CN113172463A - 一种摆台驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摆台驱动装置，包括水平方向直线驱动装置、移动座、水平滑块、水平直线导轨、垂直直线导轨、垂直滑块、摆台、支承座、底座；所述移动座通过水平滑块与水平直线导轨滑动连接，移动座与水平方向直线驱动装置驱动连接，所述摆台的两端由支撑座转动支撑，支撑轴与水平直线导轨垂直；所述垂直直线导轨设置在移动座上，垂直滑块与垂直直线导轨滑动连接，所述垂直滑块与摆台铰接，且连接处不在摆台支撑轴的长轴向垂直轴截面上。本发明有效地避免了现有连杆式技术存在的机构驱动死角和运动部件之间位移关系复杂，甚至位置不能唯一确定的固有问题，与现有技术相比，具有驱动行程段、摆动响应速度快等优点。

Description

一种摆台驱动装置

技术领域

本发明属于轮毂加工设备技术领域，具体地说，涉及一种摆台驱动装置。

背景技术

目前用于五轴加工中心的摆台，一般采用电机连接蜗杆，通过与涡轮的啮合带动摆台转动，或者采用电机直驱的方式使摆台摆动。传统方式存在摆台轴承受的扭转力矩大，电机功率大，制造成本高的问题。

现有技术中：专利公开号CN203484917U公开了一种丝杆副驱动式摆动转台，丝杠和螺母构成丝杠副；C伺服电机装在A减速装置上，A减速装置装在连接座上，连接座通过H轴承、J轴承装在支座上，丝杠的一端通过丝杠轴承装在连接座内、并与A减速装置的输出轴连接在一起；螺母固装在螺母座上，螺母座通过F轴承、G轴承装在摆杆上、摆杆固装在摆动架上；当C伺服电机转动时，A减速装置带动丝杠转动，丝杠带动螺母运动，螺母带动摆杆运动，摆杆带动摆动架运动。本技术方案虽然解决了摆台轴扭转力矩大，电机功率大的特点，但是存在驱动力死角，占用空间大，摆动角度范围小，角度控制不平稳，精度低。

现有技术中：专利公开号CN204061781U公开了一种直线驱动摆角装置，所述的摆角装置包括固定架，在固定架上铰接有摆动机构，摆动机构上固定设置有一摆动杆，摆动杆的一端与驱动电机的外壳固定连接，驱动电机通过联轴器带动丝杠转动，丝杠的下部套接有丝母，丝母外设置有丝母座，丝母座通过两个对称设置的转轴与固定臂铰接，而固定臂则与固定架固定连接，在固定架上还设置有与摆动机构相配的角度编码器。这是一种能够将直线运动转化为摆动，且能够精确控制摆动角度的直线驱动摆角装置。本技术方案虽然将直线运动转化成摆动，但摆动过程中，需要角度编码器的配合，角度控制不稳定。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种摆台的驱动装置，为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种摆台驱动装置，包括水平方向直线驱动装置、移动座、水平滑块、水平直线导轨、垂直直线导轨、垂直滑块、摆台、支承座、底座；

所述水平方向直线驱动装置、水平直线导轨、支承座均安装在底座上，所述移动座通过水平滑块与水平直线导轨滑动连接，移动座与水平方向直线驱动装置驱动连接，所述摆台的两端由支撑座转动支撑，支撑轴与水平直线导轨垂直；

所述垂直直线导轨设置在移动座上，垂直滑块与垂直直线导轨滑动连接，所述垂直滑块与摆台铰接，且连接处不在摆台支撑轴的长轴向垂直轴截面上。

进一步地，所述摆台内设有转台。

进一步地，所述水平方向直线驱动装置为丝杆螺母副直线驱动装置、油缸直线驱动装置、气缸直线驱动装置、直线电机驱动装置或其他驱动方式。

进一步地，所述水平方向直线驱动装置为丝杆螺母副直线驱动装置，主要由伺服电机、电机座、丝杆、丝杆螺母组成，伺服电机通过电机座安装在底座上，伺服电机驱动连接丝杆，丝杆螺母与水平滑块连接，丝杆与丝杆螺母匹配。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明通过水平方向直线驱动装置驱动移动座，带动摆台摆动，本发明比现有技术需要的驱动行程要小，电机转速和丝杆导程相同时，本发明的摆动响应速度更快，有效地避免了现有连杆式技术存在的机构驱动死角和运动部件之间位移关系复杂，甚至位置不能唯一确定的固有问题，驱动能耗低，功能转化效率高，节约成本。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1为本发明一实施例整体结构示意图，

