CN114700762A - 大型精密转台磁吸式精定位机构 - Google Patents
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Abstract
大型精密转台磁吸式精定位机构属于转台定位技术领域，解决了转台的转角精度无法进一步提高，不能满足具有更高精度要求使用条件的问题。本发明大幅减小或有效降低大型精密转台因电机转角误差和减速机回程背隙产生的转角偏差，在现有的技术工艺条件下，不需要特别提高电机与减速机精度就可以提高转台转角定位精度，满足更高精度要求的条件下使用，该机构方便制造、成本低、控制简单、运行可靠。本发明对于科学研究、科学实验、设备标定、超长焦光学系统的镜头光轴稳定、控制定位、精密光学照准、数控加工、自动化生产线、智能机器人领域内的系统精密回转与定位等相关领域的发展、提高和创新具有重要作用。
Description
技术领域
本发明属于转台定位技术领域，具体涉及一种大型精密转台磁吸式精定位机构。
背景技术
大型精密转台可实现台面高精度旋转功能，主要指标为台面旋转角度的定位精准度。其结构多以回转机构和驱动机构组成，实现旋转功能。如图1所示，由转台台面1、研磨密珠轴系3(用于垂直支撑)、径向限位轴系4和转台基座7组成了回转机构；由第一伺服电机6、第一行星减速机5、联轴器和圆光栅2检测组成了驱动机构，通过以上机构实现台面高精度旋转。
由于驱动机构的电机转角误差、减速机回程背隙传动环节的误差，使转台台面1产生一定的转角偏差，定位精度为10″，这些因素影响了转台的转角精度，使转台的转角精度无法进一步提高，不能满足具有更高精度要求的使用条件。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种大型精密转台磁吸式精定位机构，在大型精密转台基础上，新增磁吸式精定位机构，与转台集成为一体式设计，转台自身驱动机构产生的转角偏差，可通过磁吸式精定位机构进行驱动台面二次精定位，减小转角偏差，提高转台的转角定位精度。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
大型精密转台磁吸式精定位机构，该精定位机构包括：伺服电机、行星减速机、L型支架、第一回转轴系、丝杠螺母副、第二回转轴系、永磁吸盘、圆钢环和支撑部；所述支撑部安装在精密转台基座的侧表面，所述支撑部上设有两个凸台，其中所述第一回转轴系安装在第一凸台的上表面，所述第二回转轴系安装在第二凸台的上表面；所述伺服电机通过所述行星减速机与丝杠螺母副中的丝杠连接，带动所述丝杠螺母副中的螺母沿旋转的所述丝杠平移；所述第二伺服电机、第二行星减速机和丝杠的一端通过所述L型支架安装在所述第一回转轴系转动部的上表面；所述第二凸台上设有滑道，所述第二回转轴系沿所述滑道往复运动；所述螺母安装在所述第二回转轴系转动部的上表面，所述永磁吸盘固定在所述第二回转轴系转动部的侧表面；所述圆钢环设置在精密转台台面的下表面，与所述永磁吸盘吸合；当伺服电机启动，带动丝杠螺母副由转动变为平动，所述永磁吸盘与所述圆钢环吸合，通过第一回转轴系和第二回转轴系转动，和丝杠螺母副的平动，实现了精密转台台面相对基座的转动。
优选的，还包括位于所述永磁吸盘底部的支撑滚珠。
优选的，还包括设置在所述丝杠另一端的抱闸制动。
优选的，还包括位于所述永磁吸盘上，控制所述永磁吸盘磁力的开关。
优选的，还包括位于所述支撑部上的第三凸台，所述第三凸台上设有支架，所述支架与第三凸台之间设有支撑弧轨。
