端盖、缸筒盖、进气套；所述输出轴连接活塞，所述活塞套装在缸筒内且和缸筒壁间存有极小间隙，所述缸筒两端分别套装端盖和缸筒盖，所述端盖与动滑轮座固接，所述输出轴穿过缸筒盖，所述输出轴和缸筒盖内壁间存有极小间隙。

所述进气套包含第一进气套和第二进气套，所述第一进气套套装在缸筒上，所述第二进气套套装在缸筒盖上；所述第一进气套和缸筒间留有间隙形成第一储气腔，所述第一进气套上设有第一进气口，所述第一进气口与第一储气腔相通；所述第二进气套和缸筒盖间留有间隙形成第二储气腔，所述第二进气套上设有第二进气口，所述第二进气口与第二储气腔相通。

所述缸筒沿圆周均布第一径向节流孔，所述第一径向节流孔与第一储气腔相通，所述第一径向节流孔沿轴向方向至少有两组，所述第一径向节流孔内安装节流塞；所述缸筒盖上沿圆周均布第二径向节流孔，所述第二径向节流孔与第二储气腔相通，所述第二径向节流孔沿轴向方向至少有两组，所述第二径向节流孔内安装节流塞。