重力提供動力的平衡系統技術方案

一種平衡輔助系統包括支撐結構、輔助裝置、可變平衡系統和平衡線纜。可變平衡系統配置為用于讓質量體沿Z軸線在垂直方向上運動。可變平衡系統包括平衡平臺、桿和可移動平衡配重。桿在固定樞轉點樞轉地附接到平衡平臺，從而桿在固定樞轉點繞平衡軸線可樞轉。可移動平衡配重相對于固定平衡軸線設置在桿上且在最小位置和最大位置之間可動。最小位置對應于具有最小重量的質量體，從而質量體沿Z軸線靜態平衡。同樣，最大位置對應于具有最大重量的質量體，從而質量體沿Z軸線靜態平衡。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及配置為用于讓負載物沿垂直方向運動的平衡輔助系統。
技術介紹
高架橋式起重機廣泛地用于提升大的負載物和使其重新定位。通常，拾取和放置操作中的移位涉及三個平移自由度和沿垂直軸線的旋轉自由度。這種運動設定被稱為選擇性順應組裝機器人手臂(“SCARA”)動作或“Sch_ff1.e”動作，其被廣泛地用在工業中。橋式起重機允許沿兩個水平軸線的運動。通過適當的關節，可以增加垂直的平移軸線和垂直的旋轉軸線。沿水平軸線的第一運動通過讓橋架在固定軌道上運動而獲得，而沿第二水平軸線的運動通過讓臺車垂直于固定軌道的方向且沿橋架運動而獲得。沿垂直軸線的平移通過使用垂直滑動關節或通過使用傳動帶而獲得。沿垂直軸線的旋轉通過使用繞垂直軸線的旋轉樞轉而獲得。存在至少部分地機動化的高架橋式起重機，其通過操作者沿水平軸線手動地移位且沿垂直軸線手動地旋轉，但是其包括機動化的提升機，以便應對沿垂直方向的重力。還有，一些橋式起重機可手動地沿所有軸線移位，但是通過平衡裝置對負載物的重量進行補償，以便減輕操作者的負擔。這種橋式起重機有時被稱為輔助裝置。平衡通常通過加壓空氣系統獲得。這些系統需要加壓空氣，以便維持壓力或真空——取決于使用的原理——這需要很大的功率。還有，因為加壓空氣汽缸中的摩擦，移位非常不平滑且甚至會彈跳。平衡可使用平衡配重獲得，這會對系統增加很大的慣量。雖然對于垂直運動是有益的且甚至是必要的，但是這樣的附接到橋式起重機的臺車的系統由于讓這些系統的質量體運動而增加與水平運動的有關的很大的慣量。在基于平衡配重的平衡系統的情況下，增加的質量會非常大，甚至大于負載物本身。如果水平行進速度很重要，則增加到系統的慣量會是主要的缺陷。還存在完全地機動化的這種橋式起重機，其要求強有力的促動器，尤其對于支撐負載物重量的垂直運動軸來說。這些促動器通常附接到臺車或橋架其隨后進入運動。垂直平移促動器有時通過類似于塔式起重機中的系統附接到橋架且連接到臺車。
技術實現思路
一種平衡輔助系統包括支撐結構、輔助裝置、可變平衡系統和平衡線纜。輔助裝置被支撐結構可動地支撐。輔助裝置配置為用于沿X軸線和Y軸線中的至少一個相對于支撐結構運動。質量體被輔助裝置垂直地支撐。可變平衡系統配置為用于讓質量體沿Z軸線在垂直方向上運動。可變平衡系統包括平衡平臺、桿和可移動平衡配重。桿在固定樞轉點樞轉地附接到平衡平臺，從而桿在固定樞轉點繞平衡軸線可樞轉。可移動平衡配重相對于固定平衡軸線設置在桿上且在最小位置和最大位置之間可動。平衡線纜操作性地連接支撐結構、桿和質量體，從而質量體經由平衡線纜通過支撐結構被垂直地支撐。最小位置對應于具有最小重量的質量體，從而質量體沿Z軸線靜態平衡。同樣，最大位置對應于具有最大重量的質量體，從而質量體沿Z軸線靜態平衡。