專利名稱：一種大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大質(zhì)量構(gòu)件運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其涉及大質(zhì)量構(gòu)件的繞虛軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制。
背景技術(shù)：
空間上某一物體，想使其繞其自質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)且質(zhì)心位置不發(fā)生改變，可在其質(zhì)心處 裝一根固定轉(zhuǎn)軸，并驅(qū)動(dòng)其繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在工程應(yīng)用中，如果空間上這一物體的質(zhì)量和尺寸很大，或者功能和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，則 在其質(zhì)心處安裝轉(zhuǎn)軸會(huì)實(shí)施困難，因?yàn)?.若物體質(zhì)量和尺寸很大，則需要的轉(zhuǎn)軸的尺寸 相應(yīng)也會(huì)變得很大，制造和加工會(huì)有困難，且所需的驅(qū)動(dòng)力相應(yīng)增大；2.若某物體是實(shí)現(xiàn) 特定功能的裝置，則在其質(zhì)心處安裝轉(zhuǎn)軸會(huì)破壞該裝置，使得其功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，目前暫無(wú)解 決該技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于各種形狀和結(jié) 構(gòu)的大質(zhì)量構(gòu)件、易于工業(yè)實(shí)施，并可采用位置差補(bǔ)的方法使大質(zhì)量構(gòu)件的質(zhì)心位置相對(duì) 大地坐標(biāo)保持不變的大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的控制方法。還提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、體 積小、精度高、效率高、通用性強(qiáng)的大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的控制方法，包括如下步驟1)安裝首先安裝固定所述大質(zhì)量構(gòu)件；2)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)所述質(zhì)心為0的大質(zhì)量構(gòu)件沿圓心為A點(diǎn)、半徑為R的圓弧轉(zhuǎn) 動(dòng)一段弧長(zhǎng)，所述大質(zhì)量構(gòu)件的質(zhì)心0在水平方向上的偏移量為ΔΧ，在豎直方向上的偏移 量為ΔΥ;3)差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)所述步驟2) “回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)”的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述大質(zhì)量構(gòu)件做水平差補(bǔ) 運(yùn)動(dòng)和豎直差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，令大質(zhì)量構(gòu)件在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其質(zhì)心0相對(duì)大地坐標(biāo)位置保持不 變，所述水平差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)方向與所述步驟2) “回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)”中的所述水平偏移方向相反，所述水 平差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的位移量為ΔΧ，所述豎直差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)方向與所述步驟2) “回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)”中的所述豎 直偏移方向相反，所述豎直差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的位移量為ΔΥ。作為本發(fā)明的方法的進(jìn)一步改進(jìn)所述大質(zhì)量構(gòu)件做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述一段弧長(zhǎng)的值是由傳感器測(cè)量獲取的，再根 據(jù)所述一段弧長(zhǎng)的值、已知的A點(diǎn)和0點(diǎn)之間間距L和圓弧的半徑R計(jì)算得到所述水平方 向上的偏移量和所述豎直方向上的偏移量。本發(fā)明還提出一種技術(shù)方案一種大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置，包括圓弧導(dǎo)軌、滑塊、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、控制單元和用于安裝所述大質(zhì)量構(gòu)件的載物工作臺(tái)，所述滑塊設(shè)在所述圓弧導(dǎo)軌上，所述滑塊的上端與所述載物工作臺(tái)下方相連，所述滑塊的下端與所述回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)連接固定，所述圓弧導(dǎo)軌和所述回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，所述回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)與所述控制單元相連，其特征在于，所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)下設(shè)有可令所述大質(zhì)量構(gòu)件的質(zhì) 心在完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)相對(duì)大地坐標(biāo)位置保持不變的差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 與所述控制單元相連。