CN216697561U - 一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置，包括电动缸机构，嵌套电动缸机构内侧的液压支撑杆机构；电动缸机构按正三角形设置在平台上台板与平台下底板之间，包括电动缸机构包括电动缸下铰链及支座组件、电动缸总成和电动缸上铰链及支座组件；液压支撑杆机构包括支撑杆下铰链及支座、支撑杆总成和支撑杆上铰链及支座；使用时，液压支撑杆总成随六组电动缸总成一起运动，起到平衡部分重力的作用；在电机功率相同的情况下反向重力平衡六自由度运动平台能够承受更大的载荷，或在伺服电机功率相同的情况下动感平台能够实现更好的运动特性，大大提高了六自由度运动平台的安全性，具有结构新颖、安全性好、使用方便的特点。

Description

一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置

技术领域

本实用新型涉及自动化设备技术领域，具体涉及一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置。

背景技术

通常驾驶训练模拟器的运动模拟设备采用的是俯仰转动、翻滚转动、垂向移动的三个自由度或沿X、Y、Z轴向移动及绕X、Y、Z轴向转动六个自由度的运动平台***进行车辆行驶过程中姿态的模拟；驾驶舱与运动平台***平台上台板相联接，并随着平台上台板一起运动，实现受训者在驾驶车辆过程中的运动体验；

现有的六自由度运动平台是指通过沿X、Y、Z轴向移动及绕X、Y、Z轴向转动的6个运动来完成空间任意位置、姿态的并联机构，由运动执行机构和控制部分组成；六自由度运动平台***的总功率是由载荷和运动速度决定的，对于大载荷、高速运动，且功率有一定限制的应用场合，使用现有的运动平台***就显得力不从心；

因此急需设计出一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置，使用时能在伺服电机功率相同的情况下反向重力平衡六自由度运动平台***能够承受更大的载荷。

实用新型内容

针对上述存在的问题，本实用新型旨在提供一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置，装置包括设置在平台上台板与平台下底板之间的电动缸机构和液压支撑杆机构，液压支撑杆总成并联于电动缸总成中间，两端分别与平台上台板和平台下底板铰接，跟随六组电动缸总成一起运动，起到平衡部分重力的作用，构成反向重力平衡六自由度运动平台***；即在伺服电机功率相同的情况下反向重力平衡六自由度运动平台能够承受更大的载荷，亦或在伺服电机功率相同的情况下动感平台能够实现更好的运动特性，也大大提高了六自由度运动平台的安全性，具有结构新颖、安全性好、使用方便的特点。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置，包括电动缸机构，以及嵌套电动缸机构内侧的液压支撑杆机构；

所述电动缸机构按正三角形的分布形式设置在平台上台板与平台下底板之间，包括电动缸机构包括电动缸下铰链及支座组件、电动缸总成和电动缸上铰链及支座组件，电动缸总成的下端通过电动缸下铰链及支座组件与平台下底板连接，电动缸总成的上端通过电动缸上铰链及支座组件与平台上台板连接；

所述液压支撑杆机构包括支撑杆下铰链及支座、支撑杆总成和支撑杆上铰链及支座，所述支撑杆总成的上、下两端均设置有第三轴承，所述支撑杆总成的下端通过支撑杆下铰链及支座与平台下底板连接，支撑杆总成的上端通过支撑杆上铰链及支座与平台上底板连接。

优选的，所述的电动缸下铰链及支座组件设置在平台下底板上，电动缸上铰链及支座组件设置在平台上台板上。

优选的，所述的电动缸下铰链及支座组件和电动缸上铰链及支座组件均包括连接支座、第一转动连接轴和第二转动连接轴，所述连接支座对称设置，且在连接支座上设置有连接孔，所述连接孔分别与平台上台板或平台下底板连接，所述第一转动连接轴设置在对称设置的两个连接支座之间，且第一转动连接轴通过第一轴承与连接支座转动连接，所述第二转动连接轴设置在第一转动连接轴上，且与第一转动连接轴相互垂直，第二转动连接轴通过第二轴承与U形连接槽转动连接，所述U形连接槽设置在电动缸总成的下端。

