專(zhuān)利名稱(chēng)：三維氣浮隨動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氣浮裝置，尤其是一種能跟隨運(yùn)動(dòng)件空間運(yùn)動(dòng)軌跡且能提供恒定 吊掛力的三維隨動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
繩索懸吊式減重裝置，即利用繩索懸吊運(yùn)動(dòng)件，在運(yùn)動(dòng)件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中隨動(dòng)裝置跟 隨運(yùn)動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，必須保證運(yùn)動(dòng)過(guò)程中吊索都要處于拉緊狀態(tài)且始終能給運(yùn)動(dòng)件提供恒定的 吊掛力。并且在吊點(diǎn)跟隨運(yùn)動(dòng)件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，盡可能的不產(chǎn)生附加力，從而影響運(yùn)動(dòng)件的空 間位置或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?，F(xiàn)有的三維隨動(dòng)裝置采用直線導(dǎo)軌、轉(zhuǎn)軸和滑輪組來(lái)實(shí)現(xiàn)，存在的缺陷存在摩擦 力的附加影響、不能適應(yīng)高精度場(chǎng)合。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的三維隨動(dòng)裝置的存在摩擦力的附加影響、不能適應(yīng)高精度場(chǎng)合的 不足，本實(shí)用新型提供了一種有效避免摩擦力的附加影響、適應(yīng)高精度場(chǎng)合的三維氣浮隨
動(dòng)裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種三維氣浮隨動(dòng)裝置，包括立柱、能無(wú)摩擦旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸、長(zhǎng)距離直線導(dǎo)軌和懸掛 繩，所述轉(zhuǎn)軸上套裝兩個(gè)空氣軸承，所述兩個(gè)空氣軸承沿上下方向安裝在所述立柱上，所述 轉(zhuǎn)軸的下端位于氣浮墊上，所述氣浮墊安裝在氣浮墊安裝座上，所述氣浮墊安裝座安裝在 立柱上，所述轉(zhuǎn)軸上固定套裝一維運(yùn)動(dòng)橫梁安裝座，所述一維運(yùn)動(dòng)橫梁安裝座與長(zhǎng)距離直 線導(dǎo)軌連接，所述長(zhǎng)距離直線導(dǎo)軌上可滑動(dòng)地套裝滑塊，所述滑塊與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接，所 述滑塊與短距離氣浮導(dǎo)軌連接，所述短距離氣浮導(dǎo)軌的貯氣套與定滑輪座固定連接，所述 定滑輪座與氣浮滑輪組件固定連接，所述氣浮滑輪組件的氣浮滑輪的軸心開(kāi)有進(jìn)氣孔，所 述進(jìn)氣孔與連接氣管連通，所述氣浮滑輪上套裝懸掛繩，運(yùn)動(dòng)件吊掛在所述懸掛繩上。