CN111716108B - 一种能够实现多角度精密调节的平台及其工作方法 - Google Patents

一种能够实现多角度精密调节的平台及其工作方法 Download PDF

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CN111716108B CN202010523933.4A CN202010523933A CN111716108B CN 111716108 B CN111716108 B CN 111716108B CN 202010523933 A CN202010523933 A CN 202010523933A CN 111716108 B CN111716108 B CN 111716108B
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Abstract

本发明提出了一种能够实现多角度精密调节的平台及其工作方法,包括底座,在底座上设置有能沿水平轴转动的竖向调节子平台,在该竖向调节子平台上设置有能沿竖直轴转动的水平调节子平台,在底座上和竖向调节子平台上均设置有驱动机构,两个驱动机构分别能够利用各自的丝杆驱动竖向调节子平台和水平调节子平台转动,从而实现水平调节子平台的多角度调节。本发明通过能沿水平轴转动的竖向调节子平台、能沿竖直轴转动的水平调节子平台的组合,从而实现整个平台的多角度调节;采用丝杆驱动对应的子平台转动,从而能够精密控制转动角度;平台能够用于任何需要精密控制转动角度的领域,尤其是需要远距离对准或校准的领域,适用范围广。

Description

一种能够实现多角度精密调节的平台及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种传动机构技术领域,特别是涉及一种能够实现多角度精密调节的平台及其工作方法。
背景技术
要实现平台的多角度转动,现有的方式通常是通过电机直接驱动,这种驱动方式精度低,无法满足对转动角度的精确控制,尤其是对于需要远距离对准或校准的设备来说,转动角度毫厘的偏差都会造成“差之毫厘失之千里”的情况发生,如何精密控制平台的转动角度,是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题,特别创新地提出了一种能够实现多角度精密调节的平台及其工作方法。
为了实现本发明的上述目的,本发明提供了一种能够实现多角度精密调节的平台,包括底座,在所述底座上设置有能沿水平轴转动的竖向调节子平台,在该竖向调节子平台上设置有能沿竖直轴转动的水平调节子平台,在所述底座上和竖向调节子平台上均设置有驱动机构,两个所述驱动机构分别能够利用各自的丝杆驱动竖向调节子平台和水平调节子平台转动,从而实现水平调节子平台的多角度调节。
在本发明的一种优选实施方式中,所述驱动机构还包括传动件,所述传动件滑动安装在对应的子平台上,且分别与对应丝杆的螺母转动连接,所述传动件的滑动方向与对应的丝杆呈夹角;在用于支撑丝杆的支撑座上设置有螺母接近开关,螺母接近开关的信号输出端与控制器的螺母接近信号输入端相连;
当所述丝杆转动时,带动螺母沿丝杆直线运动,螺母带动传动件在子平台上滑动的同时带动子平台转动,从而实现通过丝杆驱动子平台转动。采用以上结构,驱动机构通过巧妙的传动装置,实现了利用丝杆驱动子平台精密转动;传动过程中力的损失小,传动效率高;结构稳定可靠,易于获得,成本低。
在本发明的一种优选实施方式中,各所述子平台的转动平面、传动件与对应子平台之间的滑动平面、对应丝杆的中轴线三者相互平行。采用以上结构,布置合理,安装结构稳定可靠,利于力的高效传递。
在本发明的一种优选实施方式中,所述竖向调节子平台的水平轴与水平调节子平台的竖直轴相交,在所述水平轴与竖直轴的交点处设置有球铰,该球铰通过穿过水平调节子平台中心的限位轴安装在底座上,在所述球铰外设置有外罩,该外罩的上端与球铰的球座固定连接,下端与水平调节子平台固定连接,所述水平调节子平台与限位轴之间具有环形空隙。采用以上结构,有效提高了平台的平衡性,使平台在转动时更为平稳,同时,限位轴对竖向调节子平台起到限位的作用。