优选的，所述的电动缸总成包括伺服电机、缸体底座、缸体、滚珠丝杠、活塞、从动带轮、同步带和主动带轮，所述所述缸体底座设置在缸体的底部，缸体底座的下端与电动缸下铰链及支座组件配合使用，且在所述缸体底座的一侧还设置有伺服电机，所述伺服电机的动力输出端设置有主动带轮，主动带轮通过同步带与从动带轮联接，所述从动带轮与滚珠丝杠联接，滚珠丝杠设置在缸体内，且滚珠丝杠与活塞螺纹连接。

优选的，所述的支撑杆总成的上、下两端均设置有第三轴承，所述支撑杆下铰链及支座设置在平台下底板上，且与支撑杆总成下端的第三轴承连接，所述支撑杆上铰链及支座设置在平台上台板上，且与支撑杆总成上端的第三轴承连接。

优选的，所述的支撑杆总成包括液压管套和活塞杆，所述活塞杆活动设置在液压管套内，沿套筒轴线做往复直线运动，且在液压管套的上端设置有第一液压管连接柱，下端设置有第二液压管连接柱，所述第三轴承在液压管套的下端和活塞杆的上端均有设置。

优选的，所述的支撑杆下铰链及支座、支撑杆上铰链及支座均包括联接座、十字关节中间连接件和第三转动连接轴，所述十字关节中间连接件上设置有安装槽，所述第三轴承内置于安装槽内，且通过第三转动连接轴与十字关节中间连接件连接，所述十字关节中间连接件的两端还设置有第四转动连接轴，所述第四转动连接轴通过第四轴承与联接座连接，所述联接座上设置有联接孔，所述联接孔分别与平台上台板或平台下底板连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开了一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置，与现有技术相比，本实用新型的改进之处在于：

(1)本实用新型设计了一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置，电动缸机构和液压支撑杆机构，液压支撑杆机构并联于电动缸机构中间，两端分别与平台上台板和平台下底板铰链连接，跟随六组电动缸机构一起运动，起到平衡部分重力的作用，构成反向重力平衡六自由度运动平台***；即在伺服电机功率相同的情况下反向重力平衡六自由度运动平台能够承受更大的载荷，亦或在伺服电机功率相同的情况下动感平台能够实现更好的运动特性，也大大提高了六自由度运动平台的安全性，具有结构新颖、安全性好、使用方便的优点；

(2)本平台***在六组电动缸机构的内部嵌套着六组液压支撑杆机构，当电动缸中的螺母滚珠丝杠在电机的带动下做旋转运动时，推动活塞做往复直线运动，驱动平台上台板做出各种复合运动，从而完成车辆运行过程中各种运动姿态的复现；与此同时，嵌套在六组电动缸内部的六组液压支撑杆跟随平台上台板运动，起到抵消部分重力的作用；

