CN108594863B - 一种正负180°转台的限位结构及方法 - Google Patents

Abstract

一种正负180°转台的限位结构及方法，通过合理设计机械及电气限位形式，实现转轴机械上大于±180°的机械转角，同时，通过对正、负光电限位开关的过滤式读取，完成对转台大于±180°的转动限位控制。本发明解决了特殊结构环境中，无法安装滑块和缓冲器的情况下，并实现转轴大于±180°的圆周运动控制限位问题。

Description

一种正负180°转台的限位结构及方法

技术领域

本发明涉及一种正负180°转台的限位结构及方法，属于惯导测试用限位转台控制技术领域。

背景技术

转台是一种重要的惯性器件测试设备，其通过提供高精度的转动速率，做为惯性器件速率测试的物理激励基准，使惯性器件敏感到精确、稳定的速率输入，从而实现惯性器件误差精度的测试。

其中带限位转台作为其中一种测试设备，其转轴仅限定在特定角度范围内转动，以此适用于某些特定测试，如视场角固定的导引头跟踪试验等。一般来说，对于转动范围小于±180°的情况，转轴限位设计上只需在正、反转两个方向上分别设置安装正、负电气限位和正、负机械限位即可。而对于转动范围大于±180°的应用场合，机械限位上通常采用“随动滑块+缓冲器”的传统模式，电气限位采用拨动开关安装在缓冲器末端实现电气限位控制。这种实现方式，拨动开关作为电气限位被设置在机械限位之后，即转轴若发生异常转动，会先撞到机械限位，再触发电气限位，这样电气限位的作用基本没有，设计上存在不合理性。通常来说，限位转台转动轴的限位设计采用三重防护设计，即“软件限位+电气限位+机械限位”，将电气限位设计在机械限位之前触发，将更有利于保护转轴的非正常转动。从结构上比对，传统限位结构所占空间位置远大于本限位设计方法，当转动轴端的空间较小，无法安装随动滑块以及缓冲器。

发明内容

本发明的目的在于：提出了一种正负180°转台的限位结构及方法，解决了小空间下，无法安装限位随动滑块以及缓冲器而达到转角大于±180°的问题。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种正负180°转台的限位结构，包括机械限位装置和电气限位装置，机械限位装置设置在转台转动轴的一端，令转动轴实现正反两个方向上大于180°的带机械限位转动；电气限位装置设置在转动轴的另一侧，当转动轴转动角度达到预设电气限位阈值时，触及电气限位装置，转台自动断电进行保护。

所述机械限位装置为单摆式机械限位，在转动轴一侧框架上安装一单摆式限位挡块，转动轴上安装对应的机械撞块。

所述单摆式限位挡块的摆角为±40°。

单摆式限位挡块与机械撞块同平面。

所述电气限位装置包括正光电开关和与其匹配的正拨叉、负光电开关和与其匹配的负拨叉，在转轴顺时针旋转大于180°的位置设置正向光电开关，逆时针旋转大于180°的位置设置负向光电开关，正拨叉和负拨叉分别安装在与各自光电开关相对的位置，使得正拨叉顺时针转动到正向光电开关的角度大于180°，负拨叉逆时针转动到负向光电开关的角度大于180°。

所述正光电开关和负光电开关高度不同，正拨叉和负拨叉的轴向高度分别与正、负光电开关的高度配合以保证转台旋转时不会相互干涉。

所述预设电气限位阈值为182°。

一种正负180°转台的限位方法，步骤如下：

(1)采集转台上设置的角度编码器信号获取当前转轴角位置信息；

(2)采集正、负正光电开关输出信号；

(3)若当前角位置为正，则将负限位状态，即负光电开关输出信号置为恒定假，若当前角位置为负，则将正限位状态，即正光电开关输出信号置为恒定假；

(4)将正限位状态和负限位状态作或运算，作为当前转动轴的总限位状态；

(5)根据总限位状态判定限位是否触发，如果总限位状态为真，则判定为已触发，控制断开当前转轴供电，转轴在惯性下继续转动至机械限位装置进行机械限位；否则为未触发，维持转动轴的供电状态。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明采用的单摆式机械限位结构形式更加简单，应用场景更加丰富，占用结构空间更小，且避免了随动滑块将转动轴意外锁死的情况；