作為本發(fā)明的裝置的進(jìn)一步改進(jìn)所述差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括豎直驅(qū)動(dòng)單元、水平驅(qū)動(dòng)單元，所述豎直驅(qū)動(dòng)單元的一端裝設(shè)于水平驅(qū)動(dòng)單元上，所述豎直驅(qū)動(dòng)單元的另一端與所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的底部相連。所述回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、蝸桿以及與所述蝸桿配合的蝸輪，所述回 轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述控制單元和所述蝸桿相連，所述蝸輪與所述滑塊連為一體。所述圓弧導(dǎo)軌處設(shè)有用于測(cè)量回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)所述滑塊在所述圓弧導(dǎo)軌上轉(zhuǎn)動(dòng)弧長(zhǎng) 的柔性磁柵尺，所述柔性磁柵尺與所述控制單元相連。所述水平驅(qū)動(dòng)單元包括水平底座、水平驅(qū)動(dòng)缸、水平導(dǎo)軌、水平運(yùn)動(dòng)平臺(tái)以及用于 測(cè)量所述水平驅(qū)動(dòng)缸在差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng)行程的水平距離傳感器，所述水平驅(qū)動(dòng)缸和所述水 平導(dǎo)軌裝設(shè)在所述水平底座上，所述水平導(dǎo)軌的設(shè)置方向與所述水平驅(qū)動(dòng)缸伸縮端的伸縮 方向平行，所述水平驅(qū)動(dòng)缸伸縮端與所述水平運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相連，所述水平運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與所述豎 直驅(qū)動(dòng)單元相連，所述水平驅(qū)動(dòng)缸、所述水平距離傳感器與所述控制單元相連。所述豎直驅(qū)動(dòng)單元包括豎直基座、豎直驅(qū)動(dòng)電機(jī)、齒輪組、豎直絲桿、絲桿螺母、豎 直導(dǎo)軌、以及用于測(cè)量所述絲桿螺母在差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng)行程的豎直距離傳感器，所述豎直 驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)所述齒輪組與所述豎直絲桿相連，所述絲桿螺母套設(shè)在所述豎直絲桿上，所 述絲桿螺母與所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)相連，所述豎直導(dǎo)軌設(shè)置方向與所述豎直絲桿方向平行，所 述豎直驅(qū)動(dòng)電機(jī)、所述豎直絲桿、所述豎直導(dǎo)軌均固定在所述豎直基座上，所述豎直基座與 所述水平運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相連，所述豎直驅(qū)動(dòng)電機(jī)、所述豎直距離傳感器與所述控制單元相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明的大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的控制方法，采用驅(qū)動(dòng)大質(zhì)量構(gòu)件沿 圓心為A點(diǎn)、半徑為R的圓弧做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其回轉(zhuǎn)軸是位于A點(diǎn)處的一根垂直于圓弧平面的 虛擬軸，適用于各種形狀和結(jié)構(gòu)的大質(zhì)量構(gòu)件、易于工業(yè)實(shí)施；采用對(duì)水平方向上的偏移量 ΔΧ與豎直方向上的偏移量Δ Y進(jìn)行反向差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的控制方法，使大質(zhì)量構(gòu)件繞虛軸回轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)時(shí)其自質(zhì)心位置相對(duì)大地坐標(biāo)不變。(2)本發(fā)明的大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、精度高、通 用性強(qiáng)；采用圓弧導(dǎo)軌和滑塊的結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)任意高精度圓弧回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且在負(fù)載相同的情 況下，可使驅(qū)動(dòng)功率大幅下降；在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)下設(shè)置差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以大質(zhì)量構(gòu)件在繞虛 擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)其質(zhì)心相對(duì)于大地坐標(biāo)保持不變；回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)加蝸輪蝸桿 的形式，結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)、精度高；在圓弧導(dǎo)軌處設(shè)置柔性磁柵尺、可以測(cè)得滑塊運(yùn)動(dòng)的 弧長(zhǎng)，從而計(jì)算得到水平方向上的偏移量和豎直方向上的偏移量，為差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)提供數(shù)據(jù)；通 過(guò)豎直距離傳感器和水平距離傳感器可測(cè)得回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的位移，所得數(shù)據(jù)傳送 至控制單元，從而控制差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，并使裝置的工作更可靠，位移更精準(zhǔn)。