优选的，所述永磁吸盘与所述圆钢环之间无相对位移。
优选的，所述第一回转轴系和第二回转轴系都由固定部和转动部组成，其中转动部相对固定部自转。
本发明的有益效果是：本发明大幅减小或有效降低大型精密转台因电机转角误差和减速机回程背隙产生的转角偏差，在现有的技术工艺条件下，不需要特别提高电机与减速机精度就可以提高转台转角定位精度，满足更高精度要求的条件下使用，该机构方便制造、成本底、控制简单、运行可靠。
本发明对于科学研究、科学实验、设备标定、超长焦光学系统的镜头光轴稳定、控制定位、精密光学照准、数控加工、自动化生产线、智能机器人领域内的系统精密回转与定位等相关领域的发展、提高和创新具有重要作用。
附图说明
图1现有技术大型精密转台磁吸式精定位机构示意图；
图2本发明大型精密转台磁吸式精定位机构使用图；
图3本发明大型精密转台磁吸式精定位机构自由度示意图；
图4本发明大型精密转台磁吸式精定位机构立体图。
图中：1、转台台面，2、圆光栅，3、研磨密珠轴系，4、径向限位轴系，5、第一行星减速机，6、第一伺服电机，7、转台基座，8、第二伺服电机，9、第二行星减速机，10、第一回转轴系，11、丝杠，12、螺母，13、第二回转轴系，14、永磁吸盘，15、开关，16、圆钢环，17、支撑滚珠，18、支撑弧轨，19、抱闸制动，20、转台回转轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
大型精密转台磁吸式精定位机构，如图2和图4所示，该精定位机构包括：第二伺服电机8、第二行星减速机9、L型支架、第一回转轴系10、丝杠螺母副、第二回转轴系13、永磁吸盘14、开关15、圆钢环16、支撑滚珠17、支撑弧轨18、抱闸制动19和支撑部；所述支撑部安装在转台基座7的侧表面，所述支撑部上设有三个凸台，其中所述第一回转轴系10安装在第一凸台的上表面，所述第二回转轴系13安装在第二凸台的上表面；所述第一回转轴系10和第二回转轴系13都由固定部和转动部组成，其中转动部相对固定部自转。所述第二伺服电机8通过所述第二行星减速机9与丝杠螺母副中的丝杠11连接，带动所述丝杠螺母副中的螺母12沿旋转的所述丝杠11平移；所述第二伺服电机8、第二行星减速机9和丝杠11的一端通过所述L型支架安装在所述第一回转轴系10转动部的上表面；所述第二凸台上设有滑道，所述第二回转轴系13沿所述滑道往复运动；所述螺母12安装在所述第二回转轴系转动部13的上表面，所述永磁吸盘14固定在所述第二回转轴系13转动部的侧表面；所述圆钢环16设置在转台台面1的下表面，与所述永磁吸盘14吸合，所述永磁吸盘14底部设有支撑滚珠17，用于支撑所属永磁吸盘14，并使所述永磁吸盘14与所述圆钢环16之间保持一定的接触力。当转台通过回转机构合驱动机构完成粗旋转时，启动第二伺服电机8，带动丝杠螺母副，将运动由转动变为平动，开启控制所述永磁吸盘14磁力的开关15，所述永磁吸盘14与所述圆钢环16吸合，两者之间无相对位移。通过第一回转轴系10和第二回转轴系13转动，和丝杠螺母副的平动，带动所述永磁吸盘14转动，实现了转台台面1相对转台基座7的转动。
当转台台面1转到设定位置时，启动设置在所述丝杠11另一端的抱闸制动19，所述丝杠11停止转动，从而所述螺母12停止移动，转台台面1停止转动，完成了转台台面1转动的设定角度，关闭第二伺服电机8，精定位机构的工作完成。其中丝杠11另一端通过支撑部设置在第三凸台上；为了增加运动的平稳性，所述支架与第三凸台之间设有支撑弧轨18，所述支撑弧轨18起辅助支撑作用，使结构刚度更好。控制所述永磁吸盘14磁力的开关15位于所述永磁吸盘14上。
