CN112325065A - 一种二自由度的转台装置 - Google Patents

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黄亮
邹书衡
余翔
肖泽宇
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Abstract

一种二自由度的转台装置，涉及转台领域。该二自由度的转台装置包括底座、可水平旋转地连接于底座顶部的壳体及可在竖直平面内旋转地设于壳体上方的负载板，壳体的两侧分别设有两个摇臂，两个摇臂的顶部分别与负载板的两端连接，两个摇臂相对的一侧分别设有与壳体可旋转连接的联轴器，两个摇臂的底部分别连接有配重，底座内设有用于驱动壳体旋转的水平回转组件，壳体内设有用于驱动两个联轴器旋转的俯仰转动组件；底座设有交替布置的至少一条第一环形沟槽和至少一条第一环形凸圈，壳体设有与第一环形沟槽和第一环形凸圈对应转动配合的第二环形凸圈和第二环形沟槽。本申请提供的二自由度的转台装置在增加转台负载的同时减小了体积，且防水效果好。

Description

一种二自由度的转台装置
技术领域
本申请涉及转台领域，具体而言，涉及一种二自由度的转台装置。
背景技术
转台是工具机的工作台，转台设备可以旋转至某一位置并固定在该位置，亦称“回转工作台”。
现有的转台设备不仅整体尺寸大而且可负载较小，这就限制了转台可安装的位置和可加的负载，同时很少有转台设备对底座及回转部分进行防水设计，这样不仅影响设备使用时间而且存在安全隐患。
发明内容
本申请的目的在于提供一种二自由度的转台装置，其在增加转台负载的同时减小了体积，且防水效果好。
本申请的实施例是这样实现的：
本申请实施例提供一种二自由度的转台装置，其包括底座、可在水平面内旋转地连接于底座顶部的壳体及可在竖直平面内旋转地设于壳体上方的负载板，壳体的两侧分别设有两个摇臂，两个摇臂相对布置且顶部分别与负载板的两端连接，两个摇臂相对的一侧分别设有与壳体可旋转连接的联轴器，两个摇臂的底部分别连接有配重，底座内设有用于驱动壳体旋转的水平回转组件，壳体内设有用于驱动两个联轴器旋转的俯仰转动组件；底座的顶部设有与壳体旋转轴线同轴布置的至少一条第一环形沟槽和至少一条第一环形凸圈，壳体的底部设有与第一环形沟槽和第一环形凸圈对应转动配合的第二环形凸圈和第二环形沟槽。
在一些可选的实施方案中，水平回转组件包括第一直流无刷电机、与第一直流无刷电机连接的第一涡轮蜗杆减速机、套设于第一涡轮蜗杆减速机的输出轴上的内齿轮及与内齿轮啮合的外齿轮，外齿轮与壳体连接。
在一些可选的实施方案中，第一涡轮蜗杆减速机的输出轴连接有第一同步轮，第一涡轮蜗杆减速机连接有第一光电编码器，第一光电编码器连接有第二同步轮，第一同步轮和第二同步轮通过皮带传动连接。
在一些可选的实施方案中，俯仰转动组件包括第二直流无刷电机、与第二直流无刷电机连接的直角减速机及与直角减速机连接的第二涡轮蜗杆减速机，第二涡轮蜗杆减速机的输出轴两端分别与两个联轴器连接，第二涡轮蜗杆减速机连接有第二光电编码器。
在一些可选的实施方案中，壳体内设有与底座连接的支撑座及可旋转的设于支撑座上的导电的滑环，滑环与壳体连接。
在一些可选的实施方案中，壳体的外壁顶部开设有至少一个维修窗口及用于开闭维修窗口的维修板。
在一些可选的实施方案中，壳体的外壁底部设有外部接口面板，外部接口面板上设有外部接口。
在一些可选的实施方案中，底座的的外壁四周分别开设有多个开窗，底座连接有用于开闭对应开窗的连接面板，连接面板上设有至少一个通孔。
在一些可选的实施方案中，第一环形沟槽和第一环形凸圈沿壳体旋转轴线径向交替布置。
本申请的有益效果是：本实施例提供的二自由度的转台装置包括底座、可在水平面内旋转地连接于底座顶部的壳体及可在竖直平面内旋转地设于壳体上方的负载板，壳体的两侧分别设有两个摇臂，两个摇臂相对布置且顶部分别与负载板的两端连接，两个摇臂相对的一侧分别设有与壳体可旋转连接的联轴器，两个摇臂的底部分别连接有配重，底座内设有用于驱动壳体旋转的水平回转组件，壳体内设有用于驱动两个联轴器旋转的俯仰转动组件；底座的顶部设有交替布置的至少一条第一环形沟槽和至少一条第一环形凸圈，壳体的底部设有与第一环形沟槽和第一环形凸圈对应转动配合的第二环形凸圈和第二环形沟槽。本实施例提供的二自由度的转台装置在增加转台负载的同时减小了体积，且防水效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的二自由度的转台装置的第一视角的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的二自由度的转台装置的第二视角的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的二自由度的转台装置的第一视角的剖视图；
图4为图3中A处的局部放大图；
图5为本申请实施例提供的二自由度的转台装置的第二视角的剖视图；
图6为本申请实施例提供的二自由度的转台装置的第一直流无刷电机、第一涡轮蜗杆减速机、第一同步轮、第一光电编码器、第二同步轮和皮带的连接结构示意图。
图中：100、底座；101、开窗；102、连接面板；103、通孔；110、壳体；111、维修窗口；112、维修板；113、外部接口面板；114、外部接口；120、联轴器；130、负载板；140、配重；150、第一环形沟槽；151、第一环形凸圈；160、第二环形凸圈；161、第二环形沟槽；170、支撑座；180、滑环；190、摇臂；200、第一直流无刷电机；210、第一涡轮蜗杆减速机；240、内齿轮；250、外齿轮；260、第一同步轮；270、第一光电编码器；280、第二同步轮；290、皮带；291、编码器支架；300、第二直流无刷电机；310、直角减速机；320、第二涡轮蜗杆减速机；350、第二光电编码器；400、轴承底座；410、第一交叉滚子轴承；420、轴承支架；430、第二交叉滚子轴承。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。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。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，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”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以下结合实施例对本申请的二自由度的转台装置的特征和性能作进一步的详细描述。
