專利名稱：采用柱面二維坐標(biāo)系的二維運(yùn)動模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
采用柱面二維坐標(biāo)系的二維運(yùn)動模擬器屬于二維運(yùn)動模擬技術(shù)領(lǐng)域。
因此，目前的二維模擬器還不能高速加減速地在垂直地面的圓弧面內(nèi)作各種軌跡的運(yùn)動。
本發(fā)明的特征在于它包含方位運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)和俯仰運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)，其中，方位運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)含有帶有軸承式滑塊且垂直支撐在地面上的弧形導(dǎo)軌，定子感應(yīng)導(dǎo)體固定在支撐弧形導(dǎo)軌的大梁上而連接交流電源的動子安置在軸承式滑塊上的異步直線電機(jī)和方位運(yùn)動傳感器；俯仰運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)含有與上述異步直線電機(jī)的動子相連的步進(jìn)電機(jī)、由受步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的鋼繩和與鋼繩滑動連接的上、下兩個(gè)滑輪構(gòu)成的滑輪傳動結(jié)構(gòu)，供與鋼繩相連的模擬目標(biāo)作俯仰運(yùn)動用的直線導(dǎo)軌以及支架。所述的方位運(yùn)動傳感器由固定在弧形導(dǎo)軌上的定位光柵和X軸運(yùn)動接近開關(guān)以及裝在所述異步直線電機(jī)動子上的光電傳感器構(gòu)成。所述的方位運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)中，所述的異步直線電機(jī)經(jīng)變頻器受控于與一個(gè)工控機(jī)相連的可編程邏輯控制器PLC。所述的方位運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)中，所述的光電傳感器輸出端與一個(gè)受控于工控機(jī)的可編程邏輯控制器PLC相連。所述的步進(jìn)電機(jī)經(jīng)驅(qū)動器受控于一個(gè)與工控機(jī)相連的可編程邏輯控制器。在所述的俯仰運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)中，在所述的直線導(dǎo)軌上，裝有Y軸防撞塊、調(diào)零開關(guān)和垂直位置標(biāo)尺。在所述的方位運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)中，在所述的弧形導(dǎo)軌上，沿定位光柵裝有X軸運(yùn)動接近開關(guān)、X軸限位開關(guān)。在所述的俯仰運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)中，所述的直線導(dǎo)軌、上、下兩個(gè)滑輪、上、下兩個(gè)防撞塊都裝在一個(gè)俯仰運(yùn)動支架上。所述的異步直線電機(jī)的定子感應(yīng)導(dǎo)體為鋪在支撐弧形導(dǎo)軌的大梁上的間隔切縫的銅條，動子則連接交流電源。
使用說明它可實(shí)現(xiàn)預(yù)期目的。
圖2與本發(fā)明所述的二維運(yùn)動模擬器配套的控制器的電路原理框圖。
圖3上述二維運(yùn)動模擬器主視圖。
圖4上述二維運(yùn)動模擬器側(cè)視5上述二維運(yùn)動模擬器主視局部放大圖。
圖6上述二維運(yùn)動模擬器的俯視局部放大圖。
圖7弧線導(dǎo)軌和滑塊的截面示意圖。
圖8上述控制器的電路原理圖。
圖9異步直線電機(jī)動子結(jié)構(gòu)圖圖9(a)-主視圖；9(b)-側(cè)視圖；9(c)-俯視圖。
再見圖2。11是工控機(jī)，采用Pentium200MHz的CPU，12是可編程邏輯控制器PLC，13是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，為日本樂孜(RORZE)公司的生產(chǎn)PRIME系列五相步進(jìn)電機(jī)配套的驅(qū)動器。14X為X軸的限位開關(guān)，15X為X軸的運(yùn)動接近開關(guān)，起X軸定位、調(diào)零作用，15Y為Y軸的調(diào)零開關(guān)，型號為NPN-5霍爾接近開關(guān)。上述驅(qū)動器13、步進(jìn)電機(jī)6、開關(guān)15Y共同構(gòu)成俯仰運(yùn)動系統(tǒng)。16是變頻器，型號為安川606-PC3型(3.7KW，380V)。17是帶刻度標(biāo)尺的定位光柵，18是光電傳感器，分別固定在弧形導(dǎo)軌1和動子5上。上述變頻器16、異步直線電機(jī)、定位光柵17、光電傳感器18、X軸限位開關(guān)14X、X軸運(yùn)動接近開關(guān)15X共同構(gòu)成方位運(yùn)動系統(tǒng)，它們和工控機(jī)11、PLC的連接關(guān)系已如上述。
再見圖3～圖6。直線電機(jī)動子5裝在直線電機(jī)動子機(jī)殼25中，通過聯(lián)結(jié)件24和定位座23相連安置在滑塊2上，滑塊2與弧形導(dǎo)軌1間有軸承3。直線導(dǎo)軌20、滑輪8a、8b、制動塊34a、34b和鋼尺22都固定在俯仰運(yùn)動支架9上，裝有喇叭天線19的載物架21通過軸承3可在直線導(dǎo)軌20上作俯仰運(yùn)動。鋼繩7通過緊線器26固定在載物架21上，從而帶動喇叭天線19運(yùn)動?？刂齐娐返慕泳€通過接線盒27與直線電機(jī)動子5、步進(jìn)電機(jī)6、左右兩個(gè)X軸限位開關(guān)14X、X軸接近開關(guān)15X、Y軸調(diào)零開關(guān)15Y相連。
再見圖7。大梁33支撐著弧線導(dǎo)軌1、由滑塊2和軸承3共同構(gòu)成的軸承式滑塊、直線電機(jī)定子4。
再見圖8。PLC的型號是松下FP1，變頻器16的型號是安川606-PC3型(3.7KW，380V)，步進(jìn)電機(jī)6和其驅(qū)動器13的型號已如上述。其相互連接關(guān)系見圖8。
再見圖9。28是直線電機(jī)動子鐵心，由兩塊鐵心夾板29a和29b固定。動子繞組30中通以交流電流，在定子4中產(chǎn)生感應(yīng)電流。軸承31和軸承座32支撐著直線電機(jī)動子5在定子4上方運(yùn)動。
