CN203875688U - 一种自动控制多齿分度台转位装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自动控制多齿分度台转位装置，它由上下齿盘定位系统、升降传动系统、转位传动系统、反馈系统及电路控制系统组成，它是利用多齿分度台作为角度整分时的高精度定位特性，通过电路控制系统、升降传动系统、转位传动系统、反馈系统（由升降反馈系统、零位反馈系统和转位精确反馈系统构成）使多齿分度台上齿盘、下齿盘完成脱开、转位、啮合等动作，从而实现角度精确转位功能。上下齿盘定位系统的作用是通过齿盘的啮合保证角度定位精度。升降传动系统的作用是带动上齿盘完成升降动作。转位传动系统的作用是带动上齿盘完成转位动作。反馈系统的作用是向电路控制系统进行升降信息、零位信息及转位精确信息的反馈。
Description
技术领域
本实用新型涉及多齿分度台，尤其是涉及一种自动控制多齿分度台转位装置。
背景技术
多齿分度台由于多齿啮合平均效应，具有较高的角度定位精度和重复定位精度，传统的手动多齿分度台主要作为角度基准用于检测和加工。由于手动多齿分度台需要人不停地转动锁紧动作，具有操作不便、环境适应性差等缺点，在某些特殊场合无法使用。近年来，中国船舶工业集团公司第六三五四所结合了相关产品发展的实际需要，开展了多齿分度台自动控制技术研究，多齿分度台自动控制技术使多齿分度台产品向数字化、智能化方向发展，符合现代仪器的发展趋势。
中国船舶工业集团公司第六三五四所研制的ZDC-720程控齿盘能够实现多齿分度台的自动控制，但该程控齿盘转置体积大、质量重，所采用的步进电机控制系统复杂、也具有体积大和质量重的缺点，且无法在高低温下工作。专利号为201110302215的免拆卸单轴自标定捷联惯测组合装置中的一种转位机构也是一种自动多齿分度台，但其升降传动系统采用偏心轴组件，容易磨损，寿命短；另一方面，转位传动系统采用轴孔配合，转动过程对防尘要求较高，如出现多余物，即会发生堵转；再一方面，此转位机构里面采用行程开关，不易于装配，在运输及振动试验过程中容易脱落，相对于光电开关来说，可靠性不高。
发明内容
本实用新型的目的在于提供了一种能实现角度精确转位功能的自动控制多齿分度台转位装置，用以提高多齿分度台的智能控制，并保证该装置能长时间地可靠工作。
本实用新型的目的是这样实现的：
一种自动控制多齿分度台转位装置，包括底板、底座和电路控制系统，特征是：还包括上下齿盘定位系统、升降传动系统、转位传动系统、升降反馈系统、零位反馈系统和转位精确反馈系统，其中：上下齿盘定位系统由上齿盘和下齿盘组成；升降传动系统由升降电机、升降蜗杆、升降蜗轮、主轴和转位大齿轮组成；转位传动系统由转位电机、转位蜗杆、主轴、升降钢球和转位钢球、转位蜗轮、齿轮轴和转位大齿轮组成；升降反馈系统由升降挡片、升降光电开关座及升降光电传感器组成，零位反馈系统由零位反馈挡块和零位光电传感器组成，转位精确反馈系统由反馈圈、转动角度光电传感器和编码器组成；
上齿盘通过螺钉固定在主轴的顶端，下齿盘固定在底座的上面；底座固定在底板上面；
升降电机通过升降电机座安装在底座上面的左边部位，升降蜗杆通过轴承、升降蜗杆轴承座安装在底座上面的左侧横孔上，升降蜗轮通过轴承、下调整垫圈、上调整垫圈安装在底座上面的中心孔上，升降电机的输出轴通过联轴器与升降蜗杆相连，升降蜗杆与升降蜗轮啮合，升降蜗轮与螺旋轴啮合；
