專利名稱：一種用于長行程水平振動臺的滑臺防牽拉裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種長行程水平振動臺的滑臺防牽拉裝置。 技術(shù)背景隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，傳感器的測試水平不斷朝著極限水平發(fā)展。在航空航 天、武器制導(dǎo)、地震預(yù)報(bào)、超精加工、石油勘探等領(lǐng)域，人們對超低頻測振傳感器的測量頻率 范圍不斷提出新的要求。如下限頻率低于0. OlHz的速度傳感器以及零頻響應(yīng)的加速度傳 感器，都已經(jīng)開始應(yīng)用到各領(lǐng)域當(dāng)中。這些傳感器的出現(xiàn)對超低頻計(jì)量校準(zhǔn)系統(tǒng)提出了更 高的要求。按國家計(jì)量檢定規(guī)程(JJG 134-2003，JJG 233-2008)的規(guī)定，振動傳感器在出廠 或使用一段周期后，均需經(jīng)過計(jì)量部門的正式校準(zhǔn)。振動傳感器一般是用標(biāo)準(zhǔn)振動裝置進(jìn) 行校準(zhǔn)的，即通過標(biāo)準(zhǔn)振動臺產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的水平向或垂直向正弦振動，用“絕對法”或“相對 法”校準(zhǔn)傳感器的各項(xiàng)性能指標(biāo)。因此，標(biāo)準(zhǔn)振動臺輸出波形的精度將決定傳感器的校準(zhǔn)水平。本實(shí)用新型應(yīng)用的超低頻長行程水平臺振動校準(zhǔn)系統(tǒng)，振動滑臺輸出最低下限頻 率不大于0.002Hz，最大行程不小于lm。由于該滑臺采用電磁驅(qū)動、所在導(dǎo)軌采用空氣靜壓 技術(shù)，因此滑臺上有外界引入的氣管及驅(qū)動電纜，同時(shí)當(dāng)被校準(zhǔn)的傳感器放置在滑臺上時(shí)， 該傳感器連接線也需引出。在滑臺做長行程運(yùn)動時(shí)，所有這些管線將對滑臺產(chǎn)生牽拉，而工 作于超低頻狀態(tài)的滑臺對外力作用是非常敏感的，結(jié)果將導(dǎo)致滑臺輸出振動波形失真度增 大，影響校準(zhǔn)結(jié)果?，F(xiàn)有的解決滑臺受管線牽拉問題的方法是增加管線的長度，如將管線高 高掛起，從而降低管線的剛度，減小滑臺運(yùn)動時(shí)管線對滑臺的牽拉力。但是這不但影響設(shè)備 的外觀，而且試驗(yàn)表明在振幅較大時(shí)，管線的影響仍然不可忽略。因此，要實(shí)現(xiàn)振動滑臺低 失真度的波形輸出，必須消除或減弱管線對滑臺牽拉力的作用。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)在振動臺輸出超低頻、大振幅時(shí)，振動滑臺受管線牽拉作用而使 得輸出波形失真度增大的問題，本實(shí)用新型提供了一種能消除管線對滑臺的牽拉作用，從 而降低振動臺輸出波形失真度的滑臺防牽拉裝置。用于長行程水平振動臺的滑臺防牽拉裝置，其特征在于包括承載滑臺上引出的 管線、并與滑臺同步運(yùn)動的跟蹤平臺，所述的管線通過壓塊壓緊于所述的跟蹤平臺上、然后 穿過所述的的跟蹤平臺并置入一拖鏈中，所述的拖鏈的移動端與所述的跟蹤平臺固接，所 述的拖鏈的固定端引出管線連接到電源功放系統(tǒng)和供氣設(shè)備等外部設(shè)備，所述的滑臺上設(shè) 有感應(yīng)滑臺位移量的位移檢測傳感器，所述的跟蹤平臺架設(shè)于一平行于滑臺的導(dǎo)軌上，并 在同步帶的拖動下移動，所述的同步帶的帶輪與電機(jī)連動，所述的電機(jī)受控于一能將滑臺 位移量換算為電機(jī)轉(zhuǎn)速、以使所述的跟蹤平臺與滑臺同步運(yùn)動的控制器。進(jìn)一步，所述的跟蹤平臺上設(shè)有跟蹤檢測傳感器，用于監(jiān)測所述的跟蹤平臺與滑
