CN110486436B - 一种极限旋转角度可配置的转台机械限位机构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种极限旋转角度可配置的转台机械限位机构及方法，机构包括与转台固定的被限位齿轮，通过调节被限位齿轮的角度实现对转台角度的调节控制；被限位齿轮的角度调节通过机械限位装置实现，机械限位装置的结构包括输入齿轮、丝杆轴和调节装置；输入齿轮固定在丝杠轴上，调节装置调节丝杆轴的极限旋转角度，通过输入齿轮、被限位齿轮的传动实现转台极限旋转角度的调节。本发明采用纯机械限位方式，提出了一种极限旋转角度可配置的转台机械限位机构，在无需任何电气控制装置的辅助下，可实现不同工况下转台机械限位角度的实时配置，适用范围更为广泛。

Description

一种极限旋转角度可配置的转台机械限位机构及方法

技术领域

本发明属于机械设备技术领域，特别涉及一种旋转角度可配置的转台机械限位机构及方法，用于转台转动极限位置的机械限位，对转台及转台上电子设备连接电缆进行保护。

背景技术

在雷达、电子战设备中，需要转台承载天馈系统等设备转动，实现对目标信号的搜索和跟踪。天馈系统通过转台与固定设备连接的射频电缆，难以通过汇流环等装置实现射频信号的多通道、低差损、连续传输，因此，转台大多采用在一定范围内往复转动的方式，实现天馈系统对预定空域的覆盖。为避免转台电气失控造成连接电缆和天馈系统设备的损坏，转台必须设置可靠的机械限位装置，在极限状态下对天馈系统和连接电缆进行可靠的保护。

现有的转台机械限位装置，大多设置在转台末级：在转台极限旋转角度低于360°时，大多直接采用固定挡块方式进行限位；在转台极限旋转角度大于360°时，大多采用转动拨叉方式进行限位。采用此类机械限位方式的产品成型后，其极限旋转角度范围就已经固定，难以进行调整；且因末级机械限位力矩较大，机械限位装置所需空间较大，在工程应用中受到一定的限制。

根据检索结果，未见到极限旋转角度可配置的转台机械限位技术方案。例如：申请号为C N201621203224.3的发明给出了一种能让转台超过360°的安全限位装置，可以实现转台极限转角为：360°×n(n＝2、3、4…)，但该发明可实现的极限旋转角度只能是360°的倍数关系，在使用中有较大的局限性；申请号为CN201520380138.9的发明给出了一种转台的硬限位装置，采用限位导向盒的方式对超过360°的转动进行限位，但是在工程中可靠性的不高；发明号为CN201810289293.8的发明给出了一种±180°转台的限位机构以及方法，但不能实现极限旋转角度可调整，难以应对实际工程中的多工况条件下的应用；申请号为CN201510148587.5的发明给出了一种基于多传感器融合的转台限位、限速保护系统，通过电气控制方式实现转台的限位功能，相比而言，其组成比较复杂，可靠性比纯机械限位机构低，不属于转台的纯机械限位范畴；申请号为CN201721063772.5的发明给出了一种限位角可调的转动限位装置，其优点是通过限位底座和安装罗盘的方式，能够实现转台的快速制动，但该装置限位角度范围在10°～360°范围，难以满足设备实际使用需求。

实际工程中需要一种能实现极限旋转角度可调整的机械限位机构，能够实现对天馈系统、连接电缆等设备的可靠保护。本发明通过将转台的旋转运动转变为直线运动的方式实现极限旋转角度可配置的转台机械限位机构。

发明内容

本发明旨在开发一种可靠的极限旋转角度可配置的转台机械限位机构，能够根据使用工况要求，对转台的机械限位角度进行配置，保证转台转角的大范围调整以及转台上天馈系统及连接电缆等设备的安全。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种极限旋转角度可配置的转台机械限位机构，包括与转台固定的被限位齿轮，通过调节被限位齿轮的角度实现对转台角度的调节控制；

被限位齿轮的角度调节通过机械限位装置实现，机械限位装置的结构包括输入齿轮、丝杆轴和调节装置；

输入齿轮固定在丝杠轴上，调节装置调节丝杆轴的极限旋转角度，通过输入齿轮、被限位齿轮的传动实现转台极限旋转角度的调节。

作为优选方式，输入齿轮与丝杆轴上均设置键槽，输入齿轮与丝杆轴通过键实现周向固定。作为优选方式，调节装置包括壳体以及设置在壳体上的调节单元，通过调节单元实现转台极限旋转角度的调节。

