CN106092444A - 一种双电机驱动的重力平衡装置及调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双电机驱动的重力平衡装置及调节方法，该装置包括水平基座，所述水平基座相对的上下两表面分别设有质量相同的运动平台和配重平台，控制系统控制所述第一驱动电机和第二驱动电机分别带动所述运动平台及配重平台启动或停止；该调节方法通过控制系统控制第一驱动电机和第二驱动电机分别使运动平台与配重平台在同时运动至停止的过程中，移动速度及位移相同，方向相反，从而对水平基座产生的扭矩保持相等，实现水平基座始终保持平衡。该装置能够保持水平基座平衡、稳定，有利于减小系统误差，提高系统精度，提高系统平衡的灵敏度及响应速度，尤其适用于三坐标测量仪、齿轮测量中心等设备，调节方法简单可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种测控技术与仪器领域，特别涉及一种测量仪中的双电机驱动的重力平衡装置及调节方法。
背景技术
测量机广泛应用于机械、航空航天、电子、仪表、塑胶等行业，如三坐标测量机是测量被测物轮廓和表面形状尺寸、角度及位置的最有效的方法之一，它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减少到分钟，这是其它仪器达不到的效果；也可以对工件的尺寸、形状和形位公差进行精密检测，从而完成零件检测、外形测量、过程控制等任务，提高了客户的工作效率。
同时，产品尺寸的精确程度是衡量质量目标的标准之一，因此，保证测量机的测量结果，提高测量机的系统精度，对测量机来说尤为重要。
现有测量机的支柱在测量过程中对被测物定位标定时需要进行水平运动，支柱运动过程中的重心变化，会导致水平基座出现跷跷板现象，造成系统精度降低，影响测量结果，为了避免出现跷跷板的现象，一般采用平衡部件来调节平衡。现有测量仪支柱中的平衡部件一般采用运动平台与配重平台的搭配方式，如图1所示，其具体方案是采用一个电机通过钢带、滑轮等连接件将水平基座上下的运动平台和配重平台同时连接进行驱动来保持平衡。该方案存在的问题是采用单一驱动电机带动钢带同时驱动运动平台与配重平台，在启动与停止时容易出现颤动及滞后，造成响应速度慢或不同步的问题，这种运动过程中微小的变化也会对水平基座的重力平衡状态产生明显的影响，降低系统精度；同时配重块的质量较大，采用同一个电机驱动，导致电机负载增加，加剧了配重平台平衡调节的滞后性，降低了调节精确度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有三维坐标测量机在测量过程中，采用同一驱动电机带动运动平台进行水平运动及配重平台进行重力平衡，因运动平台与配重平台的运动不同步，响应速度慢，造成水平基座出现跷跷板现象，产生系统精度降低、平衡调节困难、电机驱动负荷较大、系统刚度差的上述不足，提供一种双电机驱动的重力平衡装置及调节方法，提高系统精度的同时又能够提高响应速度，加强系统刚度。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种双电机驱动的重力平衡装置，包括水平基座，所述水平基座相对的上下两表面分别设有质量相同的运动平台和配重平台，所述运动平台通过第一驱动电机驱动平移，所述配重平台通过第二驱动电机驱动平移，所述第一驱动电机和第二驱动电机通过控制系统分别控制启动或停止。
采用本发明所述的一种双电机驱动的重力平衡装置，有效保持水平基座的重力平衡与稳定，减小系统误差，提高系统精度，同时提高所述水平基座的空间利用率，增加可供调节的范围，更加方便、独立的调节运动平台与配重平台各自的移动位移、方向和速度，提升调节的灵敏程度及响应速度。
