CN111427415B - 一种可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械传动结构技术领域，本发明公开了一种可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构，包括输入齿轮、输出轴、第一转角范围调节装置、第二转角范围调节装置，输入齿轮和输出轴用于将转台主轴的转动运动传递到第一转角范围调节装置和第二转角范围调节装置，第一转角范围调节装置和第二转角范围调节装置分别实现对转台正向和反向极限转角范围的连续调节。本发明的转台电气限位机构可根据转台结构布局需要进行合理的配置，并可按需求对转台极限转角范围进行调节，实现了转台极限转角位置的电气限位功能。

Description

一种可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构

技术领域

本发明涉及机械传动结构技术领域，尤其涉及一种可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构。

背景技术

在通信、雷达等行业中，需要转台承载天馈及前端等设备进行转动，实现对目标信号的搜索和跟踪。

一般情况下，天馈及前端等转动设备与固定设备之间的电信号可通过汇流环等装置进行传输，但在某些应用场景中，天馈及前端设备工作频段宽，多通道的宽带射频信号难以通过汇流环进行低差损连续传输，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。

为避免转台转角过大对连接电缆造成损坏，通常需要设置电气限位机构对转台的极限转角范围进行电气限位，使转台转动到正、反向极限位置时，触发限位开关，产生电信号反馈回伺服控制系统，使转台在正、反向极限位置停止转动。

在工程应用中，还需要在不变更转台结构的前提下，对转台可实现的电气限位角度范围进行调节，提高电气限位角度的准确性和电气限位机构的适用范围；在受到转台结构布局限制时，还需要提高电气限位机构的通用性，对电气限位机构进行合理配置，降低转台的体积和重量。

根据检索，未见到可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位技术方案。

例如：

专利号为CN103042397B的发明专利，提出了一种转台极限转角范围不超过360°的电气限位方案，不能够满足极限转角范围大于360°的转台电气限位需求；专利号为CN101986404A/B、CN102354253B、CN207406723U、CN102566653A、 CN105353774B、CN204650285U的专利提出的电气限位方案，虽然可以实现转台转角范围大于或等于360°的电气限位功能，但这些专利所述的电气限位机构大多需要占据转台主轴周边特定的角度位置空间；且电气限位机构完成制造后，其电气限位角度固定，没有可调节机构，难以实现转台极限转角范围的连续调节，在实际使用中，受到较大的局限。

专利号为CN204731677U的专利提出的采用滑环和电刷触发限位信号的技术方案，电刷寿命有限，滑环成本较高，且对通过的电信号也有严格的要求，在某些有体积限制要求或电信号要求的伺服系统上难以正常使用。

专利号为CN103883852A/B、CN203535965U的发明专利提出的限位方式都是对转台超过360°的转角进行机械限位，不属于转台的电气限位范畴。

因此，在一定范围内往复转动的转台都需要一种可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构，对转台极限转角位置进行可靠的电气限位，保护转动设备与固定设备之间的连接电缆安全、可靠。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构，可根据转台结构布局需要进行合理的配置，并可按需求对转台极限转角范围进行调节，实现转台极限转角位置的电气限位功能。

本发明的技术方案如下：

一种可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构，包括输入齿轮、输出轴、第一转角范围调节装置、第二转角范围调节装置，所述输入齿轮和输出轴用于将转台主轴的转动运动传递到所述第一转角范围调节装置和第二转角范围调节装置，所述第一转角范围调节装置和所述第二转角范围调节装置分别实现对所述转台正向和反向极限转角范围的连续调节。

进一步的，所述第一转角范围调节装置和所述第二转角范围调节装置结构相同，包括调节蜗杆、调节涡轮、凸轮和限位开关，所述调节蜗杆通过托架设置于所述输出轴上且随所述输出轴一起转动，所述调节蜗杆的转动能够使所述调节涡轮和所述凸轮一起绕所述托架转动，当所述凸轮上的凸起压合所述限位开关的触点时，所述转台停止转动。