作为优选方式，调节单元包括移动螺母、调节盘以及固定盘；移动螺母和调节盘依次装入壳体中，固定盘与壳体固定；

移动螺母与穿入壳体的丝杆轴螺纹连接，调节盘与壳体的内壁螺纹连接；通过调节盘的轴向位置，实现对移动螺母行程的调整，间接实现对转台机械限位角度范围的调整。

作为优选方式，壳体包括上壳体和导向座，导向座与上壳体固定；移动螺母和调节盘安装在导向座的凹槽内。

作为优选方式，移动螺母上设置高度调节件，高度调节件用于调节移动螺母在壳体中的行程。

作为优选方式，高度调节件至少设置两个且均匀设置在移动螺母的圆周方向上。

作为优选方式，高度调节件为高阻尼碰块，高阻尼碰块穿过移动螺母且两端穿出移动螺母。

一种极限旋转角度可配置的转台机械限位机构的实施方法：

第一步：通过丝杠、调节装置将旋转运动转化为直线运动；

第二步：根据外部工况，确定转台的应用边界条件，得到转台的机械限位空间尺寸限制、机械限位力矩，确定机械限位装置的设计参数；机械限位装置的设计参数包括机械限位装置的外形尺寸、圆周方向配置数量、机械限位力矩、输入齿轮齿数、移动螺母行程、以及节盘行程；

第三步：根据转台极限转角范围及可调整范围参数确定机械限位装置限位构件设计参数；限位构件设计参数包括导向座上等夹角、固定盘上非等夹角系列孔位分布关系。

一种极限旋转角度可配置的转台机械限位机构的设计方法，转台极限旋转角度设计相关参数如下：

设定各参数符号如下：

α：被限位齿轮转角；

β：机械限位装置中输入齿轮转角；

i：被限位齿轮与输入齿轮的传动比，

L₁：移动螺母行程；

P₁：移动螺母螺距；

L₂：调节盘行程；

P₂：调节盘螺距；

B₁：移动螺母在L₁行程时，机械限位装置输入齿轮转角；

B₂：调节盘在L₂行程时，机械限位装置输入齿轮转角；

θ：调节盘旋转角度；

机械限位装置输入齿轮转角B₁与移动螺母行程L₁之间的关系为：

调节盘旋转时，会导致调节盘在轴向的位置发生变化，调节盘轴向行程与旋转角度的关系为：

由于调节盘轴向位置的变化，导致移动螺母的行程发生变化，在调节盘行程为L₂时，机械限位装置输入齿轮转角为：

机械限位装置中，输入齿轮的转角为：

转台机械转角(即被限位尺寸转角)α与调节盘旋转角度θ之间的关系为：

通过调节盘旋转角度，实现转台极限旋转角度的配置。

本发明的有益效果是：

本发明采用纯机械限位方式，提出了一种极限旋转角度可配置的转台机械限位机构，在无需任何电气控制装置的辅助下，可实现不同工况下转台机械限位角度的实时配置，相比于传统的固定式机械限位机构，本发明的优势在于：

(1)通过配置机械限位行程，实现转台极限旋转角度的调整，降低机械限位成本，更好地满足多工况应用需求；

(2)采用该结构的机械限位装置，在转台内占用的空间更小，降低了转台外形尺寸，提高了转台的平台适装性；机械限位配置更为灵活，适用范围更为广泛。

附图说明

图1为转台机械限位原理示意图；

图2为极限旋转角度可配置的机械限位装置外形示意图；

图3为极限旋转角度可配置的转台机械限位机构示意图；

图4为极限旋转角度可配置的机械限位装置中固定盘孔位示意图；

图5为极限旋转角度可配置的机械限位装置中导向座孔位示意图；

图中，1-输入齿轮，2-第一轴承，3-丝杆轴，4-高阻尼碰块，5-移动螺母，6-导向座，7-第二轴承，8-调节盘，9-固定盘，10-锁定螺钉，11-机械限位装置，12-被限位齿轮，13-转台，14-负载。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种极限旋转角度可配置的转台13机械限位机构，包括与转台13固定的被限位齿轮12，通过调节被限位齿轮12的角度实现对转台13角度的调节控制；

被限位齿轮12的角度调节通过机械限位装置11实现，机械限位装置11的结构包括输入齿轮1、丝杆轴3和调节装置；

输入齿轮1固定在丝杠轴上，调节装置调节丝杆轴3的极限旋转角度，通过输入齿轮1、被限位齿轮12的传动实现转台13极限旋转角度的调节。转台13上一般设置天馈系统及连接电缆等设备或者负载14。

