CN115331727A - 一种串联多运动模式高速精密转台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种串联多运动模式高速精密转台，其结构为：基座的内腔由支座分隔为上腔室和下腔室；所述中转座的下部支撑在支座上，且中转座的中心具有竖向贯穿的轴孔。输出平台位于中转座的上表面上，粘滑驱动装置固定在中转座的上表面上的凹槽中，且粘滑驱动装置与输出平台的下表面连接。连接轴的上端与输出平台的中心连接，连接轴的下端穿过轴孔和支座后与下腔室中的角度传感器连接。驱动装置设置在下腔室中角度传感器的一侧，驱动装置的驱动轴穿过支座后与上腔室中的水平设置的齿轮连接，齿轮与中转座啮合。锁止机构用于临时锁止中转座。所述高速精密转台将驱动电机与粘滑驱动模块串联布置，具有高速、高精度的特点，可以更好的适应现实需要。

Description

一种串联多运动模式高速精密转台

技术领域

本发明涉及精密转台技术领域，具体涉及一种串联多运动模式高速精密转台。

背景技术

高精密转台是一种常见的机械运动装置，在航空航天领域、光学领域、精密仪器、生物科学等领域都有着广泛应用。现有技术很难同时具有高速和高精度的特点，因此，在需要快速、大角度、高精度角度控制时无法满足需要。

转台作为一种运动执行器件，高速、高精度是该领域技术人员始终追求的目标。但是，现有高速运动的转台运转精度往往较低，而高精度转台运动速度往往较慢，同时实现高速和高精度是一件非常困难的事情。机械运动经过细分后都不是连续的，而是离散性的，运动速度快的驱动方式精度细分能力往往越弱，运动速度慢的驱动方式细分精度往往越强，这也是高精度和高速性能不能同时具备的一个重要原因。

现有技术中往往通过增加传动比或是增加细分来增加传动精度，但是增大传动比或是增加细分又在一定程度上影响运动速度，因此，调和速度和精度是一件比较困难的事情。

发明内容

本发明提供一种串联多运动模式高速精密转台，其将驱动电机与粘滑驱动模块串联布置，具有高速、高精度的特点，可以更好的适应现实需要。为实现上述目的，本发明公开如下所示的技术方案。

一种串联多运动模式高速精密转台，包括：基座、中转座、输出平台、粘滑驱动装置、连接轴、角度传感器、驱动装置。所述基座的内腔由支座分隔为上腔室和下腔室；所述中转座的下部支撑在支座上，且该中转座与所述上腔室间由轴承转动连接；所述中转座的中心具有竖向贯穿的轴孔；所述输出平台位于中转座上方，所述粘滑驱动装置固定在中转座的上表面上的凹槽中，且所述粘滑驱动装置与输出平台的下表面连接；所述连接轴的上端与输出平台的中心连接，所述连接轴的下端穿过轴孔和支座后与下腔室中的所述角度传感器连接；所述驱动装置设置在下腔室中所述角度传感器的一侧，驱动装置的驱动轴穿过支座后与上腔室中的水平设置的齿轮连接，所述齿轮与中转座啮合。

进一步地，所述中转座的下端口内壁上具有内齿，该内齿和所述齿轮啮合。

进一步地，所述中转座的下端口中具有定位板，且该定位板位于内齿的上方；所述轴孔位于定位板的中心，该定位板上围绕所述轴孔均匀分布有一圈定位孔。

进一步地，所述中转座的底面具有齿圈，所述齿圈的内齿位于其内侧壁上，所述内齿和齿轮啮合。

进一步地，所述中转座的底面上具有定位孔，且该定位孔位于所述齿圈的内侧。所述轴孔位于中转座的中心，且所述中转座的底面上围绕轴孔均匀分布有一圈所述定位孔。

进一步地，还包括锁止机构，所述锁止机构为固定在所述下腔室中的电磁锁，其电磁铁推杆穿过支座后延伸至所述定位孔的下方；所述电磁铁推杆上套接有锁紧弹簧，以便电磁锁启动后所述电磁铁推杆进入定位孔中对中转座进行临时锁止。

所述输出平台快速转动到最接近所需角度的位置，此时，所述电磁铁推杆与中转座的定位孔刚好对正，然后电磁锁断电，所述电磁铁推杆在锁紧弹簧作用下向上运动，使得电磁铁推杆与所述中转座的定位孔固连锁定，进而使所述基座与中转座之间固连锁定，然后启动所述粘滑驱动装置，驱动所述输出平台运动到预设位置，即可。