(2)本发明采用的光电限位开关相比于机械式拨动开关，工作更加可靠。

(3)本发明实现了先电气限位触发，后机械限位触发的防护设计方式，更加合理有效，更有利于保护转台在非正常转动情况下的设备和人员安全。

附图说明

图1为本发明机械限位设计主视图；

图2为本发明电气限位设计俯视图；

图3为本发明电气限位设计主视图；

图4为本发明限位判断实现原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述：

如图1所示，本发明提出了一种正负180°转台的限位结构，包括机械限位装置和电气限位装置，机械限位装置设置在转台转动轴的一端，令转动轴实现正反两个方向上大于180°的带机械限位转动；电气限位装置设置在转动轴的另一侧，当转动轴转动角度达到预设电气限位阈值时，触及电气限位装置，转台自动断电，先后进行电气限位保护和机械限位保护。本发明中预设电气限位阈值设置为182°，目的在于保证转轴能满足正负180°的转角范围。

如图1所示，机械限位装置为单摆式机械限位，在转动轴一侧框架上安装一单摆式限位挡块，转动轴上安装对应的机械撞块。单摆式限位挡块的摆角为±40°，且单摆式限位挡块与机械撞块同平面。由于机械撞块和限位挡块都具有一定宽度，因此二者发生接触碰撞时，转轴实际能转到的角度最大值并不能达到220°，限位挡块的摆角大小应保证该最大值至少大于电气限位阈值，以便在电气限位触发后的自由撞击留有一定的缓冲角度区间。

如图2、3所示，电气限位装置包括正光电开关和与其匹配的正拨叉、负光电开关和与其匹配的负拨叉，在转轴顺时针旋转大于180°的位置设置正向光电开关，逆时针旋转大于180°的位置设置负向光电开关，正拨叉和负拨叉分别安装在与各自光电开关相对的位置，使得正拨叉顺时针转动到正向光电开关的角度大于180°，负拨叉逆时针转动到负向光电开关的角度大于180°。

正光电开关和负光电开关高度不同，正拨叉和负拨叉的轴向高度分别与正、负光电开关的高度配合，如此便可确保正拨叉在转角范围内不会触发负光电开关，负拨叉不会触发正光电开关。

但转轴在顺时针转动到接近180°，正拨叉尚未触发正光电开关时，负拨叉会先触发负光电开关，且逆时针转动到接近180°，负拨叉尚未触发负光电开关时，正拨叉又会先触发正光电开关。为了解决这个问题，基于上述限位结构，本发明还提出了一种正负180°转台的限位触发判定方法，原理如图4所示，实现步骤如下：

(1)采集转台上设置的角度编码器信号获取当前转轴角位置信息；

(2)采集正、负正光电开关输出信号；

(3)若当前角位置为正，则将负限位状态，即负光电开关输出信号置为恒定假，若当前角位置为负，则将正限位状态，即正光电开关输出信号置为恒定假；

(4)将正限位状态和负限位状态作或运算，作为当前转动轴的总限位状态；

(5)根据总限位状态判定限位是否触发，如果总限位状态为真，则判定为已触发，控制断开当前转轴供电，转轴在惯性下继续转动至机械限位装置进行机械限位；否则为未触发，维持转动轴的供电状态。

实施例

(1)在转台转轴一侧框架距离轴端中心87mm处，安装一个圆柱销，再在圆柱销上安装一个长46mm，宽12mm的单摆式限位挡块，圆柱销与不锈钢挡块属于间隙配合，保证挡块可绕圆柱销自由转动，再在转轴框架上加工出限制挡块转动的凹槽，如图1所示，以确保该挡块的摆动角度只有正负40°，最后在挡块上安装半月形固定板，始终保证挡块只能绕圆柱销自由转动正负40°，限制其他自由度；

