CN107907154B - 一种大型带温控箱高精度三轴卧式转台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大型带温控箱高精度三轴卧式转台，包括：底座，两组外框组件，外框组件上固定连接有外框温控箱转动关节，中框架，中框架的两端各与一组外框组件相连接，第一角度测量装置与外框组件相连接，两组中框组件均与中框架固定连接，中框组件上固定连接有中框温控箱转动关节；内框架与两组中框组件分别连接，所述内框架上安装有温控箱，所述温控箱通过温控箱安装板与内框架固定连接，第二角度测量装置与中框组件相连接，用于测量内框架的旋转角度；内框组件与内框固定连接；负载安装架与内框组件固定连接，圆光栅与内框组件相连接。本发明解决了传统台体框架跨度尺寸大、转台重量大、成本较高的问题。

Description

一种大型带温控箱高精度三轴卧式转台

技术领域

本发明涉及一种三轴转台，特别是一种大型带温控箱高精度三轴卧式转台。

背景技术

传统带温控箱三轴转台包括外框机构、中框机构、内框机构、温控箱，其中外框机构包括：外框架、外框力矩电机、外框轴系、角编码A、旋转变压器A；中框机构包括:中框架、中框力矩电机、中框轴系、角编码B、旋转变压器B；内框机构包括：内框架、内框力矩电机、内框轴系、角编码C、负载安装架、温控箱。

外框机构位于转台最外端，由外框力矩电机和外框轴系组成驱动装置，通过外框力矩电机驱动外框回转，外框机构回转带动中框机构做旋转运动。中框机构由中框力矩电机和中框轴系成驱动装置，通过力矩电机驱动内框机构转动，带动其上安装的被测设备做旋转运动。内框机构由内框力矩电机和内框轴系组成驱动装置，通过内框力矩电机驱动负载安装架转动。温控箱在整个转台的最外侧。带温控箱三轴转台在大负载情况下的缺点是：第一，温控箱尺寸大，设备量大，成本高；第二，精度低，难以满足用户需求；第三，对转台中的元器件要求高，可靠性低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型带温控箱高精度三轴卧式转台，解决台体框架跨度尺寸大、谐振频率低、转台重量大、成本较高的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种大型带温控箱高精度三轴卧式转台，包括：

底座，所述底座为开口向上的U型底座，包括底壁、第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和第二侧壁连接在底壁的两端；

两组外框组件,所述两组外框组件分别与第一侧壁和第二侧壁固定连接，外框组件上固定连接有外框温控箱转动关节；

中框架，所述中框架的两端各与一组外框组件相连接，所述中框架在两组外框组件的带动下做旋转运动；

第一角度测量装置,所述第一角度测量装置与外框组件相连接，用于测量中框架的旋转角度；

两组中框组件，所述两组中框组件均与中框架固定连接，中框组件上固定连接有中框温控箱转动关节；

内框架，所述内框架与两组中框组件分别连接，并在中框组件的带动下做旋转运动，所述内框架上安装有温控箱，所述温控箱通过温控箱安装板与内框架固定连接，所述外框温控箱转动关节通过管路与中框温控箱转动关节相连通，所述中框温控箱转动关节通过管路与温控箱相连通；

第二角度测量装置,所述第二角度测量装置与中框组件相连接，用于测量内框架的旋转角度；

内框组件，所述内框组件与内框架固定连接；

负载安装架，所述负载安装架与内框组件固定连接，并在内框组件的带动下转动；

圆光栅，圆光栅与内框组件相连接，用于测量负载安装架的旋转角度。

本发明的有益效果是：本发明的大型带温控箱高精度三轴卧式转台，取消传统的将整个转台放置到大温控箱，采用小温控箱安装在转台内框的方式，解决了温控箱尺寸大、设备量大、成本高、可靠性低等问题。

进一步，每组所述外框组件包括外框轴系、外框轴承座和外框力矩电机，所述外框轴承座与第一侧壁或第二侧壁固定连接，所述外框轴系套设在外框轴承座内并与外框轴承座转动连接，所述外框力矩电机的输出轴与外框轴系相连接，所述外框力矩电机与外框轴承座固定连接；所述中框架与外框轴系相连接，并在外框轴系的带动下做旋转运动；所述第一角度测量装置固定连接在外框力矩电机的外侧。

