專利名稱：恒張力減重吊掛裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及減重吊掛技術領域，尤其是一種減重吊掛裝置。
背景技術：
如在地面模擬月球環境進行機構的運動性能測試試驗，由于地面的重力是月球表面的6倍，模擬裝置須提供月面l/6g重力環境模擬。對于沿著與地面垂直方向運動的機構，模擬裝置通過其質心吊掛，在豎直方向主動跟隨其運動，提供恒定的質量為運動機構5/6的吊掛力，且在其他方向不對運動件產生附加的力。現有技術通常采用懸掛繩通過滑輪組分別與減重砝碼和被跟隨件相連接，來提供豎直方向的主動跟隨及恒定吊掛力。然而此裝置中，滑輪組自身內部存在摩擦阻力、滑輪組與懸掛繩之間存在變動的摩擦力，摩擦力作用在懸掛繩上，從而改變了懸掛繩上的作用力的大小。由于空氣軸承具有摩擦阻力小、運動精度高、清潔無污染等特點，因而采用空氣軸承做滑輪組，代替普通滑輪減少摩擦，進一步改良了減重吊掛裝置。雖然此裝置消除了滑輪內在的摩擦阻力的影響，但是懸掛繩與氣浮軸承間的摩擦力影響并沒有消除，并且減重砝碼的質量很高，所以，當被跟隨件在豎直方向加速或減速運動時，減重砝碼會因慣性而產生一個極大的附加力，作用在懸掛繩上。所以，這種裝置很難保證一個恒定的、高精度的減重吊掛，而只適用于慢速或勻速運動跟隨的減重模擬。
發明內容
為了克服現有裝置懸掛繩和氣浮滑輪之間的摩擦力、減重砝碼慣性力影響，減重吊掛力不穩定，氣浮裝置成本高、氣源供氣復雜且難以維護等缺點，本發明提供了一種有效避免減重吊掛力不穩定、降低成本、維護方便的恒張力減重吊掛裝置。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種恒張力減重吊掛裝置，包括安裝支架、張力感應組件和卷繩組件，所述張力感應組件包括用以測量卷繩組件出來的懸掛繩的張力的兩個張力傳感器，所述張力傳感器安裝在張力傳感器支架上，所述兩個張力傳感器在空間上呈90°布局，所述導向輪安裝在導向輪支架上，所述導向輪支架安裝在傳感器支架上，懸掛繩通過卷繩組件出來經過導向輪再纏繞在所述兩個張力傳感器上；所述卷繩組件包括卷繩組件座、絲杠，卷繩軸、卷筒、大齒輪、導向輪和小齒輪，所述卷筒固定安裝在卷繩軸上，所述卷繩軸通過鍵槽與大齒輪連接，所述大齒輪與小齒輪嚙合，所述小齒輪與絲杠通過鍵槽連接，所述卷繩軸與絲杠兩端通過滾動軸承安裝在卷繩組件座上，所述導向輪通過安裝板固定卷繩組件座上，所述卷繩組件座固定安裝在安裝支架上。進一步，所述懸掛繩順時針纏繞在卷筒上，再引出順時針纏繞在絲杠上，最后通過導向輪引出到所述兩個張力傳感器中。更進一步，所述絲杠螺距與所述懸掛繩的直徑相等。
所述恒張力減重吊掛裝置還包括驅動電機和扭力緩沖組件，所述驅動電機的輸出軸與所述扭力緩沖組件連接，所述扭力緩沖組件與卷繩軸上。所述驅動電機為交流伺服電機。當然，也可以選擇其他類型的控制電機。本發明的有益效果主要表現在有效避免減重吊掛力不穩定、降低成本、維護方便。
圖I是恒張力減重吊掛裝置的示意圖。圖2是張力感應組件的示意圖。圖3是圖2的側視圖。
圖4是張力感應組件的立體圖。圖5是張力感應組件的受力示意圖。圖6是卷繩組件的示意圖。圖7是圖6的側視圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步描述。參照圖I 圖7，一種恒張力減重吊掛裝置，包括安裝支架2、張力感應組件5和卷繩組件1，所述張力感應組件5包括用以測量卷繩組件出來的懸掛繩的張力的兩個張力傳感器7，所述張力傳感器7安裝在張力傳感器支架6上，所述兩個張力傳感器7在空間上呈90°布局，導向輪8安裝在導向輪支架9上，所述導向輪支架9安裝在傳感器支架6上，懸掛繩通過卷繩組件出來經過導向輪8再纏繞在所述兩個張力傳感器7上；所述卷繩組件I包括卷繩組件座12、絲杠16，卷繩軸15、卷筒14、大齒輪13、導向輪11和小齒輪10，所述卷筒14固定安裝在卷繩軸15上，所述卷繩軸15通過鍵槽與大齒輪13連接，所述大齒輪13與小齒輪10嚙合，所述小齒輪10與絲杠16通過鍵槽連接，所述卷繩軸15與絲杠16兩端通過滾動軸承安裝在卷繩組件座12上，所述導向輪11通過安裝板固定卷繩組件座12上，所述卷繩組件座12固定安裝在安裝支架2上。進一步，所述懸掛繩順時針纏繞在卷筒14上，再引出順時針纏繞在絲杠上，最后通過導向輪11引出到所述兩個張力傳感器7中。更進一步，所述絲杠16螺距與所述懸掛繩的直徑相等。