CN203298930U - 气浮式倾斜驱动滑台 - Google Patents
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Abstract
一种气浮式倾斜驱动滑台,涉及质量特性测试设备领域,包括床身和滑台,床身顶壁的两侧设有外沿,两外沿之间设有凹槽,凹槽的底部设有第一滚珠丝杆,两外沿上面各设有一条第一导轨,滑台滑动设置于第一导轨、第一滚珠丝杆上;滑台包括下支架、上支架、倾斜驱动机构、旋转驱动机构、气浮盘、联接轴和芯轴,上支架与下支架通过联接轴铰接;倾斜驱动机构设于下支架内,且与上支架连接;旋转驱动机构设于上支架的下方,气浮盘设于上支架的顶部,芯轴依次穿过所述气浮盘、上支架的中心,且与旋转驱动机构连接。所述气浮式倾斜驱动滑台,可实现测试件的一次定位安装,测量出各个方向的所有质量特性参数,测量精确,操作简便,安全性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及质量特性测试设备领域,具体来讲是气浮式倾斜驱动滑台。
背景技术
质量特性测试设备是卫星、飞船、飞机、弹箭、汽车整车、汽车发动机等产品研发、生产制造的重要测试设备。然而,传统质量特性测试设备的功能较为单一,例如质量、质心测试设备,转动惯量测试设备,质心、转动惯量测试设备等。为完成测试件所有质量特性参数的测量,至少需要两种上述测试设备,因此,测试过程中,测试件在各台设备之间反复吊装、拆卸,测试过程复杂,不仅测试效率低下,存在安全隐患,还因为不同测试设备之间的精度不同、多次吊装等因素,影响测试件的质量特性参数精度的一致性。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷,本实用新型的目的在于提供一种气浮式倾斜驱动滑台,可实现测试件的一次定位安装,测量出各个方向的所有质量特性参数,测量精确,操作简便,安全性好。
为达到以上目的,本实用新型采取的技术方案是:一种气浮式倾斜驱动滑台,包括床身和滑台,所述床身顶壁的两侧设有外沿,两外沿之间设有凹槽,凹槽的底部设有第一滚珠丝杆,所述两外沿上面各设有一条第一导轨,两条所述第一导轨相互平行,所述滑台滑动设置于所述第一导轨、第一滚珠丝杆上;所述滑台包括下支架、上支架、倾斜驱动机构、旋转驱动机构、气浮盘、联接轴和芯轴,所述上支架与下支架通过所述联接轴铰接;所述倾斜驱动机构设于所述下支架内,且与所述上支架连接;所述旋转驱动机构设于所述上支架的下方,所述气浮盘设于所述上支架的顶部,所述芯轴依次穿过所述气浮盘、上支架的中心,且与所述旋转驱动机构连接。
在上述技术方案的基础上,还包括一滑动板和两配重块,所述配重块对称位于所述床身的两侧,所述滑动板的两端分别连接所述配重块,所述第一导轨上滑动设置所述滑动板。
在上述技术方案的基础上,还包括第二伺服电机、第二滚珠丝杆和第二丝母套,所述第二滚珠丝杆设于所述床身的凹槽底部,所述第二滚珠丝杆和所述第一滚珠丝杆沿凹槽纵向成一列设置,所述第二滚珠丝杆远离所述床身中心的一端连接所述第二伺服电机,所述第二滚珠丝杆套设有第二丝母套,所述第二丝母套与所述滑动板固定连接。
在上述技术方案的基础上,还包括第一导轨滑块、第一伺服电机和第一丝母套,所述第一伺服电机与所述第一滚珠丝杆的一端连接,所述第一滚珠丝杆套设有所述第一丝母套,所述第一导轨上设有所述第一导轨滑块,所述第一导轨滑块、第一丝母套均与所述下支架固定连接。
在上述技术方案的基础上,所述倾斜驱动机构包括第三伺服电机、第三滚珠丝杆、第三丝母套、两条第二导轨、第二导轨滑块和力臂组件,所述第三滚珠丝杆位于所述第二导轨之间,所述第二导轨、第三滚珠丝杆均固定于所述下支架的内底面;所述第三伺服电机与所述第三滚珠丝杆的一端连接,所述第三滚珠丝杆套设有所述第三丝母套,每条所述第二导轨上设有所述第二导轨滑块,所述第二导轨滑块、第三丝母套均与所述力臂组件固定连接,所述力臂组件还与所述上支架的下端固定连接。