图2为本发明一实施例摆台向右侧摆动示意图；

图3为本发明一实施例摆台水平位置示意图；

图4为本发明一实施例摆台向左侧摆动示意图；

图5为本发明机械原理图；

图6为对比例的机械原理图。

图中：1-水平方向直线驱动装置；2-移动座；3-水平滑块；4-水平直线导轨；5-垂直直线导轨；6-垂直滑块；7-摆台；8-转台；9-支承座；10-底座；

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参见图1至图5所示，本实施例所述一种摆台驱动装置，包括水平方向直线驱动装置1、移动座2、水平滑块3、水平直线导轨4、垂直直线导轨5、垂直滑块6、摆台7、转台8、支承座9和底座10，所述底座10上设置有水平方向直线驱动装置1，所述水平方向直线驱动装置1输出端与移动座2固定连接，移动座2下部安装有水平滑块3，水平滑块3与水平直线导轨4滑动连接，水平直线导轨4固定在底座10上，垂直直线导轨5固定在移动座2侧面，垂直直线导轨5上安装有垂直滑块6，垂直滑块6与摆台7下端通过铰链连接，所述摆台7内设置有转台8，所述摆台7通过支承座9固定在底座10上。水平方向直线驱动装置1可以是丝杆螺母副直线驱动装置、油缸直线驱动装置、气缸直线驱动装置中的一种，水平方向直线驱动装置1由伺服电机、电机座、丝杆、丝杆螺母组成，通过丝杆螺母副将电机的回转运动转换成直线运动，所述水平方向直线驱动装置1也可以是利用伺服控制的气缸、油缸的活塞杆的直线运动、或直线电机来驱动。

参见图2、图3、图4示出，当水平方向直线驱动装置1工作时，水平方向直线驱动装置1的输出端驱动移动座2沿着水平直线导轨4作水平直线运动，由于垂直直线导轨5固定在移动座2侧面，垂直滑块6与垂直直线导轨5滑动连接，垂直滑块6与摆台7下端通过铰链连接，摆台7通过支承座9固定在底座10上。当移动座2做水平直线运动时，摆台7的下端与垂直滑块6的铰接点沿着垂直直线导轨5做垂直直线往复运动，从而可以精确控制摆台7的转动角度，摆动响应快，电机功率小，结构简单，成本低。

本发明原理参见图5示出，摆台7上选取一点与可沿垂直方向移动的垂直滑块6铰接，垂直滑块6的垂直直线导轨5固定在移动座2上，该移动座2可沿水平方向移动；移动座2沿水平方向的运动，动力来源是可以是水平方向直线驱动装置1，水平方向直线驱动装置1可以是丝杆螺母副直线驱动装置、油缸直线驱动装置、气缸直线驱动装置中的一种，移动座2沿水平方向的运动随即带动摆台7开始摆动，摆台7的摆动令垂直滑块6沿垂直方向移动；θ1与θ2可以不相等，初始位置可以设置在θ1+θ2角度范围内任一点；A为水平方向行程，B为垂直方向行程，与摆动角度相关，若θ1≥θ2，则A＝R*(sin(θ1)+sin(θ2))，B＝R(1-cos(θ1))。令摆动所需的扭矩为T，则X方向的驱动力F＝T/(R*cos(θ))，若水平方向直线驱动装置1为丝杆螺母副直线驱动装置，所需电机功率P＝F*Ph*N/60/η＝T/(R*cos(θ))*Ph*N/60/η，其中Ph为丝杆导程，N为电机转速，η为传动效率。R大小的影响：R值越大，驱动力越小，但驱动响应速度变慢，可根据实际需要设置R的大小。