上述进一步方案的有益效果在于：提供一种的具体的外框组件的驱动方式，其中所述外框轴系包括转动连接的旋转轴和成对角接触球轴承31。这一外框组件的连接方式，能够不通过传统的伺服电机、行星减速器、末级齿轮的传动方式的实现回转轴系的转动驱动，从而解决了设备量大、成本高、可靠性低等问题。

进一步，所述外框组件还包括外框罩，所述外框罩设置在外框轴承座外侧，并与底座通过螺钉固定连接。

上述进一步方案的有益效果在于：外框罩的设置一方面是能够将其的细节组件包裹在其内，从外形上看，更加整齐美观，另一方面能够避免外界的粉尘进入各个部件的连接处，影响使用寿命。

进一步，每组所述中框组件包括中框轴系和中框力矩电机，所述中框力矩电机与中框架固定连接，所述中框轴系的一端与中框力矩电机的输出轴连接；所述第二角度测量装置固定连接在外框力矩电机的外侧。

上述进一步方案的有益效果在于：提供一种的具体的中框组件的驱动方式，其中所述中框轴系包括转动连接的旋转轴和成对角接触球轴承31，从而解决了设备量大、成本高、可靠性低等问题。

进一步，所述中框组件还包括中框罩，所述中框罩设置在中框轴承座外侧，并与底座通过螺钉固定连接。

上述进一步方案的有益效果在于：中框罩的设置一方面是能够将其的细节组件包裹在其内，从外形上看，更加整齐美观，另一方面能够避免外界的粉尘进入各个部件的连接处，影响使用寿命。

进一步，所述内框组件包括内框轴系和内框力矩电机，所述内框力矩电机与内框固定连接，所述内框轴系与内框力矩电机的输出轴相连接；所述圆光栅置于内框力矩电机外侧并与内框力矩电机相连接。

上述进一步方案的有益效果在于：提供一种的具体的内框组件的驱动方式，其中所述内框轴系包括转动连接的内框轴和成对角接触球轴承31，所述内框轴为中空轴，所述负载安装架固定连接在内框轴上，从而解决了设备量大、成本高、可靠性低等问题。

进一步，还包括室外压缩机，所述室外压缩机通过管路与外框温控箱转动关节相连通。

上述进一步方案的有益效果在于：有效的实现室外压缩机与温控箱的连通，在保证精度效果的同时，能够满足小体积的温控箱的实现，有效的缩小了设备的体积，方便使用，并且减低制造成本。

进一步，所述第一角度测量装置和第二角度测量装置均为角编码器，其中，所述第一角度测量装置为角编码器A，所述第二角度测量装置为角编码器B。

上述进一步方案的有益效果在于：选择角编码器作为测量中框架和内框架的转动角度的角度测量装置，结合其功能上的限定较小，能够更好的进行角度的测量，从而更好的解决台体框架精度低、谐振频率低的问题。

进一步，还包括锁定销A和锁定销B，锁定销A连接在外框组件外侧，锁定销B连接在中框架底部，当锁定销A和锁定销B均解锁时，中框架可以转动，当锁定销A和锁定销B其中至少一个锁定时，中框架处于锁定状态，不能转动。