圖1是本發(fā)明的控制方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明的實(shí)施例的原理示意圖；圖3是本發(fā)明的實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的實(shí)施例的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的實(shí)施例的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的實(shí)施例的水平驅(qū)動(dòng)單元的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明的實(shí)施例的水平底座的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明的實(shí)施例的豎直驅(qū)動(dòng)單元主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)表示1、載物工作臺(tái)；2、大質(zhì)量構(gòu)件；3、滑塊；4、圓弧導(dǎo)軌；401柔性磁柵尺；5、回轉(zhuǎn)驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)；501、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；502、蝸桿；503、蝸輪；6、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)；7、差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；701、 豎直驅(qū)動(dòng)單元；702、豎直距離傳感器；703、水平驅(qū)動(dòng)單元；704、水平距離傳感器；705、豎 直基座；706、豎直導(dǎo)軌；707、齒輪組；708、豎直絲桿；709、絲桿螺母；710、豎直驅(qū)動(dòng)電機(jī)； 711、水平底座；712、水平驅(qū)動(dòng)缸；713、水平導(dǎo)軌；714、水平運(yùn)動(dòng)平臺(tái)；8、控制單元。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作詳細(xì)的說(shuō)明。如圖1、圖2所示，本發(fā)明的大質(zhì)量構(gòu)件變半徑俯仰運(yùn)動(dòng)的控制方法，包括下列步驟1)安裝首先安裝固定大質(zhì)量構(gòu)件2 ；2)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)質(zhì)心為0的大質(zhì)量構(gòu)件2沿圓心為A點(diǎn)、半徑為R的圓弧轉(zhuǎn)動(dòng) 弧長(zhǎng)C。3)計(jì)算偏移量步驟2) “回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)”的同時(shí)，由傳感器測(cè)量獲取的弧長(zhǎng)C的值，再 根據(jù)弧長(zhǎng)C的值、和圓弧導(dǎo)軌4的半徑R計(jì)算得到大質(zhì)量構(gòu)件2在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中繞虛擬軸的 轉(zhuǎn)動(dòng)角度α的值，其中α = C-180/π R0根據(jù)角度α的值、已知的A點(diǎn)和0點(diǎn)之間間距 L和圓弧導(dǎo)軌4的半徑R計(jì)算得到水平方向上的偏移量ΔΧ和豎直方向上的偏移量ΔΥ，其 中Δ X = Lsin α , Δ Y = Lsin α · sin α。4)差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)大質(zhì)量構(gòu)件2做水平差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)和豎直差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，令大質(zhì)量構(gòu)件2在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其質(zhì)心0相對(duì)大地坐標(biāo)位置保持不變，水平差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)方向與步驟2) “回 轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)”中的水平偏移方向相反，水平差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的位移量為ΔΧ，豎直差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)方向與步驟 2) “回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)”中的豎直偏移方向相反，豎直差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的位移量為ΔΥ。本實(shí)施例中如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8所示，本發(fā)明的大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)的裝置，包括載物工作臺(tái)1、圓弧導(dǎo)軌4、滑塊3、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)6，大質(zhì)量 構(gòu)件2安裝在載物工作臺(tái)1上，滑塊3設(shè)在圓弧導(dǎo)軌4上，滑塊3的上端與載物工作臺(tái)1下 方相連，滑塊3的下端與回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5連接固定，圓弧導(dǎo)軌4和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5固定在回 轉(zhuǎn)工作臺(tái)6上，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5與控制單元8相連。