一種基于電磁力補償?shù)南龖T性力影響的氣浮隨動裝置，包括氣浮軸、氣浮套和長距離導軌氣浮滑輪，氣浮套套裝在氣浮軸上，氣浮套有兩個，氣浮套均與貯氣套密封連接，貯氣套上套裝吊掛繩，運動件吊裝在吊掛繩上；加速度傳感器安裝在所述運動件上；電磁力產(chǎn)生機構包括電磁鐵和永磁體，電磁鐵裝在安裝座內上，永磁體裝在貯氣套上，永磁體正對電磁鐵。本發(fā)明專利技術有效消除慣性力影響、控制精度較高。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及氣浮隨動裝置，尤其是一種消除慣性力影響的氣浮隨動裝置。
技術介紹
目前采用的吊掛方式是將重物(運動件)通過吊掛繩直接吊掛在直線導軌上的滑塊上，滑塊跟著運動件隨動。但在高精度測量時，直線導軌與滑塊間的摩擦力會對運動件的空間位置和運動產(chǎn)生附加作用力的影響。另一方面，由于運動件連接到滑塊上，滑塊及其它吊掛隨動部件都有質量，在隨動部件跟隨運動件運動過程中會產(chǎn)生慣性力，該慣性力就會附加到運動件上。為了實現(xiàn)長距離無摩擦運動，專利申請?zhí)枮镃N 201010165536.0的“用于超長距 離跟隨吊點運動軌跡的無摩擦氣浮裝置”提供了一種用于超長距離跟隨吊點運動軌跡的無摩擦氣浮裝置，該專利將軸向長距離無摩擦移動嫁接到一般運動精度的滑塊導軌組件上，即可實現(xiàn)氣浮套在短氣浮軸隨運動件作大位移移動。但是，帶來了新問題，兩個氣浮套與貯氣套組成的氣浮隨動裝置的質量很大，在運動件加速或減速運動時，氣浮隨動裝置與其它吊掛隨動部件的慣性力影響不能忽略，此時僅僅被動跟隨不能滿足精密同步跟隨吊點運動軌跡的要求，需要測量出跟隨誤差，設法去除該慣性力的影響。
技術實現(xiàn)思路
為了克服已有氣浮隨動裝置的不能消除慣性力影響、控制精度較低的不足，本專利技術提供一種有效消除慣性力影響、控制精度較高的基于電磁力補償?shù)南龖T性力影響的氣浮隨動裝置。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種基于電磁力補償?shù)南龖T性力影響的氣浮隨動裝置，包括氣浮軸、氣浮套和長距離導軌氣浮滑輪，所述氣浮套套裝在所述氣浮軸上，所述氣浮套有兩個，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有進氣通道，所述進氣通道的一端連接主供氣管，所述進氣通道的另一端與所述貯氣腔連通，所述貯氣腔設有出氣口，所述出氣口通過連接氣管與各個氣浮套的進氣口連通；所述貯氣套上套裝吊掛繩，所述運動件吊裝在所述吊掛繩上；所述氣浮隨動裝置還包括用于檢測吊掛繩與貯氣套之間是否出現(xiàn)傾斜的加速度傳感器和用于抵消慣性力影響的電磁力產(chǎn)生機構，所述加速度傳感器安裝在運動件上，所述電磁力產(chǎn)生機構包括電磁鐵和永磁體，所述電磁鐵裝在安裝座內上，所述永磁體裝在忙氣套上，所述永磁體正對所述電磁鐵。進一步，所述電磁鐵裝在安裝座左端，所述永磁體裝在貯氣套右端。當然，也可以采用其他方式。再進一步，所述氣浮軸的兩端分別套裝安裝座，所述安裝座與所述滑臺固定連接，所述滑臺連接到長距離直線導軌上，光柵尺裝在貯氣套中間位置，光柵尺讀數(shù)頭裝在安裝座中間位置，所述光柵尺讀數(shù)頭正對光柵尺。本專利技術的技術構思為氣浮隨動裝置根據(jù)運動件吊點位置無摩擦隨動，通過光柵尺檢測貯氣套位置，如果安裝座上的光柵尺讀數(shù)頭讀出的位置值不等于零，則主動控制電機等驅動源，通過同步帶控制滑臺移動，保證貯氣套與安裝座的相對位移為零，即位于安裝座的中心位置。氣浮隨動裝置與運動件加速度相同時，認為運動一致跟隨。如果運動件沿直線導軌方向運動，由于氣浮隨動裝置的質量較大，跟隨運動過程中雖然沒有摩擦力的影響，但是運動件加速或減速運動(啟動或停止)時卻不可避免的要受到自身慣性力的影響，出現(xiàn)滯后或超前。根據(jù)貼在運動件上的加速度傳感器測出其加速度，然后由電磁鐵提供一個相同方向的磁力F=m，使氣浮隨動裝置的加速度與運動件的加速度相同，從而補償氣浮隨動裝置慣性力的影響，保證氣浮隨動裝置對運動件的一致跟隨。本專利技術很好的解決了由于超長距離隨動的氣浮裝置中增加了氣浮隨動裝置的質量，因此產(chǎn)生的慣性力不能簡單忽略，進而單純靠被動跟隨不能同步運動的問題。本專利技術通過嵌入式微處理器控制電磁鐵產(chǎn)生與慣性力大小相等方向相反的力，使氣浮隨動裝置主動跟隨運動件運動，達到精密同步運動的目的。 本專利技術的有益效果主要表現(xiàn)在為了實現(xiàn)氣浮隨動裝置在短氣浮軸上根據(jù)運動件吊點位置作長距離無摩擦隨動，將軸向長距離無摩擦移動嫁接到一般運動精度的滑塊導軌組件上，通過光柵尺檢測貯氣套位置，由主動控制電機等驅動源控制滑塊移動，保證貯氣套與安裝座的相對位移為零，這樣就能夠保證運動件在長距離移動情況下始終保持無摩擦。