上述进一步方案的有益效果在于：锁定销的设置，能够限定其在非使用状态下不能发生转动位移，从而减少了矫正的难度，并且使其使用起来更为安全可靠。

进一步，还包括外框缓冲器，所述外框缓冲器通过外框缓冲器支架安装在底座的底壁上，所述外框缓冲器的高度与外框组件的高度相适配，用于限定外框组件的运动范围。

上述进一步方案的有益效果在于：外框缓冲器的设置，能够有效的限定外框组件的运动范围，进而进一步限定中框架的运动范围，有效的保证转台的精度和准度。

附图说明

图1.一种大型带温控箱高精度三轴卧式转台主视图，

图2.一种大型带温控箱高精度三轴卧式转台俯视图，

图3.一种大型带温控箱高精度三轴卧式转台侧视图，

图4.一种大型带温控箱高精度三轴卧式转台剖视图，

图5.一种大型带温控箱高精度三轴卧式转台内框机构局部剖视图。

附图标记说明：

1.角编码器A，2.角编码器B，3.中框架，4.U型底座，5.锁定销A，7. 外框轴承座A，8.外框轴承座B，9.外框力矩电机A，10.外框力矩电机B， 11.外框轴系A，12外框轴系B，13.外框罩A，14.外框罩B，15.中框轴系A， 16.中框轴系B，17.中框力矩电机A17，18.中框力矩电机B，19.中框罩A， 20.中框罩B，21.外框缓冲器A，22.外框缓冲器B，23.外框缓冲器支架A， 24.外框缓冲器支架B，25.锁定销B，26.内框力矩电机，27.内框轴系，28. 内框架，29.圆光栅，30.负载安装架，31.成对角接触球轴承31，32.旋转轴， 33.锁紧螺母，34.内框轴，35.测试负载，36.外框温控箱旋转关节，37.中框温控箱旋转关节，38.管路，40.温控箱安装板，41.温控箱。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

附图1-5 给出了一种具体的大型带温控箱高精度三轴卧式转台的结构，包括：角编码器A1、中框架3、角编码器B2、内框架28、圆光栅29、负载安装架30，还包括：U型底座4、外框轴承座A7、外框轴承座B8、外框力矩电机A9、外框力矩电机B10、外框轴系A11、外框轴系B12、成对角接触球轴承31、旋转轴32、锁紧螺母33、外框罩A13、外框罩B14、锁定销A5、外框缓冲器A21、外框缓冲器B22、外框缓冲器支架A23、外框缓冲器支架 B24、中框罩A19、中框罩B20、锁定销B25、中框力矩电机A17、中框力矩电机B18、中框轴系A15、中框轴系B16、内框力矩电机26、内框轴系27、内框轴、测试负载35。

外框轴系A11由成对角接触球轴承31与旋转轴32组成，成对角接触球轴承31安装在旋转轴32上，有锁紧螺母33固定。外框轴系B12与外框轴系A11结构类似。中框轴系A15、中框轴系B16、内框轴系27均与外框轴系A11类似。外框轴系A11和外框力矩电机A9置于外框轴承座A7的内部，外框轴承座A7置于U型底座4一端，并螺钉固定；外框轴系B12和外框力矩电机B10置于外框轴承座B8的内部，外框轴承座B8置于U型底座4另一端，并螺钉固定；外框力矩电机A9置于外框轴系A11的外侧，并用螺钉固定；外框力矩电机B10置于外框轴系B12的外侧，并用螺钉固定；角编码器 A置于外框力矩电机A9的外侧，并用螺钉固定；外框温控箱转动关节36置于外框力矩电机B10的外侧，并用螺钉固定；外框罩A13置于外框轴承座A7 的外侧，并用螺钉固定；外框罩B14置于外框轴承座B8的外侧，并用螺钉固定；锁定销A5置于外框轴承座A7的外侧，并螺钉固定；外框缓冲器A21 安装在外框缓冲器支架A23上，并螺钉固定；外框缓冲器支架A23安装在U 型底座4上，并螺钉固定；外框缓冲器B22安装在外框缓冲器支架B24上，并螺钉固定；外框缓冲器支架B24安装在U型底座4上，并螺钉固定；中框架3为八边形框架结构，置于外框轴承座A7和外框轴承座B8之间，并螺钉固定；中框轴系A15和中框力矩电机A17置于中框架3一端，并螺钉固定；中框轴系B16和中框力矩电机B18置于中框架3另一端，并螺钉固定；中框力矩电机A17置于中框轴系A15的外侧，并用螺钉固定；中框力矩电机B18 置于中框轴系A15的外侧，并用螺钉固定；角编码器B2置于中框力矩电机 A17外侧，并螺钉固定；中框温控箱转动关节37置于中框力矩电机B18的外侧，并用螺钉固定；中框罩A19置于中框力矩电机A17外侧并螺钉固定；中框罩B20置于中框力矩电机B18外侧，并螺钉固定；锁定销B25置于中框架 3底部，并螺钉固定；内框架28为环形结构。内框架28置中框轴系A15与中框轴系B16之间，并通过螺钉固定。温控箱41置于内框架28上，通过温控箱安装板40固定在内框架28上；内框力矩电机26和内框轴系27置于内框架28内，并螺钉固定；内框力矩电机26置于内框轴系27的外侧；圆光栅29置于内框力矩电机26外侧，并螺钉固定；负载安装架30置于内框轴上端面，并螺钉固定；内框轴为内中空结构。测试负载35置于负载安装架30上，并螺钉固定。压缩机放置在室外，压缩机与外框温控箱旋转关节36 之间用管路38连接；外框温控箱旋转关节36与中框温控箱旋转关节37用管路38连接。

