CN101319876B - 六轴测试台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种六轴测试台，包括三个直线轴装置和三个转动轴装置，三个直线轴装置包括X向直线轴装置、Y向直线轴装置和Z向直线轴装置，三个直线轴装置均设置有光栅尺；三个转动轴装置包括A转动轴装置、B转动轴装置和C转动轴装置，C转动轴装置上设置有定位板，三个直线轴装置和转动轴装置均设置有运动和闭环的控制装置。本发明的六轴测试台，由于采用对每个轴都进行闭环控制，具有了高精度和高刚度的优点，并且由于使被测物一直处于测试台的最高点，实现了无死角测试。
Description
技术领域
本发明属于测试设备技术领域，涉及一种六轴测试台。
背景技术
随着科技发展和军工研发的需求，对多轴测试台的要求越来越高，首先是要求定位精度高，其次是运动轴数多，当这两项指标的要求达到一定程度后，尤其是当转动轴数继续增加时，利用现有市场所能提供的技术进行搭建，高精度的多轴测试台的实现将越来越困难，而且现有测试台由于在立轴结构设置的不合理，有时可能出现遮挡测试信号的问题，出现了空间定位的测试死角，影响到试验数据的全面和准确。现在已经实现了五轴测试台的技术要求，但是对于更高转动轴数的测试台，目前还没有在精度上和空间定位的无死角测试等方面达到技术要求的六轴测试台。
发明内容
本发明的目的是提供一种六轴测试台，解决现有技术在精度控制上和空间定位的无死角测试上的不足。
本发明所采用的技术方案是，一种六轴测试台，包括三个直线轴装置和三个转动轴装置，所述的三个直线轴装置包括X向直线轴装置、Y向直线轴装置和Z向直线轴装置，三个直线轴装置均设置有光栅尺；所述的三个转动轴装置包括A转动轴装置、B转动轴装置和C转动轴装置，A转动轴装置与Z向直线轴装置的上端平台连接，A转动轴装置上安装有B转动轴装置，B转动轴装置上安装有C转动轴装置，C转动轴装置上设置定位板，三个转动轴装置均设置有运动和闭环的控制装置。
本发明的特点还在于：
X向直线轴装置包括设置在机架台面上的X平台，X平台上设置有两条X向滚动导轨，X向滚动导轨上设置有Y平台，Y平台的下表面设置有X向丝杠螺母，该X向丝杠螺母与X向滚动丝杠连接，X平台上设置有X向轴承座，X向滚动丝杠的两端安装在X向轴承座中，X向滚动丝杠和X向减速电机连接，X平台上还安装有X方向的X向光栅定尺，与X向光栅动尺配合的X向光栅动尺安装在Y平台上相应位置。
Y向直线轴装置包括Y平台，在Y平台上安有两条Y向滚动导轨，在Y向滚动导轨的滑块上安有支撑座，支撑座上设置有Z箱体，在Z箱体上设置的Y向丝杠螺母与Y向滚动丝杠连接，Y向滚动丝杠的两端设置在Y平台上的Y向轴承座中，Y向滚动丝杠的一端与Y向减速电机连接，Y平台上安装有Y方向的Y向光栅定尺，与Y向光栅定尺配合的Y向光栅动尺安装在支撑座上。
Z向直线轴装置的结构包括Z箱体，在Z箱体中设置有上升立板和Z向滚动导轨，Z向滚动导轨的滑块则固定在Z箱体内侧，在Z箱体中还设置有垂直的Z向滚动丝杠，Z向滚动丝杠与Z向减速电机连接，Z向滚动丝杠与Z向丝杠螺母连接，Z向丝杠螺母与上升立板固定，在Z箱体的外侧固定有Z向光栅定尺，上升立板的上端设置有水平过渡盘，Z向光栅动尺则安在水平过渡盘上与Z向光栅定尺相应的位置。
A转动轴装置包括圆盘电机，圆盘电机设置在Z向滚动丝杠的上端水平过渡盘上，该圆盘电机自身带有编码器，圆盘电机上设置有框架底座。
B转动轴装置包括转动框架，转动框架通过两根B转动轴安装在框架底座上的轴承座内，其中一根B转动轴与减速电机B连接，另一根B转动轴顶端设置有圆光栅B。
C转动轴装置包括C转动轴，C转动轴与转动框架平面内的B转动轴垂直设置，C转动轴上设置有定位板，在C转动轴的一端连接有减速电机C，C转动轴的另一端安装有圆光栅C。
本发明的有益效果是，具有三个直线轴和三个转动轴，实现了六个轴向的控制，并对每个轴都进行闭环控制，具有了高精度和高刚度的优点，并且使被测物一直处于最高点，实现了无死角测试。
附图说明
图1是本发明装置实施例的结构示意图；
图2是本发明装置实施例中Y向直线轴和Z向直线轴的结构示意图；
图3是本发明装置实施例的三个转动轴装置的结构示意图。
图中，1.机架，2.X平台，3.X向滚动导轨，4.X向滚动丝杠，5.X向轴承座，6.X向减速电机，7.Y平台，8.X向光栅定尺，9.X向光栅动尺，10.Y向滚动导轨，11.支撑座，12.Z箱体，13.Y向滚动丝杠，14.Y向轴承座，15.Y向减速电机，16.Y向光栅定尺，17.Y向光栅动尺，18.上升立板，19.Z向滚动导轨，20.Z向减速电机，21.Z向滚动丝杠，22.Z向光栅定尺，23.Z向光栅动尺，24.水平过渡盘，25.圆盘电机，26.转动框架，27.框架底座，28.减速电机B，29.圆光栅B，30.C转动轴，31.定位板，32.减速电机C，33.圆光栅C，34.B转动轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
图1为本发明的六轴测试台实施例的结构示意图。六轴测试台包括三个直线轴装置和三个转动轴装置，整个六轴测试台设置在机架1上。
三个直线轴装置包括X向直线轴装置、Y向直线轴装置和Z向直线轴装置，X向直线轴装置上面安装有Y向直线轴装置，Y向直线轴装置上面安装有Z向直线轴装置，Z向直线轴装置的上端平台上设置有三个转动轴装置。
其中X向直线轴装置包括设置在机架1台面上的X平台2，X平台2上设置有两条X向滚动导轨3，X向滚动导轨3上设置有Y平台7，Y平台7的下表面设置有X向丝杠座，该X向丝杠座与X向滚动丝杠4连接，X平台2上设置有X向轴承座5，X向滚动丝杠4的两端安装在X向轴承座5中，X向滚动丝杠4和X向减速电机6连接，由X向滚动丝杠4带动Y平台7沿两条X向滚动导轨3水平移动，X平台2上还安装有X方向的X向光栅定尺8，与其配合的X向光栅动尺9安装在Y平台7上相应位置。
图2为本发明装置实施例Y向直线轴装置和Z向直线轴装置的结构示意图。Y向直线轴装置包括Y平台7，在Y平台7上同样安有两条Y向滚动导轨10，在Y向滚动导轨10的滑块上安有支撑座11，支撑座11上设置有Z箱体12，在Z箱体12上设置的Y向丝杠螺母与Y向滚动丝杠13连接，Y向滚动丝杠13的两端设置在Y平台7上的Y向轴承座14中，Y向滚动丝杠13的一端与Y向减速电机15连接，Y平台7上安装有Y方向的Y向光栅定尺16，与其配合的Y向光栅动尺17安装在支撑座11上。
控制系统操纵Y向减速电机15带动Y向滚动丝杠13转动，从而带动Z箱体12沿Y向移动。
Z向直线轴装置的结构包括Z箱体12，在Z箱体12中设置有上升立板18和Z向滚动导轨19，Z向滚动导轨19的滑块则固定在Z箱体12内侧，这样上升立板18只有一个垂直方向上的自由度。在Z箱体12中还设置有垂直的Z向滚动丝杠21，Z向滚动丝杠21与Z向减速电机20连接，Z向滚动丝杠21与Z向丝杠座连接，Z向丝杠螺母与上升立板18固定连接，在Z箱体的外侧固定有Z向光栅定尺22，上升立板18的上端设置有水平过渡盘24，Z向光栅动尺23则安在水平过渡盘24上且与Z向光栅定尺22相应的位置。
上升立板18的上下移动靠Z箱体12下部的Z向减速电机20和垂直的Z向滚动丝杠21实现。
从以上结构可知，三个直线轴装置都依靠各自的减速电机和位移测量装置，与中央控制系统一起实现了运动和闭环的控制。
图3为本发明的六轴测试台三个转动轴装置的结构示意图。三个转动轴包括A转动轴装置、B转动轴装置和C转动轴装置。
A转动轴装置包括圆盘电机25，圆盘电机25设置在上升立板18上端的水平过渡盘24上，该圆盘电机25自身带有编码器，因而可以与中央控制系统一起，实现了闭环控制，圆盘电机25上设置有框架底座27。
B转动轴装置包括转动框架26，转动框架26通过两根B转动轴34安装在框架底座27上的轴承座内，其中一根B转动轴34与减速电机B28连接，另一根B转动轴34的顶端设置有圆光栅B29。这样就可以通过减速电机B28控制转动框架26的转角，并通过圆光栅B29反馈转动框架26的转角，因而可以与中央控制系统一起，实现了实现闭环控制。
C转动轴装置包括C转动轴30，C转动轴30与转动框架26平面内的B转动轴34垂直设置，C转动轴30上设置有定位板31，在C转动轴30的一端连接有减速电机C32，C转动轴30的另一端安装有圆光栅C33。这样就可以通过减速电机C32转动定位板31，并通过圆光栅C33反馈定位板31的转角，因而可以与中央控制系统一起，实现了闭环控制。
定位板31用于放置试验样品，由于试验样品始终处于整个测试台的顶端，可以完全不受妨碍的接受四周及上方各种检测装置的各种测试。
本发明的六轴测试台，由于测试台对X、Y平台的平面度和稳定性要求很高，可以使用大理石平板制作X、Y平台，来满足要求。对于转动框架26、框架底座27、定位板31等回转零件可以选用有色金属材料，如铝镁合金等制造，由于采用了不同的材料组合，这样可以减轻其运动惯性，保证精度。如此既适应了不同的技术要求，还降低了制作成本，保证了测试质量。
本发明的六轴测试台，由于对每个轴都进行闭环控制，具有了高精度和高刚度的优点，并且由于将被测物一直设置于最高点，实现了无死角测试。
Claims (1)
1.一种六轴测试台，其特征在于：包括三个直线轴装置和三个转动轴装置，所述的三个直线轴装置包括X向直线轴装置、Y向直线轴装置和Z向直线轴装置，三个直线轴装置均设置有光栅尺；所述的三个转动轴装置包括A转动轴装置、B转动轴装置和C转动轴装置，A转动轴装置与Z向直线轴装置的上端平台连接，A转动轴装置上安装有B转动轴装置，B转动轴装置上安装有C转动轴装置，C转动轴装置上设置定位板(31)，三个转动轴装置均设置有运动和闭环的控制装置；
所述的X向直线轴装置包括设置在机架(1)台面上的X平台(2)，X平台(2)上设置有两条X向滚动导轨(3)，X向滚动导轨(3)上设置有Y平台(7)，Y平台(7)的下表面设置有X向丝杠螺母，该X向丝杠螺母与X向滚动丝杠(4)连接，X平台(2)上设置有X向轴承座(5)，X向滚动丝杠(4)的两端安装在X向轴承座(5)中，X向滚动丝杠(4)和X向减速电机(6)连接，X平台(2)上还安装有X方向的X向光栅定尺(8)，与X向光栅定尺(8)配合的X向光栅动尺(9)安装在Y平台(7)上相应位置；
所述的Y向直线轴装置包括Y平台(7)，在Y平台(7)上安有两条Y向滚动导轨(10)，在Y向滚动导轨(10)的滑块上安有支撑座(11)，支撑座(11)上设置有Z箱体(12)，在Z箱体(12)上设置的Y向丝杠螺母与Y向滚动丝杠(13)连接，Y向滚动丝杠(13)的两端设置在Y平台(7)上的Y向轴承座(14)中，Y向滚动丝杠(13)的一端与Y向减速电机(15)连接，Y平台(7)上安装有Y方向的Y向光栅定尺(16)，与Y向光栅定尺(16)配合的Y向光栅动尺(17)安装在支撑座(11)上；
所述的Z向直线轴装置的结构包括Z箱体(12)，在Z箱体(12)中设置有上升立板(18)和Z向滚动导轨(19)，Z向滚动导轨(19)的滑块则固定在Z箱体(12)内侧，在Z箱体(12)中还设置有垂直的Z向滚动丝杠(21)，Z向滚动丝杠(21)与Z向减速电机(20)连接，Z向滚动丝杠(21)与Z向丝杠螺母连接，Z向丝杠螺母与上升立板(18)固定，在Z箱体的外侧固定有Z向光栅定尺(22)，上升立板(18)的上端设置有水平过渡盘(24)，Z向光栅动尺(23)则安在水平过渡盘(24)上与Z向光栅定尺(22)相应的位置；
所述的A转动轴装置包括圆盘电机(25)，圆盘电机(25)设置在Z向滚动丝杠(21)的上端水平过渡盘(24)上，该圆盘电机(25)自身带有编码器，圆盘电机(25)上设置有框架底座(27)；
所述的B转动轴装置包括转动框架(26)，转动框架(26)通过两根B转动轴(34)安装在框架底座(27)上的轴承座内，其中一根B转动轴(34)与减速电机B(28)连接，另一根B转动轴(34)顶端设置有圆光栅B(29)；
所述的C转动轴装置包括C转动轴(30)，C转动轴(30)与转动框架(26)平面内的B转动轴(34)垂直设置，C转动轴(30)上设置有定位板(31)，在C转动轴(30)的一端连接有减速电机C(32)，C转动轴(30)的另一端安装有圆光栅C(33)。
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