進(jìn)一步，所述短距離氣浮導(dǎo)軌還包括氣浮軸和氣浮套，所述滑塊與氣浮軸固定連 接，氣浮套套裝在所述氣浮軸上，所述氣浮套至少有兩個(gè)，所述氣浮套均與貯氣套密封連 接，所述貯氣套與氣浮軸之間為貯氣腔，所述氣浮軸的軸心開(kāi)有進(jìn)氣通道，所述進(jìn)氣通道連 接壓縮氣體進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣通道與所述貯氣腔連通，所述貯氣腔設(shè)有出氣口，所述出氣口 通過(guò)連接氣管與各個(gè)氣浮套的進(jìn)氣口連通。再進(jìn)一步，所述氣浮滑輪組件包括第一定滑輪、第二定滑輪、附加定滑輪、動(dòng)滑輪、 懸掛繩和減重砝碼，所述第一定滑輪和第二定滑輪安裝在定滑輪座上，所述動(dòng)滑輪安裝在 動(dòng)滑輪座上，所述動(dòng)滑輪座吊裝所述運(yùn)動(dòng)件，懸掛繩的一端固定在懸掛繩固定板上，并依次 穿過(guò)第一定滑輪、動(dòng)滑輪、第二定滑輪和附加定滑輪，所述懸掛繩的另一端連接減重砝碼， 所述懸掛繩固定板與長(zhǎng)距離直線導(dǎo)軌固定連接，所述第一定滑輪和第二定滑輪均為氣浮軸 承滑輪，所述第一定滑輪和第二定滑輪軸心均開(kāi)有進(jìn)氣孔，所述附加定滑輪安裝在轉(zhuǎn)軸上。[0009]所述附加定滑輪為氣浮軸承滑輪，所述附加定滑輪軸心均開(kāi)有進(jìn)氣孔。所述動(dòng)滑輪為氣浮軸承滑輪，所述動(dòng)滑輪軸心均開(kāi)有進(jìn)氣孔。動(dòng)滑輪在運(yùn)動(dòng)過(guò)程 中，氣管會(huì)跟隨運(yùn)動(dòng)，氣管彎曲會(huì)產(chǎn)生附加力影響。通過(guò)延長(zhǎng)氣管固定點(diǎn)與動(dòng)滑輪間的長(zhǎng)度 可以減少氣管擾動(dòng)影響。所述氣浮軸的兩端分別套裝氣浮軸安裝座，所述氣浮軸安裝座與所述滑塊固定連 接。所述三維氣浮隨動(dòng)裝置還包括用于檢測(cè)氣浮套水平運(yùn)動(dòng)靠近氣浮軸安裝座的位 置傳感器，所述位置傳感器安裝在氣浮軸安裝座與氣浮套之間.所述位置傳感器為霍爾傳感器和永磁鐵，所述霍爾傳感器安裝在所述氣浮軸安裝 座上，所述永磁鐵安裝在氣浮套靠近氣浮軸安裝座的外側(cè)。當(dāng)然，也可以采用諸如光電傳感 器、光柵編碼器之類(lèi)的其他位置傳感器或其它非接觸式接近開(kāi)關(guān)。所述氣浮套與貯氣套之間通過(guò)0型圈對(duì)貯氣套密封。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為空氣軸承(又稱(chēng)為氣浮軸承)指的是用氣體(通常是 空氣，但也有可能是其它氣體)作為潤(rùn)滑劑的滑動(dòng)軸承?？諝獗扔驼硿孕。透邷兀瑹o(wú)污 染，因而可用于高速機(jī)器、儀器及放射性裝置中?？諝廨S承能提供極高的徑向和軸向旋轉(zhuǎn)精 度。由于沒(méi)有機(jī)械接觸，磨損程度降到了最低，從而確保精度始終保持穩(wěn)定。采用空氣軸承代替普通軸承制作氣浮滑輪是空氣軸承技術(shù)的一個(gè)典型應(yīng)用?？諝?軸承技術(shù)除了可應(yīng)用在氣浮軸轉(zhuǎn)動(dòng)領(lǐng)域，由于其兩表面非接觸無(wú)摩擦的特性，亦可很好的 應(yīng)用于氣浮軸軸向移動(dòng)領(lǐng)域，氣浮導(dǎo)軌屬于直線導(dǎo)軌的一種，是采用壓縮氣體產(chǎn)生氣膜，實(shí) 現(xiàn)導(dǎo)軌和滑塊的無(wú)摩擦運(yùn)動(dòng)。氣浮墊是空氣軸承的另一種應(yīng)用，它通過(guò)氣浮墊底部的形成 的空氣薄層(Imm左右甚至更小)使氣浮墊與平面間形成間隙形成近似無(wú)摩擦的滑動(dòng)條件。 通常用于精密儀器或者工廠中的部件位移。采用氣浮技術(shù)具有摩擦阻力小、運(yùn)動(dòng)精度高、清 潔無(wú)污染等特點(diǎn)，近年來(lái)在測(cè)量?jī)x器、精密機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用。本實(shí)用新型的有益效果為有效避免摩擦力的附加影響、適應(yīng)高精度場(chǎng)合。

