CN111038748B - 一种气浮支撑三维主动移动的重力卸载装置 - Google Patents

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    • B64G7/00—Simulating cosmonautic conditions, e.g. for conditioning crews

Abstract

一种气浮支撑三维主动移动的重力卸载装置，属于微重力模拟设备技术领域。本发明解决了现有的微重力模拟设备不适用于大载荷被卸载物的问题。每个气浮块在其对应的气浮导轨上的运动均通过直线电机实现，所述电动缸式卸载机构包括连接框架、角度传感器、拉力传感器及电动缸，所述连接框架固接在第二气浮块底端，所述角度传感器水平装设在连接框架上，所述电动缸位于角度传感器的下方且通过拉力传感器与角度传感器固接，被卸载物通过钢丝绳固装在电动缸的活塞杆底端。二维运动采用直线电机驱动响应快，精度高，适用于大型、重载设备。竖直方向采用电动缸式重力卸载机构，来完成对实验设备的重力卸载任务。

Description

一种气浮支撑三维主动移动的重力卸载装置
技术领域
本发明涉及一种气浮支撑三维主动移动的重力卸载装置，属于微重力模拟设备技术领域。
背景技术
微重力模拟设备有很多种，其中常见的有落塔法、气浮法、悬吊法等。其中，落塔法实验时间较短，造价昂贵，气浮法只适用于二维平面内微重力模拟，悬吊法采用滑轮机构，钢丝吊挂，实验精度较低。
专利201810449903.6提供了一种采用滑轮组、气浮轴承、倒吸式平面轴承组合的微重力模拟方法，其在水平方向运动采用气体润滑，具有无摩擦的特点，但其运动靠回转机构和滑轮组，结构复杂，且负载依靠电磁力吸引在导磁平板上，不适用于被卸载物为大载荷的情况。
发明内容
本发明是为了解决现有的微重力模拟设备不适用于大载荷被卸载物的问题，进而提供了一种气浮支撑三维主动移动的重力卸载装置。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种气浮支撑三维主动移动的重力卸载装置，它包括承力框架、水平方向平行固装在承力框架顶端的两个固定气浮导轨、一一对应滑动装设在两个固定气浮导轨上的第一气浮块、固装在两个第一气浮块之间的移动气浮导轨、滑动装设在移动气浮导轨上的第二气浮块以及固装在所述第二气浮块上的电动缸式卸载机构，其中每个气浮块在其对应的气浮导轨上的运动均通过直线电机实现，所述电动缸式卸载机构包括连接框架、角度传感器、拉力传感器及电动缸，所述连接框架固接在第二气浮块底端，所述角度传感器水平装设在连接框架上，所述电动缸位于角度传感器的下方且通过拉力传感器与角度传感器固接，被卸载物通过钢丝绳固装在电动缸的活塞杆底端。
进一步地，角度传感器的数量为两个且呈L型布置。
进一步地，所述电动缸竖直设置。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本申请通过将气浮法和悬吊法的优势结合起来，通过采用气浮导轨支撑来实现无摩擦、高精度的运动，二维运动采用直线电机驱动响应快，精度高，适用于大型、重载设备。采用钢丝吊挂的形式，进行三维微重力模拟实验。竖直方向采用电动缸式重力卸载机构，来完成对实验设备的重力卸载任务。
附图说明
图1为本申请的立体结构框线示意图；
图2为本申请的第一立体结构示意图；
图3为本申请的第二立体结构示意图；
图4为图3的P处放大示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～4说明本实施方式，一种气浮支撑三维主动移动的重力卸载装置，它包括承力框架、水平方向平行固装在承力框架顶端的两个固定气浮导轨2、一一对应滑动装设在两个固定气浮导轨2上的第一气浮块3、固装在两个第一气浮块3之间的移动气浮导轨4、滑动装设在移动气浮导轨4上的第二气浮块5以及固装在所述第二气浮块5上的电动缸式卸载机构11，其中每个气浮块在其对应的气浮导轨上的运动均通过直线电机实现，所述电动缸式卸载机构11包括连接框架11-1、角度传感器11-2、拉力传感器11-3及电动缸11-4，所述连接框架11-1固接在第二气浮块5底端，所述角度传感器11-2水平装设在连接框架11-1上，所述电动缸11-4位于角度传感器11-2的下方且通过拉力传感器11-3与角度传感器11-2固接，被卸载物7通过钢丝绳9固装在电动缸11-4的活塞杆底端。
角度传感器11-2能够控制电动缸11-4的摆动，即控制电动缸11-4绕角度传感器11-2轴向的转动角度，进而控制电动缸11-4底端被卸载物7的偏转角度。
每个气浮导轨上均具有平行度、平面度调节装置，且气浮块通过直线电机实现在气浮导轨上的直线运动，此种气浮导轨结构为现有技术，本申请中不再赘述。
被卸载物7在竖直方向上的运动传递给拉力传感器11-3，由拉力传感器11-3可检测到钢丝绳9张力发生的变化，电动缸11-4主动运动补偿，保持钢丝绳9恒张力，精确追踪被卸载物7在竖直方向上的运动。
水平运动采用直线电机，定子安装在气浮导轨上，动子与气浮块连接。
当被卸载物7发生运动时，角度传感器11-2检测到倾角发生变化，通过计算可得被卸载物7在水平方向的运动的速度和位移，直线电机主动运动，调整角度传感器11-2的倾角趋向于零，完成二维平面的跟踪。本发明适用于重载、高速的被卸载物7，具有高速度、高精度、极低摩擦力、高承载的优点。
本发明在二维平面采用气浮导轨支撑，能够实现无摩擦、无振动的平滑运动。具有高速度、高精度、极低摩擦力、高承载的优越性能，无爬行现象，清洁无污染等特点。
气浮导轨采用直线电机电机驱动，具有运动精度高、响应速度快的优点，适用于大型，运动速度快的被卸载设备。
竖直方向采用电动缸式卸载机构，能够保持吊挂钢丝绳9恒张力，使整个装置在竖直面内跟踪被卸载物7的运动。
角度传感器11-2的数量为两个且呈L型布置。如此设计，通过布置两个角度传感器11-2，实现钢丝绳9及其下方固装的被卸载物7在传输过程中的全方位角度调节。
所述电动缸11-4竖直设置。