转位电机通过转位电机座安装在底座上面的右边，转位蜗杆通过轴承、转位蜗杆轴承座安装在底座上面的右边，在底座的右边中间设有用于安装转位蜗轮的齿轮轴，在齿轮轴的外壁加工有外螺纹，齿轮轴的下端向下穿过转位蜗轮的中间圆孔后用齿轮轴螺母固定，通过调整垫圈调整升降蜗轮与升降蜗杆的中心矩，在齿轮轴的中部外壁依次套有内轴承挡圈、外轴承挡圈、锁紧螺母，并通过锁紧螺母锁紧，齿轮轴的顶端与转位大齿轮啮合，在齿轮轴中部的外轴承挡圈的外壁和锁紧螺母的外壁套有齿轮轴轴承座，齿轮轴通过齿轮轴轴承座安装在上面的下齿盘和下面的底座上，转位电机的输出轴通过联轴器与转位蜗杆相连，转位蜗杆与转位蜗轮啮合；
主轴的下端外壁和底端分别通过螺旋轴、主轴压紧螺母套装在底座中间的螺旋轴的内壁，在主轴的下端内壁安装有主轴锁紧螺母和调整垫圈，转位大齿轮通过调整垫圈和弹簧卡圈套装在主轴的上端外壁、上齿盘的下面，装好转位大齿轮的上齿盘、主轴通过主轴锁紧调整垫圈、主轴锁紧螺母安装在下齿盘上，主轴能带动上齿盘完成上齿盘、下齿盘的啮合和脱开；
在上齿盘的销孔内安装有弹簧和升降销，上齿盘与转位大齿轮通过升降销配合；在主轴的中部端面和螺旋轴的顶端面之间安装有升降钢球保持架，升降钢球固定在升降钢球保持架的钢球孔中；在主轴的中部外侧壁和下齿盘的内侧壁面之间安装有转位钢球保持架，转位钢球固定在转位钢球保持架的钢球孔中；
反馈圈安装在上齿盘的底部、下齿盘的上方，转动角度光电传感器安装在下齿盘上，且与反馈圈位置对应，保证亮暗面均匀，零位光电传感器和零位光电开关安装支架安装在底座右上表面上，升降光电开关座和升降光电传感器固定在底座的外壁底部，升降挡片固定在升降蜗轮的底端；能提供绝对零位位置基准的零位反馈挡块安装位置在上齿盘的底部外边缘上。
在上齿盘的底端外侧壁上安装有防尘圈，防尘圈能保证上齿盘、下齿盘防尘。
本实用新型是利用多齿分度台作为角度整分时的高精度定位特性，通过电路控制系统、升降传动系统、转位传动系统、反馈系统（由升降反馈系统、零位反馈系统和转位精确反馈系统构成）使多齿分度台上齿盘、下齿盘完成脱开、转位、啮合等动作，从而实现角度精确转位功能。
本实用新型可提供360°/n（n为齿数、可以为60、90、120、180、360、720等）任一角度下进行转位定位，其相对应的角度定位精度≤3″，角度定位重复性≤1″，具有精确转位锁紧功能，同时确保在任一角度位置均可靠锁紧。上下齿盘定位系统的作用是通过齿盘的啮合保证角度定位精度。升降传动系统的作用是带动上齿盘完成升降动作。转位传动系统的作用是带动上齿盘完成转位动作。反馈系统的作用是向电路控制系统进行升降信息、零位信息及转位精确信息的反馈。
本实用新型具有如下技术优势：
（1）升降传动系统采用螺旋副直线传动技术，传动负载大、传动平稳，相对偏心轴来说，具有更长的使用寿命；
（2）转位传动系统采用钢球轴孔配合传动，将传统的滑动摩擦改成滚动摩擦，比普通的轴孔配合，工作可靠性更高；
（3）将传统的行程开关换成光电开关，具有控制精确、便捷，在调节上齿盘、下齿盘啮合锁紧力时，机电联调更加方便；
（4）可采用maxon微小型电机，控制系统及全套装置具有重量轻、体积小等特点。
本实用新型的负载能力≥60kg，自重≤20kg。
附图说明
