專(zhuān)利名稱(chēng)：恒張力減重吊掛裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及減重吊掛技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種減重吊掛裝置。
背景技術(shù)：
如在地面模擬月球環(huán)境進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能測(cè)試試驗(yàn)，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(huán)境模擬。對(duì)于沿著與地面垂直方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，模擬裝置通過(guò)其質(zhì)心吊掛，在豎直方向主動(dòng)跟隨其運(yùn)動(dòng)，提供恒定的質(zhì)量為運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5/6的吊掛力，且在其他方向不對(duì)運(yùn)動(dòng)件產(chǎn)生附加的力?，F(xiàn)有技術(shù)通常采用懸掛繩通過(guò)滑輪組分別與減重砝碼和被跟隨件相連接，來(lái)提供豎直方向的主動(dòng)跟隨及恒定吊掛力。然而此裝置中，滑輪組自身內(nèi)部存在摩擦阻力、滑輪組與懸掛繩之間存在變動(dòng)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(yùn)動(dòng)精度高、清潔無(wú)污染等特點(diǎn)，因而采用空氣軸承做滑輪組，代替普通滑輪減少摩擦，進(jìn)一步改良了減重吊掛裝置。雖然此裝置消除了滑輪內(nèi)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(méi)有消除，并且減重砝碼的質(zhì)量很高，所以，當(dāng)被跟隨件在豎直方向加速或減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，減重砝碼會(huì)因慣性而產(chǎn)生一個(gè)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(gè)恒定的、高精度的減重吊掛，而只適用于慢速或勻速運(yùn)動(dòng)跟隨的減重模擬。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)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(wěn)定，氣浮裝置成本高、氣源供氣復(fù)雜且難以維護(hù)等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種有效避免減重吊掛力不穩(wěn)定、降低成本、維護(hù)方便的恒張力減重吊掛裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種恒張力減重吊掛裝置，包括安裝支架、張力感應(yīng)組件和卷繩組件，所述張力感應(yīng)組件包括用以測(cè)量卷繩組件出來(lái)的懸掛繩的張力的兩個(gè)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(gè)張力傳感器在空間上呈90°布局，所述導(dǎo)向輪安裝在導(dǎo)向輪支架上，所述導(dǎo)向輪支架安裝在傳感器支架上，懸掛繩通過(guò)卷繩組件出來(lái)經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輪再纏繞在所述兩個(gè)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(dǎo)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(guò)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(guò)鍵槽連接，所述卷繩軸與絲杠兩端通過(guò)滾動(dòng)軸承安裝在卷繩組件座上，所述導(dǎo)向輪通過(guò)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(jìn)一步，所述懸掛繩順時(shí)針纏繞在卷筒上，再引出順時(shí)針纏繞在絲杠上，最后通過(guò)導(dǎo)向輪引出到所述兩個(gè)張力傳感器中。更進(jìn)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(qū)動(dòng)電機(jī)和扭力緩沖組件，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(qū)動(dòng)電機(jī)為交流伺服電機(jī)。當(dāng)然，也可以選擇其他類(lèi)型的控制電機(jī)。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在有效避免減重吊掛力不穩(wěn)定、降低成本、維護(hù)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(yīng)組件的示意圖。圖3是圖2的側(cè)視圖。
圖4是張力感應(yīng)組件的立體圖。圖5是張力感應(yīng)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(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)DI 圖7，一種恒張力減重吊掛裝置，包括安裝支架2、張力感應(yīng)組件5和卷繩組件1，所述張力感應(yīng)組件5包括用以測(cè)量卷繩組件出來(lái)的懸掛繩的張力的兩個(gè)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(gè)張力傳感器7在空間上呈90°布局，導(dǎo)向輪8安裝在導(dǎo)向輪支架9上，所述導(dǎo)向輪支架9安裝在傳感器支架6上，懸掛繩通過(guò)卷繩組件出來(lái)經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輪8再纏繞在所述兩個(gè)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(dǎo)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(guò)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(guò)鍵槽連接，所述卷繩軸15與絲杠16兩端通過(guò)滾動(dòng)軸承安裝在卷繩組件座12上，所述導(dǎo)向輪11通過(guò)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(jìn)一步，所述懸掛繩順時(shí)針纏繞在卷筒14上，再引出順時(shí)針纏繞在絲杠上，最后通過(guò)導(dǎo)向輪11引出到所述兩個(gè)張力傳感器7中。