3臺的跟隨情況，一旦跟蹤平臺與滑臺錯(cuò)位則停止整個(gè)系統(tǒng)。進(jìn)一步，所述的位移檢測傳感器為光柵尺，所述的電機(jī)為伺服電機(jī)，所述的電機(jī)與 減速器連接，所述的減速器通過聯(lián)軸器與所述的帶輪連接。進(jìn)一步，所述的導(dǎo)軌兩端均設(shè)有防止所述跟蹤平臺超限的限位開關(guān)。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思是將滑臺引出的管線壓緊在一個(gè)與滑臺同步運(yùn)動的跟蹤 平臺上，并通過拖鏈引出管線，使管線的牽拉力均通過拖鏈作用在跟蹤平臺上，且管線相對 于滑臺保持靜止，管線不會對滑臺產(chǎn)生牽拉作用。因此，長行程水平振動臺在輸出超低頻、 長行程的振動時(shí)，輸出的波形失真度得到極大的改善。本實(shí)用新型具有能消除滑臺引出的管線對滑臺的牽拉作用，從而減小長行程水平 振動臺輸出波形失真度的優(yōu)點(diǎn)。

圖1為無滑臺防牽拉裝置的長行程水平振動臺系統(tǒng)圖圖2為本實(shí)用新型的示意圖圖3為位移信號控制伺服電機(jī)的原理圖圖4為控制器的工作流程圖圖5為控制器中信號調(diào)理模塊的電路圖
具體實(shí)施方式
參照附圖，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型用于長行程水平振動臺的滑臺防牽拉裝置，包括承載滑臺2上引出的管線4、并與 滑臺2同步運(yùn)動的跟蹤平臺11，所述的管線4通過壓塊10壓緊于所述的跟蹤平臺11上、然 后穿過所述的跟蹤平臺11并置入一拖鏈12中，所述的拖鏈12的移動端與所述的跟蹤平臺 11固接，所述的拖鏈的固定端引出管線連接到電源功放系統(tǒng)和供氣設(shè)備等外部設(shè)備。所述的滑臺2上設(shè)有感應(yīng)滑臺位移量的位移檢測傳感器7，所述的跟蹤平臺11架 設(shè)于一平行于滑臺2的導(dǎo)軌20上、并在同步帶13的拖動下移動，所述的同步帶13的帶輪 14與電機(jī)17連動，所述的電機(jī)17受控于一能將滑臺位移量換算為電機(jī)轉(zhuǎn)速、以使所述的跟 蹤平臺11與滑臺2同步運(yùn)動的控制器。所述的跟蹤平臺11上設(shè)有跟蹤檢測傳感器8，用于監(jiān)測所述的跟蹤平臺11與滑臺 2的跟隨情況，一旦跟蹤平臺11與滑臺2錯(cuò)位則停止整個(gè)系統(tǒng)。所述的位移檢測傳感器7為光柵尺，所述的電機(jī)17為伺服電機(jī)，所述的電機(jī)17與 減速器16連接，所述的減速器16通過聯(lián)軸器15與所述的帶輪14連接。所述的導(dǎo)軌20的兩端均設(shè)有限位開關(guān)9。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思是將滑臺2引出的管線4壓緊在一個(gè)與滑臺2同步運(yùn)動 的跟蹤平臺11上，并通過拖鏈12引出管線4，使管線4的牽拉力均通過拖鏈12作用在跟蹤 平臺11上，且管線4相對于滑臺2保持靜止，管線4不會對滑臺2產(chǎn)生牽拉作用。因此，長 行程水平振動臺在輸出超低頻、長行程的振動時(shí)，輸出的波形失真度得到極大的改善。在圖1中，在電源功放系統(tǒng)5的驅(qū)動下，滑臺2在空氣靜壓導(dǎo)軌3上產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的超 低頻正弦振動；供氣設(shè)備6給滑臺2提供壓縮空氣，使其可以在空氣靜壓導(dǎo)軌3上接近于零摩擦運(yùn)動，因而，滑臺2上連有管線4(包括電纜及氣管等)。