二維恒力跟隨吊掛裝置制造方法
【專利摘要】二維恒力跟隨吊掛裝置，包括恒力輸出氣缸、氣浮導軌、氣浮墊、直線導軌、電機、激光位移傳感器、反光板、支架等；氣浮導軌包含第一氣浮套、第二氣浮套、第一氣浮軸、第二氣浮軸，直線導軌和第二氣浮軸平行且豎直的安裝在支架上，直線導軌上套裝滑塊，滑塊連接固定板，恒力輸出氣缸豎直安裝在固定板上，第二氣浮套有兩個且套裝在第二氣浮軸上，兩個第二氣浮套通過安裝板連接，第一氣浮套套裝在第一氣浮軸上，第一氣浮軸兩端分別與恒力輸出氣缸的缸筒和第二氣浮套上的安裝板固接，第一氣浮套通過懸掛繩連接目標工件。本實用新型采用恒力輸出氣缸實現長距離恒力吊掛，通過氣浮導軌實現水平跟隨，二維恒力跟隨吊掛精度高、穩定性好。
【專利說明】二維恒力跟隨吊掛裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及二維恒力吊掛裝置。
【背景技術】
[0002]二維恒力跟隨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]針對現有二維恒力跟隨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，本實用新型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]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]二維恒力跟隨吊掛裝置，包括恒力輸出氣缸、氣浮導軌、氣浮墊、直線導軌、電機、激光位移傳感器、反光板、支架等；所述氣浮導軌包含第一氣浮套、第二氣浮套、第一氣浮軸、第二氣浮軸。所述直線導軌和第二氣浮軸平行且豎直的安裝在支架上，所述直線導軌上套裝滑塊，所述滑塊連接固定板，所述第二氣浮套有兩個且套裝在第二氣浮軸上，所述兩個第二氣浮套通過安裝板連接。
[0006]所述恒力輸出氣缸包括缸筒、連桿活塞、端蓋、氣浮墊；所述連桿活塞套裝在缸筒內，所述缸筒兩端通過端蓋密封；所述缸筒中部開有軸向凹槽，所述連桿活塞中部通過連接座與固定板固接，所述連接座穿過軸向凹槽，所述缸筒沿豎直方向安裝。
[0007]所述第一氣浮套套裝在第一氣浮軸上，所述第一氣浮軸兩端分別與缸筒和第二氣浮套上的安裝板固接，所述第一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固定板上，所述反光板安裝在端蓋上，所述激光位移傳感器與反光板位置相對。
[0009]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。
[0010]所述氣浮墊有兩個，所述氣浮墊內表面為半圓型，所述氣浮墊通過氣浮墊座與固定板連接，所述氣浮墊座上設有氣浮進氣口，所述氣浮墊內表面與缸筒外表面間留有極小間隙，所述氣浮墊可通過調節旋鈕調節其與缸筒外表面之間間隙的大小。
[0011]所述連桿活塞中心有軸向通孔形成第一氣浮進氣孔，所述第一氣浮進氣孔兩端通過密封塞密封；沿連桿活塞兩端分別打軸向盲孔形成第一進氣孔和第二進氣孔，所述第一進氣孔、第二進氣孔、第一氣浮進氣孔之間相互隔離；所述連接支架中心開有第二氣浮進氣孔，所述第二氣浮進氣孔通過活塞桿中心的第一徑向通孔與第一氣浮進氣孔相通，所述第一進氣孔和第二進氣孔分別通過活塞桿中心的第二徑向通孔和第三徑向通孔連接比例閥和儲氣罐；所述第二氣浮進氣孔和氣浮墊座上的氣浮進氣口通過氣管連接儲氣罐。
[0012]所述第一活塞和第二活塞上沿圓周均布徑向節流孔，所述徑向節流孔與第一氣浮進氣孔相通，所述徑向節流孔內安裝節流塞；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；所述徑向節流孔沿軸向方向至少有兩組；所述徑向節流孔與第一卸氣孔和第二卸氣孔間相互隔離。
