CN111251588B - 高精度正反回转支承转台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度正反回转支承转台，包括转台底座，所述转台底座上固定设置辅助壳体，所述辅助壳体的下端设置主动盘，所述辅助壳体的上端设置被动盘，所述主动盘与被动盘相对侧设置相对应的叶片，所述连接主动盘的主轴位于辅助壳体内部的一端滑动设置主动摩擦片，被动盘与主动盘相对侧设置与主动摩擦片对应的被动摩擦片，所述主动摩擦片远离被动摩擦片的一侧设置驱动主动摩擦片与被动摩擦片接触和分离的驱动结构，本高精度正反回转支承转台通过转台停止工作时，可通过动力反向补偿、独立制动方式对转台进行制动，制动速度更快，减少缠铺的工作误差，提高加工精度。

Description

高精度正反回转支承转台

技术领域

本发明涉及材料成型铺缠技术领域，尤其涉及一种表面铺缠机用高精度正反回转支承转台。

背景技术

现代航空航天领域，由于对航空工具的要求越来越高，相应地对材料的要求也越来越高，其中最显著的就是要求材料轻质高强，早期的改变主要是将钢铁材料部分改换成铝合金或者其他合金材料，近年来，铝合金等合金材料有时也不能满足需求，于是研发人员开始考虑使用复合材料。于是增材技术逐渐被广泛接受，其核心是基材使用金属，然后在其表面缠绕、铺放或者涂覆非金属材料，譬如经有机液体浸润过的玻璃纤维等。

由于航天航空领域的设备多复杂曲面，故需要设计专门的设备为其缠绕或者铺放复合材料(缠绕用丝线，铺放用具有一定宽度的带状材料)，缠绕或者铺放又分为卧式和立式，根据工件本身的形状和精度要求将其以卧式或立式放置，本回转支承转台用于在立式缠绕或铺放时对工件起支撑和控制作用。

目前，自动铺放成型所用预浸带每卷长度都是有限的(少于5km),面对大型复杂构件的铺缠成型，在运行中必然存在换料或续接等辅助操作，此时需要转台可以在短时间内通知转动以配合铺缠头的换料或续接工作。而现有一般的旋转转台由于旋转惯性并不能满足精度要求，制动效果好的又价格昂贵。故本领域需要一种装备以解决以上问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高精度正反回转支承转台。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

参考图1和图8，高精度正反回转支承转台包括转台底座，所述转台底座上固定设置辅助壳体，辅助壳体内部装有液体介质，所述辅助壳体的下端设置与辅助壳体底面旋转密封连接的主动盘，主动盘通过回转轴承与转台底座旋转连接，所述辅助壳体的上端设置与壳体顶面旋转密封连接的被动盘，所述转台底座的上端设置支撑架，所述被动盘的侧面设置与支撑架相适应的环形凹槽，所述支撑架与被动盘之间通过回转轴承旋转连接，被动盘的上端设置用于夹持带缠铺工件的夹具，所述主动盘与被动盘相对侧设置相对应的叶片。

参考图2和图3，所述主动盘的顶面设置主动叶片，所述主动叶片为曲面，主动叶片的一侧贴于主动盘的顶面，主动叶片与主动盘的顶面形成一侧开口的主动空间，所述主动叶片以主动盘的中心轴为中心环布于主动盘的顶面；同样的，所述被动盘的底面设置被动叶片，所述被动叶片与主动叶片的形状相同和位置对应，被动叶片的一侧贴于被动盘的底面，但是被动叶片与被动盘的底面形成的被动空间开口与所述的主动空间开口相反。

主动盘转动，主动盘上的主动叶片可搅动辅助壳体内部的液体介质，流动的液体介质可将带动被动盘上的被动叶片，促使被动盘同步旋转，通过上述动力传输，动力主动盘上的主动叶片可将可将主动盘的旋转动力传递给被动盘。