圖1是三維氣浮隨動(dòng)裝置的外觀圖。圖2是三維氣浮隨動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖3是水平運(yùn)動(dòng)氣浮組件結(jié)構(gòu)圖。圖4是三維氣浮隨動(dòng)裝置滑輪布置示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1 圖4，一種三維氣浮隨動(dòng)裝置，包括立柱1、能無(wú)摩擦旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸2、長(zhǎng)距 離直線導(dǎo)軌11和懸掛繩10，所述轉(zhuǎn)軸2上套裝兩個(gè)空氣軸承3，所述兩個(gè)空氣軸承3沿上 下方向安裝在所述立柱1上，所述轉(zhuǎn)軸2的下端位于氣浮墊6上，所述氣浮墊6安裝在氣浮 墊安裝座7上，所述氣浮墊安裝座7安裝在立柱1上，所述轉(zhuǎn)軸2上固定套裝一維運(yùn)動(dòng)橫梁 安裝座8，所述一維運(yùn)動(dòng)橫梁安裝座8與長(zhǎng)距離直線導(dǎo)軌11連接，所述長(zhǎng)距離直線導(dǎo)軌11 上可滑動(dòng)地套裝滑塊12，所述滑塊12與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接，所述滑塊12與短距離氣浮導(dǎo)軌連接，所述短距離氣浮導(dǎo)軌的貯氣套13與定滑輪座17固定連接，所述定滑輪座17與氣浮 滑輪組件固定連接，所述氣浮滑輪組件的氣浮滑輪的軸心開(kāi)有進(jìn)氣孔，所述進(jìn)氣孔與連接 氣管連通，所述氣浮滑輪上套裝懸掛繩10，運(yùn)動(dòng)件吊掛在所述懸掛繩10上。所述短距離氣浮導(dǎo)軌還包括氣浮軸14和氣浮套24，所述滑塊12與氣浮軸14固定 連接，氣浮套24套裝在所述氣浮軸14上，所述氣浮套24至少有兩個(gè)，所述氣浮套24均與 貯氣套13密封連接，所述貯氣套13與氣浮軸14之間為貯氣腔，所述氣浮軸14的軸心開(kāi)有 進(jìn)氣通道，所述進(jìn)氣通道連接壓縮氣體進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣通道與所述貯氣腔連通，所述貯氣 腔設(shè)有出氣口，所述出氣口通過(guò)連接氣管與各個(gè)氣浮套24的進(jìn)氣口連通。所述氣浮滑輪組件包括第一定滑輪18、第二定滑輪28、附加定滑輪29、動(dòng)滑輪19、 懸掛繩10和減重砝碼21，所述第一定滑輪18和第二定滑輪19安裝在所述定滑輪座17上， 所述動(dòng)滑輪19安裝在動(dòng)滑輪座20上，所述動(dòng)滑輪座20吊裝所述運(yùn)動(dòng)件，懸掛繩10的一端 固定在懸掛繩固定板16上，并依次穿過(guò)第一定滑輪、動(dòng)滑輪、第二定滑輪和附加定滑輪，所 述懸掛繩10的另一端連接減重砝碼21，所述懸掛繩固定板16與長(zhǎng)距離直線導(dǎo)軌11固定連 接，所述第一定滑輪18和第二定滑輪28均為氣浮軸承滑輪，所述第一定滑輪18和第二定 滑輪28軸心均開(kāi)有進(jìn)氣孔，所述附加定滑輪29安裝在轉(zhuǎn)軸2上。所述附加定滑輪29為氣浮軸承滑輪，所述附加定滑輪軸心均開(kāi)有進(jìn)氣孔。