CN106239443A - 一种基于平行四边形连杆机构的二维转台 - Google Patents

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余东东
马俊
张聪
魏慧�
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Abstract

本发明涉及一种基于平行四边形连杆机构的二维转台，该二维转台包括方位旋转机构和俯仰旋转机构；方位旋转机构包括：方位电机、内啮合齿轮副、轴承A、基座、电机舱和旋转支架；俯仰旋转机构包括：俯仰电机、平行四边形连杆机构、俯仰轴、轴承B和旋转壳体；平行四边形连杆机构包括：短连杆、连杆轴和长连杆；方位电机通过内啮合齿轮副使电机舱相对于基座转动，进而带动旋转支架转动，完成二维转台的平行其平面的转动；俯仰电机通过平行四边形连杆机构带动俯仰轴的旋转，进而带动旋转壳体旋转，完成二维转台的垂直其平面的转动。在实现方位和俯仰旋转运动的同时，占用轴向空间较少，结构紧凑，实现了方位电机与俯仰电机的集中安装。

Description

一种基于平行四边形连杆机构的二维转台
技术领域
本发明涉及二维转台技术领域，尤其涉及一种基于平行四边形连杆机构的二维转台。
背景技术
回转工作台(转台)广泛应用于数控加工、仪器测量、航空航天等领域，其能够带动载荷实现多个自由度的旋转运动。根据输出自由度的数量，转台可划分为一维、二维和三维转台。
为实现多个自由度的旋转输出，现有转台通常采用力矩电机直接在轴系上进行驱动，每个驱动电机减速后与旋转轴同轴安装，其优点是结构简单，传动环节少，但采用该结构的转台，一方面其转动惯量较大，轴向空间占用较多，不适合应用于对轴向尺寸具有严格要求的场合，另一方面电机同轴安装使得电机及其控制线路直接暴露在恶劣的外部环境中，转台的寿命、可靠性和环境适应性难以得到保证。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于平行四边形连杆机构的二维转台，用以解决现有二维转台转动惯量较大，轴向空间占用较多的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种基于平行四边形连杆机构的二维转台，该二维转台包括方位旋转机构和俯仰旋转机构；
方位旋转机构包括：方位电机、内啮合齿轮副、轴承A、基座、电机舱和旋转支架；
俯仰旋转机构包括：俯仰电机、平行四边形连杆机构、俯仰轴、轴承B和旋转壳体；
平行四边形连杆机构包括：短连杆、连杆轴和长连杆；
方位电机通过内啮合齿轮副电机舱相对于基座转动，进而带动旋转支架转动，完成二维转台的方位旋转，即，使旋转壳体绕垂直于水平面的轴进行左右转动；
俯仰电机通过平行四边形连杆机构带动俯仰轴的旋转，进而带动旋转壳体旋转，完成二维转台的俯仰旋转，即，使旋转壳体绕平行于水平面的轴进行上下转动。
方位电机固定在电机支架的一侧，电机支架与端盖固连，端盖的一侧与电机舱固连，端盖的另一侧与与旋转支架固连，电机舱与基座之间通过轴承A连接。
内啮合齿轮副包括大型内齿轮和小型外齿轮；小型外齿轮与方位电机相连，并被方位电机驱动旋转；大型内齿轮与基座固连。
俯仰电机固定在电机支架的另一侧。
平行四边形连杆机构包括两个短连杆和两个连杆轴，两个短连杆分别通过一个连杆轴与长连杆相连，短连杆与其对应的连杆轴通过螺钉固连。
两个短连杆其中一个与俯仰电机的输出轴固连，另一个与俯仰轴固连，俯仰轴与旋转壳体固连，俯仰轴与旋转支架之间通过轴承B连接。
方位电机转动时，与其固连的小型外齿轮一同转动，带动电机舱绕基座朝相反方向旋转，即带动旋转支架和旋转壳体绕基座朝相反方向旋转
俯仰电机转动时，带动平行四边形连杆机构的短连杆转动，进而带动俯仰轴转动，即带动旋转壳体做俯仰转动。
本发明有益效果如下：
本发明提出了一种基于平行四边形连杆机构的二维转台，在实现方位和俯仰旋转运动的同时，占用较少的轴向空间，结构紧凑，实现了方位电机与俯仰电机的集中安装。其次，本发明的电机及其控制线路均放置在一个舵机舱内，能够避免与恶劣的外部环境直接接触，实现对电机与控制线路的有效保护，提升转台的寿命、可靠性和环境适应性。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的特征和优点从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为一种基于平行四边形连杆机构的二维转台的结构示意图。
图2为一种基于平行四边形连杆机构的二维转台的平行四边形连杆机构示意图。
图中：1.旋转壳体、2.轴承B、3.俯仰轴、4.平行四边形连杆机构、5.旋转支架、6.端盖、7.电机支架、8.俯仰电机、9.轴承A、10.基座、11.大型内齿轮、12.小型外齿轮、13.方位电机、14.电机舱、401.短连杆、402.连杆轴、403.长连杆
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
如图1所示，为一种基于平行四边形连杆机构的二维转台，该二维转台包括方位旋转机构和俯仰旋转机构；
方位旋转机构包括：方位电机13、内啮合齿轮副、轴承A9、基座10、电机舱14和旋转支架5；
俯仰旋转机构包括：俯仰电机8、平行四边形连杆机构4、俯仰轴3、轴承B2和旋转壳体1；
平行四边形连杆机构4包括：短连杆401、连杆轴402和长连杆403；
方位电机13通过内啮合齿轮副电机舱14相对于基座10转动，进而带动旋转支架5转动，完成二维转台绕大型内啮合齿轮11的轴线的方位旋转；
俯仰电机8通过平行四边形连杆机构4带动俯仰轴3的旋转，进而带动旋转壳体1旋转，完成二维转台绕俯仰轴3的轴线的俯仰转动。
方位电机13固定在电机支架7的一侧，电机支架7与端盖6固连，端盖6的一侧与电机舱14固连，端盖6的另一侧与与旋转支架5固连，电机舱14与基座10之间通过轴承A9连接。
内啮合齿轮副包括大型内齿轮11和小型外齿轮12；小型外齿轮12与方位电机13相连，并被方位电机13驱动旋转；大型内齿轮11与基座10固连。
俯仰电机8固定在电机支架7的另一侧。
平行四边形连杆机构4包括两个短连杆401和两个连杆轴402，两个短连杆401分别通过一个连杆轴402与长连杆403相连，短连杆401与其对应的连杆轴402通过螺钉固连。
两个短连杆401其中一个与俯仰电机8的输出轴固连，另一个与俯仰轴3固连，俯仰轴3与旋转壳体1固连，俯仰轴3与旋转支架5之间通过轴承B2连接。
方位电机13转动时，与其固连的小型外齿轮12一同转动，带动电机舱14绕基座10朝相反方向旋转，即带动旋转支架5和旋转壳体1绕基座10朝相反方向旋转
俯仰电机8转动时，带动平行四边形连杆机构4的短连杆401转动，进而带动俯仰轴3转动，即带动旋转壳体1做俯仰转动。
综上所述，本发明实施例提供了一种基于平行四边形连杆机构的二维转台，本发明实现了俯仰电机8与方位电机13同时安装在电机舱14中，结构紧凑，占用较少的轴向空间就可实现旋转壳体1可进行360°方位旋转和俯仰旋转功能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于平行四边形连杆机构的二维转台，其特征在于，该二维转台包括方位旋转机构和俯仰旋转机构；
所述方位旋转机构包括：方位电机(13)、内啮合齿轮副、轴承A(9)、基座(10)、电机舱(14)和旋转支架(5)；
所述俯仰旋转机构包括：俯仰电机(8)、平行四边形连杆机构(4)、俯仰轴(3)、轴承B(2)和旋转壳体(1)；
所述平行四边形连杆机构(4)包括：短连杆(401)、连杆轴(402)和长连杆(403)；
所述方位电机(13)通过内啮合齿轮副电机舱(14)相对于基座(10)转动，进而带动旋转支架(5)转动，完成所述二维转台的方位旋转；
所述俯仰电机(8)通过平行四边形连杆机构(4)带动俯仰轴(3)的旋转，进而带动旋转壳体(1)旋转，完成所述二维转台的俯仰旋转。
2.根据权利要求1所述的二维转台，其特征在于，所述方位电机(13)固定在电机支架(7)的一侧，所述电机支架(7)与端盖(6)固连，所述端盖(6)的一侧与所述电机舱(14)固连，所述端盖(6)的另一侧与与所述旋转支架(5)固连，所述电机舱(14)与所述基座(10)之间通过轴承A(9)连接。
3.根据权利要求2所述的二维转台，其特征在于，所述内啮合齿轮副包括大型内齿轮(11)和小型外齿轮(12)；所述小型外齿轮(12)与方位电机(13)相连，并被方位电机(13)驱动旋转；所述大型内齿轮(11)与基座(10)固连。
4.根据权利要求1-3任一所述的二维转台，其特征在于，所述俯仰电机(8)固定在所述电机支架(7)的另一侧。
5.根据权利要求4所述的二维转台，其特征在于，所述平行四边形连杆机构(4)包括两个所述短连杆(401)和两个所述连杆轴(402)，两个所述短连杆(401)分别通过一个所述连杆轴(402)与所述长连杆(403)相连，所述短连杆(401)与其对应的连杆轴(402)通过螺钉固连。
6.根据权利要求5所述的二维转台，其特征在于，所述两个短连杆(401)其中一个与所述俯仰电机(8)的输出轴固连，另一个与所述俯仰轴(3)固连，所述俯仰轴(3)与所述旋转壳体(1)固连，俯仰轴(3)与旋转支架(5)之间通过轴承B(2)连接。
7.根据权利要求3或6所述的二维转台，其特征在于，所述方位电机(13)转动时，与其固连的所述小型外齿轮(12)一同转动，带动所述电机舱(14)绕所述基座(10)朝相反方向旋转，即带动所述旋转支架(5)和所述旋转壳体(1)绕所述基座(10)朝相反方向旋转。
8.根据权利要求7所述的二维转台，其特征在于，所述俯仰电机(8)转动时，带动所述平行四边形连杆机构(4)的短连杆(401)转动，进而带动所述俯仰轴(3)转动，即带动所述旋转壳体(1)做俯仰转动。
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