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本申请实施例提供一种二自由度的转台装置，其包括圆柱形的底座100、可在水平面内旋转地连接于底座100顶部的壳体110及可在竖直平面内旋转地设于壳体110上方的负载板130，壳体110的两侧分别设有两个摇臂190，两个摇臂190相对布置且顶部分别与负载板130的两端连接，两个摇臂190相对的一侧分别设有与壳体110可旋转连接的联轴器120，两个摇臂190的底部分别连接有配重140，底座100内设有用于驱动壳体110旋转的水平回转组件，水平回转组件包括第一直流无刷电机200、与第一直流无刷电机200连接的第一涡轮蜗杆减速机210、套设于第一涡轮蜗杆减速机210的输出轴上的内齿轮240及与内齿轮240啮合的外齿轮250，外齿轮250与壳体110连接，第一涡轮蜗杆减速机210通过编码器支架291连接有第一光电编码器270，第一涡轮蜗杆减速机210的输出轴连接有第一同步轮260，第一光电编码器270连接有第二同步轮280，第一同步轮260和第二同步轮280通过皮带290传动连接；壳体110内设有用于驱动两个联轴器120旋转的俯仰转动组件，俯仰转动组件包括第二直流无刷电机300、与第二直流无刷电机300连接的直角减速机310、与直角减速机310连接的第二涡轮蜗杆减速机320，第二涡轮蜗杆减速机320的输出轴两端分别与两个联轴器120连接，第二涡轮蜗杆减速机320连接有第二光电编码器350；底座100的顶部设有两条沿其周向延伸的第一环形沟槽150和三条沿其周向延伸的第一环形凸圈151，第一环形沟槽150和第一环形凸圈151与壳体110的旋转轴线同轴布置且沿壳体110旋转轴线的径向交替布置，壳体110的底部设有与第一环形沟槽150和第一环形凸圈151对应转动配合的第二环形凸圈160和第二环形沟槽161；壳体110内设有与底座100连接的支撑座170及可旋转的设于支撑座170上的导电的滑环180，滑环180与壳体110连接；壳体110的外壁顶部两侧分别开设有一个维修窗口111及用于开闭维修窗口111的维修板112，壳体110的外壁底部设有外部接口面板113，外部接口面板113上设有四个外部接口114，底座100的的外壁四周分别开设有一个开窗101，底座100连接有用于开闭四个对应开窗101的四个连接面板102，其中两个相对的连接面板102分别开设有四个通孔103，另外两个相对的连接面板102分别开设有两个通孔103；底座100的底部设有轴承底座400，轴承底座400上设有与壳体110底部滚动连接的第一交叉滚子轴承410，壳体110内两侧分别连接有与联轴器120一一对应的轴承支架420，轴承支架420上分别设有与对应的联轴器120外壁滚动连接的第二交叉滚子轴承430。
本实施例提供的二自由度的转台装置通过在底座100内设置的水平回转组件驱动底座100顶部连接的壳体110沿水平面旋转，并通过壳体110内设置的俯仰转动组件驱动设于壳体110上方的负载板130沿竖直平面转动，从而驱动负载板130上固定的工具机进行水平和竖直两个方向上的运动；其中，水平回转组件工作时通过第一直流无刷电机200及其连接的第一涡轮蜗杆减速机210驱动内齿轮240及与内齿轮240啮合的外齿轮250带动壳体110旋转；俯仰转动组件工作时通过第二直流无刷电机300及其连接的直角减速机310带动第二涡轮蜗杆减速机320旋转，从而带动两个联轴器120和两个摇臂190相对于联轴器120轴向旋转，进而带动两个摇臂190顶部连接的负载板130相对于竖直平面进行转动。本实施例提供的二自由度的转台装置通过将负载板130设于两个竖直布置的摇臂190顶部，并在摇臂190的底部连接配重140，能够有效的平衡负载偏置带来的偏心矩，减小俯仰轴动力需求，使俯仰轴结构构型更为平衡，并减小转台的整体结构尺寸，提高转台沿水平方向和竖直方向转动时的稳定性。
第一涡轮蜗杆减速机210的输出轴连接有第一同步轮260，第一涡轮蜗杆减速机210通过编码器支架291连接有第一光电编码器270，第一光电编码器270连接有第二同步轮280，第一同步轮260和第二同步轮280通过皮带290传动连接，能够平行于第一涡轮蜗杆减速机210的输出轴设置第一光电编码器270以节约空间，方便第一光电编码器270的安装。
底座100的顶部设有沿其径向交替布置的两条第一环形沟槽150和三条第一环形凸圈151，第一环形沟槽150和第一环形凸圈151与壳体110的旋转轴线同轴布置，壳体110的底部设有与第一环形沟槽150和第一环形凸圈151对应转动配合的第二环形凸圈160和第二环形沟槽161，能够避免外部水分从底座100和壳体110的连接处进入壳体110损坏设备；壳体110内设有与底座100连接的支撑座170及可旋转的设于支撑座170上的导电的滑环180，滑环180与壳体110连接，通过在壳体110内设置可随其旋转的滑环180，能够利用滑环180连接负载板130上工具机的电缆并与外界电连接连通，从而避免在工具机线缆在水平回转中发生缠绕拉伸损坏。
壳体110的外壁顶部两侧分别开设有一个维修窗口111及用于开闭维修窗口111的维修板112，便于工作人员利用维修窗口111对壳体110内部设备进行维护修理；壳体110的外壁底部设有外部接口面板113，外部接口面板113上设有四个外部接口114，能够方便将外部线缆与壳体110和底座100内设备进行连接进行供电和信号传递；底座100连接有用于开闭四个对应开窗101的四个连接面板102，其中两个相对的连接面板102分别开设有四个通孔103，另外两个相对的连接面板102分别开设有两个通孔103，能够方便壳体110和底座100内设备进行外部接线。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (9)