所述動(dòng) 滑輪19為氣浮軸承滑輪，所述動(dòng)滑輪軸心均開(kāi)有進(jìn)氣孔。動(dòng)滑輪在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，氣管會(huì)跟 隨運(yùn)動(dòng)，氣管彎曲會(huì)產(chǎn)生附加力影響。通過(guò)延長(zhǎng)氣管固定點(diǎn)與動(dòng)滑輪間的長(zhǎng)度可以減少氣 管擾動(dòng)影響。所述三維氣浮隨動(dòng)裝置還包括用于檢測(cè)氣浮套水平運(yùn)動(dòng)靠近氣浮軸安裝座的位 置傳感器，所述位置傳感器安裝在氣浮軸安裝座27與氣浮套之間；所述位置傳感器為霍爾傳感器26和永磁鐵25，所述霍爾傳感器26安裝在所述氣 浮軸安裝座27上，所述永磁鐵25安裝在氣浮套靠近氣浮軸安裝座的外側(cè)。當(dāng)然，也可以采 用諸如光電傳感器、光柵編碼器之類(lèi)的其他位置傳感器或其它非接觸式接近開(kāi)關(guān)。所述氣浮軸14的兩端分別套裝氣浮軸安裝座27，所述氣浮軸安裝座27與所述滑 塊12固定連接。所述氣浮套與貯氣套之間通過(guò)0型圈對(duì)貯氣套密封。本實(shí)施例的能無(wú)摩擦旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸2由兩個(gè)空氣軸承3和一個(gè)氣浮墊6支承，所述 空氣軸承3通過(guò)空氣軸承座5安裝在立柱1上，承受一維運(yùn)動(dòng)橫梁產(chǎn)生的彎矩，所述氣浮墊 6和氣浮墊安裝座7 —起承受轉(zhuǎn)軸2及安裝在轉(zhuǎn)軸上的一維運(yùn)動(dòng)橫梁的重力，所述氣浮墊安 裝座7固定安裝于立柱1上。所述轉(zhuǎn)軸2上安裝一維運(yùn)動(dòng)橫梁安裝座8，一維運(yùn)動(dòng)橫梁通過(guò) 一維運(yùn)動(dòng)橫梁安裝座8固定于轉(zhuǎn)軸2上，當(dāng)運(yùn)動(dòng)件進(jìn)行空間運(yùn)動(dòng)，一維運(yùn)動(dòng)橫梁受到橫向力 時(shí)，能帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)軸2在兩個(gè)空氣軸承3和氣浮墊6的支承下無(wú)摩擦旋轉(zhuǎn)，跟隨運(yùn)動(dòng)件空間 運(yùn)動(dòng)軌跡。本實(shí)施例通過(guò)水平直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)方式實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)跟隨，再通過(guò)收放懸掛繩實(shí) 現(xiàn)垂直運(yùn)動(dòng)跟隨。本實(shí)施例的減重平衡懸掛系統(tǒng)，由兩個(gè)固定在貯氣套上的定滑輪、一個(gè)固定在橫 梁端部的定滑輪、安裝在動(dòng)滑輪座上的一個(gè)動(dòng)滑輪、懸掛繩、配重砝碼及固定在動(dòng)滑輪座上 的運(yùn)動(dòng)件懸掛繩組成。其功能是保證恒定的吊掛力的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)Z軸隨動(dòng)，同時(shí)平衡鋼絲繩的外加側(cè)向力。運(yùn)動(dòng)吊掛系統(tǒng)工作原理如下根據(jù)所需減重量調(diào)整配重砝碼重量。