进一步地，所述驱动装置采用蜗轮蜗杆进行传动，从而借助蜗轮蜗杆结构的自锁功能实现所述中转座和基座的临时锁定。

进一步地，所述中转座外壁与基座的所述上腔室内壁之间设置有第一轴承，所述连接轴与基座轴孔之间通过第二轴承转动连接。

进一步地，所述中转座的内腔中固定有电滑环，所述连接轴穿过电滑环的转子后与所述输出平台连接，且连接轴与所述转子固定连接；所述粘滑驱动装置的线束通过电滑环后由转动转为静止，所述基座的侧壁中开设有过线孔。

进一步地，所述基座的底端具有安装板，所述安装板上开设有安装孔，以便于通过紧固件将所述基座固定在工作台上。

进一步地，所述角度传感器为编码传感器，其包括码器光盘和编码器基体；其中，所述码器光盘固定在连接轴的下端，所述编码器基***于码器光盘下方的所述下腔室中。

与现有技术相比，本发明至少具有以下方面的有益效果：现有高精密转台可以实现转动控制，但转动速度比较受限，在需要快速、大角度、高精度角度控制时无法满足需要。为了克服上述问题，本发明提出了一种串联多运动模式的高速精密转台，具有高速、高精度调节的特点，可以更好地适应现实需要。本发明的这种高速精密转台首先利用驱动装置驱动所述中转座转动，中转座带动粘滑驱动装置与输出平台一起转动，从而使输出平台快速转动到最接近所需角度的位置。然后启动所述锁止机构将中转座和基座临时锁定，避免输出平台大幅度转动而超出粘滑驱动装置对输出平台转动角度的调节范围。最后启动所述粘滑驱动装置驱动输出平台转动到预设的角度位置，完成对输出平台的转动角度的精密调节。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是下列实施例中串联多运动模式高速精密转台的结构示意图。

图2是下列实施例中串联多运动模式高速精密转台的局部剖视图。

图3是下列实施例中串联多运动模式高速精密转台的纵向剖面图。

图4是下列实施例中转座的结构示意图。

图5是下列实施例中锁止机构的结构示意图。

其中数字标记分别代表：1-基座、2-中转座、3-输出平台、4-粘滑驱动装置、5-连接轴、6-角度传感器、7-驱动装置、8-锁止机构、101-支座、102-过线孔、103-安装板、104-安装孔、201-轴孔、202-内齿、203-定位板、204-定位孔、205-第一轴承、501-第二轴承、502-电滑环、601-编码器光盘、602-编码器基体、701-齿轮、801-电磁铁推杆、802-锁紧弹簧。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅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设备或元件需要具有特定的方位，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。现结合说明书附图和具体实施例对本发明的串联多运动模式高速精密转台进一步说明。

参考图1至图5，示例一种串联多运动模式高速精密转台，包括：基座1、中转座2、输出平台3、粘滑驱动装置4、连接轴5、角度传感器6、驱动装置7、锁止机构8。其中：

所述基座1为圆筒状结构，其底端具有可拆卸连接的密封盖，以便打开后在基座1中安装其他需要的部件。应当理解的是，所述基座1也可以为具有圆形内腔的立方体结构。所述基座1的内腔中具有一体化连接的支座101，从而将基座1的内腔分隔为上腔室和下腔室，以便于安装各部件。

所述中转座2为圆柱形结构，其下端为开口状结构，该下端口的内壁上具有内齿202，该内齿202和所述齿轮701啮合。所述中转座2的下部支撑所述上腔室中支座101的上表面上，且中转座2的中心具有竖向贯穿的轴孔201。为了降低所述中转座2转动时与基座1之间的摩擦，可在两者之间加注润滑油，降低中转座2和基座1的磨损。所述中转座2外壁与基座1的所述上腔室内壁之间设置有第一轴承205，所述第一轴承205的内圈紧密套接在中转座2的下端外壁上，所述第一轴承205的外圈紧密连接在上腔室内壁上，从而在中转座2转动的同时在水平方向上形成限位，确保中转座2的精度。

所述输出平台3为圆盘状结构，其位于所述中转座2的上表面上的圆形凹槽中。所述输出平台3由连接轴5进行支撑固定，输出平台3和中转座2之间为分离状态，两者由所述粘滑驱动装置4连接。该凹槽中具有安装槽，所述粘滑驱动装置4固定在该安装槽中，且所述粘滑驱动装置4与输出平台3的下表面连接，以便于精确调整输出平台3转动至预设的角度。

