一种实时动态平衡装置 |
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| 申请号 | CN201710307888.7 | 申请日 | 2017-05-04 | 公开(公告)号 | CN106971763A | 公开(公告)日 | 2017-07-21 |
| 申请人 | 合肥工业大学; | 发明人 | 吴玉程; 张云路; 翟华; 朱晓勇; 张勇; 陈奇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种实时动态平衡装置，其包括安装 真空 室的 基座 、安装在基座上用于 支撑 基座的支撑机构、安装基座和支撑机构之间用于调节支撑机构相对基座的 角 度保证真空室运动的平稳性的 旋转机 构。本发明能实现真空室在组装移动过程中的实时动态平衡；能有效平衡真空室前进时支撑机构的四个支撑臂的 力 矩，同时不会引起真空室对接过程中的干涉； 活塞 缸一与活塞缸二的上下错位布局，有效增加了它们的可选行程，分别扩大相应两个支撑臂的摆动角度的控制范围；本发明在不使用时，这些支撑臂可以最大程度的向基座收紧，节约 工作空间 ，也便于运输，同时在搁置不使用期间或者在运输过程中，也不易受损。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种实时动态平衡装置，其用于实现承载物运动的平稳性；其特征在于：其包括： |
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| 说明书全文 | 一种实时动态平衡装置技术领域[0001] 本发明涉及一种平衡装置，尤其涉及一种实时动态平衡装置。 背景技术[0002] ITER真空室体积巨大，为高约13米，宽约7米的环状结构，在对接组装过程中，很容易因重心微小的偏差而发生倾翻，造成巨大的财产损失，产生极大的安全隐患。ITER真空室：用于国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)真空室组装的平衡装置目前，我国国内用于真空室组装的平衡结构只支持静态平衡，在动态平衡方面还是一片空白。 发明内容[0003] 本发明是为了避免上述现有技术的不足之处，提供一种实时动态平衡装置，用于实现承载物运动的平稳性，承载物如ITER真空室，能实现ITER真空室在组装移动过程中的实时动态平衡。 [0004] 本发明的解决方案是：一种实时动态平衡装置，其用于实现承载物运动的平稳性；其包括： [0006] 支撑机构，其安装在基座上用于支撑基座，支撑机构包括四个支撑臂，四个支撑臂的一端分别与四个支耳转动连接，四个支撑臂的另一端底部均安装一个转动轮； [0007] 旋转机构，其安装基座和支撑机构之间用于调节支撑机构相对基座的角度保证承载物运动的平稳性；旋转机构包括四个活塞缸：活塞缸一的一端转动安装在与支耳一相对应的支撑臂一上，活塞缸二的一端转动安装在与支耳二相对应的支撑臂二上，活塞缸一的另一端和活塞缸二的另一端均转动安装在基座的侧壁上且位于支耳一和支耳二之间，同时活塞缸一与活塞缸二上下错位布局且活塞缸一位于活塞缸二的上层；活塞缸三的一端转动安装在与支耳三相对应的支撑臂三上，活塞缸三的另一端转动安装在基座的侧壁上且位于支耳二和支耳三之间；活塞缸四的一端转动安装在与支耳四相对应的支撑臂四上，活塞缸四的另一端转动安装在基座的侧壁上且位于支耳四和支耳一之间。 [0008] 作为上述方案的进一步改进，支耳一和支耳三的中心连线，支耳二和支耳四的中心连线，这两个中心连线的交点位于平分基座的平分面上；支耳一和支耳四位于该平分面的一侧，支耳二和支耳三位于该平分面的相对另一侧；活塞缸一在基座上的转动安装点和活塞缸二在基座上的转动安装点之间的连线的中点也位于该平分面上。 [0009] 作为上述方案的进一步改进，每个支撑臂通过一个缓冲机构安装相应转动轮。 [0010] 进一步地，每个支撑臂的底部开设凹槽，该缓冲机构包括导引杆、弹簧、限位件；导引杆的两端宽度不同，宽度窄的一端套设弹簧后穿过相应凹槽且穿透相应支撑臂，并固定限位件通过限位件将整个导引杆限位在相应支撑臂上，而宽度宽的相对另一端安装相应转动轮，通过弹簧的弹性形变调节导引杆上的转动轮相对相应支撑臂的高度。 [0011] 优选地，限位件为螺母。 [0012] 优选地，导引杆上开设安装相应转动轮的安装槽，转动轮通过一个销轴安装在相应安装槽内。 [0013] 作为上述方案的进一步改进，每个活塞缸的两端均通过一个铰链安装部转动连接在相应部件上。 [0014] 作为上述方案的进一步改进，每个支耳开设一个安装通孔，每个支撑臂采用一个转轴组装在相应安装通孔中而转动安装在相应支耳上。 [0015] 作为上述方案的进一步改进，每个支撑臂的底部有至少一个凹陷。 [0016] 作为上述方案的进一步改进，基座的底部安装若干万向轮。 [0017] 本发明的实时动态平衡装置，能实现承载物如ITER真空室在组装移动过程中的实时动态平衡；对ITER真空室起缓冲作用；能有效平衡ITER真空室前进时四个支撑臂的力矩，同时不会引起ITER真空室对接过程中的干涉；活塞缸一与活塞缸二的上下错位布局，有效增加了活塞缸一与活塞缸二的可选行程，分别扩大了支撑臂一和支撑臂二的摆动角度的控制范围；本发明在不使用时，这些支撑臂可以最大程度的向基座收紧，节约工作空间，也便于运输，同时在搁置不使用期间或者在运输过程中，也不易受损；当ITER真空室在组装过程中开始对接时，导引杆绕整个装置的中心轴旋转，自动调节到某一角度使转动轮行进阻力最小，实现实时支撑。附图说明 [0018] 图1是本发明的实时动态平衡装置的结构示意图，其中为了简洁直观，除主要部件外轮廓外都进行了隐藏。 [0019] 图2是图1的俯视图。 [0020] 图3是图1中的基座1的结构示意图。 [0021] 图4是图3的俯视图。 [0022] 图5是图1中支撑臂四33的局部剖视图。 [0023] 图6是图1中支撑臂三32的俯视图。 [0024] 图7是图5中导引杆314未剖视前的结构示意图。 [0025] 图8是图1中活塞缸三21的剖视图。 [0026] 图9是图1中活塞缸二22的剖视图。 具体实施方式[0027] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0028] 请参阅图1及图2，本发明的实时动态平衡装置用于实现承载物如ITER真空室131运动的平稳性，ITER真空室131在实际产品中体积是非常大的，采用本发明可以在对接组装过程中，避免因重心微小的偏差而发生倾翻，造成巨大的财产损失，产生极大的安全隐患的情况发生。 [0029] 本实施例的实时动态平衡装置主要包括三大部分：基座1、支撑机构3、旋转机构2，除此之外还可以增加一些不影响本装置在ITER真空室131组装移动过程中实现ITER真空室131实时平衡功能的部件。基座1部分——承受ITER真空室131的主要重量，旋转机构2部分——通过控制四个活塞缸(如下所述)的伸缩完成支撑机构3的角度控制。支撑机构3部分——通过缓冲机构(如下所述实现缓冲功能的相关部件)完成ITER真空室131组装过程在不同地面上的平衡。 [0030] 请结合图3及图4，基座1用于安装ITER真空室131，基座1设置上、下两层支耳结构。每层支耳结构包括四个支耳：支耳一113、支耳二112、支耳三111和支耳四114。 [0031] 支耳一113和支耳二112对称且同向布置在基座1的一端，支耳三111和支耳四114对称且反向布置在基座1的相对另一端。