當(dāng)運(yùn)動(dòng)件運(yùn)動(dòng) 時(shí)，如向右運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)動(dòng)滑輪座向右運(yùn)動(dòng)，從而通過(guò)懸掛繩帶動(dòng)氣浮軸安裝座向右運(yùn)動(dòng)，右 邊的傳感器接受到信號(hào)，發(fā)給控制系統(tǒng)，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)9順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過(guò)牽引繩23帶動(dòng)滑 塊向右運(yùn)動(dòng)，從而懸掛點(diǎn)始終在滑塊中心位置附近。懸掛繩10 —端固定在懸掛繩固定板上，依次繞過(guò)定滑輪、動(dòng)滑輪、定滑輪、固定在 轉(zhuǎn)軸上的定滑輪后，另一端連接減重砝碼。為了減小摩擦力，定滑輪與滑輪軸間用氣浮軸承 連接。氣浮軸軸心加工進(jìn)氣管，將壓縮空氣送入貯氣套。貯氣套外壁上用氣管將壓縮空 氣分別送入左右端的氣浮套。氣浮軸安裝座安裝在主動(dòng)移動(dòng)的滑塊上。為保證運(yùn)動(dòng)件運(yùn)動(dòng) 時(shí)，吊點(diǎn)能在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方向?qū)崿F(xiàn)隨動(dòng)，需要吊點(diǎn)機(jī)構(gòu)能無(wú)摩擦運(yùn)動(dòng)。吊點(diǎn)系統(tǒng)中軸與氣浮套 的方式滿足該要求。為保證懸掛繩與定滑輪之間的摩擦力足夠小，定滑輪嵌套在安裝板中，安裝板兩 側(cè)面與氣浮軸固定連接，且定滑輪亦采用氣浮軸承支承，使用技術(shù)與上述氣浮套通用。
權(quán)利要求一種三維氣浮隨動(dòng)裝置，其特征在于所述三維氣浮隨動(dòng)裝置包括立柱、能無(wú)摩擦旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸、長(zhǎng)距離直線導(dǎo)軌和懸掛繩，所述轉(zhuǎn)軸上套裝兩個(gè)空氣軸承，所述兩個(gè)空氣軸承沿上下方向安裝在所述立柱上，所述轉(zhuǎn)軸的下端位于氣浮墊上，所述氣浮墊安裝在氣浮墊安裝座上，所述氣浮墊安裝座安裝在立柱上，所述轉(zhuǎn)軸上固定套裝一維運(yùn)動(dòng)橫梁安裝座，所述一維運(yùn)動(dòng)橫梁安裝座與長(zhǎng)距離直線導(dǎo)軌連接，所述長(zhǎng)距離直線導(dǎo)軌上可滑動(dòng)地套裝滑塊，所述滑塊與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接，所述滑塊與短距離氣浮導(dǎo)軌連接，所述短距離氣浮導(dǎo)軌的貯氣套與定滑輪座固定連接，所述定滑輪座與氣浮滑輪組件固定連接，所述氣浮滑輪組件的氣浮滑輪的軸心開(kāi)有進(jìn)氣孔，所述進(jìn)氣孔與連接氣管連通，所述氣浮滑輪上套裝懸掛繩，運(yùn)動(dòng)件吊掛在所述懸掛繩上。
2.如權(quán)利要求1所述的三維氣浮隨動(dòng)裝置，其特征在于所述短距離氣浮導(dǎo)軌還包括 氣浮軸和氣浮套，所述滑塊與氣浮軸固定連接，氣浮套套裝在所述氣浮軸上，所述氣浮套至 少有兩個(gè)，所述氣浮套均與貯氣套密封連接，所述貯氣套與氣浮軸之間為貯氣腔，所述氣浮 軸的軸心開(kāi)有進(jìn)氣通道，所述進(jìn)氣通道連接壓縮氣體進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣通道與所述貯氣腔 連通，所述貯氣腔設(shè)有出氣口，所述出氣口通過(guò)連接氣管與各個(gè)氣浮套的進(jìn)氣口連通。
