一種二維運動恒力吊掛裝置制造方法
【專利摘要】一種二維運動恒力吊掛裝置，包括恒力輸出氣缸、氣浮導軌、直線導軌、電機、激光位移傳感器、支架等；所述氣浮導軌包括氣浮套和氣浮軸，所述直線導軌豎直的安裝在支架上，所述直線導軌有平行的兩組，所述恒力輸出氣缸有兩個，所述恒力輸出氣缸缸筒兩端通過滑塊分別套裝在直線導軌上，所述恒力輸出氣缸的輸出軸通過連接裝置與氣浮軸連接，所述氣浮套套裝在氣浮軸上，所述氣浮套通過懸掛繩連接目標工件，所述電機可驅動滑塊移動，所述激光位移傳感器安裝在限位塊上。本發明采用恒力輸出氣缸實現恒力吊掛，通過氣浮導軌實現水平跟隨，精度高、穩定性好。
【專利說明】—種二維運動恒力吊掛裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及二維恒力吊掛裝置。
【背景技術】
[0002]二維運動恒力吊掛裝置是對目標工件實現豎直方向的恒力吊掛和水平上的運動跟隨，對目標工件不引入其他外力，不對目標工件運動狀態產生影響。現有技術通常是采用懸掛繩將直線導軌的滑塊和目標工件連接起來，通過角度傳感器測量出懸掛繩的偏角，通過電機控制滑塊運動實現水平方向的運動跟隨，再通過力傳感器測量出懸掛繩上力的大小，通過收緊或放松懸掛繩實現垂直方向的隨動和恒力輸出。但是由于傳感器測量存在一定的誤差，電機控制精度不高，難以消除波動和誤差，在具體實現過程中存在很多問題。由于氣浮導軌具有無摩擦的特點，因此將目標工件和氣浮套連接起來，通過氣浮套在氣浮軸上的無摩擦運動實現水平運動被動跟隨，再通過砝碼與目標工件吊掛，實現豎直方向的恒力輸出和運動跟隨，但是當目標工件做加速或減速運動時，砝碼會因自身慣性力的影響而產生一個作用在目標工件上的附加力，且砝碼質量越大影響越大，因此這種方法只適用于目標工件低速或勻速運動的場合。
【發明內容】
[0003]針對現有二維運動恒力吊掛裝置測量誤差大、跟隨精度不高、減重砝碼慣性力影響大等問題，本發明提供一種采用恒力輸出氣缸實現恒力吊掛、氣浮導軌實現水平跟隨、精度高、穩定性好的二維恒力跟隨吊掛裝置。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]一種二維運動恒力吊掛裝置，包括恒力輸出氣缸、氣浮導軌、直線導軌、電機、激光位移傳感器、支架等；所述氣浮導軌包括氣浮套和氣浮軸。
[0006]所述恒力輸出氣缸包括缸筒、連桿活塞、端蓋、輸出軸、限位塊。所述活塞套裝在缸筒內，所述缸筒兩端通過端蓋密封，所述缸筒中部開有兩處上下對稱的軸向凹槽，所述軸向凹槽兩端安裝限位塊。所述連桿活塞包含兩端凸起的第一活塞、第二活塞和中間的活塞桿，所述第一活塞、第二活塞與缸筒間留有極小的間隙，所述活塞桿中部連接輸出軸，所述輸出軸穿過缸筒上的軸向凹槽。
[0007]所述直線導軌豎直的安裝在支架上，所述直線導軌有平行的兩組，所述恒力輸出氣缸有兩個，所述恒力輸出氣缸缸筒兩端通過滑塊分別套裝在直線導軌上，所述恒力輸出氣缸的輸出軸通過連接裝置與氣浮軸連接，所述氣浮套套裝在氣浮軸上，所述氣浮套通過懸掛繩連接目標工件。
[0008]所述電機安裝在支架上，所述電機可驅動滑塊移動。所述激光位移傳感器安裝在限位塊上，所述激光位移傳感器與輸出軸位置相對。