(2)在同侧转轴上安装机械撞销，撞销亦为不锈钢材质，末端距转轴中心70mm，末端宽12mm。撞销的安装位置为转轴在角位置为0°时，撞销指向正下方。机械撞销与限位挡块的相对位置如图1所示，如此，在考虑机械撞销和限位挡块本身接触宽度的同时，转轴机械转角在顺时针和逆时针两个方向的最大值均约为184°。

(3)在转轴另一侧框架分别安装正、负光电开关，光电开关的本身宽度为6mm，安装位置如图3所示，各距离水平位置向下26.5°。在转轴上分别安装铝质正、负拨叉，拨叉宽度为5mm，安装位置如图3所示，距离水平位置向上22.5°。两组光电开关及对应拨叉在轴向方向以层叠式方法安装,安装高度差均为9mm，如图2所示。如此，考虑光电开关和拨叉本身接触宽度后，正拨叉顺时针转动到正光电开关的角度约为182°，负拨叉逆时针转动至负光电开关的角度亦约为182°。

(4)限位触发判定实现方式为：

a、以400ms为周期采集转轴角度编码器信号，获取角位置信息；

b、同样以400ms为周期采集正、负光电开关信号；

c、限位是否触发的判定机制为：若当前角位置为正，即转轴处在正角度区间，如150°，则将采集到的负光电开关信号置为假；反之若当前角位置为负，如-150°，则将采集到的正光电开关信号置位假；再将这二者信号作或运算，作为当前转轴的总限位状态。根据该总限位状态判定限位是否触发，如果总限位状态为真，则判定为已触发，控制断开当前转轴供电，转轴在断电状态下以惯性速度转动至机械限位；否则为未触发，不进行任何操作。

Claims (1)

1.一种基于正负180°转台的限位结构实现的限位方法，其特征在于步骤如下：

(1)采集转台上设置的角度编码器信号获取当前转轴角位置信息；

(2)采集正、负正光电开关输出信号；

(3)若当前角位置为正，则将负限位状态，即负光电开关输出信号置为恒定假，若当前角位置为负，则将正限位状态，即正光电开关输出信号置为恒定假；

(4)将正限位状态和负限位状态作或运算，作为当前转动轴的总限位状态；

(5)根据总限位状态判定限位是否触发，如果总限位状态为真，则判定为已触发，控制断开当前转轴供电，转轴在惯性下继续转动至机械限位装置进行机械限位；否则为未触发，维持转动轴的供电状态；

所述正负180°转台的限位结构，包括机械限位装置和电气限位装置，机械限位装置设置在转台转动轴的一端，令转动轴实现正反两个方向上大于180°的带机械限位转动；电气限位装置设置在转动轴的另一侧，当转动轴转动角度达到预设电气限位阈值时，触及电气限位装置，转台自动断电，先后进行电气限位保护和机械限位保护；

所述机械限位装置为单摆式机械限位，在转动轴一侧框架上安装一单摆式限位挡块，转动轴上安装对应的机械撞块；

所述单摆式限位挡块的摆角为±40°；

单摆式限位挡块与机械撞块同平面；

所述电气限位装置包括正光电开关和与其匹配的正拨叉、负光电开关和与其匹配的负拨叉，在转轴顺时针旋转大于180°的位置设置正向光电开关，逆时针旋转大于180°的位置设置负向光电开关，正拨叉和负拨叉分别安装在与各自光电开关相对的位置，使得正拨叉顺时针转动到正向光电开关的角度大于180°，负拨叉逆时针转动到负向光电开关的角度大于180°；

所述正光电开关和负光电开关高度不同，正拨叉和负拨叉的轴向高度分别与正、负光电开关的高度配合以保证转台旋转时不会相互干涉；

所述预设电气限位阈值为182°。

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