在上述技术方案的基础上,所述力臂组件包括一连接座、两力臂和一横杆,所述横杆的两端与所述上支架固定连接,所述横杆分别与每个所述力臂的一端连接,每个所述力臂的另一端均与所述连接座铰接,所述连接座分别与所述第二导轨滑块、第三丝母套固定连接。
在上述技术方案的基础上,所述旋转驱动机构包括蜗轮、蜗杆和第四伺服电机,所述蜗轮套设于所述芯轴,所述蜗杆位于所述蜗轮的一侧,且与所述蜗轮配合,所述蜗杆架设于所述上支架,所述蜗杆的一端与所述第四伺服电机连接。
在上述技术方案的基础上,所述气浮盘包括上气浮盘和下气浮盘,所述下气浮盘设有气孔,所述芯轴依次穿过所述上气浮盘、下气浮盘、上支架的中心,所述下气浮盘与所述上支架固定连接。
在上述技术方案的基础上,所述上支架顶部的***套设有保护圈,所述上气浮盘扣置于所述保护圈上,且与该保护圈固定连接,所述下气浮盘位于所述保护圈内。
在上述技术方案的基础上,所述上支架的内侧壁设有圆光栅编码器,所述圆光栅编码器的读数头与所述联接轴为同轴安装;所述芯轴的末端设有所述圆光栅编码器,所述圆光栅编码器的读数头与所述芯轴为同轴安装。
本实用新型的有益效果在于:
1、进行质量特性测时,测试件通过转接工装或螺杆一次定位安装于上气浮盘上,滑台携测试件沿第一导轨滑动,当测试件坐标系与测试台坐标系原点重合时,测量出X轴、Y轴的质量、质心、转动惯量;然后倾斜驱动机构推动上支架倾斜,当倾斜角度达40°~50°时,旋转驱动机构驱动上气浮盘携测试件绕芯轴进行旋转运动,当测试件旋转到指定的角度时,停止旋转运动,测量出Z轴的质量、质心、转动惯量,从而完成测试件各个方向的所有质量特性参数的测量,整个测量过程中避免了对测试件反复吊装、拆卸,操作简便,安全性好。
2、采用气浮盘,气浮盘包括上气浮盘和下气浮盘,下气浮盘设有气孔,且下气浮盘固定于上支架,上气浮盘与测试件固定连接。测试件启动旋转运动时,上气浮盘和下气浮盘之间通有压缩空气,压缩空气将上气浮盘浮起,减小测试件旋转运动的摩擦阻力,从而减小了第四伺服电机和蜗轮蜗杆的扭矩,实现上气浮盘的旋转运动,气浮盘在旋转运动的启动和旋转过程中运转平稳,并且气浮盘为双层承重面,可增加滑台的抗变形能力。
3、床身、上支架、下支架、上气浮盘、下气浮盘均为高强度的铝合金材料一体化成型结构,通过有限元分析优化设计,使结构具备良好的强度和刚度,此外,床身作为承受载荷的核心部件,为控制变形,其内部设有具有圆角结构的加强筋,受力较大的部位采取了加厚处理,因此,气浮式倾斜驱动滑台具有较高的强度、刚度,使用过程中,极限状态下不产生明显变形,同时自身重量大大减轻,提高了测试件进行质量特性测量的精度。
4、采用滚珠丝杆、导轨、蜗轮蜗杆等具有传动效率高、定位精度高的传动部件,并且光栅尺和圆光栅编码器的安装精度高,精确显示测量结果,提高测试件进行质量特性测试的精度。
附图说明
图1为本实用新型实施例气浮式倾斜驱动滑台的***图。
图2为本实用新型实施例气浮式倾斜驱动滑台的部分剖视示意图。
图3为图2右视方向的部分剖视示意图。
附图标记:
床身10,定位孔11,吊环螺孔12,加强筋13;第一导轨21,第一导轨滑块22,第一伺服电机23,第一滚珠丝杆24,第一丝母套25,第二伺服电机26,第二滚珠丝杆27,第二丝母套28;滑动板31,配重块32;
滑台40,下支架41,第三伺服电机42,第三滚珠丝杆43,第三丝母套44,第二导轨45,第二导轨滑块46,力臂组件47,连接座48,力臂49,横杆50,上支架51,第四伺服电机52,蜗杆53,蜗轮54,保护圈55,联接轴56,下气浮盘57,芯轴58,上气浮盘59,气孔60,圆光栅编码器61,光栅尺62。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。
