一種穩定的動態直線運動發生裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種運動發生裝置，尤其是一種穩定的動態直線運動發生裝置。屬于運動參數溯源技術領域。
【背景技術】
[0002]直線運動是常見的運動狀態之一，在國防軍事、工業生產和日常生活中，都有對直線運動狀態參數進行測量的需求。例如:在導彈發射過程中，內彈道出筒(導彈發射筒/箱)速度及加速度是判定發射系統性能是否正常，發射過程成功與否的重要參數。在乳鋼生產線中對入爐鋼坯進行速度監測，可以降低廢品率，從而降低生產成本優化生產過程，預測和消除故障隱患。許多特殊的工程應用問題，例如氣缸活塞的沖擊運動，機床臺面的過渡過程等，都是工業生產中重要的環節，在設計和應用中都需要測量其直線運動參數。在日常生活中，車輛速度的限制和監控是安全行駛的保證，尤其高速鐵路中火車的運行速度較快，對其進行實時監測，能夠確保車輛快速安全行駛。
[0003]為了更準確地對直線運動狀態參數進行測量，就必需要研究對應的先進測量技術，直線運動發生裝置無疑是必需的，用以提供可控的、可重復使用的、穩定的動態直線運動過程。目前，常見的直線運動發生裝置類型較少，常見的裝置有振動臺、空氣炮、跌落裝置、碰撞裝置等。振動臺只能產生小位移、低幅度狀態振動，運動行程短，速度幅度小，無法模擬多數直線運動狀態;空氣炮利用空氣動力原理，工作介質為空氣，由差壓裝置和可實現自動控制的快速排氣閥、瞬間將空氣壓力能轉變成空氣射流動力能，可以產生強大的沖擊力，其設備體積龐大，運動目標發射后被破壞，無法在其上安裝其他傳感器，成本較高，使用中存在一定危險性;跌落裝置僅可提供自由落體過程，形式單一;碰撞裝置利用物體的機械碰撞產生沖擊運動，可控性較差，在有限空間內能量回收形式復雜。綜上所述，目前的直線運動發生裝置存在參數單一、可控性差、成本較高或是安全系數低等缺點。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種穩定的動態直線運動發生裝置，以解決現有技術中的缺陷，滿足直線運動動態參數的研究的需求。該裝置產生的直線運動過程具有動態性和連續性，運動過程穩定，便于控制，使用方便，安全系數高。
[0005]本發明一種穩定的動態直線運動發生裝置，由驅動模塊、運動模塊和支撐模塊三個部分組成。它們相互之間的關系是:支撐模塊是驅動模塊與運動模塊的支撐平臺，并限定驅動模塊和運動模塊的運動空間范圍;驅動模塊負責帶動運動模塊進行勢能存儲。
[0006]所述驅動模塊包括三相步進電機、電機減速器、纜繩卷筒、纜繩、纜繩高度導向滑輪、纜繩銜接滑輪、纜繩寬度導向滑輪、拉力傳感器、滾珠滑塊、滾珠滑塊導軌、電磁鎖和光電限位裝置;它們相互之間的關系是:三相步進電機、電機減速器、纜繩卷筒和纜繩高度導向滑輪依次安裝于電機平臺上，三相步進電機直接與電機減速器相聯接，電機減速器與纜繩卷筒相聯接，纜繩一端繞在纜繩卷筒上的纜繩收納凹槽內，另一端經過纜繩高度導向滑輪、纜繩銜接滑輪和纜繩寬度導向滑輪與拉力傳感器相連接;拉力傳感器固定在滾珠滑塊靠近三相步進電機一側;滾珠滑塊沿滾珠滑塊導軌移動;三相步進電機轉動時帶動纜繩卷筒旋轉，卷繞纜繩，通過纜繩銜接滑輪帶動滾珠滑塊沿滾珠滑塊導軌運動;光電限位裝置安裝在運動模塊中的氣浮導軌底部靠近三相步進電機一端，滾珠滑塊導軌的上方；電磁鎖固定在滾珠滑塊的遠離三相步進電機一側；
[0007]該三相步進電機采用森創130BYG350FH;
[0008]該電機減速器采用森創PS142-010;
[0009]該纜繩卷筒為圓柱體，一個底面設有聯接三相步進電機的凹槽，為圓柱形凹槽;側面有兩個纜繩收納凹槽，為圓環形凹槽；以及兩個纜繩固定凹槽，為圓柱形凹槽；
[0010]該纜繩采用鋼絲繩，其直徑為3-4mm;
[0011]該纜繩高度導向滑輪為定滑輪，保證此處纜繩高度與滾珠滑塊纜繩連接處高度一致；
[0012]該纜繩銜接滑輪為定滑輪，一端通過纜繩高度導向滑輪連接纜繩卷筒，另外一端通過纜繩寬度導向滑輪連接拉力傳感器，以保證兩個拉力傳感器受力均勻，避免對滾珠滑塊產生側向拉力；
[0013]該纜繩寬度導向滑輪為定滑輪，避免對滾珠滑塊產生側向拉力；
[0014]該拉力傳感器采用MCL-Sl，用以監測滾珠滑塊兩側所受拉力是否均衡；