附图说明

图1为本实用新型基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置的结构示意图I。

图2为本实用新型基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置的结构示意图II。

图3为本实用新型电动缸下铰链及支座组件的结构示意图。

图4为本实用新型电动缸上铰链及支座组件的结构示意图。

图5为本实用新型电动缸总成的结构示意图。

图6为本实用新型电动缸总成的分解图。

图7为本实用新型支撑杆机构上铰链及支座的结构示意图。

图8为本实用新型支撑杆机构下铰链及支座的结构示意图。

图9为本实用新型支撑杆机构总成的结构示意图。

图10为本实用新型阀组与阀块的结构示意图。

图11为本实用新型气压蓄能器的结构示意图。

图12为本实用新型液压加注装置的结构示意图。

其中：1.平台上台板，2.电动缸下铰链及支座组件，21.连接支座，22.第一转动连接轴，23.第一轴承，24.第二转动连接轴，25.第二轴承，3.电动缸总成，31.U形连接槽，32.伺服电机，33.缸体底座，34.缸体，35.滚珠丝杠，36.活塞，37.从动带轮，38.同步带，39.主动带轮，4.电动缸上铰链及支座组件，5.平台下底板，51.第一联接螺孔，52.第二联接螺孔，6.配重块，7.支撑杆下铰链及支座，71.联接座，711.联接孔，72.十字关节中间连接件，721.安装槽，722.第四转动连接轴，73.第三轴承，74.第四轴承，75.第三转动连接轴，8.阀组与阀块，81.阀块，82.液压软管接头，83.电磁阀，84.阀块堵头，85.阀块支架，86.测压接头，87.主油路蓄能器接口，88.主油路分支接口，9.支撑杆总成，91.液压管套，92.活塞杆，93.第一液压管连接柱，74.第二液压管连接柱，10.支撑杆上铰链及支座，11.气压蓄能器，111.蓄能器支架，112.蓄能器抱箍，113.蓄能器本体，114.球阀，12.液压加注装置，121.加注油泄油阀块，122.手动泵，123.卸荷阀，124.测压接头，125.压力测点转接头，126.压力传感器，127.压力表，128.吸油口，129.加注阀，13.搬运撬块，14.梯形卡槽。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的描述。

参照附图1-12所示的一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置，包括电动缸机构，以及嵌套电动缸机构内侧的液压支撑杆机构；

所述电动缸机构按正三角形的分布形式设置在平台上台板1与平台下底板5之间，包括电动缸机构包括电动缸下铰链及支座组件2、电动缸总成3和电动缸上铰链及支座组件4，电动缸总成3的下端通过电动缸下铰链及支座组件2与平台下底板5连接，电动缸总成3的上端通过电动缸上铰链及支座组件4与平台上台板1连接；

所述液压支撑杆机构包括支撑杆下铰链及支座7、支撑杆总成9和支撑杆上铰链及支座10，所述支撑杆总成9的上、下两端均设置有第三轴承73，所述支撑杆总成9的下端通过支撑杆下铰链及支座7与平台下底板5连接，支撑杆总成9的上端通过支撑杆上铰链及支座10与平台上底板1连接，起到平衡部分重力的作用，形成反向重力平衡六自由度运动平台。

优选的，所述的电动缸下铰链及支座组件2设置在平台下底板5上，电动缸上铰链及支座组件4设置在平台上台板1上。

优选的，所述的电动缸下铰链及支座组件2和电动缸上铰链及支座组件4均包括连接支座21、第一转动连接轴22和第二转动连接轴24，所述连接支座21对称设置在平台上台板1或/和平台下底板5上，且在连接支座21上设置有联接孔，所述联接孔分别与平台上台板1或平台下底板5连接，所述第一转动连接轴22设置在对称设置的两个连接支座21之间，且第一转动连接轴22两端通过第一轴承23与连接支座21转动连接，所述第二转动连接轴24设置在第一转动连接轴22上，且与第一转动连接轴22相互垂直，第二转动连接轴24通过第二轴承25与U形连接槽31转动连接，即实现将所述电动缸总成3安装在平台上台板1与平台下底板5之间。

优选的，所述的电动缸总成3包括伺服电机32、缸体底座33、缸体34、滚珠丝杠35、活塞36、从动带轮37、同步带38和主动带轮39，所述所述缸体底座33设置在缸体34的底部，缸体底座33的下端与电动缸下铰链及支座组件2配合使用，且在所述缸体底座33的一侧还设置有伺服电机32，所述伺服电机32的动力输出端设置有主动带轮39，主动带轮39通过同步带38与从动带轮37联接，所述从动带轮37与滚珠丝杠35联接，滚珠丝杠35设置在缸体34内，且滚珠丝杠35上的螺母与活塞36联接，即在使用时，当电动缸机构的伺服电机32转动时，滚珠丝杠35在电机的带动下做旋转运动，滚珠丝杠35上的螺母推动活塞36在缸体34内做往复直线运动，使得平台上台板1做出各种复杂运动，从而完成舱体各种运动姿态的仿真，所述活塞36的前端部与电动缸上铰链及支座组件4配合使用，所述U形连接槽31分别设置在丝杆36的前端部和缸体底座33的底部。

优选的，所述的支撑杆总成9的上、下两端均设置有第三轴承73，所述第三轴承73分别与支撑杆下铰链及支座7和支撑杆上铰链及支座10配合使用；所述支撑杆下铰链及支座7和支撑杆上铰链及支座10均包括联接座71、十字关节中间连接件72和第三转动连接轴75，所述十字关节中间连接件72上设置有安装槽721，所述第三轴承73内置于在安装槽721内，且通过第三转动连接轴75与十字关节中间连接件72连接，所述十字关节中间连接件72的两端还设置有第四转动连接轴722，所述第四转动连接轴722通过第四轴承74与联接座71连接，所述联接座71上设置有联接孔711，所述联接孔711分别与平台上台板1或平台下底板5连接。

