一种线性电机和气浮复合驱动的垂向伺服机构制造技术

一种线性电机和气浮复合驱动的垂向伺服机构，属于物理仿真领域。所述垂向伺服机构包括气路部分、线性电机部分、传感器部分和垂向运动部分，所述的垂向运动部分由基座、内套筒、外套筒和上平面组成；所述的气路部分位于垂向运动部分外部，由高压气瓶、开关阀、比例阀、气压控制器组成；所述的线性电机部分位于垂向运动部分内部，包括动子和定子；所述传感器部分位于垂向运动部分外部，安装在外套筒的下部。本发明专利技术通过气瓶为内套筒腔部提供恒压气体，并通过调节出口阀开度使外套筒部分得到重力补偿，控制线性电机实现外套筒的垂向运动。本发明专利技术具有控制方便、摩擦力小、行程长等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种线性电机和气浮复合驱动的垂向伺服机构，属于物理仿真领域。所述垂向伺服机构包括气路部分、线性电机部分、传感器部分和垂向运动部分，所述的垂向运动部分由基座、内套筒、外套筒和上平面组成；所述的气路部分位于垂向运动部分外部，由高压气瓶、开关阀、比例阀、气压控制器组成；所述的线性电机部分位于垂向运动部分内部，包括动子和定子；所述传感器部分位于垂向运动部分外部，安装在外套筒的下部。本专利技术通过气瓶为内套筒腔部提供恒压气体，并通过调节出口阀开度使外套筒部分得到重力补偿，控制线性电机实现外套筒的垂向运动。本专利技术具有控制方便、摩擦力小、行程长等优点。【专利说明】一种线性电机和气浮复合驱动的垂向伺服机构
本专利技术属于物理仿真领域，涉及一种模拟外太空无摩擦微重力环境的仿真器。
技术介绍
目前我国空间技术飞速发展，大飞机的研制，嫦娥计划的实施，不仅缩短了与发达国家之间的差距，同时也加速了国内物理仿真领域的发展。航天器投入使用之前，必须进行地面的物理仿真试验。模拟外太空的无摩擦微重力环境和姿态控制是物理仿真平台需要解决的问题。 已有的仿真装置，如200610098165.2中公开了一种三维气浮平台，该装置通过空压机将压缩空气经过处理后通过比例阀输入气缸内，驱动气浮活塞上下运动，通过控制器调整比例阀的开度控制流量，使气浮活塞上所支撑的仿真设备得到重力补偿。该装置存在以下几个问题: 1、因为气体对压力非常敏感，气缸无法做到零泄漏，所以气缸内压力的微小波动势必会影响垂向控制的精度，同时控制比较复杂。 2、由于仿真装置与放置于地面的气罐连接，导致其平动时无法做到无摩擦运动，限制其使用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种便于控制、可靠性高的线性电机和气浮复合驱动的垂向伺服机构。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的: 一种线性电机和气浮复合驱动的垂向伺服机构，包括气路部分、线性电机部分、传感器部分和垂向运动部分，其中: 所述的垂向运动部分由基座、内套筒、外套筒和上平面组成。内套筒的下端与基座无缝固联，外套筒的上端与上平面无缝固联，外套筒的下端套于内套筒上部的外面，内套筒与外套筒之间可以微小摩擦相互滑动； 所述的气路部分位于垂向运动部分外部，由高压气瓶、开关阀、比例阀、气压控制器组成，高压气瓶安装在基座上面，高压气瓶与内套筒之间连接有开关阀，比例阀与内套筒相连，气压控制器与比例阀连接，高压气瓶为气源，通过开关阀为机构内部提供高压气体，比例阀为排气阀，排除腔内气体，各部件之间通过耐压管线连接； 所述的线性电机部分位于垂向运动部分内部，采用圆柱形线性电机，包括动子和定子，动子的一端和上平面固联，定子通过刚体与内套筒内壁上部固联，定子上固定有垂向运动控制器； 所述传感器部分位于垂向运动部分外部，安装在外套筒的下部，由传感器组成。 本专利技术中，所述的比例阀可由气压控制器精确控制其精度，通过气压控制器控制比例阀排除内腔的气体，保证气体压力补偿外套筒和上平面的重力。 本专利技术中，所述的线性电机由固定在线性电机定子上的垂向运动控制器控制其内部磁场实现垂向运动，通过垂向运动控制器控制线性电机驱动线性电机动子带动外套筒垂向运动。 本专利技术通过气瓶为内套筒腔部提供恒压气体，并通过调节出口阀开度使外套筒部分得到重力补偿，控制线性电机实现外套筒的垂向运动。与现有技术相比，本专利技术的优点如下: 1、控制简单，精度高 采用线性电机控制，具有摩擦小，相应快，噪声低，效率高，控制简单等优点。 