CN109596430B - 重载精密转台 - Google Patents

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Abstract

本发明属于精密转台技术领域，具体涉及一种重载精密转台，包括旋转油缸、推力调心滚子轴承、旋转平台、驱动构件、传动构件和固定构件，旋转油缸、驱动构件和传动构件均设置在固定构件上，推力调心滚子轴承连接在旋转油缸的底部并与旋转油缸的活塞的底部连接，旋转平台设置在旋转油缸的顶部与旋转油缸的活塞的顶部连接，驱动构件通过传动构件与旋转平台连接以驱动旋转平台转动和旋转油缸的活塞同步转动，通过旋转油缸来承受试验过程中的荷载，旋转油缸的承载能力强，推力调心滚子轴承能够限制活塞与旋转油缸的上端盖接触，使活塞处于悬浮状态，并且在推力调心滚子轴承的作用下活塞始终处于垂直状态，提高了旋转平台的转动平稳性。

Description

重载精密转台
技术领域
本发明属于精密转台技术领域，具体提供一种重载精密转台。
背景技术
在研制岩石力学CT试验装备过程中，为了配合CT扫描，需要岩石样品在加载过程中高精度旋转。对于Φ100mm的岩石样品，需要至少200吨的压力，才能保障岩石样品被破坏。200吨压力下，受变载荷作用岩石样品的高精度旋转(定位控制达到10角秒以内)，是CT成像质量的关键。
目前国内外的高精度转台存在不足如下：1、载荷恒定，如果转台称重变化，转速波动较大；2、承载轻，目前主流转台采用精密轴承支承，如果承载过大，转台摩擦阻力大，驱动电机极易过载；且转台旋转惯性大，不利于定位控制。
因此，本领域需要一种重载精密转台来解决上述问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的高精度转台转速波动大且承载较低的问题，本发明提供了一种用于力学试验机的重载精密转台，所述重载精密转台包括旋转油缸、推力调心滚子轴承、旋转平台、驱动构件、传动构件和固定构件，所述旋转油缸、所述驱动构件和所述传动构件均设置在所述固定构件上，所述推力调心滚子轴承连接在所述旋转油缸的底部并与所述旋转油缸的活塞的底部连接，所述旋转平台设置在所述旋转油缸的顶部与所述旋转油缸的活塞的顶部连接，所述驱动构件通过所述传动构件与所述旋转平台连接以驱动所述旋转平台转动和所述旋转油缸的活塞同步转动。
在上述重载精密转台的优选技术方案中，所述旋转平台上设置有压力传感器。
在上述重载精密转台的优选技术方案中，所述驱动构件为直驱电机，所述传动构件为转接板，所述直驱电机的内圈与所述转接板连接，所述转接板与所述旋转平台连接以驱动所述旋转平台转动。
在上述重载精密转台的优选技术方案中，所述旋转平台上设置有多个导向杆，所述转接板上设置有多个导向套，所述导向杆与所述导向套配合以将所述转接板与所述旋转平台连接。
在上述重载精密转台的优选技术方案中，所述驱动构件为伺服电机，所述传动构件为减速器、小带轮、皮带、大带轮和大带轮底座，所述伺服电机的输出轴通过所述减速器与所述小带轮连接，所述小带轮通过所述皮带与所述大带轮连接，所述大带轮底座固定在所述旋转油缸的顶部，所述大带轮以转动地方式设置在所述大带轮底座上并与所述旋转平台连接。
在上述重载精密转台的优选技术方案中，所述大带轮上设置有多个导向套，所述旋转平台的底部设置有多个导向杆，所述多个导向套与所述多个导向杆相配合以将所述大带轮与所述旋转平台连接。
在上述重载精密转台的优选技术方案中，所述大带轮底座的上表面设置有圆光栅读头，所述大带轮的下表面设置有圆光栅尺，当所述大带轮转动时，所述圆光栅读头能够实时读取所述圆光栅尺上的刻度以检测所述大带轮的角位移。
在上述重载精密转台的优选技术方案中，所述固定构件为固定板。
本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，通过将旋转平台设置在旋转油缸上，将旋转平台与旋转油缸的活塞连接，在试验过程中同步转动，即通过旋转油缸来承受试验过程中的荷载，旋转油缸的承载能力强，且在旋转油缸的底部设置推力调心滚子轴承，推力调心滚子轴承与旋转油缸的活塞的底部连接，在试验过程中，推力调心滚子轴承能够对活塞起到定位的作用，限制活塞与旋转油缸的上端盖接触，从而使活塞处于悬浮状态，并且在推力调心滚子轴承的作用下活塞始终处于垂直状态，从而提高了旋转平台的转动平稳性。