优选的，所述配重平台与所述运动平台的初始位置均位于水平基座的相对的两端部。
当所述配重平台与所述运动平台的初始位置均位于水平基座相对的两端部时，所述配重平台与所述运动平台可以采取反向运动来保持平衡。
优选的，所述第一驱动电机位于所述水平基座上所述运动平台所在的表面上，所述第二驱动电机位于所述水平基座上所述运动平台所在的表面上。
进一步优选的，所述第一驱动电机与所述第二驱动电机质量相同。
所述第一驱动电机与所述第二驱动电机质量一致，能够简化驱动参数的计算，使驱动更加便捷，同时运动平台及配重平台的运动轨迹更长，重力平衡调整的范围更大。
优选的，所述运动平台和配重平台相对所述水平基座的位置替换为均设置在位于所述水平基座的同一上表面或下表面。
多种布置方式均能保证运动平台在运动过程中水平基座的重力平衡，可以满足设备的不同需求，适用性更广泛。
优选的，所述运动平台与所述配重平台的运动方向相平行。
运动平台与配重平台的运动方向相平行，对于实现运动过程的重力平衡更加便利，降低控制系统的处理难度，便于驱动电机的驱动及平台的移动，同时，能够提高对水平基座的空间利用率及调整精度。
优选的，所述运动平台采用第一丝杠与第一驱动电机连接，所述配重平台采用第二丝杠与第二驱动电机连接。
采用丝杠连接电机与平台，能够加强整个系统的刚度，提升启动、运动及制动时的灵敏程度，避免抖动与惯性位移造成的精度降低。
优选的，所述水平基座上分布设有用于所述运动平台和配重平台滑动的两个相互平行的第一滑轨和第二滑轨。
优选的，所述第一驱动电机与所述第二驱动电机均为直线电机。
本发明还提供了一种双电机驱动的重力平衡装置的调节方法，包括使用如上述任一所述的一种双电机驱动的重力平衡装置，其调节方法包括以下步骤：
a、控制系统判断水平基座是否移动，如果保持静止状态，则控制所述第一驱动电机和第二驱动电机保持静止；如果水平基座移动，则控制系统发送运动指令启动所述第一驱动电机，带动所述运动平台开始运动；
b、控制系统将所述运动平台的移动位移及速度的参数发送给第二驱动电机；
c、第二驱动电机带动配重平台以相同的移动位移及速度参数反向运动，与所述运动平台同时开始运动至停止，使水平基座始终保持平衡。
该方法通过控制系统控制第一驱动电机和第二驱动电机分别使运动平台与配重平台在同时运动至停止的过程中，移动速度及位移相同，方向相反，从而对水平基座产生的扭矩保持相等，实现重力保持平衡，保证水平基座的平衡稳定，降低系统误差，提高系统精度。
综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用本发明所述的一种双电机驱动的重力平衡装置，利用双电机分别驱动运动平台与配重平台，在分别调节的过程中，运动平台与配重平台的各自位移、速度及方向能够独立调节，使得运动平台和配重平台的调节更加精确，水平基座重力平衡性更好，从而减小测量时的系统误差，提高系统精度。
2、采用本发明所述的一种双电机驱动的重力平衡装置，利用双电机分别驱动运动平台和配重平台，对比一台驱动电机同时带动运动平台和配重平台，能够明显提高运动平台及配重平台运动时的同步程度和调节速度，避免出现抖动及惯性位移，提高调节效率和灵敏程度。
3、采用本发明所述的一种双电机驱动的重力平衡装置，利用双电机分别驱动运动平台和配重平台，运动平台及配重平台能够采取多种布置方法，优化了装置的空间结构，满足设备的不同需求，适用性更广泛。
4、采用本发明所述的一种双电机驱动的重力平衡装置，采用丝杠将驱动电机与其对应驱动的平台进行连接，相较于滑轮、钢带作为连接件的连接方式，能保持更好的整体性，加强系统的刚度，避免启动、制动过程中的抖动与惯性位移，进一步增加系统的稳定性及平衡精确性，提高了系统精度。
5、采用本发明所述的一种双电机驱动的重力平衡装置，该装置结构造型简便，制造方便，可以广泛引用于三坐标测量机、齿轮测量中心等设备。