在本发明的一种优选实施方式中,所述竖向调节子平台安装在底座的第一弧形导轨上,所述竖向调节子平台包括两个前后对称的弧形支撑架,两个所述弧形支撑架的两端分别连接有一块水平安装板,两个所述弧形支撑架分别安装在第一弧形导轨的对应分导轨上;
所述水平调节子平台安装在竖向调节子平台的第二弧形导轨上,第二弧形导轨的两个分导轨分别设置在两块水平安装板上,所述水平调节子平台水平布置,其左右两端分别安装在第二弧形导轨的对应分导轨上。采用以上结构,各子平台的安装结构稳定可靠,支撑性好,有效保证平台转动时的稳定性。
在本发明的一种优选实施方式中,其中一个所述驱动机构的丝杆设置在两个弧形支撑架之间,在两个所述弧形支撑架的相对侧分别设置有第一滑轨,两根第一滑轨平行布置,该丝杆的螺母和两个第一滑轨分别通过一个传动件相连,且该丝杆与第一弧形导轨相切;
另一个所述驱动机构的丝杆设置在其中一块水平安装板上,在所述水平调节子平台上设置有两条平行的第二滑轨,两条所述第二滑轨位于该丝杆和对应的第二弧形导轨之间,该丝杆的螺母与第二滑轨之间同样通过传动件相连,且该丝杆与第二弧形导轨相切。采用以上结构,保证各子平台在转动时受力均衡,运行平稳;丝杆与弧形导轨相切,使传动效率更高,减少力的损失。
在本发明的一种优选实施方式中,所述螺母上设置有连接轴,所述传动件上设置有与连接轴轴孔配合的安装孔,所述螺母通过连接轴能转动地安装在传动件的安装孔内,并配备有轴承。采用以上结构,安装结构稳定可靠,减少螺母与传动件之间的摩擦力,提高传动效率。
在本发明的一种优选实施方式中,所述丝杆均为滚珠丝杆。采用以上结构,滚柱丝杆精度高,效率高。
在本发明的一种优选实施方式中,在所述水平调节子平台上远离驱动机构的一端设置有设备安装座。采用以上结构,设备安装座可用于安装设备。
在本发明的一种优选实施方式中,在支撑座上设置有用于计数驱动丝杆转动的驱动电机的驱动轴旋转圈数的计数器,计数器的计数输出端与控制器的计数输入端相连,驱动电机的正反转信号控制端与控制器的正反转信号输出端相连。精确控制丝杆上的螺母行走位移。
本发明还公开了一种能够实现多角度精密调节的平台的工作方法,包括以下步骤:
S1,***初始化;
S2,输入水平调节子平台和竖向调节子平台命令;
S3,控制器控制第一驱动电机和第二驱动电机工作,使其水平调节子平台和竖向调节子平台进行调节。
在本发明的一种优选实施方式中,在步骤S1中包括以下步骤:
S11,建立XYZ坐标系:
在底座上取A点作为XYZ坐标系的原点;其取A点的方法包括以下步骤:
S111,作第一丝杆在底座上的正投影,得到线段B;
S112,作第二丝杆在底座上的正投影,得到线段C;
S113,对步骤S111中得到的线段B作垂直平分线,得到直线D;
S114,对步骤S112中得到的线段C作垂直平分线,得到直线E;
S115,直线D和直线E的交点即为XYZ坐标系的原点;
S12,获取当前设备安装座的位置坐标,若当前设备安装座的位置坐标为(X1,Y1,Z1),起点坐标为(X0,Y0,Z0);
S13,若(Z1-Z0)>0,则控制器向第二驱动电机发送正转控制信号,控制第二丝杆上的螺母向第二驱动电机方向移动,其第二驱动电机的驱动轴旋转圈数为:
Figure GDA0003095828960000041
其中,L为第一弧形导轨的球心与第二丝杆中点的距离,R表示第二驱动电机的驱动轴半径,n表示第二驱动电机的驱动轴旋转圈数,k表示第二驱动电机的驱动轴旋转圈数与螺母行程的旋转行程因子比;
若(Z1-Z0)<0,则控制器向第二驱动电机发送反转控制信号,控制第二丝杆上的螺母向第二驱动电机的相反方向移动,其第二驱动电机的驱动轴旋转圈数为:
Figure GDA0003095828960000042