再进一步地，在大带轮底座的上表面处设置圆光栅读头，在大带轮的下表面处设置圆光栅尺，当大带轮转动时，圆光栅读头能够实时读取圆光栅尺上的刻度，通过检测的数据能够计算出大带轮的转角和转速，从而实现旋转平台的高精度控制。
附图说明
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：
图1是本发明的重载精密转台的结构示意图一；
图2是本发明的重载精密转台的结构示意图二；
图3是本发明的重载精密转台的剖视图一；
图4是本发明加重载精密转台的剖视图二；
图5是本发明的重载精密转台的另一实施例的结构示意图；
图6是本发明的重载精密转台的另一实施例的剖视图。
具体实施方式
首先，本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然附图中试验系统的各部件是按一定比例绘制的，但这种比例关系非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
基于背景技术中指出的现有的高精度转台转速波动大且承载较低的问题。本发明提供了一种重载精密转台，旨在提高转台的承载能力和转动平稳性。
具体而言，如图1至图3所示，重载精密转台包括旋转油缸1、推力调心滚子轴承2、旋转平台3、驱动构件、传动构件和固定构件，旋转油缸、驱动构件和传动构件均设置在固定构件上，推力调心滚子轴承连接在旋转油缸的底部并与旋转油缸的活塞11的底部连接，旋转平台设置在旋转油缸的顶部与旋转油缸的活塞11的顶部连接，驱动构件通过传动构件与旋转平台连接以驱动旋转平台转动和旋转油缸的活塞同步转动。其中，旋转油缸包括活塞11、下端盖12、缸体13和上端盖14，活塞11的顶部伸出上端盖14与旋转平台3连接，活塞11的底部伸出下端盖12与推力调心滚子轴承2连接，推力调心滚子轴承2包括轴承本体21、轴承连接板22和轴承压板23，轴承本体21通过轴承连接板22与下端盖12的底部连接，轴承本体21的底部固定有轴承压板23以对轴承本体21起到支撑的作用，固定构件为固定板4，旋转油缸1、驱动构件和传动构件均固定在固定板4上，当然，固定构件也可以设置为固定架等结构形式，这种对固定构件具体结构形式的调整并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。
此外，需要说明的是，启动旋转油缸1，使活塞11上升，在活塞11与上端盖14接触前会被推力调心滚子轴承2限位，限制活塞11与上端盖14接触，从而保证活塞11处于悬浮状态，并且，在推力调心滚子轴承2的作用下活塞11始终处于垂直状态，活塞11的顶部与旋转平台3连接，从而提高了旋转平台3的转动平稳性。
此外，还需要说明的是，在进行试验过程中，设置在旋转平台3上的压力传感器能够实时检测试验样品的压力F2，并将压力传感器信号传输给压力控制器，压力控制器根据检测的压力传感器信号，输出控制信号给电液比例阀，电液比例阀根据控制信号来控制旋转油缸1的压力F1，始终保证旋转油缸1的压力F1大于试验样品的压力F2，这一部分力F3由推力调心滚子轴承2承受，并且旋转油缸11的压力F1与试验样品的压力F2的压力差为定值，即推力调心滚子轴承2承受的力F3为定值，通过这样的设置，能够有效的控制推力调心滚子轴承2所带来的摩擦力，将推力调心滚子轴承2所带来的摩擦力控制在最小。旋转油缸1的支撑过程采用了混合支撑，即油膜+轴承支撑，既发挥了推力调心滚子轴承2的定位与调心作用，又降低了旋转油缸1在重载条件下的旋转摩擦阻力，从而提高了旋转平台3的平稳性，有利于旋转平台3的高精度旋转控制。下面结合具体实施例来详细的阐述本发明的技术方案。
实施例一
优选地，如图5所示，驱动构件为伺服电机5，传动构件为减速器(图中未示出)、小带轮61、皮带62、大带轮63和大带轮底座64，伺服电机5的输出轴通过减速器与小带轮61连接，小带轮61通过皮带62与大带轮63连接，大带轮底座64固定在上端盖14上，大带轮63以转动地方式设置在大带轮底座64上并与旋转平台3连接。其中，伺服电机5通过电机支座65固定在固定板4上，在大带轮63与大带轮底座64的连接处设置有轴承66，优选圆锥滚子轴承。