参考图4和图5，所述主动盘的中部设置贯穿主动盘伸入辅助壳体内部且用于驱动主动盘旋转的主轴，转台底座上设置旋转电机，主轴的一端固定连接旋转电机的输出轴，所述旋转所述主轴位于辅助壳体内部的一端滑动设置主动摩擦片，被动盘与主动盘相对侧设置与主动摩擦片对应的被动摩擦片，所述主动摩擦片远离被动摩擦片的一侧设置驱动主动摩擦片与被动摩擦片接触和分离的驱动结构。当主动摩擦片与被动摩擦片接触，则旋转电机可通过主轴、主动摩擦片和被动摩擦片带动被动盘旋转。

进一步的，所述辅助壳体的内部设置隔离罩，所述隔离罩包裹主动摩擦片和被动摩擦片，所述隔离罩的上端与被动盘的底面旋转密封连接，所述隔离罩的下端与主动盘固定连接，隔离罩将主动摩擦片和被动摩擦片与辅助壳体内部的液体隔开。

进一步的，所述主轴伸入辅助壳体内部的一端设置花键头，所述主动摩擦片通过与花键头匹配的花键孔套接于主轴上，主动摩擦片可沿着花键头的轴线方向移动，所述主动摩擦片与隔离罩之间设置施压弹簧，施压弹簧用于将主动摩擦片压在被动摩擦片上。

进一步的，所述主动摩擦片远离被动摩擦片的一侧设置套筒和施压盘，所述套筒与施压盘套在主轴的外部，所述套筒的上端与主动摩擦片可拆卸连接，所述套筒的下端与施压盘可拆卸连接，便于安装与检修，施压盘可往下可拉动套筒，使主动摩擦片离开被动摩擦片，截断动力传输。

进一步的，所述施压盘与主动盘之间设置施压油缸和回位弹簧，所述施压油缸用于推动主动摩擦片离开被动摩擦片，所述回位弹簧用于主动摩擦片与被动摩擦片接触施压。

参考图6，所述回位弹簧包括圆筒、弹簧、连接杆和活动块，所述圆筒的底部固定连接施压盘，所述圆筒的内部设置弹簧和活动块，所述弹簧位于活动块的上方，所述活动块的上表面固定连接连接杆，所述连接杆的上端贯穿圆筒的上端固定连接转台底座，回位弹簧与施压弹簧均用于将主动摩擦片按压在被动摩擦片上。

进一步的，参考图7，所述施压油缸的内部设置被动活塞，所述被动活塞的下端固定连接的滑动推杆，所述滑动推杆的下端贯穿施压油缸的下表面固定连接施压盘，所述调节油缸的内部设置主动活塞，所述主动活塞的一端固定连接的螺纹推杆，所述螺纹推杆的一端贯穿调节油缸并设置调节电机，所述螺纹推杆与调节油缸螺纹连接，调节油缸和施压油缸的内部均装满液压油液，所述施压油缸内部被动活塞上方部空间与调节油缸内部主动活塞设置螺纹推杆一侧空间连通，所述所述施压油缸内部被动活塞下方部空间与调节油缸内部主动活塞远离螺纹推杆一侧空间连通。

调节油缸通过调节电机带动螺纹推杆转动，可调节主动活塞的位置，当主动活塞往远离螺纹推杆一侧移动时，被动活塞和施压盘上移，主动摩擦片按压在被动摩擦片上，当主动活塞往设置螺纹推杆一侧移动时，被动活塞和施压盘下移，主动摩擦片远离被动摩擦片，断开动力传输。