2、载重大，适用范围广 采用气浮技术，载重大。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术线性电机和气浮复合驱动的垂向伺服机构的结构示意图； 图2为本专利技术控制流程图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限如此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。 参照图1，一种线性电机和气浮复合驱动的垂向伺服机构主要包括高压气瓶1、上平面2、外套筒3、内套筒4、开关阀5、传感器6、比例阀7、气压控制器8、基座9、线性电机动子10、垂向运动控制器11和线性电机定子12。 高压气瓶I安装在基座9上面。内套筒4的下端与基座9之间无缝固联，不会存在漏气。高压气瓶I与内套筒4之间连接有一个开关阀5，比例阀7与内套筒4相连，气压控制器8与比例阀7相连。外套筒3的上端与上平面2之间无缝固联，下端套于内套筒4上部的外面，内外套筒接触面之间形成气膜面，使之可以相互微小摩擦滑动。外套筒3的底部安装有传感器6，测量垂向位移。线性电机定子12通过刚体与内套筒4内壁固联，线性电机定子12上固定有垂向运动控制器11，线性电机动子10—端与上平面2固联，使之与上平面2 —同运动。 如图2所示，打开开关阀5为内套筒4充气，通过气压控制器8控制比例阀7的开度，使内腔内压力接近补偿重力。通过外部工控机13发送位置指令给垂向运动控制器11，垂向运动控制器11控制线性电机定子12绕组电流大小，从而控制磁场磁感应强度，驱动线性电机动子10垂向运动。通过实时接收传感器6的位置信号形成闭环反馈控制。【权利要求】1.一种线性电机和气浮复合驱动的垂向伺服机构，其特征在于所述垂向伺服机构包括气路部分、线性电机部分、传感器部分和垂向运动部分，其中: 所述的垂向运动部分由基座、内套筒、外套筒和上平面组成，内套筒的下端与基座无缝固联，外套筒的上端与上平面无缝固联，外套筒的下端套于内套筒上部的外面； 所述的气路部分位于垂向运动部分外部，由高压气瓶、开关阀、比例阀、气压控制器组成，高压气瓶安装在基座上面，高压气瓶与内套筒之间连接有开关阀，比例阀与内套筒相连，气压控制器与比例阀连接； 所述的线性电机部分位于垂向运动部分内部，包括动子和定子，动子的一端和上平面固联，定子通过刚体与内套筒内壁上部固联，定子上固定有垂向运动控制器； 所述传感器部分位于垂向运动部分外部，安装在外套筒的下部。2.根据权利要求1线性电机和气浮复合驱动的垂向伺服机构，其特征在于所述线性电机部分采用圆柱形线性电机。3.根据权利要求1线性电机和气浮复合驱动的垂向伺服机构，其特征在于所述气路部分的各部件之间通过耐压管线连接。4.根据权利要求1线性电机和气浮复合驱动的垂向伺服机构，其特征在于所述传感器部分由传感器组成。【文档编号】B64G7/00GK104044758SQ201410277187【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日 【专利技术者】刘杨, 刘启循, 陈兴林, 李宗哲, 李欣, 陈震宇, 范文超 申请人:哈尔滨工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线性电机和气浮复合驱动的垂向伺服机构，其特征在于所述垂向伺服机构包括气路部分、线性电机部分、传感器部分和垂向运动部分，其中：所述的垂向运动部分由基座、内套筒、外套筒和上平面组成，内套筒的下端与基座无缝固联，外套筒的上端与上平面无缝固联，外套筒的下端套于内套筒上部的外面；所述的气路部分位于垂向运动部分外部，由高压气瓶、开关阀、比例阀、气压控制器组成，高压气瓶安装在基座上面，高压气瓶与内套筒之间连接有开关阀，比例阀与内套筒相连，气压控制器与比例阀连接；所述的线性电机部分位于垂向运动部分内部，包括动子和定子，动子的一端和上平面固联，定子通过刚体与内套筒内壁上部固联，定子上固定有垂向运动控制器；所述传感器部分位于垂向运动部分外部，安装在外套筒的下部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杨，刘启循，陈兴林，李宗哲，李欣，陈震宇，范文超，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23