回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5帶動(dòng)滑塊3與載物工 作臺(tái)1 一起沿圓弧導(dǎo)軌4滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)大質(zhì)量構(gòu)件2繞虛擬軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其回轉(zhuǎn)軸是位于A 點(diǎn)處的一根垂直于圓弧導(dǎo)軌4平面的虛擬軸，采用這種結(jié)構(gòu)方式可使裝置適用于各種形狀和結(jié)構(gòu)的大質(zhì)量構(gòu)件2、且易于工業(yè)實(shí)施?；剞D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5包括回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)501、蝸桿502以及與蝸桿502配合的蝸輪503， 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)501與控制單元8和蝸桿502相連，蝸輪503與滑塊3連為一體?？刂茊卧? 控制回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)501驅(qū)動(dòng)蝸桿502轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)蝸輪503和滑塊3沿圓弧導(dǎo)軌4滑動(dòng)，
結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)、精度高。
圓弧導(dǎo)軌4處設(shè)有用于測(cè)量回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)滑塊3在圓弧導(dǎo)軌4上轉(zhuǎn)動(dòng)弧長(zhǎng)的柔性磁 柵尺401，柔性磁柵尺401與控制單元8相連。柔性磁柵尺401用于測(cè)量滑塊3在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 中的轉(zhuǎn)動(dòng)弧長(zhǎng)C的值，再根據(jù)弧長(zhǎng)C的值和圓弧導(dǎo)軌4的半徑R計(jì)算得到大質(zhì)量構(gòu)件2在 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中繞虛擬軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度α的值，根據(jù)角度α的值、已知的A點(diǎn)和0點(diǎn)之間間距L， 計(jì)算得到水平方向上的偏移量ΔΧ和豎直方向上的偏移量△ Y，為控制單元8控制差補(bǔ)驅(qū)動(dòng) 提供位移數(shù)據(jù)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)6下設(shè)有差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7，差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7與控制單元8相連。差補(bǔ)驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)7包括豎直驅(qū)動(dòng)單元701、水平驅(qū)動(dòng)單元703。差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7用于使大質(zhì)量構(gòu)件2 的質(zhì)心在完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)相對(duì)大地坐標(biāo)位置保持不變。水平驅(qū)動(dòng)單元703包括水平底座711、水平驅(qū)動(dòng)缸712、水平導(dǎo)軌713、水平運(yùn)動(dòng)平 臺(tái)714以及用于測(cè)量水平驅(qū)動(dòng)缸712在差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng)行程的水平距離傳感器704，水平驅(qū) 動(dòng)缸712和水平導(dǎo)軌713裝設(shè)在水平底座711上，水平導(dǎo)軌713的設(shè)置方向與水平驅(qū)動(dòng)缸 712伸縮端的伸縮方向平行，水平驅(qū)動(dòng)缸712伸縮端與水平運(yùn)動(dòng)平臺(tái)714相連，水平運(yùn)動(dòng)平 臺(tái)714與豎直驅(qū)動(dòng)單元701相連?？刂茊卧?控制水平驅(qū)動(dòng)缸712伸縮端做伸縮運(yùn)動(dòng)，使 水平運(yùn)動(dòng)平臺(tái)714沿水平導(dǎo)軌713在水平底座711上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水平方向上的差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。豎直驅(qū)動(dòng)單元701包括豎直基座705、豎直驅(qū)動(dòng)電機(jī)710、齒輪組707、豎直絲桿 708、絲桿螺母709、豎直導(dǎo)軌706、以及用于測(cè)量絲桿螺母709在差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng)行程的豎 直距離傳感器702，豎直驅(qū)動(dòng)電機(jī)710通過(guò)齒輪組707與豎直絲桿708相連，絲桿螺母709 套設(shè)在豎直絲桿708上，絲桿螺母709與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)6相連，豎直導(dǎo)軌706設(shè)置方向與豎直 絲桿708方向平行，豎直驅(qū)動(dòng)電機(jī)710、豎直導(dǎo)軌706、豎直絲桿708均固定在豎直基座705 上。豎直基座705與水平運(yùn)動(dòng)平臺(tái)714相連，使豎直驅(qū)動(dòng)單元701及固定在其上的回轉(zhuǎn)工 作臺(tái)6可隨水平運(yùn)動(dòng)平臺(tái)714 —起在水平方向上運(yùn)動(dòng)。豎直驅(qū)動(dòng)電機(jī)710與控制單元8相 連，控制單元8控制豎直驅(qū)動(dòng)電機(jī)710轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪組707帶動(dòng)豎直絲桿708轉(zhuǎn)動(dòng)，絲桿 螺母709和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)6沿絲桿上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)豎直方向上的差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。