图1为本实用新型的剖面图；
图2为图1的左视图；
图3为图1的俯视图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。
一种自动控制多齿分度台转位装置，包括底板35、底座20和电路控制系统39，特征是：还包括上下齿盘定位系统、升降传动系统、转位传动系统、升降反馈系统、零位反馈系统和转位精确反馈系统，其中：上下齿盘定位系统由上齿盘1和下齿盘3组成；升降传动系统由升降电机44、升降蜗杆27、升降蜗轮25、主轴6和转位大齿轮4组成；转位传动系统由转位电机43、转位蜗杆16、主轴6、升降钢球32和转位钢球33、转位蜗轮18、齿轮轴9和转位大齿轮4组成；升降反馈系统由升降挡片37、升降光电开关座36及升降光电传感器47组成，零位反馈系统由零位反馈挡块21和零位光电传感器40组成，转位精确反馈系统由反馈圈2、转动角度光电传感器46和编码器45组成；
上齿盘1通过螺钉1-1固定在主轴6的顶端，下齿盘3固定在底座20的上面；底座20固定在底板35上面；
升降电机44通过升降电机座38安装在底座20上面的左边部位，升降蜗杆27通过轴承、升降蜗杆轴承座28安装在底座20上面的左侧横孔20-2上，升降蜗轮25通过轴承、下调整垫圈26、上调整垫圈30安装在底座20上面的中心孔20-1上，升降电机44的输出轴通过联轴器与升降蜗杆27相连，升降蜗杆27与升降蜗轮25啮合，升降蜗轮25与螺旋轴29啮合；
转位电机43通过转位电机座42安装在底座20上面的右边，转位蜗杆16通过轴承、转位蜗杆轴承座17安装在底座20上面的右边，在底座20的右边中间设有用于安装转位蜗轮18的齿轮轴9，在齿轮轴9的外壁加工有外螺纹，齿轮轴9的下端向下穿过转位蜗轮18的中间圆孔后用齿轮轴螺母9-1固定，通过调整垫圈15调整升降蜗轮25与升降蜗杆27的中心矩，在齿轮轴9的中部外壁依次套有内轴承挡圈14、外轴承挡圈13、锁紧螺母11，并通过锁紧螺母11锁紧，齿轮轴9的顶端与转位大齿轮4啮合，在齿轮轴9中部的外轴承挡圈13的外壁和锁紧螺母11的外壁套有齿轮轴轴承座12，齿轮轴9通过齿轮轴轴承座12安装在上面的下齿盘3和下面的底座20上，转位电机43的输出轴通过联轴器与转位蜗杆16相连，转位蜗杆16与转位蜗轮18啮合；
主轴6的下端外壁和底端分别通过螺旋轴22、主轴压紧螺母21套装在底座20中间的螺旋轴29的内壁，在主轴6的下端内壁安装有主轴锁紧螺母19和调整垫圈23，转位大齿轮4通过调整垫圈5和弹簧卡圈套装在主轴6的上端外壁、上齿盘1的下面，装好转位大齿轮4的上齿盘1、主轴6通过主轴锁紧调整垫圈24、主轴锁紧螺母19安装在下齿盘3上，主轴6能带动上齿盘1完成上齿盘1、下齿盘3的啮合和脱开；
在上齿盘1的销孔1-2内安装有弹簧7和升降销8，上齿盘1与转位大齿轮4通过升降销8配合；在主轴6的中部端面和螺旋轴29的顶端面之间安装有升降钢球保持架31，升降钢球32固定在升降钢球保持架31的钢球孔中；在主轴6的中部外侧壁和下齿盘3的内侧壁面之间安装有转位钢球保持架34，转位钢球33固定在转位钢球保持架34的钢球孔中；