所述连接轴5竖向设置，其上端与输出平台3的中心连接，所述连接轴5的下端依次穿过所述轴孔201和支座101后与下腔室中的所述角度传感器6连接。在本实施例中，所述角度传感器6为编码传感器，其包括编码器光盘601和编码器基体602。其中，所述编码器光盘601固定在连接轴5的下端，所述编码器基体602位于编码器光盘601下方的所述下腔室中，并与支座101固连，且所述编码器基体602与控制器连接。所述角度传感器6主要用于检测输出平台3转过的角度，并将角度数据传输至控制器和显示屏，当控制器接收到输出平台3转动了设定的角度后控制所述驱动装置7停止驱动，转而驱动所述粘滑驱动装置4进一步驱动输出平台3进行微小角度的转动，使输出平台3转动到预设角度，实现输出平台3的精密调节。

参考图2和图3，所述驱动装置7为电机，其设置在所述基体1的下腔室中，且位于所述角度传感器6或者连接轴5的一侧，驱动装置7的驱动轴穿过支座101后与上腔室中的水平设置的齿轮701连接，所述齿轮701与中转座2下端口内壁上的内齿202粘合，以利用所述驱动装置7驱动所述中转座2水平转动，同时所述粘滑驱动装置4随中转座2同步转动，进而带动所述输出平台3转动。

参考图4和图5，所述中转座2的下端口中具有定位板203，且该定位板203位于内齿202的上方。所述轴孔201位于定位板203的中心，该定位板203上围绕所述轴孔201均匀分布有一圈定位孔204。所述锁止机构8为固定在所述基座1的下腔室中的电磁锁，其电磁铁推杆801穿过支座101后延伸至所述定位孔204的下方，以便电磁锁启动后所述电磁铁推杆801进入定位孔204中对中转座2进行临时锁止。所述电磁铁推杆801上套接有锁紧弹簧802。

所述输出平台3快速转动到最接近所需角度的位置，此时，所述电磁铁推杆801与中转座2的定位孔204刚好对正，然后电磁锁断电，所述电磁铁推杆801在锁紧弹簧802作用下向上运动，使得电磁铁推杆801与中转座2的定位孔204固连锁定，进而使所述基座1与中转座2之间固连锁定，然后启动所述粘滑驱动装置3，驱动所述输出平台3运动到预设位置，即可。

可以理解的是，锁紧弹簧802和电磁锁的作用力方向反向实施亦属于本发明所要保护的内容。

在另一实施例中，上述的串联多运动模式高速精密转台中，所述中转座2的底面固定一齿圈，所述齿圈的内齿202位于其内侧壁上，所述内齿202和齿轮701啮合。即所述内齿202既可以是后期安装固定在中转座2下端的齿圈，也可以为在中转座2的下端面上加工出来的与中转座2一体化连接的结构，其主要作用是配合所述齿轮701，以便于利用驱动装置7驱动中转座2转动，也有助于提高结构的紧凑性，减小装置体积。应当理解的是，当所述内齿202由本实施例的所述齿圈提供时，所述定位孔204开设在所述中转座2的底面上，且该定位孔204位于所述齿圈的内侧。所述轴孔201位于中转座2的中心，且所述中转座2的底面上围绕轴孔201均匀分布有一圈所述定位孔204，以便于所述电磁铁推杆801进入定位孔204中对中转座2进行临时锁止。

在另一实施例中，上述的串联多运动模式高速精密转台中，所述驱动装置7采用蜗轮蜗杆进行传动，从而可以借助蜗轮蜗杆结构的自锁功能实现中转座2和基座1的临时锁定。

参考图3，在另一实施例中，上述的串联多运动模式高速精密转台中，所述轴孔201下部设置有第二轴承501，第二轴承501设置在连接轴5与基座1的轴孔之间。

参考图3，在另一实施例中，上述的串联多运动模式高速精密转台中，所述中转座2的内腔中固定有电滑环502，所述连接轴5穿过电滑环502的转子后与所述输出平台3连接，且连接轴5与所述转子固定连接。所述粘滑驱动装置4的线束通过电滑环502后由转动转为静止，所述基座1的侧壁中开设有过线孔102，且所述过线孔102的开口位于基座1的侧壁上，以便于各元件的线束的进出。

参考图1～图3、图5，在另一实施例中，上述的串联多运动模式高速精密转台中，所述基座1的底端具有安装板103，所述安装板103上开设有安装孔104，以便于通过紧固件将所述基座1固定在工作台上。