3.如權(quán)利要求1或2所述的三維氣浮隨動(dòng)裝置，其特征在于所述氣浮滑輪組件包括 第一定滑輪、第二定滑輪、附加定滑輪、動(dòng)滑輪、懸掛繩和減重砝碼，所述第一定滑輪和第二 定滑輪安裝在所述定滑輪座上，所述動(dòng)滑輪安裝在動(dòng)滑輪座上，所述動(dòng)滑輪座吊裝所述運(yùn) 動(dòng)件，懸掛繩的一端固定在懸掛繩固定板上，并依次穿過(guò)第一定滑輪、動(dòng)滑輪、第二定滑輪 和附加定滑輪，所述懸掛繩的另一端連接減重砝碼，所述懸掛繩固定板與長(zhǎng)距離直線導(dǎo)軌 固定連接，所述第一定滑輪和第二定滑輪均為氣浮軸承滑輪，所述第一定滑輪和第二定滑 輪軸心均開(kāi)有進(jìn)氣孔，所述附加定滑輪安裝在轉(zhuǎn)軸上。
4.如權(quán)利要求3所述的三維氣浮隨動(dòng)裝置，其特征在于所述附加定滑輪為氣浮軸承 滑輪，所述附加定滑輪軸心均開(kāi)有進(jìn)氣孔。
5.如權(quán)利要求3所述的三維氣浮隨動(dòng)裝置，其特征在于所述動(dòng)滑輪為氣浮軸承滑輪， 所述動(dòng)滑輪軸心均開(kāi)有進(jìn)氣孔。
6.如權(quán)利要求2所述的三維氣浮隨動(dòng)裝置，其特征在于所述氣浮軸的兩端分別套裝 氣浮軸安裝座，所述氣浮軸安裝座與所述滑塊固定連接。
7.如權(quán)利要求6所述的三維氣浮隨動(dòng)裝置，其特征在于所述三維氣浮隨動(dòng)裝置還包 括用于檢測(cè)氣浮套水平運(yùn)動(dòng)靠近氣浮軸安裝座的位置傳感器，所述位置傳感器安裝在氣浮 軸安裝座與氣浮套之間。
8.如權(quán)利要求7所述的三維氣浮隨動(dòng)裝置，其特征在于所述位置傳感器為霍爾傳感 器和永磁鐵，所述霍爾傳感器安裝在所述氣浮軸安裝座上，所述永磁鐵安裝在氣浮套靠近 氣浮軸安裝座的外側(cè)。
9.如權(quán)利要求2所述的三維氣浮隨動(dòng)裝置，其特征在于所述氣浮套與貯氣套之間通 過(guò)0型圈對(duì)貯氣套密封。
專(zhuān)利摘要一種三維氣浮隨動(dòng)裝置，包括立柱、能無(wú)摩擦旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸、長(zhǎng)距離直線導(dǎo)軌和懸掛繩，轉(zhuǎn)軸上套裝兩個(gè)空氣軸承，兩個(gè)空氣軸承沿上下方向安裝在立柱上，轉(zhuǎn)軸的下端位于氣浮墊上，氣浮墊安裝在氣浮墊安裝座上，氣浮墊安裝座安裝在立柱上，轉(zhuǎn)軸與長(zhǎng)距離直線導(dǎo)軌連接，長(zhǎng)距離直線導(dǎo)軌上可滑動(dòng)地套裝滑塊，滑塊與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接，滑塊與短距離氣浮導(dǎo)軌連接，短距離氣浮導(dǎo)軌的貯氣套與定滑輪座固定連接，定滑輪座與氣浮滑輪組件固定連接，氣浮滑輪組件的氣浮滑輪的軸心開(kāi)有進(jìn)氣孔，進(jìn)氣孔與連接氣管連通，氣浮滑輪上套裝懸掛繩，運(yùn)動(dòng)件吊掛在懸掛繩上。本實(shí)用新型能有效避免摩擦力的附加影響、適應(yīng)高精度場(chǎng)合。
文檔編號(hào)F16C32/06GK201739349SQ20102018294
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者單曉杭, 孫建輝 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)