如图1、图2和图3所示,本实用新型一种气浮式倾斜驱动滑台,包括床身10和滑台40。所述床身10顶壁的两侧设有外沿,两外沿上面各设有一条第一导轨21,两条第一导轨21相互平行,第一导轨21上设有第一导轨滑块22,第一导轨滑块22与第一导轨21配合,第一导轨滑块22与滑台40固定连接。所述两外沿之间设有凹槽,凹槽的底部设有第一滚珠丝杆24、第二滚珠丝杆27,第一滚珠丝杆24和第二滚珠丝杆27沿凹槽纵向成一列设置,第一滚珠丝杆24远离床身10中心的一端连接第一伺服电机23,第一滚珠丝杆24套设有第一丝母套25,第一丝母套25与滑台40固定连接,使滑台40滑动设置于第一导轨21、第一滚珠丝杆24上,第一伺服电机23驱动第一滚珠丝杆24在第一丝母套25内转动,第一丝母套25沿第一滚珠丝杆24移动,进而实现滑台40沿第一导轨21直线滑动。所述床身10的外侧壁还固定设置光栅尺62,光栅尺62的读数头与滑台40连接,便于准确测量滑台40滑动的距离,本实施例中,光栅尺62的测试精度≤0.001mm。所述第二滚珠丝杆27远离床身10中心的一端连接第二伺服电机26,第二滚珠丝杆27套设有第二丝母套28。气浮式倾斜驱动滑台还包括一滑动板31和两配重块32,配重块32对称位于床身10的两侧,滑动板31的两端分别连接配重块32,滑动板31分别与第一导轨滑块22、第二丝母套28固定连接,使滑动板31滑动设置于第一导轨21、第二滚珠丝杆27上。测试件进行质量特性测试过程中,第二伺服电机26驱动第二滚珠丝杆27在第二丝母套28内转动,第二丝母套28沿第二滚珠丝杆27移动,进而实现滑动板31沿第一导轨21与滑台40方向相反的直线滑动,以调整和保持气浮式倾斜驱动滑台的质心平衡。本实施例中,滑台40和滑动板31沿第一导轨21的滑动范围为0mm~1200mm,滑动速度为5mm/s~50mm/s,微调精度≤0.01mm。
滑台40包括下支架41、上支架51、倾斜驱动机构、旋转驱动机构、气浮盘、联接轴56和芯轴58,所述下支架41的底部分别与第一导轨滑块22、第一丝母套25固定连接。上支架51位于下支架41的上方,上支架51与下支架41通过联接轴56铰接。倾斜驱动机构设于下支架41内,且与上支架51固定连接。旋转驱动机构设于上支架51的下方,气浮盘设于上支架51的顶部,包括上气浮盘59和下气浮盘57,上气浮盘59用于连接测试件,下气浮盘57设有气孔60,用于通入压缩空气,本实施例中,上气浮盘和下气浮盘加工后采用冷硬阳极化处理,表面硬度达到HB380~400。所述上支架51顶部的***套设有保护圈55,上气浮盘59扣置于保护圈55上,且与该保护圈55固定连接。下气浮盘57位于保护圈55内,且与上支架51固定连接。芯轴58依次穿过上气浮盘59、下气浮盘57、上支架51的中心,且与所述旋转驱动机构连接。所述芯轴58的末端设有圆光栅编码器61,用于测量上气浮盘59的旋转角度,圆光栅编码器61的读数头与芯轴58为同轴安装,测量的数据更精确。所述上支架51的内侧壁还设有圆光栅编码器61,用于测量上支架51的倾斜角度,圆光栅编码器61的读数头与联接轴56为同轴安装,测量的数据更精确,本实施例中,圆光栅编码器61的检测精度≤0.001°。
倾斜驱动机构包括第三伺服电机42、第三滚珠丝杆43、第三丝母套44、两条第二导轨45、两个第二导轨滑块46以及力臂组件47,第三滚珠丝杆43位于两条第二导轨45之间,第二导轨45、第三滚珠丝杆43均固定下支架41的内底面;第三伺服电机42与第三滚珠丝杆43的一端连接,第三滚珠丝杆43套设有第三丝母套44,第三丝母套44与力臂组件47固定连接;每条第二导轨45上设有一个第二导轨滑块46,第二导轨滑块46与力臂组件47固定连接,力臂组件47还与上支架51的下端固定连接。力臂组件47包括一连接座48、两力臂49和一横杆50,横杆50的两端与上支架51固定连接,横杆50分别与每个力臂49的一端连接,每个力臂49的另一端均与连接座48铰接,连接座48还分别与第二导轨滑块46、第三丝母套44固定连接。第三伺服电机42驱动第三滚珠丝杆43在第三丝母套44内转动,第三丝母套44沿第三滚珠丝杆43移动,进而使连接座48沿第二导轨45直线滑动,同时连接座48将动力通过力臂49作用于横杆50,横杆50推动上支架51绕联接轴56旋转,从而实现上支架51的倾斜运动。上支架51倾斜的角度与第三滚珠丝杆43的伸缩长度有关,本实施例中,上支架51可实现的倾斜角度范围为0°~50°,倾斜运动的速度为0.2°/s~2°/s,微调精度≤0.001°。