S14,若(X1-X0)>0且(Y1-Y0)>0,则控制器向第一驱动电机发送正转控制信号,控制第一丝杆上的螺母向第一驱动电机方向移动,其第一驱动电机的驱动轴旋转圈数为:
Figure GDA0003095828960000051
其中,L′为以第二弧形导轨的圆心与第一丝杆中点的距离,R′表示第一驱动电机的驱动轴半径,n′表示第一驱动电机的驱动轴旋转圈数,k′表示第一驱动电机的驱动轴旋转圈数与螺母行程的旋转行程因子比;
若(X1-X0)>0且(Y1-Y0)<0,则控制器向第一驱动电机发送反转控制信号,控制第一丝杆上的螺母向第一驱动电机相反方向移动,其第一驱动电机的驱动轴旋转圈数为:
Figure GDA0003095828960000052
在步骤S3中包括以下步骤:
S31,获取设备安装座的待转动至位置坐标,若设备安装座的待转动至位置坐标为(X2,Y2,Z2),起点坐标为(X0,Y0,Z0);
S32,若(Z2-Z0)>0,则控制器向第二驱动电机发送反转控制信号,控制第二丝杆上的螺母向第二驱动电机的相反方向移动,其第二驱动电机的驱动轴待旋转圈数为:
Figure GDA0003095828960000053
其中,L为第一弧形导轨的球心与第二丝杆中点的距离,R表示第二驱动电机的驱动轴半径,n″表示第二驱动电机的驱动轴待旋转圈数,k表示第二驱动电机的驱动轴旋转圈数与螺母行程的旋转行程因子比;
若(Z2-Z0)<0,则控制器向第二驱动电机发送正转控制信号,控制第二丝杆上的螺母向第二驱动电机方向移动,其第二驱动电机的驱动轴旋转圈数为:
Figure GDA0003095828960000054
S33,若(X2-X0)>0且(Y2-Y0)>0,则控制器向第一驱动电机发送反转控制信号,控制第一丝杆上的螺母向第一驱动电机的相反方向移动,其第一驱动电机的驱动轴待旋转圈数为:
Figure GDA0003095828960000061
其中,L′为以第二弧形导轨的圆心与第一丝杆中点的距离,R′表示第一驱动电机的驱动轴半径,n″′表示第一驱动电机的驱动轴待旋转圈数,k′表示第一驱动电机的驱动轴旋转圈数与螺母行程的旋转行程因子比;
若(X2-X0)>0且(Y2-Y0)<0,则控制器向第一驱动电机发送正转控制信号,控制第一丝杆上的螺母向第一驱动电机方向移动,其第一驱动电机的驱动轴待旋转圈数为:
Figure GDA0003095828960000062
在本发明的一种优选实施方式中,当控制器接收到螺母第一接近开关输出的信号,则控制器向第一驱动电机发送停止反转信号,之后控制器只能向第一驱动电机发送正转信号;
当控制器接收到螺母第二接近开关输出的信号,则控制器向第一驱动电机发送停止正转信号,之后控制器只能向第一驱动电机发送反转信号;
当控制器接收到螺母第三接近开关输出的信号,则控制器向第二驱动电机发送停止反转信号,之后控制器只能向第二驱动电机发送正转信号;
当控制器接收到螺母第四接近开关输出的信号,则控制器向第二驱动电机发送停止正转信号,之后控制器只能向第二驱动电机发送反转信号。防止丝杆上的螺母抵达支撑座,磨损零部件。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明能够:1、通过能沿水平轴转动的竖向调节子平台、能沿竖直轴转动的水平调节子平台的组合,从而实现整个平台的多角度调节;2、采用丝杆驱动对应的子平台转动,从而能够精密控制转动角度;3、平台能够用于任何需要精密控制转动角度的领域,尤其是需要远距离对准或校准的领域,适用范围广。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的A部放大图。
图3本发明的俯视图。
图4为图3中B-B剖视图。
图5为螺母的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