优选地，如图6所示，大带轮63上设置有多个导向套631，旋转平台3的底部设置有多个导向杆31，将导向杆31插入导向套631内，大带轮63转动时能够带动旋转平台3一起转动。其中，导向杆31的数量为10个，均匀地设置在旋转平台3的底部，相应地，导向套631的数量也为10个，导向套631在大带轮63上的设置位置与导向杆31一一对应，当然，导向杆31和导向套631的数量均不仅限于10个，本领域技术人员可以在实际应用中灵活地设置导向杆31和导向套631的具体数量，只要通过导向杆31和导向套631相配合能够将旋转平台3和大带轮63连接即可。
优选地，如图6所示，为了提高旋转平台3的控制精度，在大带轮底座64的上表面设置有圆光栅读头71，在大带轮63的下表面设置有圆光栅尺72，当大带轮63转动时，圆光栅读头71能够实时读取圆光栅尺72上的刻度，通过检测的数据能够计算出大带轮63的转角和转速，从而实现旋转平台3的高精度控制。
实施例2
如图4所述，驱动构件为直驱电机8，传动构件为转接板9，直驱电机的内圈81与转接板9连接，转接板9与旋转平台3连接以驱动旋转平台3转动。旋转平台3上设置有多个导向杆31，转接板9上设置有多个导向套91，导向杆31与导向套91配合能够将转接板9与旋转平台3连接。其中，导向杆31的数量为10个，均匀地设置在旋转平台3的底部，相应地，导向套91的数量也为10个，导向套91在转接板9上的设置位置与导向杆31一一对应，当然，导向杆31和导向套91的数量均不仅限于10个，本领域技术人员可以在实际应用中灵活地设置导向杆31和导向套91的具体数量，只要通过导向杆31和导向套91相配合能够将旋转平台3和转接板9连接即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种重载精密转台，其特征在于，所述重载精密转台包括旋转油缸、推力调心滚子轴承、旋转平台、驱动构件、传动构件和固定构件，所述旋转油缸、所述驱动构件和所述传动构件均设置在所述固定构件上，所述推力调心滚子轴承连接在所述旋转油缸的底部并与所述旋转油缸的活塞的底部连接，所述旋转平台设置在所述旋转油缸的顶部与所述旋转油缸的活塞的顶部连接，所述驱动构件通过所述传动构件与所述旋转平台连接以驱动所述旋转平台和所述旋转油缸的活塞同步转动；
所述推力调心滚子轴承能够限制所述活塞与所述旋转油缸的上端盖接触并且能够使所述活塞始终处于垂直状态；
所述旋转平台上设置有压力传感器，所述压力传感器能够实时检测试验样品的压力；
所述重载精密转台还包括压力控制器和电液比例阀，所述压力传感器能够将压力传感器信号传输给所述压力控制器，所述压力控制器能够根据检测的所述压力传感器信号，输出控制信号给所述电液比例阀，所述电液比例阀能够根据所述控制信号来控制所述旋转油缸的压力，以使所述旋转油缸的压力始终大于所述试验样品的压力，并且使旋转油缸的压力与所述试验样品的压力的压力差为定值，从而使所述推力调心滚子轴承承受的力为定值。
2.根据权利要求1所述的重载精密转台，其特征在于，所述驱动构件为直驱电机，所述传动构件为转接板，所述直驱电机的内圈与所述转接板连接，所述转接板与所述旋转平台连接以驱动所述旋转平台转动。
3.根据权利要求2所述的重载精密转台，其特征在于，所述旋转平台上设置有多个导向杆，所述转接板上设置有多个导向套，所述导向杆与所述导向套配合以将所述转接板与所述旋转平台连接。
4.根据权利要求1所述的重载精密转台，其特征在于，所述驱动构件为伺服电机，所述传动构件为减速器、小带轮、皮带、大带轮和大带轮底座，所述伺服电机的输出轴通过所述减速器与所述小带轮连接，所述小带轮通过所述皮带与所述大带轮连接，所述大带轮底座固定在所述旋转油缸的顶部，所述大带轮以转动地方式设置在所述大带轮底座上并与所述旋转平台连接。
5.根据权利要求4所述的重载精密转台，其特征在于，所述大带轮上设置有多个导向套，所述旋转平台的底部设置有多个导向杆，所述多个导向套与所述多个导向杆相配合以将所述大带轮与所述旋转平台连接。
6.根据权利要求5所述的重载精密转台，其特征在于，所述大带轮底座的上表面设置有圆光栅读头，所述大带轮的下表面设置有圆光栅尺，当所述大带轮转动时，所述圆光栅读头能够实时读取所述圆光栅尺上的刻度以检测所述大带轮的角位移。
7.根据权利要求1至6任一项所述的重载精密转台，其特征在于，所述固定构件为固定板。
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