进一步的，所述输入齿轮与所述转台主轴的齿轮或末前级齿轮啮合。

进一步的，所述转台主轴的末前级齿轮包括减速机构的输出齿轮，所述减速机构设置于转台主轴和电气限位机构之间。

进一步的，所述电气限位机构还包括锁紧螺母，当所述转台的极限转角位置确定后，将所述锁紧螺母锁紧能够使所述凸轮与所述限位开关相对固定，确保转台极限转角范围固定。

进一步的，当所述凸轮上的凸起压合所述限位开关的触点时，触发电信号并反馈回伺服控制系统，由所述伺服控制系统发出控制信号使所述转台停止转动。

进一步的，所述限位开关上设置有滚轮，所述滚轮设置于所述限位开关的触点与所述凸轮之间，并随所述凸轮的转动而滚动，所述凸轮上的凸起通过所述滚轮来压合所述限位开关的触点。

进一步的，所述第一转角范围调节装置和所述第二转角范围调节装置轴向叠加设置。

进一步的，所述调节涡轮和所述凸轮通过紧固件连接为一个整体并设置于所述托架上。

综上所述，本发明提供一种可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构，主要包括以下4个方面的内容：

a)极限转角范围可连续调节结构；

b)转角范围调节的自锁结构；

c)可配置的变速比齿轮传动机构；

d)凸轮/限位开关电信号触发结构。

其中：

极限转角范围可连续调节结构，指的是采用两个轴向叠加布置的调节涡轮、调节蜗杆、凸轮及限位开关等构件，分别实现转台正向、反向极限转角范围的连续调节；

转角范围调节的自锁结构，指的是转台极限转角范围调节采用自锁涡轮-蜗杆结构，实现转台极限转角范围的调节结构在任意限位角度位置的自锁；

可配置的变速比齿轮传动机构，指的是通过变速比齿轮传动机构，将任意转台极限转角范围转变到-360°～+360°范围内，在此基础上，无需将电气限位机构固定在转台的某一特定位置或传动链的末级，可按转台结构布局对电气限位机构进行配置，提高其通用性；

凸轮/限位开关电信号触发结构，指的是在电限位机构中，采用凸轮、限位开关配对使用：在转台极限转角位置，凸轮转动时，凸轮上的凸起压合限位开关触点，触发电信号，反馈回伺服控制系统，由控制系统发出控制信号，使转台在该极限转角位置停止转动。

本发明的有益效果在于：

1)本发明的转台电气限位机构可根据转台结构布局进行配置，且极限转角范围可调节，通过触发转台极限位置电气开关产生电信号来实施转台极限转角位置限位，对转台及其上装电子设备连接电缆进行保护，提高了伺服系统安全性和可靠性；

2)转台极限转角范围可连续调节，在工程应用中，一般转台极限转角范围不低于360°即可满足使用需求。本发明采用两套转角范围调节装置，理论上可以在720°范围内对转台极限转角范围进行连续调节，若只用一套转角范围调节装置，受限位开关和凸轮结构尺寸限制，转台极限转角范围只能够做到360°以内，且不可连续调节；

3)转台电气限位机构中极限转角范围调节结构在任意位置均可自锁，满足各种恶劣的冲击、振动环境条件使用的需要；

4)转台电气限位机构可根据转台结构布局进行灵活配置，不受某一特定安装角度的限制，可在转台传动链主轴或主轴的末前级进行配置，实现转台任意转角范围的极限转角电气限位；

5)转台电气限位机构采用模块化结构，结构简单、制造方便、使用灵活、可靠，适应性强。

附图说明

图1转台结构布局示意图之一；

图2转台结构布局示意图之二；

图3电气限位机构位置配置示意图；

图4电气限位机构结构剖视图；

图5电气限位机构结构示意图；

图6凸轮及限位开关结构尺寸示意图；

图7电气限位机构极限转角范围调节结构示意图；

附图标记：01-转台，02-负载，011-转台主轴，012-主轴齿轮，013-电气限位机构，014-减速机构，015-末前级齿轮；1-输入齿轮，2-第一齿轮，3-第一限位开关，4-第二限位开关，5-第一调节蜗杆，6-第二凸轮，7-第二调节涡轮，8- 锁紧螺母，9-托架，10-第二调节蜗杆，11-第一调节涡轮，12-第一凸轮，13-第二齿轮，14-输出轴，15-基座。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