所述调节油缸内部主动活塞的径向横截面积大于施压油缸内部的被动活塞的径向横截面积，根据帕斯卡原理，用于减少推动施压盘的动驱动力。

进一步的，所述支撑架的一侧设置制动气缸，所述制动气缸的工作端设置与所述被动盘的侧面相适应的制动片，所述制动气缸推动制动片对被动盘进行制动。

本技术方案中还包括一种基于本的高精度正反回转支承转台的停机方法，包括以下步骤：

S1:控制器控制旋转电机反转，对正向转动力进行反向补偿；

S2：同时控制调节电机工作，使主动摩擦片与被动摩擦片分离；以及控制制动气缸工作，对被动盘进行制动。

本发明的有益效果是：

1、本高精度正反回转支承转台通过主动摩擦片和被动摩擦片的压紧接触与远离，控制连接和断开转台旋转动力，减少旋转电机停机时，转台的旋转惯性与旋转电机惯性之间的影响。

2、本转台的辅助壳体内部设置液体介质，转台工作时，主动摩擦片和被动摩擦片接触，主动盘与被动盘通过各自的叶片可辅助传递动力，减少转动的扭矩对主轴的影响；转台停止工作时，主动摩擦片和被动摩擦片分离，切断动力，便于制动片制动被动盘，旋转电机反向转动，辅助壳体内部的液体介质出现反向旋流，可对正向旋转动力进行抵消，辅助壳体内部的液体介质可辅助被动盘停止工作，制动更快，减少缠铺的工作误差，提高加工精度。

综上，本高精度正反回转支承转台通过转台停止工作时，可通过动力反向补偿、独立制动方式对转台进行制动，制动速度更快，减少缠铺的工作误差，提高加工精度。

附图说明

图1为本高精度正反回转支承转台的结构示意图；

图2为本高精度正反回转支承转台中被动盘底面的结构示意图；

图3为本高精度正反回转支承转台中主动盘顶面的结构示意图；

图4为本高精度正反回转支承转台中A处放大图(摩擦片接触)；

图5为本高精度正反回转支承转台中A处放大图(摩擦片分离)；

图6为本高精度正反回转支承转台中回位弹簧的结构示意图；

图7为本高精度正反回转支承转台中施压盘调节部分的结构示意图；

图8为本高精度正反回转支承转台中辅助壳体处的结构示意图。

图中：1、转台底座；2、辅助壳体；3、主动盘；4、被动盘；5、被动摩擦片；6、主动摩擦片；7、隔离罩；8、夹具；9、支撑架；10、旋转电机；11、主轴；12、调节油缸；13、施压盘；14、施压弹簧；15、套筒；16、花键头；17、施压油缸；18、电机；19、回位弹簧；20、制动气缸；31、主动叶片；41、被动叶片；121、主动活塞；122、螺纹推杆；171、被动活塞；172、滑动推杆；191、圆筒；192、弹簧；193、连接杆；194、活动块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参考图1和图8，高精度正反回转支承转台包括转台底座1，所述转台底座1上固定设置辅助壳体2，辅助壳体2内部装有液压油，所述辅助壳体2的下端设置与辅助壳体2底面旋转密封连接的主动盘3，主动盘3的底面通过回转轴承与转台底座1旋转连接，所述辅助壳体2的上端设置与壳体2顶面旋转密封连接的被动盘4，所述转台底座1的上端设置支撑架9，所述被动盘4的侧面设置与支撑架9相适应的环形凹槽，所述支撑架9与被动盘4之间通过回转轴承旋转连接，被动盘4的上端为工作平台，工作平台上设置用于夹持带缠铺工件的夹具，所述主动盘3与被动盘4相对侧设置相对应的叶片。

参考图2和图3，所述主动盘3的顶面设置主动叶片31，所述主动叶片31为曲面，主动叶片31的一侧贴于主动盘3的顶面，主动叶片31与主动盘3的顶面形成一侧开口的主动空间，所述主动叶片31以主动盘3的中心轴为中心环布于主动盘3的顶面；同样的，所述被动盘4的底面设置被动叶片41，所述被动叶片41与主动叶片31的形状相同和位置对应，被动叶片41的一侧贴于被动盘4的底面，但是被动叶片41与被动盘4的底面形成的被动空间开口与所述的主动空间开口相反。