支耳一113和支耳三111的中心连线，支耳二112和支耳四114的中心连线，这两个中心连线的交点位于平分基座1的平分面上。支耳一113和支耳四114位于该平分面的一侧，支耳二112和支耳三111位于该平分面的相对另一侧。 [0032] 基座1的底部可安装若干万向轮141，通过万向轮141与地面接触，可自由调节ITER真空室131的组装位置。因此，基座1底部的万向轮141能完成ITER真空室131的移动对接，万向轮141在选择时，最好采用支撑角度可调，以便不使用时可以收缩，因而不会影响ITER真空室131各部分对接的万向轮。 [0033] 支撑机构3安装在基座1上用于支撑基座1，支撑机构3包括四个支撑臂：支撑臂一34、支撑臂二31、支撑臂三32、支撑臂四33。四个支撑臂的一端分别与四个支耳转动连接，四个支撑臂的另一端底部均安装一个转动轮317，因而实现在ITER真空室131组装移动过程中的缓冲作用。由于支耳一113和支耳二112对称且同向布置在基座1的一端，支耳三111和支耳四114对称且反向布置在基座1的相对另一端，因此能有效平衡ITER真空室131前进时四个支撑臂的力矩，同时不会引起ITER真空室131对接过程中的干涉，这也是本发明的重点之一。 [0034] 四个支撑臂转动连接在相应支耳上时，每个支耳可开设一个安装通孔，每个支撑臂采用一个转轴组装在相应安装通孔中而转动安装在相应支耳上。如支耳一113、支耳二112、支耳三111和支耳四114的对应安装通孔分别采用转轴一43、转轴二42、转轴三41、转轴四44。 [0035] 每个支撑臂的底部可有至少一个凹陷311。当然，支撑臂也可以为横截面采用门式结构的部件，起缓冲作用的相关部件则位于其前端。支撑臂呈横截面为“冂”式结构的方式，可在实现平衡要求的前提下有效减轻支撑臂的重量，降低制造成本。支撑臂在图6的俯视图中，其结构形状表现为一哨子式结构，旨在减少干涉。 [0036] 为了进一步提高缓冲效果，请结合图5、图6、图7，每个支撑臂可通过一个缓冲机构安装相应转动轮317。每个支撑臂的底部可开设安装该缓冲机构的凹槽319，在本实施例中，该缓冲机构包括导引杆314、弹簧315、限位件312。 [0037] 导引杆314的两端宽度不同，导引杆314可以选择呈阶梯状且同轴连接的两个圆柱，两个圆柱最好一体成型以增加结构强度。导引杆314宽度窄的一端套设弹簧315后穿过相应凹槽319且穿透相应支撑臂，并固定限位件312通过限位件312将整个导引杆314限位在相应支撑臂上，而宽度宽的相对另一端安装相应转动轮317，通过弹簧315的弹性形变调节导引杆314上的转动轮317相对相应支撑臂的高度。限位件312可为螺母，或者其它能够阻止导引杆314脱离相应凹槽319的部件，采用螺母比较安装比较简便，只需在导引杆314上设置相应的外螺纹。 [0038] 导引杆314在安装相应转动轮317时，导引杆314上可开设安装相应转动轮317的安装槽320，转动轮317通过一个销轴318安装在相应安装槽320内。在采用销轴318时，为了防止销轴318在转动轮317长期使用的情况下慢慢脱离转动轮317，可以在销轴318的两端设置紧固件316，如螺母。 [0039] 本实施例中，本发明的实时动态平衡装置通过该缓冲机构，可以不需要地面绝对平整就能够实现ITER真空室131的平衡。另一方面，导引杆314在相应凹槽319内的安装方式，还可以实现转动轮317的万向功能，因为导引杆314也是可以在相应凹槽319内旋转，极大提高ITER真空室131运动的平稳性。 [0040] 旋转机构2安装基座1和支撑机构3之间用于调节支撑机构3相对基座1的角度保证ITER真空室131运动的平稳性。旋转机构2包括四个活塞缸：活塞缸一23、活塞缸二22、活塞缸三21、活塞缸四24。 [0041] 活塞缸一23的一端转动安装在与支耳一113相对应的支撑臂一34上，活塞缸二22的一端转动安装在与支耳二112相对应的支撑臂二31上，活塞缸一23的另一端和活塞缸二22的另一端均转动安装在基座1的侧壁上且位于支耳一113和支耳二112之间，同时活塞缸一23与活塞缸二22上下错位布局且活塞缸一23位于活塞缸二22的上层。活塞缸三21的一端转动安装在与支耳三111相对应的支撑臂三32上，活塞缸三21的另一端转动安装在基座1的侧壁上且位于支耳二112和支耳三111之间。活塞缸四24的一端转动安装在与支耳四114相对应的支撑臂四33上，活塞缸四24的另一端转动安装在基座1的侧壁上且位于支耳四114和支耳一113之间。活塞缸一23在基座1上的转动安装点和活塞缸二22在基座1上的转动安装点之间的连线的中点也位于该平分面上。 [0042] 每个活塞缸可以采用液压缸也可以采用气压缸，只要能通过活塞缸控制支撑臂的旋转角度，便于机电一体化自动控制即可。另外，活塞缸一23与活塞缸二22的上下错位布局也是本发明的重点之一，活塞缸一23与活塞缸二22实现上下分层，有效增加了活塞缸一23与活塞缸二22的可选行程，分别扩大了支撑臂一34和支撑臂二31的摆动角度的控制范围。而且本发明在不使用时，这些支撑臂可以最大程度的向基座1收紧，节约工作空间，也便于运输，同时在搁置不使用期间或者在运输过程中，也不易受损。四个活塞缸在选择时，为了降低活塞缸在整个装置上的安装误差带来的活塞杆行程误差，最好采用同一规格，如果没办法做到同一规格，尽量活塞缸三21、活塞缸四24为同一规格，而活塞缸一23、活塞缸二22为同一规格。 [0043] 每个活塞缸的两端均可通过一个铰链安装部转动连接在相应部件上。采用铰链安装部的转动连接方式，可在基座1的侧面上设置四个铰链安装部：铰链安装部一124、铰链安装部二121、铰链安装部三123和铰链安装部四122。 [0044] 铰链安装部一124和铰链安装部二121对称分布在基座1的相对两侧上，且铰链安装部一124位于支耳一113和支耳三114之间，而铰链安装部二121位于支耳二112和支耳四111之间，铰链安装部三123和铰链安装部四122错位分布在基座1的同一侧且位于支耳一 113和支耳二112之间。 [0045] 在活塞缸具体转动连接在铰链安装部上时，可采用转动轴，如附图1中的从左至右的附图标记58、57、56、55、54、53、52、51，都是表示转动轴。当然了，转动轴也可以采用销轴代替，只要能安装在相应铰链安装部内将活塞缸转动连接在基座1或支撑臂上即可。 [0046] 在旋转机构3中，每个支撑臂通过相应活塞缸的活塞伸缩来控制相应支撑臂的旋转角度。请结合图8及图9，其中，图8是图1中活塞缸三21的剖视图，图9是图1中活塞缸二22的剖视图。活塞缸三21包括缸体一223、一端延伸在缸体一223内的活塞杆一221、防止活塞杆一221脱离缸体一223的缸盖一222。同理，活塞缸二22包括缸体二213、一端延伸在缸体一213内的活塞杆一211、防止活塞杆一211脱离缸体一213的缸盖二212。从图8和图9中可以看出，两个活塞缸的活塞杆行程不同，最终实现每个支撑臂通过相应活塞缸的活塞伸缩来控制相应支撑臂的旋转角度的目的。当然了，每个支撑臂的安装还是有一定技术的，不是随意安装的。在本实施例中，支耳一113和支耳三111的中心连线，支耳二112和支耳四114的中心连线，这两个中心连线的交点位于平分基座1的平分面上。支耳一113和支耳四114位于该平分面的一侧，支耳二112和支耳三111位于该平分面的相对另一侧；活塞缸一23在基座1上的转动安装点和活塞缸二22在基座1上的转动安装点之间的连线的中点也位于该平分面上。 |
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