一种大型带温控箱高精度三轴卧式转台工作时，首先将被测试负载35 置于负载安装架30上，并螺钉固定，锁定销A5、锁定销B25处于解锁状态，给大角加速度三轴转台加电，操作控制界面，分别依次输入外框、中框、内框所需要的位置角度，然后转台由外框力矩电机A9和外框力矩电机B10分别驱动外框轴系A11和外框轴系B12带动中框架3做旋转运动，通过角编码器A1进行位置和速度反馈并定位；由中框力矩电机A17和中框力矩电机B18 分别驱动中框轴系A15和中框轴系B16带动内框架28做回转运动，通过角编码器B2进行位置和速度反馈并定位；内框力矩电机26驱动内框轴系27 带动负载安装架30做回转运动，通过圆光栅29进行位置反馈并定位；外框缓冲器A21、外框缓冲器B22用于限定外框机构的运动范围。工控机开始测试、记录、保存数据。在操作界面依次输入不同的角度数值，可以进行不同位置的测试、记录、数据保存。完成整个工作后，关闭控制界面、工控机、总电源，完成测试工作。

本发明的一种大型带温控箱高精度三轴卧式转台工作时，首先将被测试负载置于负载安装架上，并螺钉固定，锁定销A5、锁定销B25处于解锁状态，给大角加速度三轴转台加电，操作控制界面，分别依次输入外框、中框、内框所需要的位置角度，然后转台由外框力矩电机A9和外框力矩电机B10分别驱动外框轴系A11和外框轴系B12带动中框架做旋转运动，通过角编码器 A进行位置和速度反馈并定位；由中框力矩电机A17和中框力矩电机B18分别驱动中框轴系A15和中框轴系B16带动内框架做回转运动，通过角编码器 B2进行位置和速度反馈并定位；内框力矩电机26驱动内框轴系27带动负载安装架30做回转运动，通过圆光栅进行位置反馈并定位；外框缓冲器A21、外框缓冲器B22用于限定外框机构的运动范围。工控机开始测试、记录、保存数据。在操作界面依次输入不同的角度数值，可以进行不同位置的测试、记录、数据保存。完成整个工作后，关闭控制界面、工控机、总电源，完成测试工作。

也就是说，本发明提供一种本发明提供一种大型带温控箱高精度三轴卧式转台，包括：底座，所述底座为U型底座，包括底壁、第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和第二侧壁连接在底壁的两端；两组外框组件,所述两组外框组件分别与第一侧壁和第二侧壁固定连接，外框组件上固定连接有外框温控箱转动关节；中框架，所述中框架的两端各与一组外框组件相连接，所述中框架在两组外框组件的带动下做旋转运动；第一角度测量装置,所述第一角度测量装置与外框组件相连接，用于测量中框架的旋转角度；两组中框组件，所述两组中框组件均与中框架固定连接，中框组件上固定连接有中框温控箱转动关节；内框架，所述内框架与两组中框组件分别连接，并在中框组件的带动下做回转运动，所述内框架上安装有温控箱，所述温控箱通过温控箱安装板与内框架固定连接；第二角度测量装置,所述第二角度测量装置与中框组件相连接，用于测量内框架的旋转角度；内框组件，所述内框组件与内框固定连接；负载安装架，所述负载安装架与内框组件固定连接，并在内框组件的带动下转动；圆光栅，圆光栅与内框组件相连接，用于测量负载安装架的旋转角度。还包括室外压缩机，所述室外压缩机通过管路与外框温控箱转动关节相连通，所述外框温控箱转动关节通过管路与中框温控箱转动关节相连通，所述中框温控箱转动关节通过管路与温控箱相连通。