在一个优选实施例中，输入齿轮1与丝杆轴3上均设置键槽，输入齿轮1与丝杆轴3通过键实现周向固定。为了使输入齿轮1与丝杆轴3固定更牢靠，再辅以紧定螺钉将输入齿轮1固定在丝杆轴3的端部。

在一个优选实施例中，调节装置包括壳体以及设置在壳体上的调节单元，通过调节单元实现转台13极限旋转角度的调节。

在一个优选实施例中，如图2和图3所示，调节单元包括移动螺母5、调节盘8以及固定盘9；移动螺母5和调节盘8依次装入壳体中，固定盘9与壳体固定；

移动螺母5与穿入壳体的丝杆轴3螺纹连接，调节盘8与壳体的内壁螺纹连接；通过调节盘8的轴向位置，实现对移动螺母5行程的调整，间接实现对转台13机械限位角度范围的调整。当确定好转台13机械限位角度后，通过控制调节盘8与丝杆轴3的相对位置，即可实现，本发明结构巧妙，采用纯机械结构，可靠性高。转台13机械限位角度一经确定，调节好调节盘8的位置后，需要将调节盘8固定。

在一个优选实施例中，如图2和图3所示，壳体包括上壳体和导向座6，导向座6与上壳体固定；移动螺母5和调节盘8安装在导向座6的凹槽内。

在一个优选实施例中，移动螺母5上设置高度调节件，高度调节件用于调节移动螺母5在壳体中的行程。

在一个优选实施例中，高度调节件至少设置两个且均匀设置在移动螺母5的圆周方向上。

在一个优选实施例中，高度调节件为高阻尼碰块4(一般选用橡胶制成)，高阻尼碰块4穿过移动螺母5且两端穿出移动螺母5(即高阻尼碰块4的高度高于移动螺母5的厚度)。

在一个优选实施例中，导向座6内壁设置一段内螺纹，该段内螺纹用于控制调节盘8的行程；调节盘8与固定盘9通过销钉连接；固定盘9上设置非等夹角的系列孔位，导向座6上设置等夹角的系列孔位，通过销钉将导向座6与固定盘9连接，实现固定盘9的周向固定。通过在导向座6上设置等夹角、固定盘9上设置非等夹角的系列孔位，应用时，二者之间有非常多种类的组合，可实现多档位的机械限位角度配置。

在另一个实施例中，为了使丝杆轴3旋转更流畅，在壳体或者上壳体与丝杠轴之间设置第一轴承2；调节盘8与丝杠轴之间设置第二轴承7。术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种极限旋转角度可配置的转台13机械限位机构的实施方法：

第一步：通过丝杠、调节装置将旋转运动转化为直线运动；

第二步：根据外部工况，确定转台13的应用边界条件，得到转台13的机械限位空间尺寸限制、机械限位力矩，确定机械限位装置11的设计参数；机械限位装置11的设计参数包括机械限位装置11的外形尺寸、圆周方向配置数量、机械限位力矩、输入齿轮1齿数、移动螺母5行程、以及节盘行程；

第三步：根据转台13极限转角范围及可调整范围参数确定机械限位装置11限位构件设计参数；限位构件设计参数包括导向座6上等夹角、固定盘9上非等夹角系列孔位分布关系。

在另一个实施例中，还设置了复核步骤，即第四步：复核机械限位装置11的设计参数以及限位构件设计参数，确定最终的实施方案。

一种极限旋转角度可配置的转台13机械限位机构的设计方法，转台13极限旋转角度设计相关参数如下：

设定各参数符号如下：

α：被限位齿轮12转角，即转台13转角；

β：机械限位装置11中输入齿轮1转角；

i：被限位齿轮12与输入齿轮1的传动比，

L₁：移动螺母5行程；

P₁：移动螺母5螺距；

L₂：调节盘8行程；

P₂：调节盘8螺距；

B₁：移动螺母5在L₁行程时，机械限位装置11输入齿轮1转角；

B₂：调节盘8在L₂行程时，机械限位装置11输入齿轮1转角；

θ：调节盘8旋转角度；

机械限位装置11输入齿轮1转角B₁与移动螺母5行程L₁之间的关系为：

调节盘8旋转时，会导致调节盘8在轴向的位置发生变化，调节盘8轴向行程与旋转角度的关系为：

由于调节盘8轴向位置的变化，导致移动螺母5的行程发生变化，在调节盘8行程为L₂时，机械限位装置11输入齿轮1转角为：

机械限位装置11中，输入齿轮1的转角为：

转台13机械转角(即被限位尺寸转角)α与调节盘8旋转角度θ之间的关系为：

通过调节盘8旋转角度，实现转台13极限旋转角度的配置。

考虑到实际使用的需要，机械限位装置11作为转台13最后的机械保护措施，一般对其限位精度要求不高，因此，无必要将机械限位角度设计为连续的，本发明所述的极限旋转角度的调节方式如下：