[0013]本實用新型的設計思路及優點表現在:
[0014]由于氣浮導軌不存在摩擦力，因此將目標工件與第一氣浮套連接，第一氣浮套可在第一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。豎直方向通過恒力輸出氣缸來實現恒力吊掛，將第一氣浮軸和恒力輸出氣缸的缸筒連接起來，輸出氣缸由缸筒和連桿活塞等組成，缸筒與連桿活塞間通過氣膜潤滑，通過連接座將活塞與跟隨系統固定連接，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。氣浮軸另一端通過兩個氣浮套與豎直方向的氣浮導軌連接，起導向和支撐作用。
[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，連桿活塞和固定板連接，通過電機控制滑塊帶動固定板移動可控制連桿活塞的運動。缸筒運動過程中，激光位移傳感器可測量出缸筒的位移，然后通過電機控制連桿活塞運動相應的距離，使其始終位于缸筒中部位置，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]連桿活塞上設有徑向節流孔，高壓氣體從連桿活塞上的第一氣浮進氣孔進入，通過徑向節流孔在連桿活塞與缸筒之間形成氣膜，為缸筒提供支撐和潤滑；連桿活塞上氣浮供氣和輸出氣缸供氣均不會對缸筒運動產生影響；在缸筒兩端增加了兩個半圓形氣浮墊，對缸筒提供了氣浮支撐，提高了恒力吊掛的穩定性。
[0017]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。缸筒上開有軸向凹槽，因此連接支架不會影響缸筒的運動。
[0018]連桿活塞上均設有凹槽和卸氣孔，卸氣孔與外界大氣相通，在氣膜形成的間隙內形成常壓區，使間隙內存在壓力梯度，促進穩定氣膜的形成，承載能力好。
[0019]本實用新型的優點表現在:精度高、穩定性好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是二維恒力跟隨吊掛裝置示意圖
[0021]圖2是連桿活塞示意圖[0022]圖3是連桿活塞A-A截面示意圖【具體實施方式】
[0023]結合圖1?3，二維恒力跟隨吊掛裝置，包括恒力輸出氣缸、氣浮導軌、氣浮墊12、直線導軌15、電機18、激光位移傳感器9、反光板8、支架16等；氣浮導軌包含第一氣浮套19、第二氣浮套30、第一氣浮軸17、第二氣浮軸32。直線導軌15和第二氣浮軸32平行且豎直的安裝在支架16上，直線導軌15上套裝滑塊13，所述滑塊13連接固定板14，第二氣浮套30有兩個且套裝在第二氣浮軸32上，兩個第二氣浮套30通過安裝板31連接。
[0024]所恒力輸出氣缸包括缸筒1、連桿活塞2、端蓋28 ;連桿活塞2套裝在缸筒I內，缸筒I兩端通過端蓋29密封；缸筒I中部開有軸向凹槽，連桿活塞2中部通過連接座6與固定板14固接，連接座6穿過軸向凹槽，缸筒I沿豎直方向安裝。
[0025]第一氣浮套19套裝在第一氣浮軸17上，第一氣浮軸17兩端分別與缸筒I和第二氣浮套30上的安裝板31固接，第一氣浮套19通過懸掛繩連接目標工件33。
[0026]電機18安裝在支架16上，電機18可驅動滑塊13移動。激光位移傳感器9安裝在固定板14上，反光板8安裝在端蓋上，激光位移傳感器9與反光板8位置相對。
[0027]連桿活塞2包含兩端凸起的第一活塞、第二活塞和中間的活塞桿，第一活塞、第二活塞與缸筒I間留有極小的間隙，連接支架6與活塞桿中部固接。
[0028]氣浮墊12有兩個，氣浮墊12內表面為半圓型，氣浮墊12通過氣浮墊座10與固定板14連接，氣浮墊座10上設有氣浮進氣口 28，氣浮墊12內表面與缸筒I外表面間留有極小間隙，氣浮墊12可通過調節旋鈕11調節其與缸筒I外表面之間間隙的大小。