所述恒張力減重吊掛裝置還包括驅動電機4和扭力緩沖組件3，所述驅動電機4的輸出軸與所述扭力緩沖組件3連接，所述扭力緩沖組件3與卷繩軸15上。所述驅動電機4為交流伺服電機。當然，也可以選擇其他類型的控制電機。本實施例中，張力感應組件中的張力傳感器可以直接測量卷繩組件出來的懸掛繩的張力。運動控制器中的計算機采集張力傳感器信號，根據設定的張力，求出張力的偏差。根據張力偏差調整電機的轉角。經過低剛度扭簧為主組成的扭力緩沖組件和卷繩輪，可以調整懸掛繩的松緊，以調整張力大小，使得逼近設定的張力值。測懸掛繩上的張力，常用的做法是在懸掛繩上串聯一個拉力傳感器，但是由懸掛繩隨吊點在豎直方向作較大范圍的收放，拉力傳感器必須安裝在靠近吊掛點的位置，而被跟隨件在高低溫環境下運動，如這樣設計，傳感器不能工作，同時還有電線的擾動影響，所以我們傳感器采用張力傳感器，并且與恒張力控制系統一起安裝在恒溫箱內，保證傳感器的正常運作。張力傳感器與懸掛繩之間存在摩擦力，且并非一個恒定的力。兩個張力傳感器在空間上的組合裝置，可通過計算測量得到懸掛繩上準確的拉力。設定懸掛繩通過導向輪從A口接入，作用在被跟隨件上的吊掛力為F，第一個張力傳感器測量的力為F1，第二個張力傳感器測量的力為F2，根據張力傳感器的測量原理，F1、F2實際上是中間輪上繩兩端的拉力，測量值F2相對于F1而言，多測了中間三個滑輪的摩擦力，因而得到單個滑輪上的摩擦力為
，所以，實際上懸掛繩末端的吊掛力Ρ =，將傳感器測量的數據結構
3j
反饋給運動控制器的控制系統，根據上述公式得出消除摩擦后的張力值。懸掛繩順時針纏繞在卷筒上，再引出順時針纏繞在絲杠上，最后通過導向輪引出到張力感應組件中。絲杠螺距和懸掛繩直徑相近，則使得卷繩輪帶動卷筒轉動時，絲杠同步轉動，每轉一圈移動一個螺距，從而保證懸掛繩可沿著其軸向按螺距規律平移，在卷筒上按螺距規律平鋪，而使得卷繩的直徑不變，同時避免了相鄰繩間的摩擦。交流伺服電機、卷繩組件、張力感應組件均安裝在安裝支架上，交流伺服電機與卷繩組件通過扭力傳感器相連接，張力傳感器測得懸掛繩的準確拉力值反饋給交流伺服系統，根據張力偏差調整電機轉角，通過低剛度扭簧為主組成的扭力緩沖組件和卷繩輪，調整懸掛繩的松緊，以調整張力大小。實現恒張力控制。
權利要求
1.一種恒張力減重吊掛裝置，其特征在于包括安裝支架、張力感應組件和卷繩組件，所述張力感應組件包括用以測量卷繩組件出來的懸掛繩的張力的兩個張力傳感器，所述張力傳感器安裝在張力傳感器支架上，所述導向輪安裝在導向輪支架上，所述導向輪支架安裝在傳感器支架上； 所述卷繩組件包括卷繩組件座、絲杠，卷繩軸、卷筒、大齒輪、導向輪和小齒輪，所述卷筒固定安裝在卷繩軸上，所述卷繩軸通過鍵槽與大齒輪連接，所述大齒輪與小齒輪嚙合，所述小齒輪與絲杠通過鍵槽連接，所述卷繩軸與絲杠兩端通過滾動軸承安裝在卷繩組件座上，所述導向輪通過安裝板固定卷繩組件座上，所述卷繩組件座固定安裝在安裝支架上。
2.如權利要求I所述的恒張力減重吊掛裝置，其特征在于所述兩個張力傳感器在空間上呈90°布局，懸掛繩通過卷繩組件出來經過導向輪再纏繞在所述兩個張力傳感器上。
3.如權利要求I所述的恒張力減重吊掛裝置，其特征在于所述懸掛繩順時針纏繞在卷筒上，再引出順時針纏繞在絲杠上，最后通過導向輪弓I出到所述兩個張力傳感器中。
4.如權利要求f3之一所述的恒張力減重吊掛裝置，其特征在于所述絲杠螺距與所述懸掛繩的直徑相等。
5.如權利要求f3之一所述的恒張力減重吊掛裝置，其特征在于所述恒張力減重吊掛裝置還包括驅動電機和扭力緩沖組件，所述驅動電機的輸出軸與所述扭力緩沖組件連接，所述扭力緩沖組件與卷繩軸上。
6.如權利要求5所述的恒張力減重吊掛裝置，其特征在于所述驅動電機為交流伺服電機。
全文摘要
一種恒張力減重吊掛裝置，包括安裝支架、張力感應組件和卷繩組件，所述張力感應組件包括用以測量卷繩組件出來的懸掛繩的張力的兩個張力傳感器，所述張力傳感器安裝在張力傳感器支架上，所述導向輪安裝在導向輪支架上，所述導向輪支架安裝在傳感器支架上。本發明提供了一種有效避免減重吊掛力不穩定、降低成本、維護方便的恒張力減重吊掛裝置。
文檔編號B66D1/60GK102935900SQ201210403438
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月22日 優先權日2012年10月22日
發明者單曉杭, 孫建輝, 周海清, 周丹鋒 申請人:浙江工業大學