(1)通过更换构件的方式，调节高阻尼碰块4的轴向尺寸，实现对移动螺母5的行程的调整，间接实现对转台13机械限位角度范围的调整；

(2)通过旋转调节盘8，改变调节盘8的轴向位置，实现对移动螺母5行程的调整，间接实现对转台13机械限位角度范围的调整。通过在固定盘9圆周上开设非等夹角的通孔，如图4中的A1～A8角度间距，在对角方向采用适当的2颗锁定螺钉10，穿过固定盘9上的通孔，与如图5所示的固定座上等夹角均匀分布的2个螺孔连接，将固定盘9与导向座6相对位置进行固定，确保调节盘8的轴向位置稳定。通过在导向座6上设置等夹角、固定盘9上设置非等夹角的系列孔位，应用时，二者之间有非常多种类的组合，可实现多档位的机械限位角度配置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种极限旋转角度可配置的转台机械限位机构，其特征在于：包括与转台固定的被限位齿轮，通过调节被限位齿轮的角度实现对转台角度的调节控制；

被限位齿轮的角度调节通过机械限位装置实现，机械限位装置的结构包括输入齿轮、丝杆轴和调节装置；

输入齿轮固定在丝杠轴上，调节装置调节丝杆轴的极限旋转角度，通过输入齿轮、被限位齿轮的传动实现转台极限旋转角度的调节；调节装置包括壳体以及设置在壳体上的调节单元，通过调节单元实现转台极限旋转角度的调节；调节单元包括移动螺母、调节盘以及固定盘；移动螺母和调节盘依次装入壳体中，固定盘与壳体固定；

移动螺母与穿入壳体的丝杆轴螺纹连接，调节盘与壳体的内壁螺纹连接；通过调节盘的轴向位置，实现对移动螺母行程的调整，间接实现对转台机械限位角度范围的调整。

2.根据权利要求1所述的一种极限旋转角度可配置的转台机械限位机构，其特征在于：输入齿轮与丝杆轴上均设置键槽，输入齿轮与丝杆轴通过键实现周向固定。

3.根据权利要求1所述的一种极限旋转角度可配置的转台机械限位机构，其特征在于：壳体包括上壳体和导向座，导向座与上壳体固定；移动螺母和调节盘安装在导向座的凹槽内。

4.根据权利要求1或3所述的一种极限旋转角度可配置的转台机械限位机构，其特征在于：移动螺母上设置高度调节件，高度调节件用于调节移动螺母在壳体中的行程。

5.根据权利要求4所述的一种极限旋转角度可配置的转台机械限位机构，其特征在于：高度调节件至少设置两个且均匀设置在移动螺母的圆周方向上。

6.根据权利要求4所述的一种极限旋转角度可配置的转台机械限位机构，其特征在于：高度调节件为高阻尼碰块，高阻尼碰块穿过移动螺母且两端穿出移动螺母。

7.一种基于权利要求1或3或5或6所述极限旋转角度可配置的转台机械限位机构的设计方法，其特征在于，转台极限旋转角度设计相关参数如下：

设定各参数符号如下：

α：被限位齿轮转角；

β：机械限位装置中输入齿轮转角；

i：被限位齿轮与输入齿轮的传动比，

L₁：移动螺母行程；

P₁：移动螺母螺距；

L₂：调节盘行程；

P₂：调节盘螺距；

B₁：移动螺母在L₁行程时，机械限位装置输入齿轮转角；

B₂：调节盘在L₂行程时，机械限位装置输入齿轮转角；

θ：调节盘旋转角度；

机械限位装置输入齿轮转角B₁与移动螺母行程L₁之间的关系为：

调节盘旋转时，会导致调节盘在轴向的位置发生变化，调节盘轴向行程与旋转角度的关系为：

由于调节盘轴向位置的变化，导致移动螺母的行程发生变化，在调节盘行程为L₂时，机械限位装置输入齿轮转角为：

机械限位装置中，输入齿轮的转角为：

转台机械转角α与调节盘旋转角度θ之间的关系为：

通过调节盘旋转角度，实现转台极限旋转角度的配置。

Images