如图1至图5所示,一种能够实现多角度精密调节的平台,主要由底座5、水平调节子平台1、竖向调节子平台7、第一弧形导轨8、限位轴9、球铰10、外罩11、第一滑轨12、第二滑轨13、设备安装座14和驱动机构组成。
如图1至图4所示,在底座5上设置有能沿水平轴转动的竖向调节子平台7,在竖向调节子平台7上设置有能沿竖直轴转动的水平调节子平台1,本实施例中,水平轴和竖直轴均为虚拟轴。底座5包括底板和两块前后对称的侧板,在两块侧板之间设置有安装架,底座5上设置有第一弧形导轨8,第一弧形导轨8的两个分导轨分别安装在两块侧板上,竖向调节子平台7包括两个前后对称的弧形支撑架701,两个弧形支撑架701的两端分别连接有一块水平安装板702,两个弧形支撑架701分别安装在第一弧形导轨8的对应分导轨上。水平调节子平台1水平布置,且为左右对称的板状结构,在竖向调节子平台7上设置有第二弧形导轨6,第二弧形导轨6的两个分导轨分别设置在两块水平安装板702上,水平调节子平台1的左右两端分别安装在第二弧形导轨6的对应分导轨上。竖向调节子平台7和水平调节子平台1的安装结构稳定可靠,支撑性好。在水平调节子平台1上远离驱动机构的一端设置有设备安装座14,设备安装座14用于安装需要精确调整角度或位置的设备。
进一步地,竖向调节子平台7的水平轴与水平调节子平台1的竖直轴相交,在水平轴与竖直轴的交点处设置有球铰10,在底座5的安装架上设置有限位轴9,限位轴9下端固定在安装架上,上端穿过水平调节子平台1的中心孔,水平调节子平台1与限位轴9之间具有环形空隙,球铰10的球头固定在限位轴9顶端,在球铰10外设置有外罩11,外罩11的上端与球铰10的球座固定连接,下端与水平调节子平台1固定连接,球铰10能够有效提高整个平台的平衡性,使平台转动时更为平稳,同时,限位轴9对竖向调节子平台7的转动起到限位的作用。
如图1至图5所示,在底座5上和竖向调节子平台7上均设置有驱动机构,两个驱动机构分别能够利用各自的丝杆3驱动竖向调节子平台7和水平调节子平台1转动,从而实现水平调节子平台1的多角度调节,驱动机构包括传动件2和丝杆3,丝杆3均为滚珠丝杆,传动件2滑动安装在对应的子平台上,且分别与对应丝杆3的螺母301转动连接,传动件2的滑动方向与对应的丝杆3呈夹角。在用于支撑丝杆3的支撑座上设置有螺母接近开关,螺母接近开关的信号输出端与控制器的螺母接近信号输入端相连;螺母接近开关检测端朝向螺母;其中,安装在水平安装板上的支撑座为两个,分别为第一支撑座和第二支撑座;安装在底座5上的支撑座为两个,分别为第三支撑座和第四支撑座,其设置在第一支撑座上的螺母接近开关为螺母第一接近开关,螺母第一接近开关的信号输出端与控制器的螺母接近信号第一输入端相连,设置在第二支撑座上的螺母接近开关为螺母第二接近开关,螺母第二接近开关的信号输出端与控制器的螺母接近信号第二输入端相连,设置在第三支撑座上的螺母接近开关为螺母第三接近开关,螺母第三接近开关的信号输出端与控制器的螺母接近信号第三输入端相连,设置在第四支撑座上的螺母接近开关为螺母第四接近开关,螺母第四接近开关的信号输出端与控制器的螺母接近信号第四输入端相连。在支撑座上设置有用于计数驱动丝杆3转动的驱动电机的驱动轴旋转圈数的计数器,计数器的计数输出端与控制器的计数输入端相连;其计数器的个数为两个,分别为第一计数器和第二计数器,第一计数器计数第一驱动电机的驱动轴旋转圈数,第一驱动电机用于驱动设置在第一支撑座和第二支撑座间的丝杆,其该丝杆为第一丝杆,第一计数器的计数输出端与控制器的计数第一输入端相连,第一驱动电机的正反转信号控制端与控制器的第一驱动电机正反转信号输出端相连,第二计数器计数第二驱动电机的驱动轴旋转圈数,第二驱动电机用于驱动设置在第三支撑座和第四支撑座间的丝杆,其该丝杆为第二丝杆,第二计数器的计数输出端与控制器的计数第二输入端相连,第二驱动电机的正反转信号控制端与控制器的第二驱动电机正反转信号输出端相连;各子平台的转动平面、传动件2与对应子平台之间的滑动平面、对应丝杆3的中轴线三者相互平行。