水平距離傳感器704和豎直距離傳感器702與控制單元8相連，用于在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 中向控制單元8反饋水平驅(qū)動(dòng)單元703和豎直驅(qū)動(dòng)單元701的位移量，從而控制水平驅(qū)動(dòng) 單元703和豎直驅(qū)動(dòng)單元701的啟動(dòng)和停止，使差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)單元的運(yùn)動(dòng)更可靠、精準(zhǔn)。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例， 凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，例如差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7 的水平和豎直兩向差補(bǔ)增加為三向差補(bǔ)，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的控制方法，包括如下步驟1)安裝首先安裝固定所述大質(zhì)量構(gòu)件(2)；2)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)所述質(zhì)心為O的大質(zhì)量構(gòu)件(2)沿圓心為A點(diǎn)、半徑為R的圓弧轉(zhuǎn)動(dòng)一段弧長(zhǎng)，所述大質(zhì)量構(gòu)件(2)的質(zhì)心O在水平方向上的偏移量為ΔX，在豎直方向上的偏移量為ΔY；3)差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)所述步驟2)“回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)”的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述大質(zhì)量構(gòu)件(2)做水平差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)和豎直差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，令大質(zhì)量構(gòu)件(2)在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其質(zhì)心O相對(duì)大地坐標(biāo)位置保持不變，所述水平差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)方向與所述步驟2)“回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)”中的所述水平偏移方向相反，所述水平差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的位移量為ΔX，所述豎直差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)方向與所述步驟2)“回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)”中的所述豎直偏移方向相反，所述豎直差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的位移量為ΔY。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的控制方法，其特征在于，所 述大質(zhì)量構(gòu)件(2)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述一段弧長(zhǎng)的值是由傳感器測(cè)量獲取的，再根據(jù)所述 一段弧長(zhǎng)的值、已知的A點(diǎn)和0點(diǎn)之間間距L和所述圓弧的半徑R計(jì)算得到所述水平方向 上的偏移量和所述豎直方向上的偏移量。
3.一種大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置，包括圓弧導(dǎo)軌(4)、滑塊(3)、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)(5)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(6)、控制單元(8)和用于安裝所述大質(zhì)量構(gòu)件(2)的載物工作臺(tái) (1)，所述滑塊(3)設(shè)在所述圓弧導(dǎo)軌(4)上，所述滑塊(3)的上端與所述載物工作臺(tái)(1)下 方相連，所述滑塊(3)的下端與所述回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)連接固定，所述圓弧導(dǎo)軌(4)和所述 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)固定在所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(6)上，所述回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)與所述控制單元 (8)相連，其特征在于，所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(6)下設(shè)有可令所述大質(zhì)量構(gòu)件(2)的質(zhì)心在完成 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)相對(duì)大地坐標(biāo)位置保持不變的差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)，所述差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(7) 與所述控制單元(8)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置，其特征在于，所述差 補(bǔ)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)包括豎直驅(qū)動(dòng)單元(701)、水平驅(qū)動(dòng)單元(703)，所述豎直驅(qū)動(dòng)單元(701) 