[0029]連桿活塞中心有軸向通孔形成第一氣浮進氣孔5，第一氣浮進氣孔5兩端通過密封塞26密封；沿連桿活塞2兩端分別打軸向盲孔形成第一進氣孔22和第二進氣孔25,第一進氣孔22、第二進氣孔25、第一氣浮進氣孔5之間相互隔離；連接支架6中心開有第二氣浮進氣孔7，第二氣浮進氣孔7通過活塞桿中心的第一徑向通孔27與第一氣浮進氣孔5相通，第一進氣孔22和第二進氣孔25分別通過活塞桿中心的第二徑向通孔24和第三徑向通孔23連接比例閥和儲氣罐；第二氣浮進氣孔7和氣浮墊座上的氣浮進氣口 28通過氣管連接儲氣罐。
[0030]第一活塞和第二活塞上沿圓周均布徑向節流孔4，徑向節流孔4與第一氣浮進氣孔5相通，徑向節流孔4內安裝節流塞；第一活塞和第二活塞靠近端面處分別設有一圈凹槽
3,凹槽3內均布徑向盲孔形成第一卸氣孔20,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21，第一卸氣孔20與第二卸氣孔21相通；徑向節流孔4沿軸向方向至少有兩組；徑向節流孔4與第一卸氣孔20、第二卸氣孔21間相互隔離。
【權利要求】
1.二維恒力跟隨吊掛裝置，其特征在于:包括恒力輸出氣缸、氣浮導軌、氣浮墊、直線導軌、電機、激光位移傳感器、反光板、支架等；所氣浮導軌包含第一氣浮套、第二氣浮套、第一氣浮軸、第二氣浮軸；所述直線導軌和第二氣浮軸平行且豎直的安裝在支架上，所述直線導軌上套裝滑塊，所述滑塊連接固定板，所述第二氣浮套有兩個且套裝在第二氣浮軸上，所述兩個第二氣浮套通過安裝板連接； 所述恒力輸出氣缸包括缸筒、連桿活塞、端蓋、氣浮墊；所述連桿活塞套裝在缸筒內，所述缸筒兩端通過端蓋密封；所述缸筒中部開有軸向凹槽，所述連桿活塞中部通過連接座與固定板固接，所述連接座穿過軸向凹槽，所述缸筒沿豎直方向安裝； 所述第一氣浮套套裝在第一氣浮軸上，所述第一氣浮軸兩端分別與缸筒和第二氣浮套上的安裝板固接，所述第一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固定板上，所述反光板安裝在端蓋上，所述激光位移傳感器與反光板位置相對； 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； 所述氣浮墊有兩個，所述氣浮墊內表面為半圓型，所述氣浮墊通過氣浮墊座與固定板連接，所述氣浮墊座上設有氣浮進氣口，所氣浮墊內表面與缸筒外表面間留有極小間隙，所述氣浮墊可通過調節旋鈕調節其與缸筒外表面之間間隙的大小； 所述連桿活塞中心有軸向通孔形成第一氣浮進氣孔，所述第一氣浮進氣孔兩端通過密封塞密封；沿連桿活塞兩端分別打軸向盲孔形成第一進氣孔和第二進氣孔，所述第一進氣孔、第二進氣孔、第一氣浮進氣孔之間相互隔離；所述連接支架中心開有第二氣浮進氣孔，所述第二氣浮進氣孔通過活塞桿中心的第一徑向通孔與第一氣浮進氣孔相通，所述第一進氣孔和第二進氣分別通過活塞桿中心的第二徑向通孔和第三徑向通孔連接比例閥和儲氣罐；所述第二氣浮進氣孔和氣浮墊座上的氣浮進氣口通過氣管連接儲氣罐； 所述第一活塞和第二活塞上沿圓周均布徑向節流孔，所述徑向節流孔與第一氣浮進氣孔相通，所述徑向節流孔內安裝節流塞；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；所述徑向節流孔沿軸向方向至少有兩組；所述徑向節流孔與第一卸氣孔和第二卸氣孔間相互隔離。
【文檔編號】B66F11/00GK203558822SQ201320648123
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2013年10月18日
【發明者】孫建輝, 王威翔 申請人:浙江工業大學