在滑臺2做最大峰_峰值可 達(dá)Im的長行程運(yùn)動時(shí)，管線4對滑臺2產(chǎn)生的牽拉作用力顯著，這將嚴(yán)重影響超低頻振動 臺輸出振動波形失真度。在圖2中，滑臺2引出的管線4理順后用壓塊10壓緊在跟蹤平臺11上，然后從跟 蹤平臺11底部穿入拖鏈12，拖鏈12的移動端與跟蹤平臺11相連接，并由跟蹤平臺11拖 動，拖鏈12的固定端引出管線4連接到電源功放系統(tǒng)5和供氣設(shè)備6等外部設(shè)備。位移檢 測傳感器7檢測滑臺2的位移，將位移信號傳給控制器的信號調(diào)理模塊19，信號調(diào)理模塊 19將滑臺位移量換算為電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)理后的信號輸入到控制器的伺服驅(qū)動器18產(chǎn)生伺服 驅(qū)動信號，驅(qū)動伺服電機(jī)17運(yùn)轉(zhuǎn)。伺服電機(jī)17經(jīng)減速器16增大扭矩，再通過聯(lián)軸器15將 轉(zhuǎn)動輸入帶輪14，以驅(qū)動同步帶13帶動跟蹤平臺11在導(dǎo)軌20上跟蹤滑臺2做同步運(yùn)動。 跟蹤平臺11裝有跟蹤檢測傳感器8，用于檢測跟蹤平臺11與滑臺2的跟蹤情況，如跟蹤異 常應(yīng)緊急停止整個(gè)系統(tǒng)，防止管線4損壞。導(dǎo)軌20的兩端裝有限位開關(guān)9，用于檢測跟蹤平 臺11運(yùn)行是否超限，如運(yùn)行超限應(yīng)將整個(gè)系統(tǒng)停止，防止跟蹤平臺11撞限。在圖3中，采用光柵尺做為位移檢測傳感器，光柵尺檢測滑臺2的位移后產(chǎn)生相位 差為90度的A-B脈沖位移信號。A-B脈沖信號的相位關(guān)系代表了滑臺2的運(yùn)動方向，脈沖 的個(gè)數(shù)代表了滑臺2的位移大小，只要匹配A-B脈沖個(gè)數(shù)與滑臺2位移的關(guān)系，跟蹤平臺11 就可以在控制器的控制下，嚴(yán)格跟隨滑臺2運(yùn)動。具體實(shí)施例中采用SGMPH型高精度-高 動態(tài)的永磁交流伺服電機(jī)，伺服驅(qū)動器選用SGDM系列，可通過脈沖控制模式運(yùn)行。A/B脈沖信號經(jīng)過信號調(diào)理模塊19處理后，輸入伺服驅(qū)動器18產(chǎn)生伺服驅(qū)動信 號，從而驅(qū)動伺服電機(jī)17同步運(yùn)動。伺服驅(qū)動器18完成電子齒輪傳動比換算，然后通過位 置控制環(huán)、轉(zhuǎn)速控制環(huán)、電流控制環(huán)組成的級聯(lián)多環(huán)控制之后，經(jīng)過功率驅(qū)動裝置輸出驅(qū)動 伺服電機(jī)17運(yùn)轉(zhuǎn)。裝于伺服電機(jī)17輸出軸的旋轉(zhuǎn)編碼器檢測電機(jī)的實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度和位置， 用于完成位置控制環(huán)和轉(zhuǎn)速控制環(huán)的半閉環(huán)反饋控制，使得跟蹤平臺11運(yùn)行更加精確。在圖4中，系統(tǒng)上電后首先進(jìn)行系統(tǒng)自檢，用于檢定整套防牽拉裝置是否全部正 常工作。系統(tǒng)自檢通過后應(yīng)進(jìn)行跟蹤平臺11和滑臺2的對中調(diào)整，使跟蹤平臺11與滑臺 2嚴(yán)格平齊。接下來可啟用跟蹤系統(tǒng)，此時(shí)只要滑臺2運(yùn)行，位移檢測傳感器7即檢測產(chǎn)生 相應(yīng)的A/B脈沖信號，經(jīng)信號調(diào)理模塊19處理后可控制伺服電機(jī)17帶動跟蹤平臺11運(yùn) 行相同的位移，從而實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動。