Claims (2)

1.一种气浮支撑三维主动移动的重力卸载装置，其特征在于：它包括承力框架、水平方向平行固装在承力框架顶端的两个固定气浮导轨(2)、一一对应滑动装设在两个固定气浮导轨(2)上的第一气浮块(3)、固装在两个第一气浮块(3)之间的移动气浮导轨(4)、滑动装设在移动气浮导轨(4)上的第二气浮块(5)以及固装在所述第二气浮块(5)上的电动缸式卸载机构(11)，其中每个气浮块在其对应的气浮导轨上的运动均通过直线电机实现，所述电动缸式卸载机构(11)包括连接框架(11-1)、角度传感器(11-2)、拉力传感器(11-3)及电动缸(11-4)，所述连接框架(11-1)固接在第二气浮块(5)底端，所述角度传感器(11-2)水平装设在连接框架(11-1)上，所述电动缸(11-4)位于角度传感器(11-2)的下方且通过拉力传感器(11-3)与角度传感器(11-2)固接，被卸载物(7)通过钢丝绳(9)固装在电动缸(11-4)的活塞杆底端，角度传感器(11-2)的数量为两个且呈L型布置；角度传感器(11-2)能够控制电动缸(11-4)绕角度传感器(11-2)轴向的转动角度，进而控制电动缸(11-4)底端被卸载物(7)的偏转角度；被卸载物(7)在竖直方向上的运动传递给拉力传感器(11-3)，由拉力传感器(11-3)检测钢丝绳(9)张力发生的变化，电动缸(11-4)主动运动补偿，保持钢丝绳(9)恒张力，精确追踪被卸载物(7)在竖直方向上的运动，当被卸载物(7)发生运动时，角度传感器(11-2)检测到倾角发生变化，通过计算得到被卸载物(7)在水平方向的运动的速度和位移，直线电机主动运动，调整角度传感器(11-2)的倾角趋向于零，完成二维平面的跟踪。
2.根据权利要求1所述的一种气浮支撑三维主动移动的重力卸载装置，其特征在于：所述电动缸(11-4)竖直设置。
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