常见转台结构布局如图1和2所示，转台主轴011带动天馈及前端等负载 02进行转动。

本发明所涉及的可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构013，可以根据转台01的结构布局、尺寸限制等需求进行配置：

a)直接配置：电气限位机构013的输入齿轮1直接与转台01的主轴齿轮 012啮合，将转台主轴011的转动运动传递到电气限位机构013，如图1 所示；

b)间接配置：电气限位机构013的输入齿轮1与转台主轴011的末前级齿轮015(包括但不限于减速机构014的输出齿轮)啮合，将转台主轴011 的转动运动传递到电气限位机构013，如图2所示；

c)位置配置：根据转台01空间布局等方面的需要，可在转台01的主轴齿轮012或主轴末前级齿轮015圆周方向任意位置进行电气限位机构013 的位置配置，配置示意图如图3所示。

如图4和5所示，本实施例提供了一种可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构，包括输入齿轮1、输出轴14、第一转角范围调节装置、第二转角范围调节装置，输入齿轮1与转台主轴011的齿轮或末前级齿轮015啮合，其中转台主轴011的末前级齿轮015包括减速机构014的输出齿轮，减速机构014设置于转台主轴011和电气限位机构013之间，输入齿轮1和输出轴14用于将转台主轴 011的转动运动传递到第一转角范围调节装置和第二转角范围调节装置，第一转角范围调节装置和第二转角范围调节装置轴向叠加设置，第一转角范围调节装置和第二转角范围调节装置分别实现对转台01正向和反向极限转角范围的连续调节。

第一转角范围调节装置和第二转角范围调节装置结构相同，包括调节蜗杆、调节涡轮、凸轮和限位开关，如图6和7所示，调节蜗杆通过托架9设置于输出轴 14上且随输出轴14一起转动，调节涡轮和凸轮通过紧固件连接为一个整体并设置于托架9上，调节蜗杆的转动能够使调节涡轮和凸轮一起绕托架9转动，当凸轮上的凸起压合限位开关的触点时，触发电信号并反馈回伺服控制系统，由伺服控制系统发出控制信号使转台停止转动。具体的，限位开关上设置有滚轮，滚轮设置于限位开关的触点与凸轮之间，并随凸轮的转动而滚动，凸轮上的凸起通过滚轮来压合限位开关的触点。此外，电气限位机构013还包括锁紧螺母8，当转台的极限转角位置确定后，将锁紧螺母8锁紧能够使凸轮与限位开关相对固定，确保转台极限转角范围固定。

更为具体的，本实施例提出的可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构功能方案设计实施流程如下：

第一步：根据转台01结构布局配置电气限位机构013，确定其配置方式和位置配置；

第二步：确定转台主轴011转角与电气限位机构013输出轴14转角之间的传动比i：转台极限转动范围为-A～+A，转台极限转角角度为2A，电气限位机构 013的输出轴14极限转角范围为-B～+B，电气限位机构013的输出轴14极限转角角度为2B，则传动比i＝A/B；

第三步：根据转台主轴011与电气限位机构013输出轴14之间的传动比i 及电气限位机构013安装空间尺寸，分配主轴齿轮012或主轴末前级齿轮015 到电气限位机构013输出轴14传动链的传动比，包括：主轴齿轮012或主轴末前级齿轮015与电气限位机构013的输入齿轮1之间以及电气限位机构013内部(如齿轮1和齿轮2)的传动比；

第四步：根据传动比分配数据，初步选择主轴齿轮012或主轴末前级齿轮 015到电气限位机构013输出轴14传动链上各传动构件的设计参数(如齿轮模数、齿数、中心距、轴承型号等)；

第五步：根据电气限位机构013安装空间尺寸、限位开关尺寸、传动构件初步设计参数等数据，初步确定凸轮结构尺寸，确保凸轮凸起圆弧段能够可靠地压合限位开关触点，触发电信号，反馈回伺服控制系统；