每组所述外框组件包括外框轴系、外框轴承座和外框力矩电机，所述外框轴承座与第一侧壁或第二侧壁固定连接，所述外框轴系套设在外框轴承座内并与外框轴承座转动连接，所述外框力矩电机的输出轴与外框轴系相连接，所述外框力矩电机与外框轴承座固定连接；所述中框架与外框轴系相连接，并在外框轴系的带动下做旋转运动；所述第一角度测量装置固定连接在外框力矩电机的外侧。提供一种的具体的外框组件的驱动方式，其中所述外框轴系包括转动连接的旋转轴和成对角接触球轴承。这一外框组件的连接方式，能够不通过传统的伺服电机、行星减速器、末级齿轮的传动方式的实现回转轴系的转动驱动，从而解决了台体框架跨度尺寸大、转动惯量大、精度低、谐振频率低等问题。

所述外框组件还包括外框罩，所述外框罩设置在外框轴承座外侧，并与底座通过螺钉固定连接。外框罩的设置一方面是能够将其的细节组件包裹在其内，从外形上看，更加整齐美观，另一方面能够避免外界的粉尘进入各个部件的连接处，影响使用寿命。

每组所述中框组件包括中框轴系和中框力矩电机，所述中框力矩电机与中框架固定连接，所述中框轴系的一端与中框力矩电机的输出轴连接；所述第二角度测量装置固定连接在外框力矩电机的外侧。提供一种的具体的中框组件的驱动方式，其中所述中框轴系包括转动连接的旋转轴和成对角接触球轴承。这一中框组件的连接方式，能够不通过传统的伺服电机、行星减速器、末级齿轮的传动方式的实现回转轴系的转动驱动，从而解决了台体框架跨度尺寸大、转动惯量大、精度低、谐振频率低等问题。

所述中框组件还包括中框罩，所述中框罩设置在中框轴承座外侧，并与底座通过螺钉固定连接。中框罩的设置一方面是能够将其的细节组件包裹在其内，从外形上看，更加整齐美观，另一方面能够避免外界的粉尘进入各个部件的连接处，影响使用寿命。

所述内框组件包括内框轴系和内框力矩电机，所述内框力矩电机与内框固定连接，所述内框轴系与内框力矩电机的输出轴相连接；所述圆光栅置于内框力矩电机外侧并与内框力矩电机相连接。提供一种的具体的内框组件的驱动方式，其中所述内框轴系包括转动连接的内框轴和成对角接触球轴承，所述内框轴为中空轴，所述负载安装架固定连接在内框轴上。这一中框组件的连接方式，能够不通过传统的伺服电机、行星减速器、末级齿轮的传动方式的实现回转轴系的转动驱动，从而解决了台体框架跨度尺寸大、转动惯量大、精度低、谐振频率低等问题。

所述第一角度测量装置和第二角度测量装置均为角编码器，选择角编码器作为测量中框架和内框架的转动角度的角度测量装置，结合其功能上的限定较小，能够更好的进行角度的测量，从而更好的解决台体框架精度低、谐振频率低的问题。

还包括锁定销A和锁定销B，锁定销A连接在外框组件外侧，锁定销B 连接在中框架底部，但锁定销A和锁定销B均解锁时，中框架可以转动，当锁定销A和锁定销B均锁定时，中框架处于锁定状态，不能转动。锁定销的设置，能够限定其在非使用状态下不能发生转动位移，从而减少了矫正的难度，并且使其使用起来更为安全可靠。

还包括外框缓冲器，所述外框缓冲器通过外框缓冲器支架安装在底座的底壁上，所述外框缓冲器的高度与外框组件的高度相适配，用于限定外框组件的运动范围。外框缓冲器的设置，能够有效的限定外框组件的运动范围，进而进一步限定中框架的运动范围，有效的保证转台的精度和准度。