进一步地,其中一个驱动机构的丝杆3设置在两个弧形支撑架701之间,在两个弧形支撑架701的相对侧分别设置有第一滑轨12,两根第一滑轨12平行布置,该丝杆3的螺母301和两个第一滑轨12分别通过一个传动件2相连,且该丝杆3与第一弧形导轨8相切。参见图5(a),该螺母301的前后两侧分别设置有连接轴301a,两个传动件2分别设置有与对应连接轴301a轴孔配合的安装孔,螺母301通过连接轴301a能转动地安装在对应传动件2的安装孔内,并配备有轴承。
进一步地,另一个驱动机构的丝杆3设置在其中一块水平安装板702上,并位于水平调节子平台1上方,在水平调节子平台1上设置有两条平行的第二滑轨13,该丝杆3的螺母301与第二滑轨13之间同样通过传动件2相连,且该丝杆3与第二弧形导轨6相切。参见图5(b),该螺母301的下方设置有连接轴301a,传动件2上设置有与连接轴301a轴孔配合的安装孔,螺母301通过连接轴301a能转动地安装在传动件2的安装孔内,并配备有轴承。弧形导轨6、传动件2和丝杆3均靠近水平调节子平台1的边缘,使水平调节子平台1更易转动,减少能耗。
进一步地,当丝杆3转动时,带动螺母301沿丝杆3直线运动,螺母301带动传动件2在子平台上滑动的同时带动子平台转动,从而实现通过丝杆3驱动子平台转动。驱动过程中,螺母301受到的合力分解为螺母301与传动件2之间的转动摩擦力、螺母301带动传动件2在子平台上滑动的滑动摩擦力以及螺母301通过传动件2驱动子平台转动的驱动力三个分力,本平台结构稳定可靠,驱动机构传动效率高,利用高精度丝杆对平台的多角度转动实现精密调节,适用于需要精密控制转动角度的领域,尤其是需要远距离对准或校准的领域。
在本发明的一种优选实施方式中,在支撑座上设置有用于计数驱动丝杆转动的驱动电机的驱动轴旋转圈数的计数器,计数器的计数输出端与控制器的计数输入端相连,驱动电机的正反转信号控制端与控制器的正反转信号输出端相连。精确控制丝杆上的螺母行走位移。
本发明还公开了一种能够实现多角度精密调节的平台的工作方法,包括以下步骤:
S1,***初始化;
S2,输入水平调节子平台1和竖向调节子平台7命令;
S3,控制器控制第一驱动电机和第二驱动电机工作,使其水平调节子平台1和竖向调节子平台7进行调节。
在本发明的一种优选实施方式中,在步骤S1中包括以下步骤:
S11,建立XYZ坐标系:
在底座5上取A点作为XYZ坐标系的原点;其取A点的方法包括以下步骤:
S111,作第一丝杆在底座5上的正投影,得到线段B;
S112,作第二丝杆在底座5上的正投影,得到线段C;
S113,对步骤S111中得到的线段B作垂直平分线,得到直线D;
S114,对步骤S112中得到的线段C作垂直平分线,得到直线E;
S115,直线D和直线E的交点即为XYZ坐标系的原点;以直线D指向第一丝杆方向为X轴,以直线E指向第二驱动电机相反方向为Y轴,以垂直于底座且指向球铰方向为Z轴;
S12,获取当前设备安装座14的位置坐标,若当前设备安装座14的位置坐标为(X1,Y1,Z1),起点坐标为(X0,Y0,Z0);
S13,若(Z1-Z0)>0,则控制器向第二驱动电机发送正转控制信号,控制第二丝杆上的螺母向第二驱动电机方向移动,其第二驱动电机的驱动轴旋转圈数为:
Figure GDA0003095828960000111
其中,L为第一弧形导轨的球心与第二丝杆中点的距离,R表示第二驱动电机的驱动轴半径,n表示第二驱动电机的驱动轴旋转圈数,k表示第二驱动电机的驱动轴旋转圈数与螺母行程的旋转行程因子比;
若(Z1-Z0)<0,则控制器向第二驱动电机发送反转控制信号,控制第二丝杆上的螺母向第二驱动电机的相反方向移动,其第二驱动电机的驱动轴旋转圈数为:
Figure GDA0003095828960000112
S14,若(X1-X0)>0且(Y1-Y0)>0,则控制器向第一驱动电机发送正转控制信号,控制第一丝杆上的螺母向第一驱动电机方向移动,其第一驱动电机的驱动轴旋转圈数为:
Figure GDA0003095828960000121
其中,L′为以第二弧形导轨的圆心与第一丝杆中点的距离,R′表示第一驱动电机的驱动轴半径,n′表示第一驱动电机的驱动轴旋转圈数,k′表示第一驱动电机的驱动轴旋转圈数与螺母行程的旋转行程因子比;
若(X1-X0)>0且(Y1-Y0)<0,则控制器向第一驱动电机发送反转控制信号,控制第一丝杆上的螺母向第一驱动电机相反方向移动,其第一驱动电机的驱动轴旋转圈数为:
Figure GDA0003095828960000122
||表示绝对值;
在步骤S3中包括以下步骤:
S31,获取设备安装座14的待转动至位置坐标,若设备安装座14的待转动至位置坐标为(X2,Y2,Z2),起点坐标为(X0,Y0,Z0);
S32,若(Z2-Z0)>0,则控制器向第二驱动电机发送反转控制信号,控制第二丝杆上的螺母向第二驱动电机的相反方向移动,其第二驱动电机的驱动轴待旋转圈数为:
Figure GDA0003095828960000123
其中,L为第一弧形导轨的球心与第二丝杆中点的距离,R表示第二驱动电机的驱动轴半径,n″表示第二驱动电机的驱动轴待旋转圈数,k表示第二驱动电机的驱动轴旋转圈数与螺母行程的旋转行程因子比;
若(Z2-Z0)<0,则控制器向第二驱动电机发送正转控制信号,控制第二丝杆上的螺母向第二驱动电机方向移动,其第二驱动电机的驱动轴旋转圈数为:
Figure GDA0003095828960000124
S33,若(X2-X0)>0且(Y2-Y0)>0,则控制器向第一驱动电机发送反转控制信号,控制第一丝杆上的螺母向第一驱动电机的相反方向移动,其第一驱动电机的驱动轴待旋转圈数为:
Figure GDA0003095828960000131
其中,L′为以第二弧形导轨的圆心与第一丝杆中点的距离,R′表示第一驱动电机的驱动轴半径,n″′表示第一驱动电机的驱动轴待旋转圈数,k′表示第一驱动电机的驱动轴旋转圈数与螺母行程的旋转行程因子比;
若(X2-X0)>0且(Y2-Y0)<0,则控制器向第一驱动电机发送正转控制信号,控制第一丝杆上的螺母向第一驱动电机方向移动,其第一驱动电机的驱动轴待旋转圈数为:
Figure GDA0003095828960000132
在本发明的一种优选实施方式中,当控制器接收到螺母第一接近开关输出的信号,则控制器向第一驱动电机发送停止反转信号,之后控制器只能向第一驱动电机发送正转信号;
当控制器接收到螺母第二接近开关输出的信号,则控制器向第一驱动电机发送停止正转信号,之后控制器只能向第一驱动电机发送反转信号;
当控制器接收到螺母第三接近开关输出的信号,则控制器向第二驱动电机发送停止反转信号,之后控制器只能向第二驱动电机发送正转信号;
当控制器接收到螺母第四接近开关输出的信号,则控制器向第二驱动电机发送停止正转信号,之后控制器只能向第二驱动电机发送反转信号。防止丝杆上的螺母抵达支撑座,磨损零部件。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种能够实现多角度精密调节的平台,包括底座,其特征在于,在所述底座上设置有能沿水平轴转动的竖向调节子平台,在该竖向调节子平台上设置有能沿竖直轴转动的水平调节子平台,在所述底座上和竖向调节子平台上均设置有驱动机构;
所述驱动机构包括传动件,所述传动件滑动安装在对应的子平台上,且分别与对应丝杆的螺母转动连接,所述传动件的滑动方向与对应的丝杆呈夹角;在用于支撑丝杆的支撑座上设置有螺母接近开关,螺母接近开关的信号输出端与控制器的螺母接近信号输入端相连;
所述竖向调节子平台的水平轴与水平调节子平台的竖直轴相交,在所述水平轴与竖直轴的交点处设置有球铰,该球铰通过穿过水平调节子平台中心的限位轴安装在底座上,在所述球铰外设置有外罩,该外罩的上端与球铰的球座固定连接,下端与水平调节子平台固定连接,所述水平调节子平台与限位轴之间具有环形空隙;