可變平衡系統配置為用于讓質量體沿Z軸線在垂直方向上運動。可變平衡系統包括平衡平臺、桿和可移動平衡配重。桿在固定樞轉點樞轉地附接到平衡平臺，從而桿在固定樞轉點繞平衡軸線可樞轉。可移動平衡配重相對于固定平衡軸線可運動地設置在桿上且在最小位置和最大位置之間可動。最小位置對應于具有最小重量的質量體，從而質量體沿Z軸線靜態平衡。同樣，最大位置對應于具有最大重量的質量體，從而質量體沿Z軸線靜態平衡。—種讓可變平衡系統平衡的方法，包括通過桿沿Z軸線垂直地支撐質量體，所述桿在樞轉點被可樞轉地支撐。平衡配重沿桿運動以改變桿的重心。一旦桿的重心與質量體重合則平衡配重沿桿的運動被停止，從而質量體沿Z軸線靜態平衡。在下文結合附圖進行的對實施本專利技術的較佳模式(一個或多個)和實施例(一個或多個)做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本專利技術的特征和優點以及其他的特征和優點。附圖說明圖1是平衡輔助系統的示意性透視圖，其包括操作性地連接到支撐結構的可變平衡系統；圖2是圖1的可變平衡系統的示意性透視圖；圖3A-3J是可變平衡系統的被動平衡裝置的十個操作順序的示意性圖，其中制動器在固定樞轉點處；圖4A-4J是可變平衡系統的被動平衡裝置的十個操作順序的示意性圖，其中沒有在固定樞轉點處的制動器；圖5A-5C是機械秤系統的三個操作順序的示意性圖，用于進行重力提供動力的自調整平衡；圖6A-6D是機械秤系統的四個操作順序的示意性圖，用于使用提起動作進行重力提供動力的自調整平衡；圖7是圖5和6的機械秤系統的參數的示意性圖；圖8A和SB是通過線纜線路而附接到負載物的圖1的平衡系統的示意性圖；和圖9A和9B是可變平衡系統的平衡裝置的兩個操作順序的示意性圖，其除了平衡配重之外還使用小的平衡配重。具體實施例方式參見附圖，其中相同的附圖標記表示相同的部件，在圖1中平衡輔助系統在10處顯示。平衡輔助系統10包括靜止支撐結構12、可變平衡系統14、輔助裝置16和質量體18。可變平衡系統14配置為用于讓質量體18沿Z軸線22沿垂直方向20相對于地面24運動，如圖1所示。質量體18可以包括末端執行器26，其中末端執行器26通過輔助裝置16支撐。末端執行器26可以選擇性地支撐負載物28。在重的負載物28通過操作者30手動地移動時，希望對重量進行補償。這可以通過使用基于平衡配重的平衡輔助系統10實現。如果質量體安裝在桿34上，所述桿可繞固定樞轉點36旋轉，則全局系統在運動質量體的質量中心與固定樞轉點36重合時靜態地平衡。這種原理可通過其他機械傳動機構實施，例如線纜、氣動部件或它們的組合。實際上，其中一個運動質量體通常是負載物28而其他的是被選擇為對負載物28進行平衡的平衡配重。在機械系統被平衡時,負載物28可通過非常小的力而垂直地向上和向下運動，因為重力總是被補償。在負載物28可變化的應用中，平衡配重可沿桿34 (或其他機械系統)移位，以便適應變化的負載物28。希望使用用重力提供動力的機械系統以沿垂直方向20平衡負載物，即不要求使用外部動力的機械系統。支撐結構12包括但不限于一對平行的軌道38或跑道。通常，輔助裝置16通過支撐結構12的平行軌道38支撐。輔助裝置16可以包括橋式起重機40和臺車42。橋式起重機40是包括至少一個梁44的結構，所述至少一個梁跨過該一對平行軌道38。橋式起重機40適于相對于地面24沿Y軸線48水平地承載負載物28。