CN204346451U - 一种电动三轴无磁转台 - Google Patents

Abstract

一种电动三轴无磁转台，它包括一通过电缆连接有操控台的机械台体，所述的机械台体包括一方位轴系，所述的方位轴系上设置有由井斜轴左轴系和井斜轴右轴系构成的井斜轴系，所述的井斜轴左轴系和井斜轴右轴系之间设置有一个工具面轴系，所述的井斜轴左轴系和井斜轴右轴系与工具面轴系之间通过传动轴连接，在所述方位轴系、井斜轴系和工具面轴系中分别设置有导电滑环、编码器和电机；它具有结构合理、紧凑，使用、安装、操控方便，可以使由磁传感器作为主要部件做成惯性导航系统，并在地面进行测试、标校、半实物仿真等试验用等特点。

Description

一种电动三轴无磁转台

技术领域

本实用新型涉及一种电动三轴无磁旋转平台，属于惯性导航领域。

背景技术

随着新技术的发展和工业活动的需求，地磁类惯性导航系统的使用变的越来越广泛，磁阻传感器的灵敏度一般为80nT，所以要求被试件半径10cm处磁场畸变≤40nT（包括地面标校、测试设备）。

传统的转台虽然可以做到高精度，但是不能做到无磁，这样就造成地磁类惯性导航系统无法有效的测试和标校，严重影响工业活动的进行。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述存在的不足，提供一种结构合理、紧凑，使用、安装、操控方便，可以使由磁传感器作为主要部件做成惯性导航系统，并在地面进行测试、标校、半实物仿真等试验用的电动三轴无磁转台。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，一种电动三轴无磁转台，它包括一通过无磁电缆连接有操控台的机械台体，所述的机械台体包括一方位轴系，所述的方位轴系上设置有由井斜轴左轴系和井斜轴右轴系构成的井斜轴系，所述的井斜轴左轴系和井斜轴右轴系之间设置有一个工具面轴系，所述的井斜轴左轴系、井斜轴右轴系与工具面轴系之间通过传动轴连接，在所述方位轴系、井斜轴系和工具面轴系中分别设置有导电滑环、编码器和电机。

所述的方位轴系主要由底座、方位轴、蜗轮蜗杆变速机构、锁紧机构、编码器、导电环和电机组成，所述方位轴至少通过上下两组轴承垂直安置在底座中间，方位轴通过变速传动的蜗轮蜗杆与安置在底座外侧壁的方位轴系电机驱动连接；方位轴的轴外安装有编码器并作为测角元件，方位轴轴内安装有用以传输电信号及测量信号给操控台的导电滑环；

所述的井斜轴系主要由井斜轴左轴系、井斜轴右轴系、带有底座的U型支架、导电环、编码器、电机和电磁刹车组成；U型支架下部的底座中间固定在所述方位轴上，U型支架的两个上端部分别设置有井斜轴左轴系和井斜轴右轴系，其中井斜轴左轴系的井斜轴轴外安装作为测角元件的编码器，井斜轴左轴系轴内安装有用以传输测量信号的导电滑环；在所述井斜轴右轴系的传动轴外安装有用以传输电信号的导电滑环，传动轴的外端相连有带有电磁刹车的电机。

所述的井斜轴左轴系和井斜轴右轴系之间设置有工具面轴系，该工具面轴系主要由工具面轴、轴箱、编码器、导电环、电机和电磁刹车组成；所述工具面轴至少通过上下两组轴承安装在轴箱的中间，该工具面轴的上端相连有转盘，下端连接有电磁刹车以实现控制定位功能的电机驱动；所述工具面轴上的轴外分别安装有作为测角元件的编码器以及用以传输电信号的导电滑环。

所述的工具面轴系的电机和电磁刹车均采取电屏蔽措施；工具面轴上安装的编码器也采取电屏蔽措施；所述方位轴系的轴外安装的编码器也采取电屏蔽措施；所述工具面轴系中的电机和电磁刹车均采取电屏蔽措施，而工具面轴系轴外安装的编码器也采取电屏蔽措施；所述的导电环采用电刷式结构，主要由转子引线、导电环片、电刷丝、电刷架、定子引线、转子轴、轴承、法兰盘、定子壳体组成。