磁吸式精定位机构具有以下特点：
1、如图3所示，由转台回转轴20、第一回转轴系10、第二回转轴系13和丝杠螺母副，一共四个自由度实现了整个磁吸式精定位机构的转动。
2、转台回转轴20、第一回转轴系10、第二回转轴系13和丝杠螺母副通过研磨预压消除间隙，永磁吸盘14与圆钢环16吸合时无相对位移，从而消除运动间隙。
3、由第二伺服电机8和第二行星减速机9产生的转角偏差，通过丝杠11的旋转转换成螺母12的极小直线位移，推动圆钢环16使台面旋转，这一转换过程可大幅减小或有效降低转台台面1的转角偏差，提高转角分辨率，不需要特别提高第二伺服电机8与第二行星减速机9精度的情况下提高转台转角定位精度。
4、丝杠11在旋转运动时也绕第一回转轴系10转动，丝杠11轴端设有支撑弧轨18增加了运转平稳性。
5、丝杠11轴端设有抱闸制动19，可直接将丝杠11轴完全锁止，防止转台转动影响转角定位精度，相比于第二伺服电机8端抱闸制动，不受第二行星减速机9传动背隙影响，精度及可靠性更高。
6、永磁吸盘14与圆钢环16通过磁吸原理，可实现任何位置的快速吸合连接，操作方便。
7、永磁吸盘14底部设有4个弹力支撑滚珠17，可承托永磁吸盘14位移运动，并且与圆钢环16保持适当接触力。
8、现有技术中的转台自身驱动机构与磁吸式精定位机构相互搭配切换使用，可以实现360°快速旋转和高精度小角度的转角定位功能。
Claims (7)
1.大型精密转台磁吸式精定位机构，其特征在于，该精定位机构包括：伺服电机、行星减速机、L型支架、第一回转轴系、丝杠螺母副、第二回转轴系、永磁吸盘、圆钢环和支撑部；所述支撑部安装在精密转台基座的侧表面，所述支撑部上设有两个凸台，其中所述第一回转轴系安装在第一凸台的上表面，所述第二回转轴系安装在第二凸台的上表面；所述伺服电机通过所述行星减速机与丝杠螺母副中的丝杠连接，带动所述丝杠螺母副中的螺母沿旋转的所述丝杠平移；所述伺服电机、行星减速机和丝杠的一端通过所述L型支架安装在所述第一回转轴系转动部的上表面；所述第二凸台上设有滑道，所述第二回转轴系沿所述滑道往复运动；所述螺母安装在所述第二回转轴系转动部的上表面，所述永磁吸盘固定在所述第二回转轴系转动部的侧表面；所述圆钢环设置在精密转台台面的下表面，与所述永磁吸盘吸合；当伺服电机启动，带动丝杠螺母副由转动变为平动，所述永磁吸盘与所述圆钢环吸合，通过第一回转轴系和第二回转轴系转动，和丝杠螺母副的平动，带动所述永磁吸盘转动，实现了精密转台台面相对基座的转动。
2.根据权利要求1所述的大型精密转台磁吸式精定位机构，其特征在于，还包括位于所述永磁吸盘底部的支撑滚珠。
3.根据权利要求1所述的大型精密转台磁吸式精定位机构，其特征在于，还包括设置在所述丝杠另一端的抱闸制动。
4.根据权利要求1所述的大型精密转台磁吸式精定位机构，其特征在于，还包括位于所述永磁吸盘上，控制所述永磁吸盘磁力的开关。
5.根据权利要求1所述的大型精密转台磁吸式精定位机构，其特征在于，还包括位于所述支撑部上的第三凸台，所述第三凸台上设有支架，所述支架与第三凸台之间设有支撑弧轨。
6.根据权利要求1所述的大型精密转台磁吸式精定位机构，其特征在于，所述永磁吸盘与所述圆钢环之间无相对位移。
7.根据权利要求1所述的大型精密转台磁吸式精定位机构，其特征在于，所述第一回转轴系和第二回转轴系都由固定部和转动部组成，其中转动部相对固定部自转。
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