当各自所述丝杆转动时,带动对应螺母沿丝杆直线运动,螺母带动传动件在子平台上滑动的同时带动子平台转动,从而实现通过丝杆驱动子平台转动。
2.根据权利要求1所述的能够实现多角度精密调节的平台,其特征在于,各所述子平台的转动平面、传动件与对应子平台之间的滑动平面、对应丝杆的中轴线三者相互平行。
3.根据权利要求1所述的能够实现多角度精密调节的平台,其特征在于,所述竖向调节子平台安装在底座的第一弧形导轨上,所述竖向调节子平台包括两个前后对称的弧形支撑架,两个所述弧形支撑架的两端分别连接有一块水平安装板,两个所述弧形支撑架分别安装在第一弧形导轨的对应分导轨上;
所述水平调节子平台安装在竖向调节子平台的第二弧形导轨上,第二弧形导轨的两个分导轨分别设置在两块水平安装板上,所述水平调节子平台水平布置,其左右两端分别安装在第二弧形导轨的对应分导轨上。
4.根据权利要求3所述的能够实现多角度精密调节的平台,其特征在于,其中一个所述驱动机构的丝杆设置在两个弧形支撑架之间,在两个所述弧形支撑架的相对侧分别设置有第一滑轨,两根第一滑轨平行布置,该丝杆的螺母和两个第一滑轨分别通过一个传动件相连,且该丝杆与第一弧形导轨相切;
另一个所述驱动机构的丝杆设置在其中一块水平安装板上,在所述水平调节子平台上设置有两条平行的第二滑轨,两条所述第二滑轨位于该丝杆和对应的第二弧形导轨之间,该丝杆的螺母与第二滑轨之间同样通过传动件相连,且该丝杆与第二弧形导轨相切。
5.根据权利要求1所述的能够实现多角度精密调节的平台,其特征在于,所述螺母上设置有连接轴,所述传动件上设置有与连接轴轴孔配合的安装孔,所述螺母通过连接轴能转动地安装在传动件的安装孔内,并配备有轴承。
6.根据权利要求1所述的能够实现多角度精密调节的平台,其特征在于,所述丝杆均为滚珠丝杆;
或/和在所述水平调节子平台上远离驱动机构的一端设置有设备安装座;
或/和在支撑座上设置有用于计数驱动丝杆转动的驱动电机的驱动轴旋转圈数的计数器,计数器的计数输出端与控制器的计数输入端相连,驱动电机的正反转信号控制端与控制器的正反转信号输出端相连。
7.根据权利要求1~6之一所述的能够实现多角度精密调节的平台的工作方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,***初始化;
S2,输入水平调节子平台和竖向调节子平台命令;
S3,控制器控制第一驱动电机和第二驱动电机工作,使其水平调节子平台和竖向调节子平台进行调节。
8.根据权利要求7所述的能够实现多角度精密调节的平台的工作方法,其特征在于,在步骤S1中包括以下步骤:
S11,建立XYZ坐标系:
在底座上取A点作为XYZ坐标系的原点;其取A点的方法包括以下步骤:
S111,作第一丝杆在底座上的正投影,得到线段B;
S112,作第二丝杆在底座上的正投影,得到线段C;
S113,对步骤S111中得到的线段B作垂直平分线,得到直线D;
S114,对步骤S112中得到的线段C作垂直平分线,得到直线E;
S115,直线D和直线E的交点即为XYZ坐标系的原点;
S12,获取当前设备安装座的位置坐标,若当前设备安装座的位置坐标为(X1,Y1,Z1),起点坐标为(X0,Y0,Z0);
S13,若(Z1-Z0)>0,则控制器向第二驱动电机发送正转控制信号,控制第二丝杆上的螺母向第二驱动电机方向移动,其第二驱动电机的驱动轴旋转圈数为:
Figure FDA0003095828950000031
其中,L为第一弧形导轨的球心与第二丝杆中点的距离,R表示第二驱动电机的驱动轴半径,n表示第二驱动电机的驱动轴旋转圈数,k表示第二驱动电机的驱动轴旋转圈数与螺母行程的旋转行程因子比;
若(Z1-Z0)<0,则控制器向第二驱动电机发送反转控制信号,控制第二丝杆上的螺母向第二驱动电机的相反方向移动,其第二驱动电机的驱动轴旋转圈数为:
Figure FDA0003095828950000032