在本发明中，摆台7的驱动是依靠底部连接的垂直滑块6，摆台7的支撑轴由两侧支撑座9支撑，支撑轴仅起到支撑作用，无需驱动支撑轴。若驱动支撑轴，需要扭矩传递力，会造成动力的额外消耗，降低驱动机构做功的转化效率，驱动力消耗好，利用率低，而本发明设置的位置，可以避免这种不利情况发生，提高功能转化率，降低能耗，节约成本，转动时相应速度也更快，对摆动控制更精确更有利，同时，还利于减小结构空间，无需在摆台周侧设置驱动支撑轴机构，使装置布局更紧凑，空间占据更小，利于在生产中布置，降低生产成本。

对比例

附图6为专利公开号为CN203484917U的结构原理图；

与传统蜗杆蜗轮传动机构相比，按照电机功率公式P＝T/(R*cos(θ))*Ph*N/60/η，本发明的摆动半径R与涡轮半径相比提高1.2倍，单头蜗杆蜗轮带自锁功能的效率为0.5～0.6，滚珠丝杆传动效率为0.96，综合效率为传统机构的1.92倍，也就是驱动功率可减小52％。

与现有技术CN203484917U相比的数据见下表：T和R假设两者相同，且T＝R＝1：则

角度	CN203484917U驱动力	本发明驱动力	CN203484917U驱动力	本发明驱动行程
					60°	摆动死角，不可驱动	2.00	摆动死角，不可驱动	0.87
50°	摆动死角，不可驱动	1.56	摆动死角，不可驱动	0.77
					40°	5.42	1.31(减小76％)	0.71	0.64(减小10％)
30°	2.02	1.15(减小43％)	0.62	0.50(减小20％)
					20°	1.39	1.06(减小24％)	0.47	0.34(减小28％)
10°	1.13	1.02(减小10％)	0.24	0.17(减小29％)
					0°	1	1	0	0

由上表可以看出：1.本发明不受摆动死角限制，摆动角度更大；2.相同角度的驱动力大幅减小，驱动行程也变小，那么所需的驱动功率也可减小，减小约60％；3.摆动相同角度，本发明比现有技术需要的驱动行程要小，电机转速和丝杆导程相同时，本发明的摆动响应速度更快。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (4)

1.一种摆台驱动装置，其特征在于，包括水平方向直线驱动装置(1)、移动座(2)、水平滑块(3)、水平直线导轨(4)、垂直直线导轨(5)、垂直滑块(6)、摆台(7)、支承座(9)、底座(10)；

所述水平方向直线驱动装置(1)、水平直线导轨(4)、支承座(9)均安装在底座(1)上，所述移动座(2)通过水平滑块(3)与水平直线导轨(4)滑动连接，移动座(2)与水平方向直线驱动装置(1)驱动连接，所述摆台(7)的两端由支撑座(9)转动支撑，支撑轴与水平直线导轨(4)垂直；

所述垂直直线导轨(5)设置在移动座(2)上，垂直滑块(6)与垂直直线导轨(5)滑动连接，所述垂直滑块(6)与摆台(7)铰接，且连接处不在摆台(7)支撑轴的长轴向垂直轴截面上。

2.根据权利要求1所述的一种摆台驱动装置，其特征在于，所述摆台(7)内设有转台(8)。

3.根据权利要求1所述的一种摆台驱动装置，其特征在于，所述水平方向直线驱动装置(1)为丝杆螺母副直线驱动装置、油缸直线驱动装置、气缸直线驱动装置、直线电机驱动装置或其他驱动方式。

4.根据权利要求1所述的一种摆台驱动装置，其特征在于，所述水平方向直线驱动装置(1)为丝杆螺母副直线驱动装置，主要由伺服电机、电机座、丝杆、丝杆螺母组成，伺服电机通过电机座安装在底座(10)上，伺服电机驱动连接丝杆，丝杆螺母与水平滑块(3)连接，丝杆与丝杆螺母匹配。

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