6、采用本发明所述的一种双电机驱动的重力平衡装置的调节方法，该方法通过控制系统控制第一驱动电机和第二驱动电机分别使运动平台与配重平台在同时运动至停止的过程中，移动速度及位移相同，方向相反，从而对水平基座产生的扭矩保持相等，实现重力保持平衡，保证水平基座的平衡稳定，降低系统误差，提高系统精度。
附图说明：
图1为现有技术采用的重力平衡装置的结构主视图。
图2为本发明所述的双电机驱动的重力平衡装置的结构图。
图3为本发明实施例1所述重力平衡装置的结构主视图。
图4为本发明实施例2所述重力平衡装置的结构示意图。
图中标记：1-水平基座，2-运动平台，3-配重平台，4-第一驱动电机，5-第二驱动电机，6-第一丝杠，7-第二丝杠，8-第一滑轨，9-第二滑轨。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
本实施例为配重平台与运动平台分别位于水平基座的相对表面，两个驱动电机质量不相同的情况。
如图2所示，一种双电机驱动的重力平衡装置，包括水平基座1，所述水平基座1上表面设有运动平台2，所述水平基座1下表面设有配重平台3，所述运动平台2与所述配重平台3质量相等，所述运动平台2的初始位置位于水平基座上表面的右侧，所述配重平台3位于水平基座下表面的左侧，第一驱动电机4通过第一丝杠6驱动所述运动平台2平移，第二驱动电机5通过第二丝杠7驱动所述配重平台3平移，所述第一驱动电机4和第二驱动电机6通过控制系统分别控制启动或停止。
具体如图3，所述运动平台2与所述配重平台3均位于水平基座1的边缘，以水平基座1的中心对称，所述第一丝杠6与所述第二丝杠7平行，所述第一驱动电机4质量为G1，所述第二驱动电机5质量为1/2G1，所述第一驱动电机4的初始位置位于水平基座1的中心轴线左侧L1处，所述第二驱动电机5的初始位置位于水平基座1的中心轴线右侧2L1处，初始状态下，水平基座1保持重力平衡。
第一驱动电机4通过第一丝杠6驱动运动平台2向左移动L2，同时，第二驱动电机5通过第二丝杠7驱动配重平台3向右移动L2，移动过程中，运动平台2与配重平台3的移动方向相反，移动速度相同，使水平基座1受到的扭矩相同，在运动中保持稳定平衡，该装置响应速度更快，系统刚度更好，系统精度更高，电机质量的减小可以在保障平衡、稳定的情况下节约成本。
实施例2
本实施例为配重平台与运动平台均位于水平基座同一表面，两个驱动电机质量相同的情况。
如图4所示，一种双电机驱动的重力平衡装置，其结构与实施例1大致相同，与实施例1不同之处在于，所述运动平台2与配重平台3均设于所述水平基座1的上表面，所述运动平台2与所述配重平台3质量相等，以水平基座1的上表面中心对称，第一驱动电机4与第二驱动电机5的质量相等，以水平基座1的上表面中心对称，第一驱动电机4与第二驱动电机5为直线电机，初始状态下，水平基座1保持重力平衡。
所述运动平台2沿第一滑轨8平移，所述配重平台3沿第二滑轨9平移，第一滑轨8与第二滑轨9相互平行，第一驱动电机4驱动运动平台2向左移动，同时，第二驱动电机5驱动配重平台3向右移动相同距离，移动过程中，运动平台2与配重平台3的移动速度相同，方向相反，使水平基座1受到的扭矩相同，在运动中保持稳定平衡，该装置响应速度更快，系统刚度更好，系统精度更高，控制更方便。
实施例3
一种双电机驱动的重力平衡装置的调节方法，包括使用如实施例1或2中的一种双电机驱动的重力平衡装置，其调节方法包含以下步骤：
步骤一、控制系统判断水平基座1是否移动，如果保持静止状态，则控制所述第一驱动电机4和第二驱动电机5保持静止；如果水平基座1移动，则控制系统发送运动指令启动所述第一驱动电机4，带动所述运动平台2开始运动；