本发明的大型带温控箱高精度三轴卧式转台，取消了传统的伺服电机、行星减速器、末级齿轮的传动方式，采用力矩电机驱动回转轴系的方式，解决了台体框架跨度尺寸大、转动惯量大、精度低、谐振频率低等问题。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大型带温控箱高精度三轴卧式转台，其特征在于，包括：

底座，所述底座为开口向上的U型底座，包括底壁、第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和第二侧壁连接在底壁的两端；

两组外框组件,所述两组外框组件分别与第一侧壁和第二侧壁固定连接，外框组件上固定连接有外框温控箱转动关节；

中框架，所述中框架的两端各与一组外框组件相连接，所述中框架在两组外框组件的带动下做旋转运动；

第一角度测量装置,所述第一角度测量装置与外框组件相连接，用于测量中框架的旋转角度；

两组中框组件，所述两组中框组件均与中框架固定连接，中框组件上固定连接有中框温控箱转动关节；

内框架，所述内框架与两组中框组件分别连接，并在中框组件的带动下做旋转运动，所述内框架上安装有温控箱，所述温控箱通过温控箱安装板与内框架固定连接，所述外框温控箱转动关节通过管路与中框温控箱转动关节相连通，所述中框温控箱转动关节通过管路与温控箱相连通；

第二角度测量装置,所述第二角度测量装置与中框组件相连接，用于测量内框架的旋转角度；

内框组件，所述内框组件与内框架固定连接；

负载安装架，所述负载安装架与内框组件固定连接，并在内框组件的带动下转动；

圆光栅，圆光栅与内框组件相连接，用于测量负载安装架的旋转角度。

2.根据权利要求1所述的大型带温控箱高精度三轴卧式转台，其特征在于，每组所述外框组件包括外框轴系、外框轴承座和外框力矩电机，所述外框轴承座与第一侧壁或第二侧壁固定连接，所述外框轴系套设在外框轴承座内并与外框轴承座转动连接，所述外框力矩电机的输出轴与外框轴系相连接，所述外框力矩电机与外框轴承座固定连接；所述中框架与外框轴系相连接，并在外框轴系的带动下做旋转运动；所述第一角度测量装置固定连接在外框力矩电机的外侧。

3.根据权利要求2所述的大型带温控箱高精度三轴卧式转台，其特征在于，所述外框组件还包括外框罩，所述外框罩设置在外框轴承座外侧，并与底座通过螺钉固定连接。

4.根据权利要求2所述的大型带温控箱高精度三轴卧式转台，其特征在于，每组所述中框组件包括中框轴系和中框力矩电机，所述中框力矩电机与中框架固定连接，所述中框轴系的一端与中框力矩电机的输出轴连接；所述第二角度测量装置固定连接在外框力矩电机的外侧。

5.根据权利要求4所述的大型带温控箱高精度三轴卧式转台，其特征在于，所述中框组件还包括中框罩，所述中框罩设置在中框轴承座外侧，并与底座通过螺钉固定连接。

6.根据权利要求4所述的大型带温控箱高精度三轴卧式转台，其特征在于，所述内框组件包括内框轴系和内框力矩电机，所述内框力矩电机与内框固定连接，所述内框轴系与内框力矩电机的输出轴相连接；所述圆光栅置于内框力矩电机外侧并与内框力矩电机相连接。

7.根据权利要求1所述的大型带温控箱高精度三轴卧式转台，其特征在于，还包括室外压缩机，所述室外压缩机通过管路与外框温控箱转动关节相连通。

8.根据权利要求1-7任一所述的大型带温控箱高精度三轴卧式转台，其特征在于，还包括锁定销A和锁定销B，锁定销A连接在外框组件外侧，锁定销B连接在中框架底部，当锁定销A和锁定销B均解锁时，中框架可以转动，当锁定销A和锁定销B其中至少一个锁定时，中框架处于锁定状态，不能转动。

9.根据权利要求8所述的大型带温控箱高精度三轴卧式转台，其特征在于，还包括外框缓冲器，所述外框缓冲器通过外框缓冲器支架安装在底座的底壁上，所述外框缓冲器的高度与外框组件的高度相适配，用于限定外框组件的运动范围。