本实用新型可以使所述的工具面轴（电动）转速1200rpm(负载≤5kg时)，600rpm(负载10kg时)；井斜轴（电动）转速0～60rpm；方位轴（电动）转速0～1rpm，转台被试件安装位置半径10cm区域磁强度小于40nT的旋转平台；它具有结构合理、紧凑，使用、安装、操控方便，可以使由磁传感器作为主要部件做成惯性导航系统，并在地面进行测试、标校、半实物仿真等试验用等特点。

附图说明

图1是本实用新型所述的电动三轴无磁转台系统结构图；

图1-1是图1的A向视图；

图2是本实用新型所述的方位轴系结构图；

图2-1是图2的B向视图；

图3是本实用新型所述的井斜轴系结构图；

图4是本实用新型所述的工具面轴系结构图；

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作详细的介绍。图1、1-1所示，本实用新型所述的一种电动三轴无磁转台，它包括一通过电缆连接有操控台的机械台体，其特征在于所述的机械台体包括一方位轴系1，所述的方位轴系1上设置有由井斜轴左轴系和井斜轴右轴系构成的井斜轴系2，所述的井斜轴左轴系和井斜轴右轴系之间设置有一个工具面轴系3，所述的井斜轴左轴系、井斜轴右轴系和工具面轴系3之间通过传动轴连接，在所述方位轴系1、井斜轴系2和工具面轴系3中分别设置有导电滑环、编码器和电机。

图2、2-1所示，所述的方位轴系1主要由底座11、方位轴12、蜗轮蜗杆变速机构、锁紧机构13、编码器14、导电环15和电机16组成，所述方位轴12至少通过上下两组轴承17垂直安置在底座11中间，方位轴12通过变速传动的蜗轮蜗杆18与安置在底座11外侧壁的方位轴系电机16驱动连接；方位轴12的轴外安装有编码器14并作为测角元件，方位轴12轴内安装有用以传输电信号及测量信号给操控台的导电滑环15；

图3所示，所述的井斜轴系2主要由井斜轴左轴系21、井斜轴右轴系22、带有底座23的U型支架24、导电滑环25、编码器26、电机27和电磁刹车28组成；U型支架24下部的底座23中间固定在所述方位轴12上，U型支架24的两个上端部分别设置有井斜轴左轴系21和井斜轴右轴系22，其中井斜轴左轴系21的井斜轴轴外安装作为测角元件的编码器26，井斜轴左轴系21轴内安装有用以传输测量信号的导电滑环25；在所述井斜轴右轴系22的传动轴29外也安装有用以传输电信号的导电滑环25，传动轴29的外端相连有带有电磁刹车28的井斜轴系电机27。

本实用新型在所述的井斜轴左轴系和井斜轴右轴系之间设置有工具面轴系3，图4所示，该工具面轴系3主要由工具面轴31、轴箱32、编码器33、导电环34、电机35和电磁刹车36组成；所述工具面轴31至少通过上下两组轴承37安装在轴箱32的中间，该工具面轴31的上端相连有转盘38，下端连接有带有电磁刹车36以实现控制定位功能的电机35驱动；所述工具面轴31上的轴外分别安装有作为测角元件的编码器33以及用以传输电信号的导电环34。

