[发明专利]一种长距离二维恒力吊挂装置

说明书

技术领域

本发明涉及二维恒力吊挂装置。

背景技术

二维恒力吊挂装置是对目标工件实现竖直方向的恒力吊挂和水平上的运动跟随，对目标工件不引入其他外力，不对目标工件运动状态产生影响。现有技术通常是采用悬挂绳将直线导轨的滑块和目标工件连接起来，通过角度传感器测量出悬挂绳的偏角，通过电机控制滑块运动实现水平方向的运动跟随，再通过力传感器测量出悬挂绳上力的大小，通过收紧或放松悬挂绳实现垂直方向的随动和恒力输出。但是由于传感器测量存在一定的误差，电机控制精度不高，难以消除波动和误差，在具体实现过程中存在很多问题。由于气浮导轨较普通导轨相比具有无摩擦的特点，因此将目标工件和气浮套连接起来，通过气浮套在气浮轴上的无摩擦运动实现水平运动被动跟随，再通过砝码与目标工件吊挂，实现竖直方向的恒力输出和运动跟随，但是当目标工件做加速或减速运动时，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，另一方面，受加工条件和加工精度的限制，气浮导轨的行程不大，难以实现超长行程的运动跟随。

发明内容

针对现有二维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，本发明提供一种采用恒力输出气缸实现恒力吊挂、气浮导轨实现长距离水平跟随、精度高、稳定性好的二维恒力吊挂装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种长距离二维恒力吊挂装置，包括恒力输出气缸、气浮装置、导轨系统、滑轮组、悬挂绳、检测装置等。

所述导轨系统包括第一直线导轨、第二直线导轨、第一滑块、第二滑块、两组电机和支架等；所述支架包含平行安装的第一支架、第二支架和第三支架，所述第一直线导轨和第二直线导轨依次水平安装在第一支架与第二支架、第二支架与第三支架之间；所述第一滑块可滑动的套装在第一直线导轨上，所述气浮装置与第一滑块连接；所述第二滑块可滑动的套装在第二直线导轨上，所述恒力输出气缸与第二滑块连接；所述两组电机可分别带动第一滑块、第二滑块运动。

所述气浮装置包含气浮座、气浮轴、气浮套；所述气浮套套装在气浮轴上，所述气浮轴两端通过气浮座支撑，所述气浮座连接第一滑块。所述滑轮组包含第一定滑轮、第二定滑轮和动滑轮，所述第一定滑轮和第二定滑轮与气浮套固定，所述悬挂绳一端与第一支架固定，所述悬挂绳另一端依次穿过第一定滑轮、动滑轮、第二定滑轮连接恒力输出气缸，所述定滑轮通过定滑轮座吊挂目标工件。

所述恒力输出气缸包含活塞、活塞杆、缸筒、端盖、缸筒盖、进气套；所述活塞杆连接活塞，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，所述活塞杆穿过缸筒盖连接悬挂绳，所述活塞杆和缸筒盖内壁间存有极小间隙。

所述检测装置包括两组激光位移传感器和反光板，所述激光位移传感器分别安装在气浮座和缸筒盖上，所述反光板套装在活塞杆上，所述激光位移传感器可分别测量出气浮套和活塞杆的位移。

进一步，所述恒力输出气缸的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。

所述活塞上设有第一卸压槽，所述第一卸压槽包含活塞中心的轴向盲孔、活塞外圆柱面上的第一凹槽、第一凹槽内的第一径向通孔；所述第一径向通孔与轴向盲孔相通，所述第一凹槽至少有两组且位于活塞的两端。

所述活塞杆中心开有轴向通孔形成卸气孔，所述卸气孔与活塞中心的轴向盲孔相通。

所述缸筒盖上设有第二卸压槽，所述第二卸压槽包含缸筒盖内壁上的第二凹槽、第二凹槽内的第二径向通孔；所述第二径向通孔与外界大气相通。

所述端盖上设有出气孔，所述缸筒盖上设有进气孔；所述进气孔通过气管连接气压传感器和大储气罐，所述大储气罐内储存恒压气体。

所述端盖与缸筒之间、缸筒与第一进气套之间、缸筒盖与缸筒之间、缸筒盖与第二进气套之间均采用O型圈密封。