臺車42可動地附接到橋式起重機40的大梁44，從而臺車42適于相對于地面24沿X軸線46水平地承載負載物28。Z軸線22相對于地面24沿大致垂直的方向20延伸。另外，末端執行器26可動地從臺車42延伸，從而末端執行器26適于沿Z軸線22沿大致垂直方向20承載或支撐負載物28。參見圖1，沿Z軸線22的運動與輔助裝置16的沿X和Y軸線46、48的水平運動脫開關聯。該意味著輔助裝置16的垂直運動與沿X和Y軸線46、48的任何相關的負載物28和末端執行器26的水平運動脫開關聯。可變平衡系統14可以設置在地面24上。可變平衡系統14配置為對質量體18(SP末端執行器26和任何相關的負載物28)提供平衡，從而末端執行器26和任何相關的負載物28沿Z軸線22靜態地平衡。靜態平衡意味著質量體18可以選擇性地響應于對質量體18施加的垂直力50而沿Z軸線22運動。然而，在停止施加垂直力50時，末端執行器26和任何相關的負載物28通常被保持在沿Z軸線22的相同垂直位置，如它們被“靜本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種平衡輔助系統，包括:支撐結構;輔助裝置，其被支撐結構可動地支撐，輔助裝置配置為用于沿X軸線和Y軸線中的至少一個相對于支撐結構運動;質量體，被輔助裝置垂直地支撐;可變平衡系統，配置為用于沿Z軸線沿垂直方向讓質量體運動，可變平衡系統包括:平衡平臺;桿，在固定樞轉點樞轉地附接到平衡平臺，從而桿在固定樞轉點繞平衡軸線能樞轉;可移動平衡配重，相對于固定平衡軸線在最小位置和最大位置之間可動地設置在桿上；和平衡線纜，操作性地連接支撐結構、桿和質量體，從而所述質量體經由平衡線纜通過支撐結構被垂直地支撐;其中最小位置對應于具有最小重量的質量體，從而所述質量體沿Z軸線靜態平衡;和其中最大位置對應于具有最大重量的質量體，從而所述質量體沿Z軸線靜態平衡。

【技術特征摘要】
2011.11.04 US 61/555,817;2012.10.31 US 13/664,9521.種平衡輔助系統，包括: 支撐結構； 輔助裝置，其被支撐結構可動地支撐，輔助裝置配置為用于沿X軸線和Y軸線中的至少一個相對于支撐結構運動； 質量體，被輔助裝置垂直地支撐； 可變平衡系統，配置為用于沿Z軸線沿垂直方向讓質量體運動，可變平衡系統包括: 平衡平臺； 桿，在固定樞轉點樞轉地附接到平衡平臺，從而桿在固定樞轉點繞平衡軸線能樞轉； 可移動平衡配重，相對于固定平衡軸線在最小位置和最大位置之間可動地設置在桿上；和 平衡線纜，操作性地連接支撐結構、桿和質量體，從而所述質量體經由平衡線纜通過支撐結構被垂直地支撐； 其中最小位置對應于具有最小重量的質量體，從而所述質量體沿Z軸線靜態平衡；和 其中最大位置對應于具有最大重量的質量體，從而所述質量體沿Z軸線靜態平衡。2.權利要求1所述的平衡輔助系統，其中所述可移動平衡配重在最小位置比當該可移動平衡配重處于最大位置時更靠近所述平衡軸線。3.權利要求2所述的平衡 輔助系統，進一步包括操作性地附接到所述支撐結構的第一滑輪； 其中所述平衡線纜繞第一滑輪延伸且所述平衡線纜操作性地連接所述質量體和所述桿，從而所述質量體沿Z軸線的運動與所述質量體沿X軸線和Y軸線每一個的運動脫開關聯...

【專利技術屬性】
技術研發人員：T拉里伯特，C戈塞林，D高，RJ梅納薩，
申請(專利權)人：通用汽車環球科技運作有限責任公司，拉瓦爾大學，
類型：發明
國別省市：