但是由于增加了氣浮隨動裝置的質量，因此產(chǎn)生的慣性力不能簡單忽略，單純靠被動跟隨不能一致跟隨。本專利根據(jù)運動件上的加速度傳感器測得的加速度值，由嵌入式微處理器控制電磁鐵產(chǎn)生與慣性力大小相等方向相反的力，使氣浮隨動裝置主動跟隨運動件運動，達到補償氣浮隨動裝置慣性力的目的。附圖說明圖I是采用電磁力補償氣浮隨動裝置的慣性力的機械結構圖。圖2是采用電磁力補償氣浮隨動裝置的慣性力的方法的控制圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術做進一步描述。參照圖I和圖2，一種基于電磁力補償?shù)南龖T性力影響的氣浮隨動裝置，包括氣浮軸10和氣浮套2，所述氣浮套2套裝在所述氣浮軸10上，所述氣浮套2有兩個，所述氣浮套2均與貯氣套I密封連接，所述安裝座8裝在所述氣浮軸10兩端，所述貯氣套I與所述氣浮套2構成氣浮隨動裝置，所述氣浮隨動裝置通過掉掛繩12與運動件13隨動；所述消除慣性力影響的氣浮隨動裝置還包括長距離直線導軌6，所述長距離直線導軌6安裝在工字梁17兩側，工字梁17上安裝滑臺5，所述滑臺5與所述安裝座8固定連接。所述貯氣套I與氣浮軸10之間為貯氣腔，所述氣浮軸10的軸心開有進氣通道，連接主供氣管7，并與所述貯氣腔連通，所述貯氣腔設有出氣口，所述出氣口通過連接氣管15與各個氣浮套2的進氣口連通。所述位置傳感器光柵尺3安裝在貯氣套中間位置，光柵尺讀數(shù)頭4裝在安裝座中間位置，用以判斷氣浮隨動裝置偏離氣浮軸中間位置是否達到設定值。所述電磁鐵9安裝在所述安裝座8上，所述永磁體11安裝在所述貯氣套I。加速度傳感器14安裝在運動件13上。氣浮套與貯氣套間通過O型圈對貯氣套密封。本實施例中，當運動件13沿與氣浮軸10軸向平行的方向短距離移動時，隨即拖動貯氣套I與氣浮套2組成的氣浮隨動裝置在氣浮軸10上軸向移動。當位置傳感器光柵尺3檢測到貯氣套I與安裝座8的相對位移大于設定值后，主動控制電機16，通過同步帶控制滑臺5按貯氣套I相同運動方向移動，從而保證貯氣套I與氣浮套2組成的氣浮隨動裝置始終位于安裝座的中間位置。對于長距離移動的場合，主動控制電機7通過同步帶帶動滑臺移動，由于氣浮套與氣浮軸之間無摩擦運動的特性，滑臺的移動過程并不對氣浮套2和貯氣套I及運動件13的空間位置及運動造成影響。當運動件13沿與氣浮軸10軸向平行的方向移動時，由于氣浮隨動裝置的質量較大，拖動氣浮隨動裝置移動時不能忽略其慣性力的影響，如果氣浮隨動裝置不能一致跟隨，則吊掛繩12不再垂直于貯氣套1，出現(xiàn)傾斜，傾斜角度為a。加速度傳感器可以靈敏地測出傾斜角度α的大小，并把該角度值傳給帶PID控制的嵌入式微處理器，嵌入式微處理器據(jù)此計算出控制電磁鐵9的電流的大小與方向，安裝座8左端的電磁鐵9對貯氣套I右端的永磁體11產(chǎn)生與貯氣套I和氣浮套2組成的氣浮隨動裝置慣性力相反的推力或吸力，氣浮隨動裝置向左或向右運動，從而減小自身慣性力對跟隨運動的影響，即減小吊掛繩與貯氣套之間的傾斜角度α，最終使吊掛繩與貯氣套重新保持垂直。具體的控制算法如下需要補償?shù)膽T性力為F=-ma已知電磁鐵線圈的匝數(shù)N，鐵芯橫截面積S，則電磁鐵的吸力F計算公式推導如下權利要求1.一種基于電磁力補償?shù)南龖T性力影響的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種基于電磁力補償?shù)南龖T性力影響的氣浮隨動裝置，包括氣浮軸、氣浮套和長距離導軌氣浮滑輪，所述氣浮套套裝在所述氣浮軸上，所述氣浮套有兩個，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有進氣通道，所述進氣通道的一端連接主供氣管，所述進氣通道的另一端與所述貯氣腔連通，所述貯氣腔設有出氣口，所述出氣口通過連接氣管與各個氣浮套的進氣口連通；所述貯氣套上套裝吊掛繩，所述運動件吊裝在所述吊掛繩上；其特征在于：所述氣浮隨動裝置還包括用于檢測吊掛繩與貯氣套之間是否出現(xiàn)傾斜的加速度傳感器和用于抵消慣性力影響的電磁力產(chǎn)生機構，所述加速度傳感器安裝在運動件上，所述電磁力產(chǎn)生機構包括電磁鐵和永磁體，所述電磁鐵裝在安裝座內上，所述永磁體裝在貯氣套上，所述永磁體正對所述電磁鐵。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：孫建輝，單曉杭，袁巧玲，
申請(專利權)人：浙江工業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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