旋转驱动机构包括第四伺服电机52、蜗杆53和蜗轮54,蜗轮54套设于芯轴58,蜗杆53位于蜗轮54的一侧,且与所述蜗轮54配合,所述蜗杆53架设于所述上支架51,蜗杆53的一端与第四伺服电机52连接。第四伺服电机52驱动蜗杆53转动,进而带动蜗轮54旋转,实现上气浮盘59绕芯轴58进行360°旋转运动,本实施例中,上气浮盘59旋转运动的速度为0.2°/s~2°/s,微调精度≤0.001°。旋转驱动机构通过蜗轮54蜗杆53可获得较大的输出力矩、低转速和较高精度,并且可实现第四伺服电机52驱动和点动微调操作两种方式,便于测试件精确旋转运动到指定的角度。
床身10的底面设有定位孔11。床身10外侧壁的两端设有吊环螺孔12,吊环螺孔12的数量为4个,用于气浮式倾斜驱动滑台的调试和运转时的吊装,操作方便,吊装均匀,安全可靠。床身10是承受载荷的核心部件,当滑台40沿第一导轨21滑动一段距离,上支架51携带测试件运动到某倾斜角度时,产生最大的倾覆力矩,床身10的上部也将产生最大变形,为控制变形,按照等强度刚度的设计原则,床身10内部设有加强筋13,加强筋13为圆角结构,以保证各处的强度和变形量,并且在床身10受力较大的部位采取加厚处理,从而获得较高的强度和刚度。并且,床身10、上支架51、下支架41、上气浮盘59、下气浮盘57均采用高强度的铝合金材料一体化成型,通过有限元分析优化设计,使结构具备良好的强度和刚度,使用过程中,极限状态下不产生明显变形,同时大大减轻了气浮式倾斜驱动滑台的自身重量。
测试件进行质量特性测试时,通过吊环螺孔12将气浮式倾斜驱动滑台吊装到测试台上,床身10和测试台通过定位孔11用销轴定位,然后通过螺杆固定连接。测试件通过转接工装或螺杆一次定位安装于上气浮盘59上,滑台40沿第一导轨21直线滑动,光栅尺62实时显示滑台40滑动的距离,滑动板31和配重块32用于调整和保持气浮式倾斜驱动滑台的质心平衡。当测试件坐标系与测试台坐标系原点重合时,测量出X轴、Y轴方向的质量、质心、转动惯量。然后,倾斜驱动机构推动上支架51倾斜,圆光栅编码器61实时显示上支架51的倾斜角度,当倾斜角度达40°~50°时,旋转驱动机构驱动上气浮盘59携测试件绕芯轴58旋转运动,圆光栅编码器61实时显示上气浮盘59的旋转角度,当测试件旋转运动到指定的角度时,停止旋转运动,测量出Z轴方向的质量、质心、转动惯量,从而完成测试件各个方向的所有质量特性参数的测量。
本实用新型不仅局限于上述最佳实施方式,任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品,但不论在其形状或结构上作任何变化,凡是具有与本实用新型相同或相近似的技术方案,均在其保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气浮式倾斜驱动滑台,包括床身(10)和滑台(40),所述床身(10)顶壁的两侧设有外沿,两外沿之间设有凹槽,凹槽的底部设有第一滚珠丝杆(24),所述两外沿上面各设有一条第一导轨(21),两条所述第一导轨(21)相互平行,所述滑台(40)滑动设置于所述第一导轨(21)、第一滚珠丝杆(24)上;其特征在于:所述滑台(40)包括下支架(41)、上支架(51)、倾斜驱动机构、旋转驱动机构、气浮盘、联接轴(56)和芯轴(58),所述上支架(51)与下支架(41)通过所述联接轴(56)铰接;所述倾斜驱动机构设于所述下支架(41)内,且与所述上支架(51)连接;所述旋转驱动机构设于所述上支架(51)的下方,所述气浮盘设于所述上支架(51)的顶部,所述芯轴(58)依次穿过所述气浮盘、上支架(51)的中心,且与所述旋转驱动机构连接。