反馈圈2安装在上齿盘1的底部、下齿盘3的上方，转动角度光电传感器46安装在下齿盘3上，且与反馈圈2位置对应，保证亮暗面均匀，零位光电传感器40和零位光电开关安装支架41安装在底座20的上表面右端位置，升降光电开关座36和升降光电传感器47固定在底座20的外壁底部，升降挡片37固定在升降蜗轮25的底端；零位反馈挡块21安装位置在上齿盘1的底部外边缘上，能为本实用新型提供绝对零位位置基准。
在上齿盘1的底端外侧壁上安装有防尘圈10，防尘圈10能保证上齿盘1、下齿盘3防尘。
本实用新型能完成上升、转位、降落锁紧的工作。上升过程的工作原理如下：电路控制系统35在收到上位机的上升工作指令时后，电路控制系统35控制升降电机44通过升降蜗轮25、升降蜗杆27带动螺旋轴29完成上升动作，螺旋轴29进而通过升降钢球32、主轴6带动上齿盘1完成上升动作；当安装在升降蜗轮25上的升降挡片37通过旋转挡住升降光电传感器47时，升降光电传感器47将信号传递给电路控制系统35，升降电机44停止工作，升降传动系统完成上升动作；转位过程工作原理如下：电路控制系统35在收到上位机的转位工作指令后，电路控制系统35控制转位电机43通过转位蜗轮18、转位蜗杆16带动齿轮轴9旋转，齿轮轴9带动转位大齿轮4做齿轮啮合运动，进而带动主轴6和上齿盘1做旋转传动，当电路控制系统35接收到转动角度光电传感器46转动到了指定角度位置的反馈信号时，转位电机43完成转位动作、停止工作，转位传动系统完成角度转位工作；上齿盘1啮合锁紧的工作原理与上升过程的工作原理相同，只是升降电机44的旋转方向相反，工作原理与上升时一致，电路控制系统35控制升降电机44通过升降蜗轮25、升降蜗杆27带动螺旋轴29完成下降动作，螺旋轴29进而带动上齿盘1与下齿盘3完成啮合动作，当安装在升降蜗轮25上的升降挡片37通过旋转、从而挡住升降光电开关座36的升降光电传感器47时，升降光电传感器47将信号传递给电路控制系统35，升降电机44停止工作，从而保证到指定位置的相关角度位置精度。
详细工作步骤：
第一步，将升降蜗轮25、轴承及上调整垫圈30、下调整垫圈26安装在底座20的中心孔上，将升降蜗杆27、轴承、升降蜗杆轴承座28安装在底座20左侧横孔上，调整上调整垫圈30、下调整垫圈26的厚度，保证升降蜗轮25与升降蜗杆27啮合传动平稳、无干涉；
第二步，将下齿盘3与底座20通过螺钉固定；
第三步，将齿轮轴9、轴承、内轴承挡圈14、外轴承挡圈13、转位蜗轮18及调整垫圈15通过锁紧螺母11及齿轮轴螺母9-1安装固定在齿轮轴轴承座1212上，再将齿轮轴轴承座12安装在下齿盘3和底座20上，将转位蜗杆16、轴承及转位蜗杆轴承座17安装固定在底座20上，调整转位蜗轮调整垫圈15的厚度，保证转位蜗轮18与转位蜗杆16啮合传动平稳、无干涉；
第四步，将主轴6通过螺钉1-1安装在上齿盘1上；
第五步，将弹簧7、升降销8、转位大齿轮4及弹簧卡圈等安装在主轴6和上齿盘1上；
第六步，将转位钢球33、升降钢球32分别装入转位钢球保持架34、升降钢球保持架31中，并把转位钢球保持架34、升降钢球保持架31安装在主轴6上；
第七步，将反馈圈2、防尘圈10安装放置在上齿盘1上，升降挡片37安装在升降蜗轮25上，升降光电开关座36、升降光电传感器47安装在底座20上，将转动角度光电传器46安装在下齿盘3上；
第八步，将装好转位大齿轮4的上齿盘1、主轴6通过主轴锁紧调整垫圈24、主轴锁紧螺母19装在下齿盘3上，调整螺旋轴29的位置，保证升降挡片37在分别时，上齿盘1、下齿盘3能完成脱开及啮合动作；