跟蹤過程中始終進(jìn)行跟隨檢測、超限判斷和伺服驅(qū)動器 狀態(tài)監(jiān)測，只要其中任何一個(gè)部分發(fā)生異常，跟蹤系統(tǒng)將自動停止，同時(shí)發(fā)出振動臺停振請 求，使電源功放系統(tǒng)5停止輸出驅(qū)動振動臺。在圖5中，A/B脈沖信號經(jīng)過整形、分頻、分相、辨向、數(shù)據(jù)選通、光電隔離和電平轉(zhuǎn) 換處理，以產(chǎn)生輸入給伺服驅(qū)動器的與位移信號相匹配的跟蹤控制信號。本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也及 于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求用于長行程水平振動臺的滑臺防牽拉裝置，其特征在于包括承載滑臺上引出的管線、并與滑臺同步運(yùn)動的跟蹤平臺，所述的管線通過壓塊壓緊于所述的跟蹤平臺上、然后穿過所述的跟蹤平臺并置入一拖鏈中，所述的拖鏈的移動端與所述的跟蹤平臺固接，所述的拖鏈的固定端引出管線連接到電源功放系統(tǒng)和供氣設(shè)備等外部設(shè)備；所述的滑臺上設(shè)有感應(yīng)滑臺位移量的位移檢測傳感器，所述的跟蹤平臺架設(shè)于一平行于滑臺的導(dǎo)軌上，并在同步帶的拖動下移動，所述的同步帶的帶輪與電機(jī)連動，所述的電機(jī)受控于一能將滑臺位移量換算為電機(jī)轉(zhuǎn)速、以使所述的跟蹤平臺與滑臺同步運(yùn)動的控制器。
2.如權(quán)利要求1所述的用于長行程水平振動臺的滑臺防牽拉裝置，其特征在于所述 的跟蹤平臺上設(shè)有跟蹤檢測傳感器，用于監(jiān)測所述的跟蹤平臺與滑臺的跟隨情況，一旦跟 蹤平臺與滑臺錯(cuò)位則停止整個(gè)系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求2所述的用于長行程水平振動臺的滑臺防牽拉裝置，其特征在于所述 的位移檢測傳感器為光柵尺，所述的電機(jī)為伺服電機(jī)，所述的電機(jī)與減速器連接，所述的減 速器通過聯(lián)軸器與所述的帶輪連接。
4.如權(quán)利要求3所述的用于長行程水平振動臺的滑臺防牽拉裝置，其特征在于所述 的導(dǎo)軌兩端均設(shè)有防止所述跟蹤平臺超限的限位開關(guān)。
專利摘要用于長行程水平振動臺的滑臺防牽拉裝置，包括承載振動臺管線、并與振動臺的滑臺同步運(yùn)動的跟蹤平臺，管線通過壓塊壓緊于跟蹤平臺上，管線穿過跟蹤平臺并置入一拖鏈中，拖鏈的移動端與跟蹤平臺固接，管線外露于拖鏈的末端與供氣設(shè)備及電源功放系統(tǒng)連接，滑臺上設(shè)有感應(yīng)滑臺位移量的位移檢測傳感器，跟蹤平臺架設(shè)于一同步帶上，并在同步帶的拖動下沿一平行于滑臺的導(dǎo)軌移動，同步帶的帶輪與電機(jī)連動，電機(jī)受控于一能將滑臺位移量換算為電機(jī)轉(zhuǎn)速、以使跟蹤平臺與滑臺同步運(yùn)動的控制器。本實(shí)用新型具有能消除長行程水平振動臺管線的牽拉作用，減小振動臺輸出波形失真度的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01H17/00GK201666816SQ20102014538
公開日2010年12月8日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者于梅, 何聞, 賈叔仕, 鄭建毅, 馬明德 申請人:浙江大學(xué);中國計(jì)量科學(xué)研究院