2.如权利要求1所述的气浮式倾斜驱动滑台,其特征在于:还包括一滑动板(31)和两配重块(32),所述配重块(32)对称位于所述床身(10)的两侧,所述滑动板(31)的两端分别连接所述配重块(32),所述第一导轨(21)上滑动设置所述滑动板(31)。
3.如权利要求2所述的气浮式倾斜驱动滑台,其特征在于:还包括第二伺服电机(26)、第二滚珠丝杆(27)和第二丝母套(28),所述第二滚珠丝杆(27)设于所述床身(10)的凹槽底部,所述第二滚珠丝杆(27)和所述第一滚珠丝杆(24)沿凹槽纵向成一列设置,所述第二滚珠丝杆(27)远离所述床身(10)中心的一端连接所述第二伺服电机(26),所述第二滚珠丝杆(27)套设有第二丝母套(28),所述第二丝母套(28)与所述滑动板(31)固定连接。
4.如权利要求1所述的气浮式倾斜驱动滑台,其特征在于:还包括第一导轨滑块(22)、第一伺服电机(23)和第一丝母套(25),所述第一伺服电机(23)与所述第一滚珠丝杆(24)的一端连接,所述第一滚珠丝杆(24)套设有所述第一丝母套(25),所述第一导轨(21)上设有所述第一导轨滑块(22),所述第一导轨滑块(22)、第一丝母套(25)均与所述下支架(41)固定连接。
5.如权利要求1所述的气浮式倾斜驱动滑台,其特征在于:所述倾斜驱动机构包括第三伺服电机(42)、第三滚珠丝杆(43)、第三丝母套(44)、两条第二导轨(45)、第二导轨滑块(46)和力臂组件(47),所述第三滚珠丝杆(43)位于所述第二导轨(45)之间,所述第二导轨(45)、第三滚珠丝杆(43)均固定于所述下支架(41)的内底面;所述第三伺服电机(42)与所述第三滚珠丝杆(43)的一端连接,所述第三滚珠丝杆(43)套设有所述第三丝母套(44),每条所述第二导轨(45)上设有所述第二导轨滑块(46),所述第二导轨滑块(46)、第三丝母套(44)均与所述力臂组件(47)固定连接,所述力臂组件(47)还与所述上支架(51)的下端固定连接。
6.如权利要求5所述的气浮式倾斜驱动滑台,其特征在于:所述力臂组件(47)包括一连接座(48)、两力臂(49)和一横杆(50),所述横杆(50)的两端与所述上支架(51)固定连接,所述横杆(50)分别与每个所述力臂(49)的一端连接,每个所述力臂(49)的另一端均与所述连接座(48)铰接,所述连接座(48)分别与所述第二导轨滑块(46)、第三丝母套(44)固定连接。
7.如权利要求1所述的气浮式倾斜驱动滑台,其特征在于:所述旋转驱动机构包括蜗轮(54)、蜗杆(53)和第四伺服电机(52),所述蜗轮(54)套设于所述芯轴(58),所述蜗杆(53)位于所述蜗轮(54)的一侧,且与所述蜗轮(54)配合,所述蜗杆(53)架设于所述上支架(51),所述蜗杆(53)的一端与所述第四伺服电机(52)连接。
8.如权利要求1所述的气浮式倾斜驱动滑台,其特征在于:所述气浮盘包括上气浮盘(59)和下气浮盘(57),所述下气浮盘(57)设有气孔(60),所述芯轴(58)依次穿过所述上气浮盘(59)、下气浮盘(57)、上支架(51)的中心,所述下气浮盘(57)与所述上支架(51)固定连接。
9.如权利要求8所述的气浮式倾斜驱动滑台,其特征在于:所述上支架(51)顶部的***套设有保护圈(55),所述上气浮盘(59)扣置于所述保护圈(55)上,且与该保护圈(55)固定连接,所述下气浮盘(57)位于所述保护圈(55)内。
10.如权利要求1所述的气浮式倾斜驱动滑台,其特征在于:所述上支架(51)的内侧壁设有圆光栅编码器(61),所述圆光栅编码器(61)的读数头与所述联接轴(56)为同轴安装;所述芯轴(58)的末端设有所述圆光栅编码器(61),所述圆光栅编码器(61)的读数头与所述芯轴(58)为同轴安装。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20131120 |
|
CX01 | Expiry of patent term |