第九步，将零位光电开关安装支架41及零位光电传感器40安装在底座20上，将电路控制盒35安装在底板46上，即可完成自动转位装置的安装调试。
Claims (2)
1.一种自动控制多齿分度台转位装置，包括底板、底座和电路控制系统，其特征在于：还包括上下齿盘定位系统、升降传动系统、转位传动系统、升降反馈系统、零位反馈系统和转位精确反馈系统，其中：上下齿盘定位系统由上齿盘和下齿盘组成；升降传动系统由升降电机、升降蜗杆、升降蜗轮、主轴和转位大齿轮组成；转位传动系统由转位电机、转位蜗杆、主轴、升降钢球和转位钢球、转位蜗轮、齿轮轴和转位大齿轮组成；升降反馈系统由升降挡片、升降光电开关座及升降光电传感器组成，零位反馈系统由零位反馈挡块和零位光电传感器组成，转位精确反馈系统由反馈圈、转动角度光电传感器和编码器组成；
上齿盘通过螺钉固定在主轴的顶端，下齿盘固定在底座的上面；底座固定在底板上面；
升降电机通过升降电机座安装在底座上面的左边部位，升降蜗杆通过轴承、升降蜗杆轴承座安装在底座上面的左侧横孔上，升降蜗轮通过轴承、下调整垫圈、上调整垫圈安装在底座上面的中心孔上，升降电机的输出轴通过联轴器与升降蜗杆相连，升降蜗杆与升降蜗轮啮合，升降蜗轮与螺旋轴啮合；
转位电机通过转位电机座安装在底座上面的右边，转位蜗杆通过轴承、转位蜗杆轴承座安装在底座上面的右边，在底座的右边中间设有用于安装转位蜗轮的齿轮轴，在齿轮轴的外壁加工有外螺纹，齿轮轴的下端向下穿过转位蜗轮的中间圆孔后用齿轮轴螺母固定，通过调整垫圈调整升降蜗轮与升降蜗杆的中心矩，在齿轮轴的中部外壁依次套有内轴承挡圈、外轴承挡圈、锁紧螺母，并通过锁紧螺母锁紧，齿轮轴的顶端与转位大齿轮啮合，在齿轮轴中部的外轴承挡圈的外壁和锁紧螺母的外壁套有齿轮轴轴承座，齿轮轴通过齿轮轴轴承座安装在上面的下齿盘和下面的底座上，转位电机的输出轴通过联轴器与转位蜗杆相连，转位蜗杆与转位蜗轮啮合；
主轴的下端外壁和底端分别通过螺旋轴、主轴压紧螺母套装在底座中间的螺旋轴的内壁，在主轴的下端内壁安装有主轴锁紧螺母和调整垫圈，转位大齿轮通过调整垫圈和弹簧卡圈套装在主轴的上端外壁、上齿盘的下面，装好转位大齿轮的上齿盘、主轴通过主轴锁紧调整垫圈、主轴锁紧螺母安装在下齿盘上，主轴能带动上齿盘完成上齿盘、下齿盘的啮合和脱开；
在上齿盘的销孔内安装有弹簧和升降销，上齿盘与转位大齿轮通过升降销配合；在主轴的中部端面和螺旋轴的顶端面之间安装有升降钢球保持架，升降钢球固定在升降钢球保持架的钢球孔中；在主轴的中部外侧壁和下齿盘的内侧壁面之间安装有转位钢球保持架，转位钢球固定在转位钢球保持架的钢球孔中；
反馈圈安装在上齿盘的底部、下齿盘的上方，转动角度光电传感器安装在下齿盘上，且与反馈圈位置对应，保证亮暗面均匀，零位光电传感器和零位光电开关安装支架安装在底座右上表面上，升降光电开关座和升降光电传感器固定在底座的外壁底部，升降挡片固定在升降蜗轮的底端；能提供绝对零位位置基准的零位反馈挡块安装位置在上齿盘的底部外边缘上。
2.根据权利要求1所述的自动控制多齿分度台转位装置，其特征在于：在上齿盘的底端外侧壁上安装有防尘圈，防尘圈能保证上齿盘、下齿盘防尘。
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