本实用新型所述的工具面轴系3的工具面轴系电机35和电磁刹车36均采取电屏蔽措施；工具面轴31上安装的编码器33也采取电屏蔽措施；

所述方位轴系1的轴外安装的编码器14也采取电屏蔽措施，方位轴系电机14也采取电屏蔽措施；

所述井斜轴系2中的井斜轴系电机27和电磁刹车28均采取电屏蔽措施，而井斜轴系轴外安装的编码器也采取电屏蔽措施。

所述的导电环采用电刷式结构，主要由转子引线、导电环片、电刷丝、电刷架、定子引线、转子轴、轴承、法兰盘、定子壳体组成。

本实用新型所述的方位轴轴系材料选用无磁的硬铝、H68铜、尼龙和陶瓷，底座和驱动传动机构部件采用无磁铸造的铸铝、无磁硬铝2A12以及少量的铜合金；

所述的井斜轴轴系材料选用无磁的硬铝、H68铜、尼龙和陶瓷，U型支架和驱动传动机构部件采用无磁铸造的铸铝、无磁硬铝2A12以及少量的铜合金；

所述的工具面轴轴系材料选用无磁的硬铝、H68铜、尼龙和陶瓷，支撑壳体和驱动传动机构部件采用无磁铸造的铸铝、无磁硬铝2A12以及少量的铜合金。

实施例：

如图1、1-1所示：本实用新型所述的电动三轴无磁转台，它至少包括有：机械台体和操控台，其中所述的机械台体包括：方位轴系、井斜轴系、工具面轴系等组成；所述的和操控台主要由电源、测角电路、便携式计算机和监测软件等组成。

电动三轴无磁转台可以实现工作区域磁场畸变≤40nT，所以设计考虑无磁要求。

1）选择材料：转台机械台体采用无磁硬铝2A12和铸铝105为主，部分采用H68铜，轴承采用陶瓷材料滚动轴承和聚四氟乙烯材料研制的滑动轴承。

2)零部件：定制无磁材料的编码器作为精密测角元件，定制无磁材料的导电滑环。

3)线路设计考虑无磁导线及无磁电连接器。

4）电机安装位置远离被试件安装区域，并采取电屏蔽措施，保证工作区域磁场畸变≤40nT。

图2、2-1所述，本实用新型所述的方位轴系主要由底座、蜗轮蜗杆变速机构、锁紧机构、编码器、导电环和电机等组成。

方位轴采用电机驱动，蜗轮蜗杆变速传动，传动比为60:1，电机采取电屏蔽措施。

方位轴轴外安装编码器作为测角元件，采取电屏蔽措施。方位轴轴内安装导电滑环，用以传输电信号及测量信号。

方位轴轴系材料选用无磁的硬铝、H68铜、尼龙和陶瓷等，底座和驱动传动机构等部件采用无磁铸造的铸铝、无磁硬铝2A12以及少量的铜合金等。

在设计制造导电滑环和编码器时，材料及部件必须检测磁场强度和电磁屏蔽性能。 

电动三轴无磁转台电气系统包括控制台电气设备和转台电气设备两部分。

转台电气设备包括编码器、导电滑环、电机和电磁刹车，编码器和导电滑环分别将产生的角度编码信息发送到控制台

图3所示，本实用新型所述的井斜轴系主要由井斜轴左轴系、井斜轴右轴系、U型底座支撑壳体、导电环、编码器、电机和电磁刹车等组成。

井斜轴轴外安装编码器作为测角元件，安装位置在井斜轴的左端，采取电屏蔽措施。井斜轴左轴系轴内安装导电滑环，用以传输测量信号；井斜轴右轴系轴外安装导电滑环，用以传输电信号。

井斜轴轴系材料选用无磁的硬铝、H68铜、尼龙和陶瓷等，U型底座支撑壳体和驱动传动机构等部件采用无磁铸造的铸铝、无磁硬铝2A12以及少量的铜合金等。

图4所示，本实用新型所述的工具面轴系主要由工具面轴、轴箱、编码器、电机和电磁刹车等组成。

工具面轴由电机驱动，带电磁刹车以实现控制定位功能，电机和电磁刹车均采取电屏蔽措施。工具面轴上轴外安装编码器作为测角元件，采取电屏蔽措施。

工具面轴轴系材料选用无磁的硬铝、H68铜、尼龙和陶瓷等，支撑壳体和驱动传动机构等部件采用无磁铸造的铸铝、无磁硬铝2A12以及少量的铜合金等。

本实用新型所述的三轴无磁转台上位机软件用于同步采集来自转台的数据，并将处理结果实时显示、存储。软件功能可划分为以下4个模块：

1、同步采集：调用多串口卡的驱动，以一定的频率采样多串口卡接收到的转台数据。被测件的信息刷新频率为200Hz，角度编码器的信息刷新频率为1KHz。由于Windows XP系统的时间片为1ms，在采样之后还有计算、存储和显示任务，此外系统任务也要占大约1%的时间片。因此取上位机软件采样频率取50Hz，每次采样取得20组内、中、外轴角度编码器数据帧和5个被测件数据帧。