步骤二、控制系统将所述运动平台2的移动位移及速度的参数发送给第二驱动电机5；
步骤三、第二驱动电机5带动配重平台3以相同的移动位移及速度参数反向运动，与所述运动平台2同时开始运动至停止，使水平基座1始终保持平衡。
当水平基座1保持静止时，运动平台2与配重平台3均保持静止，维持初始状态下的平衡，当水平基座1需要运动时，控制系统控制第一驱动电机4和第二驱动电机5分别使运动平台2与配重平台3以相同的移动速度及位移，反向运动，所述运动平台2与配重平台3同时运动至停止，从而对水平基座1产生的扭矩保持相等，实现重力保持平衡，保证水平基座1的平衡稳定，避免出现跷跷板现象，降低系统误差，提高系统精度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双电机驱动的重力平衡装置，包括水平基座(1)，其特征在于，所述水平基座(1)相对的上下两表面分别设有质量相同的运动平台(2)和配重平台(3)，所述运动平台(2)通过第一驱动电机(4)驱动平移，所述配重平台(3)通过第二驱动电机(5)驱动平移，所述第一驱动电机(4)和第二驱动电机(5)分别通过控制系统控制启动或停止。
2.根据权利要求1所述的一种双电机驱动的重力平衡装置，其特征在于，所述配重平台(3)与所述运动平台(2)的初始位置分别位于水平基座相对的两端部。
3.根据权利要求1所述的一种双电机驱动的重力平衡装置，其特征在于，所述第一驱动电机(4)位于所述水平基座(1)上所述运动平台(2)所在的表面上，所述第二驱动电机(5)位于所述水平基座(1)上所述运动平台(2)所在的表面上。
4.根据权利要求3所述的一种双电机驱动的重力平衡装置，其特征在于，所述第一驱动电机(4)与所述第二驱动电机(5)质量相同。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种双电机驱动的重力平衡装置，其特征在于，所述运动平台(2)和配重平台(3)相对所述水平基座(1)的位置替换为均设置在位于所述水平基座(1)的同一上表面或下表面。
6.根据权利要求1所述的一种双电机驱动的重力平衡装置，其特征在于，所述运动平台(2)与所述配重平台(3)的运动方向相平行。
7.根据权利要求1所述的一种双电机驱动的重力平衡装置，其特征在于，所述运动平台(2)采用第一丝杠(6)与第一驱动电机(4)连接，所述配重平台(3)采用第二丝杠(7)与第二驱动电机(5)连接。
8.根据权利要求1所述的一种双电机驱动的重力平衡装置，其特征在于，所述水平基座(1)上分布设有用于所述运动平台(2)和配重平台(3)滑动的两个相互平行的第一滑轨(8)和第二滑轨(9)。
9.根据权利要求1所述的一种双电机驱动的重力平衡装置，其特征在于，所述第一驱动电机(4)与所述第二驱动电机(5)均为直线电机。
10.一种双电机驱动的重力平衡装置的调节方法，其特征在于，包括使用如上述权利要求1-9任一所述的一种双电机驱动的重力平衡装置，其调节方法包括以下步骤：
a、控制系统判断水平基座(1)是否移动，如果保持静止状态，则控制所述第一驱动电机(4)和第二驱动电机(5)保持静止；如果水平基座(1)移动，则控制系统发送运动指令启动所述第一驱动电机(4)，带动所述运动平台(2)开始运动；
b、控制系统将所述运动平台(2)的移动位移及速度的参数发送给第二驱动电机(5)；
c、第二驱动电机(5)带动配重平台(3)以相同的移动位移及速度参数反向运动，与所述运动平台(2)同时开始运动至停止，使水平基座(1)始终保持平衡。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161109 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |