CN108194795A - 一种可伸缩变自由度的轻重载转台 - Google Patents

Abstract

一种可伸缩变自由度的轻重载转台，其包括下转盘轴承、U型座、倒U型座、上转盘轴承、平台安装座、负载安装台、驱动器、基座、支撑导向柱、两个伸缩筒、倒伞状法兰、直线作动器、直线导轨滑块、齿条、齿条锁定装置和抱紧装置，基座为筒形，两个伸缩筒套在一起并设在基座内，通过其它部件可以实现一维重载转动和三维轻载转动，并且实现负载安装台距离基座任意位置的锁定。本发明具有承载可变、可伸缩、可变自由度的优点。

Description

一种可伸缩变自由度的轻重载转台

技术领域

本发明涉及一种调姿平台，特别是一种轻重载转台。

背景技术

在针对雷达或机载电子系统测试过程中，一般需要测试产品在不同姿态下的工作状态，所以需要能对该类产品进行姿态调整的装置或设备。在大型雷达、飞机航电系统等大型、重载测试条件下，不仅需要被测物体能够实现全方位整周转动，而且被测装置的重量一般较大。传统的液压驱动技术，成本较高且可靠性、清洁性以及可维护性大大降低。现有技术仍无法针对大型重载多方位姿态调整装置提出较好的电动解决方案。专利号为201410587952.8的专利提出了一种大型重载摇摆模拟台，针对重载需求提出了使用托辊辅助支撑的形式以增强转台的承载能力的方法，但是该发明只能实现纵摇和横摇两个转动自由度，且无法实现方位轴整周转动。专利号为201310626116.1的专利提出了一种高精度重载的回转台，具有承载力大、精度高的特点，但是只能实现单自由度运动，无法实现三维调姿要求。专利号为201220311413.8的专利提出了一种运用回转支撑轴承，实现单轴旋转运动，承载能力大，但是由于转盘轴承相对较小，其承载倾覆力矩的能力较差，且该装置无法实现三维调姿动作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可伸缩、轻重载、变自由度的机械可靠性高的可伸缩变自由度的轻重载转台。本发明主要原理是：通过液压缸顶升装置调节负载安装台与第一伸缩筒上端倒伞状的承载法兰之间距离，实现可伸缩轻重载转台的变自由度，以满足不同负载、不同自由度调整装备姿态应用的需求。

本发明主要包括下转盘轴承、U型座、倒U型座、上转盘轴承、平台安装座、负载安装台、驱动器、基座、支撑导向柱、两个伸缩筒、倒伞状法兰、直线作动器、直线导轨滑块、齿条、齿条锁定装置和抱紧装置，其中基座为筒形，基座的底部设有法兰，通过法兰与地基连接；4-8个支撑导向柱周向均布于基座筒内，平行筒轴线，方向垂直于地面；2-4个第一直线滑块间隔安装在支撑导向柱上，设在基座内的第一伸缩筒通过第一直线滑块与支撑导向柱连接，与第一直线滑块数量相等的第一直线导轨周向均布在第一伸缩筒外壁上，方向与支撑导向柱方向相同，并与第一直线滑块配合；2-4个第一齿条周向均布在第一伸缩筒的外壁上，与第一直线导轨间隔排列；与第一齿条数量相同的第一齿条锁定装置与第一齿条相对应地周向均布在支撑导向柱上，分别与第一齿条啮合锁定；在支撑导向柱上端均设有第一抱紧装置，加力后抱紧第一伸缩筒；3-4个第一直线作动器周向均布在基座内，互相平行，伸缩方向垂直于地面，第一直线作动器缸筒底部与基座底部固连，其伸出缸顶端与第一伸缩筒上端固连；倒伞状法兰设在第一伸缩筒上端；2-4个第二直线导轨周向均布在第一伸缩筒的内壁上，方向垂直于地面，第二直线导轨上均设有第二直线滑块，第二伸缩筒设在第一伸缩筒内，第二伸缩筒的外壁与第二直线滑块连接；2-4个第二齿条周向均布于第一伸缩筒内壁，方向垂直于地面，与第二直线导轨间隔排列；与第二齿条数量相同的第二齿条锁定装置与第二齿条相对应地均布周向在第二伸缩筒外壁，并分别与第二组齿条啮合锁定；4-8个第二抱紧装置周向均布在第一伸缩筒上端，加载力后抱紧第二伸缩筒；3-4个第二直线作动器周向分布在第二伸缩筒内部，伸缩方向垂直于地面，第二直线作动器缸筒底部与第一伸缩筒底部固连，其伸出缸与第二伸缩筒上端边沿连接；下转盘轴承的外圈与第二伸缩筒顶部安装面固连，下转盘轴承的内圈与U型座底部安装面固连，轴线与第二伸缩筒中心轴线重合，第一驱动器法兰设在第二伸缩筒上端，第一驱动器的伸出轴端设有齿轮与下转盘轴承内圈齿轮啮合，下转盘中心轴线和第一伸缩筒轴线重合构成第一个转动副，由第一驱动器驱动，方向垂直于地面方向；

上转盘轴承外圈与倒U型座上部圆形顶板安装面固连，上转盘轴承内圈与平台安装座安装面固连，构成第三个转动副，由第三驱动器驱动；第三驱动器的法兰设在平台安装座的下端，第三驱动器的伸出轴齿轮与上转盘轴承内圈齿轮啮合，负载安装台底部安装面与平台安装座顶部固连，负载安装台底部设有面周向均布的负载支撑轮；倒U型座两侧下端设有内齿轮，两个内齿轮对称布置，第二驱动器法兰设在U型座下端，第二驱动器的伸出轴末端齿轮与倒U型座的内齿轮啮合，倒U型座耳轴插入U型座上端轴孔内，与其轴线重合构成第二个转动副，由第二驱动器带动倒U型座外侧内齿轮驱动，方向平行于地面方向；当负载安装台变为一自由度时，负载安装台底部的负载支撑轮与第一伸缩筒上端法兰面相切做纯滚动，实现重载一维转动；当第二伸缩筒相对第一伸缩筒伸出时实现轻载三维转动。

所述齿条锁定装置包括齿条开口安装盒、液压缸、齿条、直线导轨，其中液压缸缸筒通过法兰与齿条开口安装盒固连，与液压缸平行的齿条开口安装盒两壁上分别设有直线导轨，液压缸伸出缸与齿条不带齿的一边连接，齿条上下两端为滑块形状，齿条上下两端嵌入到安装盒中的直线导轨上，第一齿条锁定装置和第二齿条锁定装置的齿条分别与第一和第二伸缩筒上的齿条相对，液压缸伸缩齿条便可沿导轨方向运动，当齿条锁定装置上的齿条与伸缩筒上的齿条相啮合时就可承受竖直方向上的力；

所述抱紧装置包括安装盒、液压缸、楔形块1、楔形块2、复位弹簧，其中液压缸、楔形块1、楔形块2、复位弹簧均设在安装盒内，液压缸的缸筒通过法兰与楔形块1固连，液压缸伸出缸顶部与安装盒固连，楔形块1斜面与楔形块2 斜面接触，楔形块2的另一面设有圆柱，圆柱嵌入到安装盒侧壁的圆孔内构成移动副，圆柱上套有复位弹簧，复位弹簧的一端抵在楔形块2上，其另一端抵在安装盒侧壁上，液压缸带动楔形块1伸缩便可实现楔形块2的移动，当液压缸回程时，复位弹簧便可把楔形块2压入安装盒内。

本发明的工作过程及原理如下：

本发明分为两个工作挡位：一维重载转动和三维轻载转动，通过第二直线作动器调节负载安装台与第一伸缩筒上倒伞状法兰之间距离，实现了可伸缩轻重载转台的变自由度。具体工作过程：A、转动负载安装台相对地面做三维转动时，负载安装台底部安装面与平台安装座顶部固连，第一伸缩筒与第二伸缩筒均位于基座内，第二伸缩筒位于第一伸缩桶内，第一组直线作动器开始作用顶升，将第一伸缩筒第二伸缩筒同时顶起，第一伸缩筒沿着直线导轨滑块副的方向顶升到预设位置，第一齿条锁定装置内液压缸动作，齿条动作，与第一伸缩筒上齿条啮合，齿条承受竖直方向的力，第一抱紧装置内液压缸开始动作带动楔形块1进行动作，楔形块2顶出，将第一伸缩筒水平抱紧，第一伸缩筒固定，第二直线作动器开始作用顶升，将第二伸缩筒沿第二直线导轨滑块副方向顶起，第二伸缩筒到达预设位置第二齿条锁定装置内液压缸动作，齿条动作，实现与第一伸缩筒上齿条啮合，齿条承受竖直方向的力，第二抱紧装置内液压缸开始动作带动楔形块1进行动作，楔形块2顶出，将第二伸缩筒水平抱紧，第二伸缩筒固定，U型座的底部通过第一转动副与第二伸缩筒顶部连接，第一转动副称为下方位轴Z1轴，转动方向始终垂直于地面，第二转动副称为俯仰轴Y轴，该轴始终与地面平行。倒U型座通过第三转动副与平台安装座连接，第三转动副的轴线垂直于第二转动副。第三转动副称为上方位轴Z2轴。U型座和倒U型座绕下方位轴Z1轴转动一定角度α后，在此基础上倒U型座相对U型座绕俯仰轴Y轴转动β，并在此基础上平台安装座相对倒U型座绕上方位轴Z2轴转动γ角，所以该装置的调姿原理为ZYZ欧拉角调姿，负载安装台相对于地面的最终姿态为 Rotz(α)Roty(β)Rotz(γ)；B、转动负载安装台做一维转动时，负载安装台底部安装面与平台安装座顶部固连，开始动作时第一伸缩筒与第二伸缩筒均位于基座内，第二伸缩筒位于第一伸缩桶内，负载安装台下均布的负载支撑轮与第一伸缩筒上端倒伞状法兰接触，第一组直线作动器开始作用顶升，将第一伸缩筒第二伸缩筒同时顶起，第一伸缩筒沿着直线导轨滑块副的方向顶升到预设位置，第一齿条锁定装置内液压缸动作，齿条动作，实现与第一伸缩筒上齿条啮合，齿条承受竖直方向的力，第一抱紧装置内液压缸开始动作带动楔形块1进行动作，楔形块2顶出，将第一伸缩筒水平抱紧，第一伸缩筒固定，第二伸缩筒此时仍位于第一伸缩筒内，相对第二伸缩筒位置不变，倒U型座的顶部通过转动副与平台安装座连接，第三驱动器通过驱动上转盘轴承齿轮带动负载安装台做一维转动，平台安装座下端负载支撑轮与倒伞状法兰做纯滚动。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、负载安装台可伸缩，通过直线作动器调节负载安装台距离地面的位置，在支撑导向柱与第一伸缩筒，第一伸缩筒与第二伸缩筒之间设置抱紧装置和齿条锁定装置，负载安装台可在任意位置停止；

2、重载转台自由度可以变化，分为一维重载转动和三维轻载转动，通过调节第一伸缩筒与第二伸缩筒之间的距离实现自由度的变化，在一维转动通过在第一伸缩筒上端安装倒伞状法兰，负载安装台上的负载支撑轮压在倒伞状法兰上，提高了负载安装台的结构强度，机械可靠性高。

附图说明

图1为本发明的主视剖视图。

图2为本发明的侧视剖视图。

图3为本发明的齿条锁定装置示意简图。

图4为本发明的抱紧装置示意简图。

图中：1-基座、2-支撑导向柱、3-第一齿条、4-第二直线导轨、5-第二直线滑块、6-第一伸缩筒、7-第一齿条锁定装置、8-第一抱紧装置、9-第二驱动器、10-第二抱紧装置、11-倒伞状法兰、12-负载安装台、13-负载支撑轮、14- 第一直线导轨、15-第一直线滑块、16-第二齿条、17-第二齿条锁定装置、18- 第二伸缩筒、19-第一直线作动器、20-第一驱动器、21-下转盘轴承、22-U型座、 23-倒U型座、24-第三驱动器、25-上转盘轴承、26-平台安装座、27-第二直线驱动器、7-1齿条安装盒、7-2液压缸、7-3齿条、8-1楔形安装盒、8-2楔形块 1、8-3液压缸、8-4楔形块2、8-5复位弹簧。

具体实施方式：

在图1和图2所示的可伸缩变自由度轻重载转台示意图中：基座1为筒形，基座的底部设有法兰，通过法兰与地基连接；6个支撑导向柱2周向均布于基座筒内，平行筒轴线，方向垂直于地面；3个第一直线滑块15间隔安装在支撑导向柱上，设在基座内的第一伸缩筒6通过第一直线滑块与支撑导向柱连接，与第一直线滑块数量相等的第一直线导轨14周向均布在第一伸缩筒外壁上，方向与支撑导向柱方向相同，并与第一直线滑块配合；3个第一齿条3周向均布在第一伸缩筒的外壁上，与第一直线导轨间隔排列，方向与支撑导向腿方向相同；与第一齿条数量相同的第一齿条锁定装置7与第一齿条相对应地周向均布在支撑导向柱上，分别与第一齿条啮合锁定；在支撑导向柱上端均设有第一抱紧装置8，加力后抱紧第一伸缩筒；3个第一直线作动器19周向均布在基座内，互相平行，伸缩方向垂直于地面，第一直线作动器缸筒底部与基座底部固连，其伸出缸顶端与第一伸缩筒顶端铰座通过耳环连接；倒伞状法兰11设在第一伸缩筒上端；3个第二直线导轨4周向均布在第一伸缩筒的内壁上，方向垂直于地面，第二直线导轨上均设有第二直线滑块5，第二伸缩筒18设在第一伸缩筒内，第二伸缩筒的外壁与第二直线滑块连接；3个第二齿条16周向均布于第一伸缩筒内壁，与第二直线导轨间隔排列，方向垂直于地面；与第二齿条数量相同的第二齿条锁定装置17与第二齿条相对应地均布周向在第二伸缩筒外壁，并分别与第二组齿条啮合锁定；6个第二抱紧装置10周向均布在第一伸缩筒上端，加载力后抱紧第二伸缩筒；3个第二直线作动器27周向分布在第二伸缩筒内部，伸缩方向垂直于地面，第二直线作动器缸筒底部与第一伸缩筒底部固连，其伸出缸顶端通过耳环与第二伸缩筒顶部铰座连接；下转盘轴承21的外圈与第二伸缩筒顶部安装面固连，下转盘轴承的内圈与U型座22底部安装面固连，轴线与第二伸缩筒轴线重合，2个第一驱动器20法兰设在第二伸缩筒上端，第一驱动器的伸出轴端设有齿轮与下转盘轴承内圈齿轮啮合，下转盘中心轴线和第一伸缩筒轴线重合构成第一个转动副，由第一驱动器驱动，方向垂直于地面方向；

上转盘轴承25外圈与倒U型座23上部圆形顶板安装面固连，上转盘轴承内圈与平台安装座26安装面固连，构成第三个转动副，由第三驱动器24驱动，第三驱动器的法兰设在平台安装座的下端，第三驱动器的伸出轴齿轮与上转盘轴承内圈齿轮啮合，负载安装台12底部安装面与平台安装座顶部固连，负载安装台底部设有面周向均布的负载支撑轮13；倒U型座两侧下端设有内齿轮，两个内齿轮对称布置，第二驱动器9法兰设在U型座下端，第二驱动器的伸出轴末端齿轮与倒U型座的内齿轮啮合，倒U型座耳轴插入U型座上端轴孔内，与其轴线重合构成第二个转动副，由第二驱动器带动倒U型座外侧内齿轮驱动，方向平行于地面方向；当负载安装台变为一自由度时，负载安装台底部的负载支撑轮与第一伸缩筒上端法兰面相切做纯滚动，实现重载一维转动；当第二伸缩筒相对第一伸缩筒伸出时实现轻载三维转动。

如图3所示，齿条锁定装置中的液压缸7-2缸筒通过法兰与齿条开口安装盒7-1固连，与液压缸平行的齿条开口安装盒两壁上分别设有直线导轨，液压缸伸出缸与齿条7-3不带齿的一边连接，齿条上下两端为滑块形状，齿条上下两端嵌入到安装盒中的直线导轨上，齿条分别与第一和第二伸缩筒上的齿条相对，液压缸伸缩齿条便可沿导轨方向运动，当齿条锁定装置上的齿条与伸缩筒上的齿条相啮合时就可承受竖直方向上的力。

如图4所示，抱紧装置中的液压缸8-3、楔形块1 8-2、楔形块2 8-4、复位弹簧8-5均设在安装盒8-1内，液压缸的缸筒通过法兰与楔形块1固连，液压缸伸出缸顶部与安装盒固连，楔形块1斜面与楔形块2斜面接触，楔形块2的另一面设有圆柱，圆柱嵌入到安装盒侧壁的圆孔内构成移动副，圆柱上套有复位弹簧，复位弹簧的一端抵在楔形块2上，其另一端抵在安装盒侧壁上，液压缸带动楔形块1伸缩便可实现楔形块2的移动，当液压缸回程时，复位弹簧便可把楔形块2压入安装盒内。

Claims (3)

1.一种可伸缩变自由度的轻重载转台，其包括下转盘轴承，U型座，倒U型座，上转盘轴承、平台安装座，负载安装台、驱动器，其特征在于：其还包括基座、支撑导向柱、两个伸缩筒、倒伞状法兰、直线作动器、直线导轨滑块、齿条、齿条锁定装置、抱紧装置，其中基座为筒形，基座的底部设有法兰，通过法兰与地基连接；4-8个支撑导向柱周向均布于基座筒内，平行筒轴线，方向垂直于地面；2-4个第一直线滑块间隔安装在支撑导向柱上，设在基座内的第一伸缩筒通过第一直线滑块与支撑导向柱连接，与第一直线滑块数量相等的第一直线导轨周向均布在第一伸缩筒外壁上，方向与支撑导向柱方向相同，并与第一直线滑块配合；2-4个第一齿条周向均布在第一伸缩筒的外壁上，与第一直线导轨间隔排列；与第一齿条数量相同的第一齿条锁定装置与第一齿条相对应地周向均布在支撑导向柱上，分别与第一齿条啮合锁定；在支撑导向柱上端均设有第一抱紧装置，加力后抱紧第一伸缩筒；3-4个第一直线作动器周向均布在基座内，互相平行，伸缩方向垂直于地面，第一直线作动器缸筒底部与基座底部固连，其伸出缸顶端与第一伸缩筒上端固连；倒伞状法兰设在第一伸缩筒上端；2-4个第二直线导轨周向均布在第一伸缩筒的内壁上，方向垂直于地面，第二直线导轨上均设有第二直线滑块，第二伸缩筒设在第一伸缩筒内，第二伸缩筒的外壁与第二直线滑块连接；2-4个第二齿条周向均布于第一伸缩筒内壁，方向垂直于地面，与第二直线导轨间隔排列；与第二齿条数量相同的第二齿条锁定装置与第二齿条相对应地均布周向在第二伸缩筒外壁，并分别与第二组齿条啮合锁定；4-8个第二抱紧装置周向均布在第一伸缩筒上端，加载力后抱紧第二伸缩筒；3-4个第二直线作动器周向分布在第二伸缩筒内部，伸缩方向垂直于地面，第二直线作动器缸筒底部与第一伸缩筒底部固连，其伸出缸与第二伸缩筒上端边沿连接；下转盘轴承的外圈与第二伸缩筒顶部安装面固连，下转盘轴承的内圈与U型座底部安装面固连，轴线与第二伸缩筒中心轴线重合，第一驱动器法兰设在第二伸缩筒上端，第一驱动器的伸出轴端设有齿轮与下转盘轴承内圈齿轮啮合，下转盘中心轴线和第一伸缩筒轴线重合构成第一个转动副，由第一驱动器驱动，方向垂直于地面方向；上转盘轴承外圈与倒U型座上部圆形顶板安装面固连，上转盘轴承内圈与平台安装座安装面固连，构成第三个转动副，由第三驱动器驱动；第三驱动器的法兰设在平台安装座的下端，第三驱动器的伸出轴齿轮与上转盘轴承内圈齿轮啮合，负载安装台底部安装面与平台安装座顶部固连，负载安装台底部设有面周向均布的负载支撑轮；倒U型座两侧下端设有内齿轮，两个内齿轮对称布置，第二驱动器法兰设在U型座下端，第二驱动器的伸出轴末端齿轮与倒U型座的内齿轮啮合，倒U型座耳轴插入U型座上端轴孔内，与其轴线重合构成第二个转动副，由第二驱动器带动倒U型座外侧内齿轮驱动，方向平行于地面方向。

2.根据权利要求1所述的可伸缩变自由度的轻重载转台，其特征在于：所述齿条锁定装置包括齿条开口安装盒、液压缸、齿条、直线导轨，其中液压缸缸筒通过法兰与齿条开口安装盒固连，与液压缸平行的齿条开口安装盒两壁上分别设有直线导轨，液压缸伸出缸与齿条不带齿的一边连接，齿条上下两端为滑块形状，齿条上下两端嵌入到安装盒中的直线导轨上，第一齿条锁定装置和第二齿条锁定装置的齿条分别与第一和第二伸缩筒上的齿条相对，液压缸伸缩齿条便沿导轨方向运动，当齿条锁定装置上的齿条与伸缩筒上的齿条相啮合时就可承受竖直方向上的力。

3.根据权利要求1所述的可伸缩变自由度的轻重载转台，其特征在于：所述抱紧装置包括安装盒、液压缸、楔形块1、楔形块2、复位弹簧，其中液压缸、楔形块1、楔形块2、复位弹簧均设在安装盒内，液压缸的缸筒通过法兰与楔形块1固连，液压缸伸出缸顶部与安装盒固连，楔形块1斜面与楔形块2斜面接触，楔形块2的另一面设有圆柱，圆柱嵌入到安装盒侧壁的圆孔内构成移动副，圆柱上套有复位弹簧，复位弹簧的一端抵在楔形块2上，其另一端抵在安装盒侧壁上，液压缸带动楔形块1伸缩便可实现楔形块2的移动，当液压缸回程时，复位弹簧便可把楔形块2压入安装盒内。