[0015]該滾珠滑塊及導軌采用R1853;
[0016]該電磁鎖采用120LBS;
[0017]該光電限位裝置采用紅外發光二極管和紅外光電二極管，限定滾珠滑塊最大運動位置；
[0018]所述運動模塊包括氣浮滑塊、氣浮導軌、附加設備固定座、電磁鎖吸板、彈力繩和彈力繩導向滑輪;它們相互之間的關系是:附加設備固定座固定在氣浮滑塊上;氣浮滑塊可沿氣浮導軌移動；電磁鎖吸板固定在氣浮滑塊靠近三相步進電機一側，安裝位置與驅動模塊中的滾珠滑塊上的電磁鎖對應。彈力繩導向滑輪固定在支撐模塊中的導軌平臺上，彈力繩圍繞四個彈力繩導向滑輪布置，兩端分別固定在氣浮滑塊兩側。
[0019]該氣浮滑塊采用NewwayABLM，為多孔材質材料，在運動過程中，氣浮滑塊與氣浮導軌之間沒有接觸，無摩擦力，并且不易產生側向振動；
[0020]該氣浮導軌采用Newway ABLM組件；
[0021]該附加設備固定座為立方體，其中一面有貫通式凹槽，其上設有多個附加設備安裝位置，以便使用多種其他方法進行直線運動參數測量；
[0022]該電磁鎖吸板采用120LBS組件；
[0023]該彈力繩采用航空用彈射繩，可以通過改變規格來獲得不同范圍的動態直線運動過程，既能存儲勢能，又進行能量回收；
[0024]該彈力繩導向滑輪采用定滑輪，用來限制彈力繩位置，同時能使彈力繩各個部位產生均勻的伸縮量，避免對氣浮滑塊產生側向拉力；
[0025]所述支撐模塊包括電機平臺和導軌平臺；它們相互之間的關系是:導軌平臺和電機平臺以互相垂直的方式放置。導軌平臺用于放置氣浮導軌和彈力繩導向滑輪，電機平臺用于放置三相步進電機、電機減速器、纜繩卷筒及纜繩高度導向滑輪等設備。導軌平臺和電機平臺為可拆卸設計。
[0026]該電機平臺采用槽鋼和矩形鋼焊接組成，整體為長方體；
[0027]該導軌平臺采用矩形鋼焊接組成，整體為長方體。
[0028]本發明有益效果如下:
[0029]本裝置可產生動態的、連續的、穩定的直線運動，可用于各種動態直線運動參數測量實驗。
[0030]本裝置在使用相同設備組件情況下，可以多次重復實現相同的動態直線運動過程。
[0031]本裝置通過調整不同規格的彈力繩，可產生不同運動參數的動態直線運動。
[0032]本裝置使用的氣浮滑塊在運動中與氣浮導軌沒有接觸，運動過程中無摩擦力，產生的直線運動無冗余方向分量。
[0033]本裝置設置有激光反射鏡、加速度傳感器和發光設備等多種附加設備安裝位置，可用于激光技術、視覺技術等多種動態直線運動參數測量方法手段。
[0034]本裝置的直線運動過程安全系數高。
[0035]本裝置運行消耗能源少，運行成本低。
[0036]本裝置相對體積較小，占地少，墊腳可調節高度，保證運動平面處于水平狀態，適用于室內外各種場地使用。
[0037]本裝置可拆卸，組裝方便快捷，便于移動運輸。
【附圖說明】
[0038]圖1本發明中裝置的結構示意圖1(俯視圖)。
[0039]圖2本發明中裝置的結構示意圖2(正視圖)。
[0040]圖3本發明中纜繩卷筒結構示意圖。
[0041 ]圖4本發明中附加設備固定座結構示意圖。
[0042]圖中具體標號如下:
[0043]1-三相步進電機;2-電機減速器;3-纜繩卷筒;4-纜繩高度導向滑輪;5-纜繩卷筒支架;6-纜繩;7-纜繩銜接滑輪;8-纜繩寬度導向滑輪;9-拉力傳感器；10-滾珠滑塊；11-彈力繩導向滑輪；12-氣浮滑塊；13-氣浮導軌；14-彈力繩；15-滾珠滑塊導軌；16-附加設備固定座；17-光電限位裝置;18-電磁鎖;19-電磁鎖吸板;20-纜繩固定凹槽;21 -聯接電機凹槽；22-纜繩收納凹槽;23-發光設備安裝螺孔;24-加速度傳感器安裝螺孔;25-激光反射鏡安裝孔;26-電機平臺；27-導軌平臺；
【具體實施方式】
[0044]下面結合圖1、圖2、圖3和圖4，對本發明做進一步的說明。
[0045]如圖1和圖2所示，本發明一種穩定的動態直線運動發生裝置，它包括驅動模塊、運動模塊和支撐模塊三個部分。它們相互之間的關系是:支撐模塊是驅動模塊與運動模塊的支撐平臺，并限定驅動模塊和運動模塊的運動空間范圍；驅動模塊負責帶動運動模塊進行勢能存儲。
[0046]所述驅動模塊包括三相步進電機1、電機減速器2、纜繩卷筒3、纜繩6、纜繩高度導向滑輪4、纜繩銜接滑輪7、纜繩寬度導向滑輪8、拉力傳感器9、滾珠