S14,若(X1-X0)>0且(Y1-Y0)>0,则控制器向第一驱动电机发送正转控制信号,控制第一丝杆上的螺母向第一驱动电机方向移动,其第一驱动电机的驱动轴旋转圈数为:
Figure FDA0003095828950000041
其中,L′为以第二弧形导轨的圆心与第一丝杆中点的距离,R′表示第一驱动电机的驱动轴半径,n′表示第一驱动电机的驱动轴旋转圈数,k′表示第一驱动电机的驱动轴旋转圈数与螺母行程的旋转行程因子比;
若(X1-X0)>0且(Y1-Y0)<0,则控制器向第一驱动电机发送反转控制信号,控制第一丝杆上的螺母向第一驱动电机相反方向移动,其第一驱动电机的驱动轴旋转圈数为:
Figure FDA0003095828950000042
在步骤S3中包括以下步骤:
S31,获取设备安装座的待转动至终点坐标,若设备安装座的待转动至终点坐标为(X2,Y2,Z2),起点坐标为(X0,Y0,Z0);
S32,若(Z2-Z0)>0,则控制器向第二驱动电机发送反转控制信号,控制第二丝杆上的螺母向第二驱动电机的相反方向移动,其第二驱动电机的驱动轴待旋转圈数为:
Figure FDA0003095828950000043
其中,L为第一弧形导轨的球心与第二丝杆中点的距离,R表示第二驱动电机的驱动轴半径,n″表示第二驱动电机的驱动轴待旋转圈数,k表示第二驱动电机的驱动轴旋转圈数与螺母行程的旋转行程因子比;
若(Z2-Z0)<0,则控制器向第二驱动电机发送正转控制信号,控制第二丝杆上的螺母向第二驱动电机方向移动,其第二驱动电机的驱动轴旋转圈数为:
Figure FDA0003095828950000044
S33,若(X2-X0)>0且(Y2-Y0)>0,则控制器向第一驱动电机发送反转控制信号,控制第一丝杆上的螺母向第一驱动电机的相反方向移动,其第一驱动电机的驱动轴待旋转圈数为:
Figure FDA0003095828950000051
其中,L′为以第二弧形导轨的圆心与第一丝杆中点的距离,R′表示第一驱动电机的驱动轴半径,n″′表示第一驱动电机的驱动轴待旋转圈数,k′表示第一驱动电机的驱动轴旋转圈数与螺母行程的旋转行程因子比;
若(X2-X0)>0且(Y2-Y0)<0,则控制器向第一驱动电机发送正转控制信号,控制第一丝杆上的螺母向第一驱动电机方向移动,其第一驱动电机的驱动轴待旋转圈数为:
Figure FDA0003095828950000052
9.根据权利要求6所述的能够实现多角度精密调节的平台的工作方法,其特征在于,安装在水平安装板上的支撑座为两个,分别为第一支撑座和第二支撑座;安装在底座上的支撑座为两个,分别为第三支撑座和第四支撑座,其设置在第一支撑座上的螺母接近开关为螺母第一接近开关,螺母第一接近开关的信号输出端与控制器的螺母接近信号第一输入端相连,设置在第二支撑座上的螺母接近开关为螺母第二接近开关,螺母第二接近开关的信号输出端与控制器的螺母接近信号第二输入端相连,设置在第三支撑座上的螺母接近开关为螺母第三接近开关,螺母第三接近开关的信号输出端与控制器的螺母接近信号第三输入端相连,设置在第四支撑座上的螺母接近开关为螺母第四接近开关,螺母第四接近开关的信号输出端与控制器的螺母接近信号第四输入端相连;
当控制器接收到螺母第一接近开关输出的信号,则控制器向第一驱动电机发送停止反转信号,之后控制器只能向第一驱动电机发送正转信号;
当控制器接收到螺母第二接近开关输出的信号,则控制器向第一驱动电机发送停止正转信号,之后控制器只能向第一驱动电机发送反转信号;
当控制器接收到螺母第三接近开关输出的信号,则控制器向第二驱动电机发送停止反转信号,之后控制器只能向第二驱动电机发送正转信号;
当控制器接收到螺母第四接近开关输出的信号,则控制器向第二驱动电机发送停止正转信号,之后控制器只能向第二驱动电机发送反转信号。
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