1.一种二自由度的转台装置，其特征在于，其包括底座、可在水平面内旋转地连接于所述底座顶部的壳体及可在竖直平面内旋转地设于所述壳体上方的负载板，所述壳体的两侧分别设有两个摇臂，两个所述摇臂相对布置且顶部分别与所述负载板的两端连接，两个所述摇臂相对的一侧分别设有与所述壳体可旋转连接的联轴器，两个所述摇臂的底部分别连接有配重，所述底座内设有用于驱动所述壳体旋转的水平回转组件，所述壳体内设有用于驱动两个所述联轴器旋转的俯仰转动组件；所述底座的顶部设有与所述壳体旋转轴线同轴布置的至少一条第一环形沟槽和至少一条第一环形凸圈，所述壳体的底部设有与所述第一环形沟槽和所述第一环形凸圈对应转动配合的第二环形凸圈和第二环形沟槽。
2.根据权利要求1所述的二自由度的转台装置，其特征在于，所述水平回转组件包括第一直流无刷电机、与所述第一直流无刷电机连接的第一涡轮蜗杆减速机、套设于所述第一涡轮蜗杆减速机的输出轴上的内齿轮及与所述内齿轮啮合的外齿轮，所述外齿轮与所述壳体连接。
3.根据权利要求2所述的二自由度的转台装置，其特征在于，所述第一涡轮蜗杆减速机的输出轴连接有第一同步轮，所述第一涡轮蜗杆减速机连接有第一光电编码器，所述第一光电编码器连接有第二同步轮，所述第一同步轮和所述第二同步轮通过皮带传动连接。
4.根据权利要求1所述的二自由度的转台装置，其特征在于，所述俯仰转动组件包括第二直流无刷电机、与所述第二直流无刷电机连接的直角减速机及与所述直角减速机连接的第二涡轮蜗杆减速机，所述第二涡轮蜗杆减速机的输出轴两端分别与两个所述联轴器连接，所述第二涡轮蜗杆减速机连接有第二光电编码器。
5.根据权利要求1所述的二自由度的转台装置，其特征在于，所述壳体内设有与所述底座连接的支撑座及可旋转的设于所述支撑座上的导电的滑环，所述滑环与所述壳体连接。
6.根据权利要求1所述的二自由度的转台装置，其特征在于，所述壳体的外壁顶部开设有至少一个维修窗口及用于开闭所述维修窗口的维修板。
7.根据权利要求1所述的二自由度的转台装置，其特征在于，所述壳体的外壁底部设有外部接口面板，所述外部接口面板上设有外部接口。
8.根据权利要求1所述的二自由度的转台装置，其特征在于，所述底座的的外壁四周分别开设有多个开窗，所述底座连接有用于开闭对应所述开窗的连接面板，所述连接面板上设有至少一个通孔。
9.根据权利要求1所述的二自由度的转台装置，其特征在于，所述第一环形沟槽和所述第一环形凸圈沿所述壳体旋转轴线径向交替布置。
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