当主动盘3转动，主动盘3上的主动叶片31可搅动辅助壳体2内部的液体介质，流动的液体介质形成旋流，可将带动被动盘4上的被动叶片41，促使被动盘4同步旋转，通过上述动力传输，动力主动盘3上的主动叶片31可将可将主动盘3的旋转动力传递给被动盘4，本转台的辅助壳体2内部的液压油，在转台工作时，主动摩擦片6和被动摩擦片5接触，主动盘3与被动盘4通过各自的叶片可辅助传递动力，减少转动的扭矩对主轴的影响。

参考图4和图5，所述主动盘3的中部设置贯穿主动盘3伸入辅助壳体2内部且用于驱动主动盘3旋转的主轴11，转台底座1上设置旋转电机10，主轴11的一端固定连接旋转电机10的输出轴，所述旋转所述主轴11位于辅助壳体2内部的一端滑动设置主动摩擦片6，被动盘4与主动盘3相对侧设置与主动摩擦片6对应的被动摩擦片5，所述主动摩擦片6远离被动摩擦片5的一侧设置驱动主动摩擦片6与被动摩擦片5接触和分离的驱动结构。当主动摩擦片6与被动摩擦片5接触，则旋转电机10可通过主轴11、主动摩擦片6和被动摩擦片5带动被动盘4旋转。

进一步的，所述辅助壳体2的内部设置隔离罩7，所述隔离罩7包裹主动摩擦片6和被动摩擦片5，所述隔离罩7的上端与被动盘4的底面旋转密封连接，所述隔离罩7的下端与主动盘3固定连接，隔离罩7将主动摩擦片6和被动摩擦片5与辅助壳体2内部的液体隔开。

进一步的，所述主轴11伸入辅助壳体2内部的一端设置花键头16，所述主动摩擦片6通过与花键头16匹配的花键孔套接于主轴11上，主动摩擦片6可沿着花键头16的轴线方向移动，所述主动摩擦片6与隔离罩7之间设置施压弹簧14，在没有外力的情况下，施压弹簧14用于将主动摩擦片6压在被动摩擦片5上。

进一步的，所述主动摩擦片6远离被动摩擦片5的一侧设置套筒15和施压盘13，所述套筒15与施压盘13套在主轴11的外部，所述套筒15的上端与主动摩擦片6可拆卸连接，所述套筒15的下端与施压盘13可拆卸连接，便于安装与检修，施压盘13可往下可拉动套筒15，使主动摩擦片6离开被动摩擦片5，截断动力传输。

进一步的，套筒15的外壁设置花键，主动盘3的内孔、隔离罩7下端的通孔设置与套筒15外壁匹配的花键，套筒15的内孔为花键孔，与主轴11一端的花键头相适应，所以主轴11可带动主动盘3和隔离罩7转动。

进一步的，所述施压盘13与主动盘3之间设置施压油缸17和回位弹簧19，所述施压油缸17用于推动主动摩擦片6离开被动摩擦片5，所述回位弹簧19用于主动摩擦片6与被动摩擦片5接触施压。

参考图6，所述回位弹簧19包括圆筒191、弹簧192、连接杆193和活动块194，所述圆筒191的底部固定连接施压盘13，所述圆筒191的内部设置弹簧192和活动块194，所述弹簧192位于活动块194的上方，所述活动块194的上表面固定连接连接杆193，所述连接杆193的上端贯穿圆筒191的上端固定连接转台底座1，回位弹簧19与施压弹簧14均用于将主动摩擦片6按压在被动摩擦片5上。

参考图7，所述施压油缸17的内部设置被动活塞171，所述被动活塞171的下端固定连接的滑动推杆172，所述滑动推杆172的下端贯穿施压油缸17的下表面固定连接施压盘13，所述调节油缸12的内部设置主动活塞121，所述主动活塞121的一端固定连接的螺纹推杆122，所述螺纹推杆122的一端贯穿调节油缸12并设置调节电机18，所述螺纹推杆122与调节油缸12螺纹连接，调节油缸12和施压油缸17的内部均装满液压油液，所述施压油缸17内部被动活塞171上方部空间与调节油缸12内部主动活塞121设置螺纹推杆122一侧空间连通，所述所述施压油缸17内部被动活塞171下方部空间与调节油缸12内部主动活塞121远离螺纹推杆122一侧空间连通。

