[发明专利]一种垂直方向高精度快速响应重力补偿装置

说明书

本发明涉及重力补偿装置，更具体的说是一种垂直方向高精度快速响应重力补偿装置,支撑钢架、主动分离系统、重力补偿系统和实验件，所述主动分离系统和重力补偿系统均固定连接在支撑钢架上，实验件固定连接在主动分离系统和重力补偿系统上，主动分离系统提供恒定的拉力拉动实验件，重力补偿系统提供恒拉力补偿拉动实验件；采用伺服电机和力矩电机分别用于使工件运动和进行恒拉力补偿，伺服电机的转动位置、方位和状态等输出被控量能够跟随输入工件或给定值的变化而任意变化；力矩电机工作于堵转状态，可以提高恒定的拉力，并且恒拉力补偿通过拉力传感器和工控机不断的调整伺服电机和力矩电机的输出，达到高精度快速响应的目的。

技术领域

本发明涉及重力补偿装置，更具体的说是一种垂直方向高精度快速响应重力补偿装置。

背景技术

目前的低重力模拟技术、重力补偿装置还存在一些不足。例如，气浮式重力补偿装置，垂直方向低重力模拟对低摩擦气缸要求很高，即要求气缸的摩擦力极小，近似为无摩擦，而无摩擦气缸中行程大的和负载大的都很难研制，悬吊式重力补偿装置，虽然可以引入可控力矩电机，通过电控系统来调节绳索拉力，达到实时补偿被试验对象重力的效果。当受到的外力小时，导致系统速度慢，并容易产生“爬行”的现象，这是因为电机系统在此时工作在死区。而外力大时，就要求电机响应速度快，及时进行力的补偿。

发明内容

本发明的目的是提供一种垂直方向高精度快速响应重力补偿装置，可以使工件进行运动和进行恒拉力补偿，且响应快速，提高了本装置的快速响应性，并且恒拉力补偿和恒定的拉力均通过拉力传感器和工控机不断的调整电机的输出，达到高精度快速响应的目的。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种垂直方向高精度快速响应重力补偿装置，包括支撑钢架、主动分离系统、重力补偿系统和实验件，所述主动分离系统和重力补偿系统均固定连接在支撑钢架上，实验件固定连接在主动分离系统和重力补偿系统上，主动分离系统提供恒定的拉力拉动实验件，重力补偿系统提供恒拉力补偿拉动实验件。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种垂直方向高精度快速响应重力补偿装置，所述主动分离系统包括伺服电机、减速机、恒力主轴、恒力卷筒、主动分离支架和钢丝绳Ⅰ，伺服电机上设置有减速机，减速机固定连接在主动分离支架上，减速机的输出轴和恒力主轴固定连接，恒力主轴上固定连接有恒力卷筒，恒力主轴转动连接在主动分离支架上，主动分离支架固定连接在支撑钢架上，钢丝绳Ⅰ的一端固定连接在恒力卷筒上，钢丝绳Ⅰ的另一端固定连接在实验件上。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种垂直方向高精度快速响应重力补偿装置，所述主动分离系统还包括吊丝定位装置Ⅰ，吊丝定位装置Ⅰ固定连接在支撑钢架上，钢丝绳Ⅰ穿过吊丝定位装置Ⅰ。

1.作为本技术方案的进一步优化，本发明一种垂直方向高精度快速响应重力补偿装置，所述重力补偿系统包括重力补偿轴、补偿卷筒、力矩电机、测速机、重力补偿支架、钢丝绳Ⅱ、拉力传感器和工控机，力矩电机上设置有测速机，力矩电机的输出轴通过弹性联轴器和重力补偿轴，重力补偿轴上固定连接有补偿卷筒，重力补偿轴转动连接在重力补偿支架上，重力补偿支架固定连接在支撑钢架上，钢丝绳Ⅱ的一端固定连接并缠绕在补偿卷筒上，钢丝绳Ⅱ的另一端固定连接在拉力传感器上，拉力传感器的下端固定连接在实验件上，拉力传感器和工控机信号连接，工控机和力矩电机信号连接，测速机和工控机信号连接。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种垂直方向高精度快速响应重力补偿装置，所述重力补偿系统还包括吊丝定位装置Ⅱ，吊丝定位装置Ⅱ固定连接在支撑钢架上，钢丝绳Ⅱ穿过吊丝定位装置Ⅱ。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种垂直方向高精度快速响应重力补偿装置，所述重力补偿系统还包括缓冲弹簧，缓冲弹簧的两端分别固定连接在钢丝绳Ⅱ和拉力传感器上。

本发明一种垂直方向高精度快速响应重力补偿装置的有益效果为：