凸轮及限位开关的结构尺寸如图6所示，其中：

B：凸轮实际转角；

t：限位开关上触点处滚轮的半径；

R：凸轮凸起圆半径，即压合限位开关滚轮，保证触点接触良好时所需要的凸轮半径；

r：凸轮小圆半径，即限位开关未压合，触点脱离接触时所需要的凸轮半径；

h：压合限位开关滚轮时触点的行程。

凸轮结构尺寸应满足以下关系：

t＝R-r；

第六步：根据凸轮结构尺寸和所需要的转角范围调节精度，优选单头自锁涡杆-蜗轮传动结构，初步确定调节涡轮、调节蜗杆相关结构参数；

以转台单向极限转角范围调节结构为例，转台极限转角范围调节结构示意如图7所示。托架9安装在输出轴14上，在输出轴14转动时，通过其方形扁轴带动托架9一起进行转动；第一调节蜗杆5安装在托架9上，随托架9一起转动；第一调节涡轮11与第一凸轮12通过紧固件连接为一个整体，空套在托架9上；第一限位开关3固定安装在基座15上。

极限转角范围调节原理：

第一调节蜗杆5的正、反向转动，可使第一调节涡轮11和第一凸轮12进行正、反向转动，以对转台极限转角范围进行调节：在输出轴14静止时，转动第一调节蜗杆5，使第一调节涡轮11和第一凸轮12一起绕托架9转动，使第一凸轮12上的凸起与第一限位开关3上的滚轮之间的相对位置发生变化，从而调节转台的极限转角范围。

当转台极限转角位置确定后，将锁紧螺母8锁紧，即可保证第一凸轮12与第一限位开关3轴向位置的相对固定，实现该方向的电气限位。

反向转角极限位置调节通过第二凸轮6、第二调节涡轮7和第二调节蜗杆 10实现，调节原理相同，不再赘述。

第七步：复核转台主轴011到电气限位机构013的输出轴14的传动比i及传动链各环节传动比分配数据，校验电气限位机构013极限转角范围是否满足转台极限转角电气限位的需要；检查电气限位机构013中各构件结构尺寸的合理性并进行必要的调整，确定其是否满足安装、配置的需要，最终确定实施方案。

综上所述，本发明提供的一种可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构，可根据转台结构布局需要进行合理的配置，并可按需求对转台极限转角范围进行调节，实现了转台极限转角位置的电气限位功能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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；可以是有线连接，也可以是无线连接。

Claims (6)

1.一种可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构，其特征在于，包括输入齿轮、输出轴、第一转角范围调节装置、第二转角范围调节装置，所述输入齿轮和输出轴用于将转台主轴的转动运动传递到所述第一转角范围调节装置和第二转角范围调节装置，所述第一转角范围调节装置和所述第二转角范围调节装置分别实现对所述转台正向和反向极限转角范围的连续调节；

所述第一转角范围调节装置和所述第二转角范围调节装置结构相同，包括调节蜗杆、调节涡轮、凸轮和限位开关，所述调节蜗杆通过托架设置于所述输出轴上且随所述输出轴一起转动，所述调节蜗杆的转动能够使所述调节涡轮和所述凸轮一起绕所述托架转动，当所述凸轮上的凸起压合所述限位开关的触点时，所述转台停止转动；

所述输入齿轮与所述转台主轴的齿轮或末前级齿轮啮合，所述转台主轴的末前级齿轮包括减速机构的输出齿轮，所述减速机构设置于转台主轴和电气限位机构之间。

2.根据权利要求1所述的一种可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构，其特征在于，所述电气限位机构还包括锁紧螺母，当所述转台的极限转角位置确定后，将所述锁紧螺母锁紧能够使所述凸轮与所述限位开关相对固定，确保转台极限转角范围固定。

3.根据权利要求1所述的一种可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构，其特征在于，当所述凸轮上的凸起压合所述限位开关的触点时，触发电信号并反馈回伺服控制系统，由所述伺服控制系统发出控制信号使所述转台停止转动。

4.根据权利要求1所述的一种可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构，其特征在于，所述限位开关上设置有滚轮，所述滚轮设置于所述限位开关的触点与所述凸轮之间，并随所述凸轮的转动而滚动，所述凸轮上的凸起通过所述滚轮来压合所述限位开关的触点。

5.根据权利要求1所述的一种可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构，其特征在于，所述第一转角范围调节装置和所述第二转角范围调节装置轴向叠加设置。

6.根据权利要求1所述的一种可配置式极限转角范围可调节的转台电气限位机构，其特征在于，所述调节涡轮和所述凸轮通过紧固件连接为一个整体并设置于所述托架上。

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