调节油缸12通过调节电机18带动螺纹推杆122转动，可调节主动活塞121的位置，当主动活塞121往远离螺纹推杆122一侧移动时，被动活塞171和施压盘13上移，主动摩擦片6按压在被动摩擦片5上，当主动活塞121往设置螺纹推杆122一侧移动时，被动活塞171和施压盘13下移，主动摩擦片6远离被动摩擦片5，断开动力传输。本实施例中的高精度正反回转支承转台通过主动摩擦片6和被动摩擦片5的压紧接触与远离，控制连接和断开转台旋转动力，减少旋转电机10停机时，转台的旋转惯性与旋转电机10惯性之间的影响。

所述调节油缸12内部主动活塞121的径向横截面积大于施压油缸17内部的被动活塞171的径向横截面积，根据帕斯卡原理，用于减少推动施压盘的动驱动力。

进一步的，所述支撑架9的一侧设置制动气缸20，所述制动气缸20的工作端设置与所述被动盘4的侧面相适应的制动片，所述制动气缸20推动制动片对被动盘4进行制动。

本高精度正反回转支承转台还包括控制器，控制其的控制器分别与旋转电机10、调节电机18和制动气缸20电性连接，用于控制旋转电机10、调节电机18和制动气缸20。由于控制过程简单，控制器可选用52单片机，节省成本。

本技术方案中还包括一种基于本的高精度正反回转支承转台的停机方法，包括以下步骤：

S1:控制器控制旋转电机10反转，对正向转动力进行反向补偿；

S2：同时控制调节电机20工作，使主动摩擦片6与被动摩擦片5分离；以及控制制动气缸20工作，对被动盘4进行制动。

以上步骤可同时进行，也可前后进行，但是前后控制的时间间隔保持在0.5秒之内。

通过上述方法进行制动，转台停止工作时，主动摩擦片6和被动摩擦片5分离，切断动力，便于制动片制动被动盘4，旋转电机10反向转动，辅助壳体2内部的液体介质出现反向旋流，可对正向旋转动力进行抵消，辅助壳体2内部的液体介质可辅助被动盘4停止工作，制动速度更快，减少缠铺的工作误差，提高加工精度。

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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.高精度正反回转支承转台，其特征在于，包括转台底座(1)，所述转台底座(1)上固定设置辅助壳体(2)，辅助壳体(2)内部装有液体介质；所述辅助壳体(2)的下端设置与辅助壳体(2)底面旋转密封连接的主动盘(3)，所述辅助壳体(2)的上端设置与壳体(2)顶面旋转密封连接的被动盘(4)，所述主动盘(3)与被动盘(4)相对侧设置相对应的叶片，所述主动盘(3)的中部设置贯穿主动盘(3)伸入辅助壳体(2)内部且用于驱动主动盘(3)旋转的主轴(11)，所述主轴(11)位于辅助壳体(2)内部的一端滑动设置主动摩擦片(6)，被动盘(4)与主动盘(3)相对侧设置与主动摩擦片(6)对应的被动摩擦片(5)，所述主动摩擦片(6)远离被动摩擦片(5)的一侧设置驱动主动摩擦片(6)与被动摩擦片(5)接触和分离的驱动结构；

所述主动摩擦片(6)远离被动摩擦片(5)的一侧设置套筒(15)和施压盘(13)，所述套筒(15)与施压盘(13)套在主轴(11)的外部，所述套筒(15)的上端与主动摩擦片(6)可拆卸连接，所述套筒(15)的下端与施压盘(13)可拆卸连接，所述施压盘(13)与主动盘(3)之间设置施压油缸(17)和回位弹簧(19)，所述施压油缸(17)用于推动主动摩擦片(6)离开被动摩擦片(5)，所述回位弹簧(19)用于主动摩擦片(6)与被动摩擦片(5)接触施压。