使用时，需要通过所述输出平台3的转动将与其连接的工作部件转动预设的角度，从而将这些部件精确转动到需要的位置。但现有高精密转台虽然可以实现转动控制，但是转动速度比较受限，在需要快速、大角度、高精度角度控制时无法满足需要。而本发明上述实施例示例的串联多运动模式高速精密转台具有高速、高精度调节的技术优势，很好地解决了现有高精密转台存在的上述不足。所述串联多运动模式高速精密转台首先利用驱动装置7驱动所述中转座2转动，中转座2带动粘滑驱动装置4与输出平台3一起转动，从而使输出平台3快速转动到最接近所需角度的位置。然后启动所述锁止机构8将中转座2和基座1临时锁定，避免输出平台3大幅度转动而超出粘滑驱动装置3对输出平台3转动角度的调节范围。最后启动所述粘滑驱动装置3驱动输出平台4转动到预设的角度位置，完成对输出平台4的转动角度的精密调节。

最后，需要说明的是，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。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种串联多运动模式高速精密转台，其特征在于，包括：基座、中转座、输出平台、粘滑驱动装置、连接轴、角度传感器、驱动装置；所述基座的内腔由支座分隔为上腔室和下腔室；所述中转座的下部支撑在支座上，且该中转座与所述上腔室间由轴承转动连接；所述中转座的中心具有竖向贯穿的轴孔；所述输出平台位于中转座上方，所述粘滑驱动装置固定在中转座的上表面上的凹槽中，且所述粘滑驱动装置与输出平台的下表面连接；所述连接轴的上端与输出平台的中心连接，所述连接轴的下端穿过轴孔和支座后与下腔室中的所述角度传感器连接；所述驱动装置设置在下腔室中所述角度传感器的一侧，驱动装置的驱动轴穿过支座后与上腔室中的水平设置的齿轮连接，所述齿轮与中转座啮合。

2.根据权利要求1所述的串联多运动模式高速精密转台，其特征在于，所述中转座的下端口内壁上具有内齿，该内齿和所述齿轮啮合。

3.根据权利要求2所述的串联多运动模式高速精密转台，其特征在于，所述中转座的下端口中具有定位板，且该定位板位于内齿的上方；所述轴孔位于定位板的中心，该定位板上围绕所述轴孔均匀分布有一圈定位孔；

所述中转座的底面具有齿圈，所述齿圈的内齿位于其内侧壁上，所述内齿和齿轮啮合；优选地，所述中转座的底面上具有定位孔，且该定位孔位于所述齿圈的内侧；所述轴孔位于中转座的中心，且所述中转座的底面上围绕轴孔均匀分布有一圈所述定位孔。

4.根据权利要求2或3项所述的串联多运动模式高速精密转台，其特征在于，还包括锁止机构，所述锁止机构为固定在所述下腔室中的电磁锁，其电磁铁推杆穿过支座后延伸至所述定位孔的下方；所述电磁铁推杆上套接有锁紧弹簧。

5.根据权利要求4所述的串联多运动模式高速精密转台，其特征在于，所述输出平台快速转动到最接近所需角度的位置，此时，所述电磁铁推杆与中转座的定位孔刚好对正，然后电磁锁断电，所述电磁铁推杆在锁紧弹簧作用下向上运动，使得电磁铁推杆与所述中转座的定位孔固连锁定，进而使所述基座与中转座之间固连锁定，然后启动所述粘滑驱动装置，驱动所述输出平台运动到预设位置，即可。

6.根据权利要求1所述的串联多运动模式高速精密转台，其特征在于，所述驱动装置采用蜗轮蜗杆进行传动，从而借助蜗轮蜗杆结构的自锁功能实现所述中转座和基座的临时锁定。

7.根据权利要求1所述的串联多运动模式高速精密转台，其特征在于，所述中转座外壁与基座的所述上腔室内壁之间设置有第一轴承，所述连接轴与基座轴孔之间通过第二轴承转动连接。

8.根据权利要求1所述的串联多运动模式高速精密转台，其特征在于，所述中转座的内腔中固定有电滑环，所述连接轴穿过电滑环的转子后与所述输出平台连接，且连接轴与所述转子固定连接；所述粘滑驱动装置的线束通过电滑环后由转动转为静止，所述基座的侧壁中开设有过线孔。

9.根据权利要求1所述的串联多运动模式高速精密转台，其特征在于，所述角度传感器为编码传感器，其包括码器光盘和编码器基体；其中，所述码器光盘固定在连接轴的下端，所述编码器基***于码器光盘下方的所述下腔室中。

10.根据权利要求1-3、5-8任一项所述的串联多运动模式高速精密转台，其特征在于，所述基座的底端具有安装板，所述安装板上开设有安装孔。

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