[0009]所述缸筒兩端分別設有第一進氣口和第二進氣口。所述第一進氣口和第二進氣口通過氣管分別連接比例閥和儲氣罐。[0010]所述第一活塞和第二活塞上沿圓周均布徑向節流孔，所述第一活塞和第二活塞分別沿端面打軸向盲孔形成進氣孔，所述進氣孔與所述徑向節流孔相通；所述第一活塞和第二活塞靠近端面處分別設有一圈凹槽，所述凹槽內均布徑向盲孔形成第一卸氣孔，從活塞桿一端分別向第一活塞和第二活塞打軸向盲孔形成第二卸氣孔，所述第一卸氣孔與第二卸氣孔相通。
[0011 ] 所述徑向節流孔內安裝節流塞；
[0012]所述徑向節流孔沿軸向方向至少有兩組；所述徑向節流孔、進氣孔與第一卸氣孔和第二卸氣孔間相互隔離。
[0013]本發明的設計思路及優點表現在:
[0014]由于氣浮導軌不存在摩擦力，因此將目標工件與氣浮套連接，氣浮套可在氣浮軸上無摩擦運動，實現水平方向的被動跟隨，不對目標工件的運動產生影響。豎直方向通過兩個恒力輸出氣缸來實現恒力吊掛，恒力輸出氣缸的連桿活塞可在缸筒內無摩擦運動，連桿活塞通過輸出軸與氣浮軸連接，因此只要通過比例閥和儲氣罐控制通入缸筒和連桿活塞兩端氣壓的壓差保持恒定，則缸筒上輸出的力值保持恒定，對目標工件的吊掛力恒定。
[0015]由于恒力輸出氣缸的行程有限，因此通過直線導軌主動跟隨；恒力輸出氣缸的缸筒連接滑塊，激光位移傳感器可測量出連桿活塞的位移，然后通過電機控制滑塊移動帶動缸筒移動相應的距離，保證連桿活塞始終位于其有效行程內，從而實現長距離的恒力吊掛，另一方面，減小了因連桿活塞運動引起缸筒腔體體積變化對氣壓產生的影響，進一步提高了恒力吊掛的精度。
[0016]缸筒和活塞均為一體設計，一方面加工簡單，另一方面能滿足裝配精度要求。
[0017]連桿活塞上均布徑向節流孔，缸筒內的高壓氣體通過進氣孔進入徑向節流孔，在缸筒與活塞的間隙形成氣膜，兩處氣膜為活塞提供支撐和潤滑，結構及供氣方式簡單、承載能力好。
[0018]徑向節流孔附近均設有卸壓槽，卸壓槽與外界常壓相通，一方面防止缸筒內高壓氣體進入氣浮間隙對氣膜產生影響，起到密封作用，另一方面在間隙內形成常壓區，促進氣膜的形成。
[0019]缸筒中部開有兩處上下對稱的軸向凹槽，活塞桿中部連接輸出軸，輸出軸穿過缸筒上的軸向凹槽，輸出軸的運動范圍在軸向凹槽內。
[0020]缸筒兩端分別設有兩個進氣口，進氣口通過氣管連接比例閥和儲氣罐，輸出軸上輸出力值的大小與缸筒兩端輸入的壓力大小有關，通過比例閥和儲氣罐控制缸筒兩端輸入氣壓的壓力大小，保證缸筒兩端的壓差值保持不變，即可實現恒力輸出。
[0021]本發明的優點表現在:精度高、穩定性好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是二維恒力跟隨吊掛裝置示意圖
[0023]圖2是恒力輸出氣缸示意圖
[0024]圖3是缸筒立體示意圖
[0025]圖4是連桿活塞示意圖【具體實施方式】
[0026]一種二維運動恒力吊掛裝置，包括恒力輸出氣缸、氣浮導軌、直線導軌18、電機19、激光位移傳感器13、支架20等；所述氣浮導軌包括氣浮套17和氣浮軸16。
[0027]所述恒力輸出氣缸包括缸筒3、連桿活塞6、端蓋1、輸出軸8、限位塊10。活塞6套裝在缸筒3內，缸筒3兩端通過端蓋I密封，缸筒3中部開有兩處上下對稱的軸向凹槽，軸向凹槽兩端安裝限位塊10，連桿活塞6包含兩端凸起的第一活塞、第二活塞和中間的活塞桿，所述第一活塞、第二活塞與缸筒3間留有極小的間隙，活塞桿中部連接輸出軸8，輸出軸8穿過缸筒3上的軸向凹槽。