由此可見，借助于方位運(yùn)動和俯仰運(yùn)動的模擬機(jī)構(gòu)而構(gòu)成的二維運(yùn)動模擬器可在工控機(jī)控制下執(zhí)行可編程邏輯控制器PLC的指令在垂直于地面的圓柱面內(nèi)作任何軌跡的柱面二維運(yùn)動。
權(quán)利要求
1.采用柱面二維坐標(biāo)系的二維運(yùn)動模擬器，含有二維運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)，其特征在于，它包含方位運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)和俯仰運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)，其中，方位運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)含有帶有軸承式滑塊且垂直支撐在地面上的弧形導(dǎo)軌，定子感應(yīng)導(dǎo)體固定在支撐弧形導(dǎo)軌的大梁上而連接交流電源的動子安置在軸承式滑塊上的異步直線電機(jī)和方位運(yùn)動傳感器；俯仰運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)含有與上述異步直線電機(jī)的動子相連的步進(jìn)電機(jī)、由受步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的鋼繩和與鋼繩滑動連接的上、下兩個(gè)滑輪構(gòu)成的滑輪傳動結(jié)構(gòu)，供與鋼繩相連的模擬目標(biāo)作俯仰運(yùn)動用的直線導(dǎo)軌以及支架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用柱面二維坐標(biāo)系的二維運(yùn)動模擬器，其特征在于所述的方位運(yùn)動傳感器由固定在弧形導(dǎo)軌上的定位光柵和X軸運(yùn)動接近開關(guān)以及裝在所述異步直線電機(jī)動子上的光電傳感器構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的采用柱面二維坐標(biāo)系的二維運(yùn)動模擬器，其特征在于所述的方位運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)中，所述的異步直線電機(jī)經(jīng)變頻器受控于與一個(gè)工控機(jī)相連的可編程邏輯控制器PLC。所述的光電傳感器輸出端與一個(gè)受控于工控機(jī)的可編程邏輯控制器PLC相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用柱面二維坐標(biāo)系的二維運(yùn)動模擬器，其特征在于所述的步進(jìn)電機(jī)經(jīng)驅(qū)動器受控于一個(gè)與工控機(jī)相連的可編程邏輯控制器PLC。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用柱面二維坐標(biāo)系的二維運(yùn)動模擬器，其特征在于在所述的俯仰運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)中，在所述的直線導(dǎo)軌上，裝有Y軸防撞塊、調(diào)零開關(guān)和垂直位置標(biāo)尺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用柱面二維坐標(biāo)系的二維運(yùn)動模擬器，其特征在于在所述的方位運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)中，在所述的弧形導(dǎo)軌上，沿定位光柵裝有X軸運(yùn)動接近開關(guān)和X軸限位開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用柱面二維坐標(biāo)系的二維運(yùn)動模擬器，其特征在于在所述的俯仰運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)中，所述的直線導(dǎo)軌、上、下兩個(gè)滑輪、上、下兩個(gè)防撞塊都裝在一個(gè)俯仰運(yùn)動支架上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用柱面二維坐標(biāo)系的二維運(yùn)動模擬器，其特征在于所述的異步直線電機(jī)的定子感應(yīng)導(dǎo)體為鋪在支撐弧形導(dǎo)軌的大梁上的間隔切縫的銅條，動子則連接交流電源。
全文摘要
采用柱面二維坐標(biāo)系的二維運(yùn)動模擬器屬于二維運(yùn)動模擬技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，它含有方位運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)和俯仰運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)，前者含有帶有軸承式滑塊且由大梁垂直支撐在地面上的弧形導(dǎo)軌，定子感應(yīng)導(dǎo)體固定在支撐弧形導(dǎo)軌的大梁上而接有交流電源的動子安置在軸承式滑塊上的異步直線電機(jī)和方位運(yùn)動傳感器；后者含有與上述異步直線電機(jī)的動子相連的步進(jìn)電機(jī)，由受步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的鋼繩和與鋼繩滑動連接的上、下兩個(gè)滑輪構(gòu)成的滑輪傳動機(jī)構(gòu)以及供與鋼繩相連的模擬目標(biāo)作俯仰運(yùn)動的直線導(dǎo)軌。方位運(yùn)動傳感器由帶標(biāo)尺的定位光柵和光電傳感器構(gòu)成。它還裝有X軸運(yùn)動接近開關(guān)和限位開關(guān)、Y軸的調(diào)零開關(guān)。該模擬器在受工控機(jī)控制的可編程邏輯控制器控制下可在垂直于地面的圓柱面工作任何軌跡的運(yùn)動。
文檔編號G06G7/00GK1466096SQ0213095
公開日2004年1月7日 申請日期2002年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月14日
發(fā)明者蔣曉華, 賴永傳, 姜新建, 蘇鵬聲, 王桂花, 周頤, 蒲一平 申請人:清華大學(xué)