2.根据权利要求1所述的高精度正反回转支承转台，其特征在于，所述主动盘(3)的顶面设置主动叶片(31)，所述主动叶片(31) 为曲面，主动叶片(31)的一侧贴于主动盘(3)的顶面，主动叶片(31)与主动盘(3)的顶面形成一侧开口的主动空间，所述主动叶片(31)以主动盘(3)的中心轴为中心环布于主动盘(3)的顶面；

所述被动盘(4)的底面设置被动叶片(41)，所述被动叶片(41)与主动叶片(31)的形状相同和位置对应，被动叶片(41)的一侧贴于被动盘(4)的底面，被动叶片(41)与被动盘(4)的底面形成的被动空间开口与所述的主动空间开口相反。

3.根据权利要求2所述的高精度正反回转支承转台，其特征在于，所述辅助壳体(2)的内部设置隔离罩(7)，所述隔离罩(7)包裹主动摩擦片(6)和被动摩擦片(5)，所述隔离罩(7)的上端与被动盘(4)的底面旋转密封连接，所述隔离罩(7)的下端与主动盘(3)固定连接。

4.根据权利要求3所述的高精度正反回转支承转台，其特征在于，所述主轴(11)伸入辅助壳体(2)内部的一端设置花键头(16)，所述主动摩擦片(6)通过与花键头(16)匹配的花键孔套接于主轴(11)上，所述主动摩擦片(6)与隔离罩(7)之间设置施压弹簧(14)。

5.根据权利要求4所述的高精度正反回转支承转台，其特征在于，所述回位弹簧(19)包括圆筒(191)、弹簧(192)、连接杆(193)和活动块(194)，所述圆筒(191)的底部固定连接施压盘(13)，所述圆筒(191)的内部设置弹簧(192)和活动块(194)，所述弹簧(192)位于活动块(194)的上方，所述活动块(194)的上表面固定连接连接杆(193)，所述连接杆(193)的上端贯穿圆筒(191)的上端固定连接转台底座(1)。

6.根据权利要求4所述的高精度正反回转支承转台，其特征在于，所述施压油缸(17)的内部设置被动活塞(171)，所述被动活塞(171)的下端固定连接的滑动推杆(172)，所述滑动推杆(172)的下端贯穿施压油缸(17)的下表面固定连接施压盘(13)，调节油缸(12)的内部设置主动活塞(121)，所述主动活塞(121)的一端固定连接的螺纹推杆(122)，所述螺纹推杆(122)的一端贯穿调节油缸(12)并设置调节电机(18)，所述螺纹推杆(122)与调节油缸(12)螺纹连接，所述施压油缸(17)内部被动活塞(171)上方部空间与调节油缸(12)内部主动活塞(121)设置螺纹推杆(122)一侧空间连通，所述施压油缸(17)内部被动活塞(171)下方部空间与调节油缸(12)内部主动活塞(121)远离螺纹推杆(122)一侧空间连通。

7.根据权利要求6所述的高精度正反回转支承转台，其特征在于，所述调节油缸(12)内部主动活塞(121)的径向横截面积大于施压油缸(17)内部的被动活塞(171)的径向横截面积。

8.根据权利要求6所述的高精度正反回转支承转台，其特征在于，所述转台底座(1)的上端设置支撑架(9)，所述被动盘(4)的侧面设置与支撑架(9)相适应的环形凹槽，所述支撑架(9)与被动盘(4)之间通过回转轴承旋转连接，所述支撑架(9)的一侧设置制动气缸(20)，所述制动气缸(20)的工作端设置与所述被动盘(4)的侧面相适应的制动片。

9.一种基于根据权利要求8所述的高精度正反回转支承转台的停机方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:控制器控制旋转电机(10)反转，对正向转动力进行反向补偿；

S2：同时控制调节电机(20)工作，使主动摩擦片(6)与被动摩擦片(5)分离；以及控制制动气缸工作，对被动盘(4)进行制动。

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