[0028]所述直線導軌18豎直的安裝在支架20上，所述直線導軌18有平行的兩組，所述恒力輸出氣缸有兩個，所述恒力輸出氣缸缸筒3兩端通過滑塊14分別套裝在兩根直線導軌18上，所述恒力輸出氣缸的輸出軸8通過連接裝置15與氣浮軸16連接，所述氣浮套17套裝在氣浮軸16上，所述氣浮套17通過懸掛繩連接目標工件21。
[0029]所述電機19安裝在支架20上，所述電機19可驅動滑塊14移動。所述激光位移傳感器13安裝在限位塊10上，所述激光位移傳感器13與輸出軸8位置相對。
[0030]缸筒3兩端分別設有第一進氣口 2和第二進氣口 9。所述第一進氣口 2和第二進氣口 9通過氣管分別連接比例閥和儲氣罐。
[0031]第一活塞和第二活塞上沿圓周均布徑向節流孔5，徑向節流孔內安裝節流塞；第一活塞和第二活塞分別沿端面打軸向盲孔形成進氣孔7，進氣孔7與所述徑向節流孔5相通；第一活塞和第二活塞靠近端面處分別設有一圈凹槽4，凹槽4內均布徑向盲孔形成第一卸氣孔11，從活塞桿一端分別向第一活塞和第二活塞打軸向盲孔形成第二卸氣孔12,第一卸氣孔11與第二卸氣孔12相通。
[0032]徑向節流孔5沿軸向方向至少有兩組；徑向節流孔5、進氣孔7與第一卸氣孔11和第二卸氣孔12間相互隔離。
【權利要求】
1.一種二維運動恒力吊掛裝置，其特征在于:包括恒力輸出氣缸、氣浮導軌、直線導軌、電機、激光位移傳感器、支架等；所述氣浮導軌包括氣浮套和氣浮軸； 所述恒力輸出氣缸包括缸筒、連桿活塞、端蓋、輸出軸、限位塊；所述活塞套裝在缸筒內，所述缸筒兩端通過端蓋密封，所述缸筒中部開有兩處上下對稱的軸向凹槽，所述軸向凹槽兩端安裝限位塊；所述連桿活塞包含兩端凸起的第一活塞、第二活塞和中間的活塞桿，所述第一活塞、第二活塞與缸筒間留有極小的間隙，所述活塞桿中部連接輸出軸，所述輸出軸穿過缸筒上的軸向凹槽； 所述直線導軌豎直的安裝在支架上，所述直線導軌有平行的兩組，所述恒力輸出氣缸有兩個，所述恒力輸出氣缸缸筒兩端通過滑塊分別套裝在直線導軌上，所述恒力輸出氣缸的輸出軸通過連接裝置與氣浮軸連接，所述氣浮套套裝在氣浮軸上，所述氣浮套通過懸掛繩連接目標工件； 所述電機安裝在支架上，所述電機可驅動滑塊移動；所述激光位移傳感器安裝在限位塊上，所述激光位移傳感器與輸出軸位置相對； 所述缸筒兩端分別設有第一進氣口和第二進氣口，所述第一進氣口和第二進氣口通過氣管分別連接比例閥和儲氣罐； 所述第一活塞和第二活塞上沿圓周均布徑向節流孔，所述第一活塞和第二活塞分別沿端面打軸向盲孔形成進氣孔，所述進氣孔與所述徑向節流孔相通；所述第一活塞和第二活塞靠近端面處分別設有一圈凹槽，所述凹槽內均布徑向盲孔形成第一卸氣孔，從活塞桿一端分別向第一活塞和第二活塞打軸向盲孔形成第二卸氣孔，所述第一卸氣孔與第二卸氣孔相通； 所述徑向節流孔內安裝節流塞； 所述徑向節流孔沿軸向方向至少有兩組；所述徑向節流孔、進氣孔與第一卸氣孔和第二卸氣孔間相互隔離。
【文檔編號】B66F11/00GK103523718SQ201310492799
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2013年10月18日
【發明者】謝毅 申請人:浙江工商大學