2、实时解析：根据来自内轴角度编码器的原始数据信息，计算各轴对应的角位置数据，并可根据计算出来的角位置计算出角速率。计算方法为：以相邻两个角位置偏移量除以角度编码器的信息刷新时差，要考虑在参考零点处的正传位置值溢出和回转位置值借位的特殊情况。

3、存储：在每一次启动上位机软件时，自动命名试验名称和路径，存储时文件名则为试验名称加上各自对应的后缀TXT文件（内轴后缀：-NY.txt,中轴后缀：-ZY.txt，外轴后缀：-WY.txt，被试件后缀：-BeiShi.txt），将采样到的内、中、外轴角度编码器数据帧，被测件数据帧，写入到各自的文件中。

4、显示：将角位置和角速率信息，显示在一个图形界面上，发送到副显示器上，供转台操作人员参考。在另一个图形界面上，分组显示角位置、角速率和被测件数据帧信息，显示频率为10Hz。

5、事后解析：将存储好的各轴的原始数据，按照对应位置进行事后解析，解析出角位置、角速度、角加速度等信息保存在各自的解析后的TXT文件中。

Claims (4)

1.一种电动三轴无磁转台，它包括一通过无磁电缆连接有操控台的机械台体，其特征在于所述的机械台体包括一方位轴系，所述的方位轴系上设置有由井斜轴左轴系和井斜轴右轴系构成的井斜轴系，所述的井斜轴左轴系和井斜轴右轴系之间设置有一个工具面轴系，所述的井斜轴左轴系、井斜轴右轴系与工具面轴系之间通过传动轴连接，在所述方位轴系、井斜轴系和工具面轴系中分别设置有导电滑环、编码器和电机。

2.根据权利要求1所述的电动三轴无磁转台，其特征在于所述的方位轴系主要由底座、方位轴、蜗轮蜗杆变速机构、锁紧机构、编码器、导电环和电机组成，所述方位轴至少通过上下两组轴承垂直安置在底座中间，方位轴通过变速传动的蜗轮蜗杆与安置在底座外侧壁的方位轴系电机驱动连接；方位轴的轴外安装有编码器并作为测角元件，方位轴轴内安装有用以传输电信号及测量信号给操控台的导电滑环；

所述的井斜轴系主要由井斜轴左轴系、井斜轴右轴系、带有底座的U型支架、导电环、编码器、电机和电磁刹车组成；U型支架下部的底座中间固定在所述方位轴上，U型支架的两个上端部分别设置有井斜轴左轴系和井斜轴右轴系，其中井斜轴左轴系的井斜轴轴外安装作为测角元件的编码器，井斜轴左轴系轴内安装有用以传输测量信号的导电滑环；在所述井斜轴右轴系的传动轴外安装有用以传输电信号的导电滑环，传动轴的外端相连有带有电磁刹车的电机。

3.根据权利要求1或2所述的电动三轴无磁转台，其特征在于所述的井斜轴左轴系和井斜轴右轴系之间设置有工具面轴系，该工具面轴系主要由工具面轴、轴箱、编码器、导电环、电机和电磁刹车组成；所述工具面轴至少通过上下两组轴承安装在轴箱的中间，该工具面轴的上端相连有转盘，下端连接有电磁刹车以实现控制定位功能的电机驱动；所述工具面轴上的轴外分别安装有作为测角元件的编码器以及用以传输电信号的导电滑环。

4.根据权利要求3所述的电动三轴无磁转台，其特征在于所述的工具面轴系的电机和电磁刹车均采取电屏蔽措施；工具面轴上安装的编码器也采取电屏蔽措施；所述方位轴系的轴外安装的编码器也采取电屏蔽措施；所述工具面轴系中的电机和电磁刹车均采取电屏蔽措施，而工具面轴系轴外安装的编码器也采取电屏蔽措施；所述的导电环采用电刷式结构，主要由转子引线、导电环片、电刷丝、电刷架、定子引线、转子轴、轴承、法兰盘、定子壳体组成。