的一端裝設(shè)于水平驅(qū)動(dòng)單元(703)上，所述豎直驅(qū)動(dòng)單元(701)的另一端與所述回轉(zhuǎn)工作 臺(tái)(6)的底部相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置，其特征在于，所 述回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)包括回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(501)、蝸桿(502)以及與所述蝸桿(502)配合的蝸 輪(503)，所述回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(501)與所述控制單元(8)和所述蝸桿(502)相連，所述蝸輪 (503)與所述滑塊(3)連為一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置，其特征在于，所述 圓弧導(dǎo)軌(4)處設(shè)有用于測(cè)量回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)所述滑塊(3)在所述圓弧導(dǎo)軌(4)上轉(zhuǎn)動(dòng)弧長(zhǎng)的 柔性磁柵尺(401)，所述柔性磁柵尺(401)與所述控制單元(8)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置，其特征在于，所述水 平驅(qū)動(dòng)單元(703)包括水平底座(711)、水平驅(qū)動(dòng)缸(712)、水平導(dǎo)軌(713)、水平運(yùn)動(dòng)平 臺(tái)(714)以及用于測(cè)量所述水平驅(qū)動(dòng)缸(712)在差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng)行程的水平距離傳感器 (704)，所述水平驅(qū)動(dòng)缸(712)和所述水平導(dǎo)軌(713)裝設(shè)在所述水平底座(711)上，所述 水平導(dǎo)軌(713)的設(shè)置方向與所述水平驅(qū)動(dòng)缸(712)伸縮端的伸縮方向平行，所述水平驅(qū) 動(dòng)缸(712)伸縮端與所述水平運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(714)相連，所述水平運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(714)與所述豎直驅(qū)動(dòng)單元(701)相連，所述水平驅(qū)動(dòng)缸(712)、所述水平距離傳感器(704)與所述控制單元 ⑶相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置，其特征在于，所述 豎直驅(qū)動(dòng)單元(701)包括豎直基座(705)、豎直驅(qū)動(dòng)電機(jī)(710)、齒輪組(707)、豎直絲桿(708)、絲桿螺母(709)、豎直導(dǎo)軌(706)、以及用于測(cè)量所述絲桿螺母(709)在差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)中 運(yùn)動(dòng)行程的豎直距離傳感器(702)，所述豎直驅(qū)動(dòng)電機(jī)(710)通過(guò)所述齒輪組(707)與所 述豎直絲桿(708)相連，所述絲桿螺母(709)套設(shè)在所述豎直絲桿(708)上，所述絲桿螺母(709)與所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(6)相連，所述豎直導(dǎo)軌(706)設(shè)置方向與所述豎直絲桿(708)方 向平行，所述豎直驅(qū)動(dòng)電機(jī)(710)、所述豎直絲桿(708)、所述豎直導(dǎo)軌(706)均固定在所述 豎直基座(705)上，所述豎直基座(705)與所述水平運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(714)相連，所述豎直驅(qū)動(dòng)電 機(jī)(710)、所述豎直距離傳感器(702)與所述控制單元(8)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的控制方法及裝置，采用驅(qū)動(dòng)大質(zhì)量構(gòu)件沿圓心為A點(diǎn)、半徑為R的圓弧做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并采用對(duì)水平方向上的偏移量ΔX與豎直方向上的偏移量ΔY進(jìn)行反向差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的控制方法，使大質(zhì)量構(gòu)件繞虛軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)其自質(zhì)心位置相對(duì)大地坐標(biāo)不變。大質(zhì)量構(gòu)件繞虛擬軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置，包括圓弧導(dǎo)軌、滑塊、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、控制單元和載物工作臺(tái)，所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)下設(shè)有可令所述大質(zhì)量構(gòu)件的質(zhì)心在完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)相對(duì)大地坐標(biāo)位置保持不變的差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述差補(bǔ)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述控制單元相連。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、精度高、通用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/02GK101846981SQ20101013216
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者吳學(xué)忠, 崔紅娟, 席翔, 肖定邦, 謝立強(qiáng), 辛華, 陳志華, 陶溢 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)