优选的，本申请所述液压支撑杆机构还包括阀组与阀块8、气压蓄能器11和液压加注装置12，所述阀组与阀块8的出油端与支撑杆总成9连接，通过阀组与阀块8控制六个支撑杆总成9的油压，阀组与阀块8的主油路蓄能器接口87与气压蓄能器11连接，在气压蓄能器11中储存有一定压力的预充氮气进行蓄能，作为能源，所述液压加注装置12与阀组与阀块8的主油路分支接口88连接，给阀组与阀块8提供压力，即上述液压支撑杆机构在使用时，电磁阀83开启，首先利用氮气的压缩特征作为运动执行机构的弹性体，带动支撑杆总成9随着电动缸的伸缩而运动，起到液压支撑杆随动支撑的作用，抵消部分重力载荷，完成随动负载重力平衡，此时液压随动支撑杆机构和气压蓄能器11形成完全封闭状态，因此，实现了液压油无损耗；而当出现紧急状态时，迅速关闭电磁阀83，关闭液压回路，由于液压油路闭锁使得液压随动支撑杆形成刚性体的支撑杆，这种状态可以在***断电或出现紧急状态时，液压随动进入安全状态起到支撑的作用，保证了平台上平板停留在任何位置，实现了连锁控制保护。

优选的，所述阀组与阀块8通过阀块支架85安装在平台下底板5上，且其包括阀块81、液压软管接头82、电磁阀83、阀块堵头84、测压接头86、主油路蓄能器接口87和主油路分支接口88，所述液压软管接头82设置有若干，且液压软管接头82通过液压软管与第一液压管连接柱93和第二液压管连接柱94连接，给支撑杆总成9供油，所述电磁阀83用于控制阀块堵头84动作，对液压软管接头82进行封堵，所述测压接头86连接压力表，主油路蓄能器接口87通过球阀114与蓄能器11连接，主油路分支接口88通过加注阀129与液压加注装置12连接，即在使用时，在***断电或出现紧急状态情况下，实现连锁控制保护，液压加注装置12用于给液压支撑机构充油，从而和蓄能器11，支撑杆总成9建立闭式液压弹性***。

优选的，所述的支撑杆总成9包括液压管套91和活塞杆92，所述活塞杆92活动设置在液压管套91内，且在液压管套91的上、下两端分别设置有第一液压管连接柱93、第二液压管连接柱94，所述第三轴承73设置在液压管套91的下端和活塞杆92的上端，所述第一液压管连接柱93、第二液压管连接柱94分别通过液压管与阀组与阀块8连接，通过阀组与阀块8控制液压加注装置12的流量大小，对支撑杆总成9进行充能，使其伸缩。

优选的，所述的气压蓄能器11通过蓄能器支架111和蓄能器抱箍112安装在平台下底板5上，且其具体为蓄能器本体113，所述蓄能器本体113通过连管和球阀114与主油路蓄能器接口87连接。

优选的，所述气压蓄能器11的工作原理为：气压蓄能器11内预充压力氮气，利用氮气的弹性压缩特征达到储存能量的目的，即作为有压闭式液压循环油源，实现液压支撑杆机构随动支撑的功能；支撑杆机构的液压油和气压蓄能器的氮气事先加注，完成加注后关闭进油口和蓄能器阀门，形成封闭带压力的弹性***。

优选的，所述的液压加注装置12包括加注油泄油阀块121，手动泵122，卸荷阀123，测压接头124，压力测点转接头125，压力传感器126，压力表127，吸油口128和加注阀129，所述吸油口128与油箱连接，手动泵122和卸荷阀123分别用于调节油压，压力传感器126和压力表127用于显示油压大小。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置，其特征在于：包括电动缸机构，以及嵌套电动缸机构内侧的液压支撑杆机构；