更進(jìn)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(qū)動(dòng)電機(jī)4和扭力緩沖組件3，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(qū)動(dòng)電機(jī)4為交流伺服電機(jī)。當(dāng)然，也可以選擇其他類(lèi)型的控制電機(jī)。本實(shí)施例中，張力感應(yīng)組件中的張力傳感器可以直接測(cè)量卷繩組件出來(lái)的懸掛繩的張力。運(yùn)動(dòng)控制器中的計(jì)算機(jī)采集張力傳感器信號(hào)，根據(jù)設(shè)定的張力，求出張力的偏差。根據(jù)張力偏差調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)角。經(jīng)過(guò)低剛度扭簧為主組成的扭力緩沖組件和卷繩輪，可以調(diào)整懸掛繩的松緊，以調(diào)整張力大小，使得逼近設(shè)定的張力值。測(cè)懸掛繩上的張力，常用的做法是在懸掛繩上串聯(lián)一個(gè)拉力傳感器，但是由懸掛繩隨吊點(diǎn)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(diǎn)的位置，而被跟隨件在高低溫環(huán)境下運(yùn)動(dòng)，如這樣設(shè)計(jì)，傳感器不能工作，同時(shí)還有電線(xiàn)的擾動(dòng)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(tǒng)一起安裝在恒溫箱內(nèi)，保證傳感器的正常運(yùn)作。張力傳感器與懸掛繩之間存在摩擦力，且并非一個(gè)恒定的力。兩個(gè)張力傳感器在空間上的組合裝置，可通過(guò)計(jì)算測(cè)量得到懸掛繩上準(zhǔn)確的拉力。設(shè)定懸掛繩通過(guò)導(dǎo)向輪從A口接入，作用在被跟隨件上的吊掛力為F，第一個(gè)張力傳感器測(cè)量的力為F1，第二個(gè)張力傳感器測(cè)量的力為F2，根據(jù)張力傳感器的測(cè)量原理，F(xiàn)1、F2實(shí)際上是中間輪上繩兩端的拉力，測(cè)量值F2相對(duì)于F1而言，多測(cè)了中間三個(gè)滑輪的摩擦力，因而得到單個(gè)滑輪上的摩擦力為
，所以，實(shí)際上懸掛繩末端的吊掛力Ρ =，將傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
3j
反饋給運(yùn)動(dòng)控制器的控制系統(tǒng)，根據(jù)上述公式得出消除摩擦后的張力值。懸掛繩順時(shí)針纏繞在卷筒上，再引出順時(shí)針纏繞在絲杠上，最后通過(guò)導(dǎo)向輪引出到張力感應(yīng)組件中。絲杠螺距和懸掛繩直徑相近，則使得卷繩輪帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，絲杠同步轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)一圈移動(dòng)一個(gè)螺距，從而保證懸掛繩可沿著其軸向按螺距規(guī)律平移，在卷筒上按螺距規(guī)律平鋪，而使得卷繩的直徑不變，同時(shí)避免了相鄰繩間的摩擦。交流伺服電機(jī)、卷繩組件、張力感應(yīng)組件均安裝在安裝支架上，交流伺服電機(jī)與卷繩組件通過(guò)扭力傳感器相連接，張力傳感器測(cè)得懸掛繩的準(zhǔn)確拉力值反饋給交流伺服系統(tǒng)，根據(jù)張力偏差調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)角，通過(guò)低剛度扭簧為主組成的扭力緩沖組件和卷繩輪，調(diào)整懸掛繩的松緊，以調(diào)整張力大小。實(shí)現(xiàn)恒張力控制。
權(quán)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(yīng)組件和卷繩組件，所述張力感應(yīng)組件包括用以測(cè)量卷繩組件出來(lái)的懸掛繩的張力的兩個(gè)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(dǎo)向輪安裝在導(dǎo)向輪支架上，所述導(dǎo)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(dǎo)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(guò)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(guò)鍵槽連接，所述卷繩軸與絲杠兩端通過(guò)滾動(dòng)軸承安裝在卷繩組件座上，所述導(dǎo)向輪通過(guò)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(quán)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(gè)張力傳感器在空間上呈90°布局，懸掛繩通過(guò)卷繩組件出來(lái)經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輪再纏繞在所述兩個(gè)張力傳感器上。
3.如權(quán)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(shí)針纏繞在卷筒上，再引出順時(shí)針纏繞在絲杠上，最后通過(guò)導(dǎo)向輪弓I出到所述兩個(gè)張力傳感器中。
4.如權(quán)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(quán)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(qū)動(dòng)電機(jī)和扭力緩沖組件，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(quán)利要求5所述的恒張力減重吊掛裝置，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為交流伺服電機(jī)。
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(yīng)組件和卷繩組件，所述張力感應(yīng)組件包括用以測(cè)量卷繩組件出來(lái)的懸掛繩的張力的兩個(gè)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(dǎo)向輪安裝在導(dǎo)向輪支架上，所述導(dǎo)向輪支架安裝在傳感器支架上。本發(fā)明提供了一種有效避免減重吊掛力不穩(wěn)定、降低成本、維護(hù)方便的恒張力減重吊掛裝置。
文檔編號(hào)B66D1/60GK102935900SQ201210403438
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者單曉杭, 孫建輝, 周海清, 周丹鋒 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)