CN203298930U - 气浮式倾斜驱动滑台 - Google Patents

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

气浮式倾斜驱动滑台

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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