所述电动缸机构按正三角形的分布形式设置在平台上台板(1)与平台下底板(5)之间，包括电动缸机构包括电动缸下铰链及支座组件(2)、电动缸总成(3)和电动缸上铰链及支座组件(4)，电动缸总成(3)的下端通过电动缸下铰链及支座组件(2)与平台下底板(5)连接，电动缸总成(3)的上端通过电动缸上铰链及支座组件(4)与平台上台板(1)连接；

所述液压支撑杆机构包括支撑杆下铰链及支座(7)、支撑杆总成(9)和支撑杆上铰链及支座(10)，所述支撑杆总成(9)的上、下两端均设置有第三轴承(73)，所述支撑杆总成(9)的下端通过支撑杆下铰链及支座(7)与平台下底板(5)连接，支撑杆总成(9)的上端通过支撑杆上铰链及支座(10)与平台上台板(1)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置，其特征在于：所述的电动缸下铰链及支座组件(2)设置在平台下底板(5)上，电动缸上铰链及支座组件(4)设置在平台上台板(1)上。

3.根据权利要求2所述的一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置，其特征在于：所述的电动缸下铰链及支座组件(2)和电动缸上铰链及支座组件(4)均包括连接支座(21)、第一转动连接轴(22)和第二转动连接轴(24)，所述连接支座(21)对称设置，且在连接支座(21)上设置有连接孔，所述连接孔分别与平台上台板(1)或平台下底板(5)连接，所述第一转动连接轴(22)设置在对称设置的两个连接支座(21)之间，且第一转动连接轴(22)通过第一轴承(23)与连接支座(21)转动连接，所述第二转动连接轴(24)设置在第一转动连接轴(22)上，且与第一转动连接轴(22) 相互垂直，第二转动连接轴(24)通过第二轴承(25)与U形连接槽(31)转动连接，所述U形连接槽(31)设置在电动缸总成(3)的下端。

4.根据权利要求1所述的一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置，其特征在于：所述的电动缸总成(3)包括伺服电机(32)、缸体底座(33)、缸体(34)、滚珠丝杠(35)、活塞(36)、从动带轮(37)、同步带(38)和主动带轮(39)，所述缸体底座(33)设置在缸体(34)的底部，缸体底座(33)的下端与电动缸下铰链及支座组件(2)配合使用，且在所述缸体底座(33)的一侧还设置有伺服电机(32)，所述伺服电机(32)的动力输出端设置有主动带轮(39)，主动带轮(39)通过同步带(38)与从动带轮(37)联接，所述从动带轮(37)与滚珠丝杠(35)联接，滚珠丝杠(35)设置在缸体(34)内，且滚珠丝杠(35)与活塞(36)螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置，其特征在于：所述的支撑杆总成(9)的上、下两端均设置有第三轴承(73)，所述支撑杆下铰链及支座(7)设置在平台下底板(5)上，且与支撑杆总成(9)下端的第三轴承(73)连接，所述支撑杆上铰链及支座(10)设置在平台上台板(1)上，且与支撑杆总成(9)上端的第三轴承(73)连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置，其特征在于：所述的支撑杆总成(9)包括液压管套(91)和活塞杆(92)，所述活塞杆(92)活动设置在液压管套(91)内，沿套筒轴线做往复直线运动，且在液压管套(91)的上端设置有第一液压管连接柱(93)，下端设置有第二液压管连接柱(94)，所述第三轴承(73)在液压管套(91)的下端和活塞杆(92)的上端均有设置。

7.根据权利要求5所述的一种基于反向重力平衡六自由度运动平台***的支撑装置，其特征在于：所述的支撑杆下铰链及支座(7)、支撑杆上铰链及支座(10)均包括联接座(71)、十字关节中间连接件(72)和第三转动连接轴(75)，所述十字关节中间连接件(72)上设置有安装槽(721)，所述第三轴承(73)内置于安装槽(721)内，且通过第三转动连接轴(75)与十字关节中间连接件(72)连接，所述十字关节中间连接件(72)的两端还设置有第四转动连接轴(722)，所述第四转动连接轴(722)通过第四轴承(74)与联接座(71)连接，所述联接座(71)上设置有联接孔(711)，所述联接孔(711)分别与平台上台板(1)或平台下底板(5)连接。

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