CN206775319U - 一种多电机控制旋转台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多电机控制旋转台，其包括转动安装的转台本体，所述转台本体的下底面同轴设置有大齿轮，所述大齿轮上啮合有至少两个传动小齿轮，每个所述传动小齿轮分别与一安装有单圈绝对值编码器的电机连接；且至少两所述传动小齿轮的齿数的最简整数比中不含1。本实用新型多电机控制旋转台，实现数控转台间隙消除，具有高速响应能力，高柔性化，高精度重复定位，高精度角度分割，高精度动态位置跟踪等功能，且具有断电后位置记忆，负载惯量自动匹配能力。简化了机械结构，提高传动效率，降低机械制造难度。

Description

一种多电机控制旋转台

技术领域

本发明涉及一种旋转台，特别涉及一种多电机控制旋转台。

背景技术

旋转台应用领域比较广泛，在生产车间等环境经常需要用到，可以用以传递物品，也可以用来进行多工位操作；传统的旋转台由凸轮分割器以及蜗轮蜗杆减速器构成，主要是从机械加工精度和降低摩擦等方法来现实高精度定位，其加工难度大，制造成本高，传动效率低，很难实现高精度高响应，使用性能相对单一，维修维护困难，且需要持续供电以达到位置记忆，具有很大的使用局限性。

发明内容

【1】要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单紧凑、具有消隙功能、响应速度快、定位精度高、且具有断电位置记忆功能的多电机控制旋转台。

【2】解决问题的技术方案

本发明提供一种多电机控制旋转台，其包括转动安装的转台本体，所述转台本体的下底面同轴设置有大齿轮1，所述大齿轮上啮合有至少两个传动小齿轮21，每个所述传动小齿轮分别与一安装有单圈绝对值编码器的电机2连接；且至少两所述传动小齿轮的齿数的最简整数比中不含1。

进一步的，至少一对所述电机的转向相反并形成阻尼驱动力。

进一步的，所述传动小齿轮绕所述大齿轮的轴线周向均布。

进一步的，所述传动小齿轮为偶数个。

进一步的，每个所述传动小齿轮的齿数均不相同。

进一步的，形成阻尼驱动力的两所述电机绕所述大齿轮的轴线中心对称。

进一步的，沿顺时针或逆时针上的所述传动小齿轮的齿数的最简整数比为连续的质数。

进一步的，用于驱动所述大齿轮转动的所述传动小齿轮的总输出转矩减小至设定值时，至少一传动小齿轮反向转动并形成阻尼驱动力介入。

【3】有益效果

本发明多电机控制旋转台，转台传动机构上采用齿轮传动结构，大齿轮安装在工作台面的底部，对应的位置上安装有多个传动小齿轮，分别与大齿轮啮合，每个小齿轮都单独连接电机，并装有单圈绝对值编码器，多电机传动极大提高了转台的运动平稳性和输出力矩，以及提高对负载惯量的匹配能力，小齿轮中至少有一对电机形成阻尼驱动力，实现双电机消隙功能，运用编码器以及减速比的放大功能实现转台的高精度定位和分割功能，同时，至少有一对小齿轮的齿数不成整数比，除以公约数后形成质数关系，结合编码器实现对转台的位置记忆功能；本发明多电机控制旋转台，可以实现数控转台间隙消除，具有高速响应能力，高柔性化，高精度重复定位，高精度角度分割，高精度动态位置跟踪等功能，且具有断电后位置记忆，负载惯量自动匹配能力。简化了机械结构，提高传动效率，降低机械制造难度。

附图说明

图1为本发明多电机控制旋转台的结构示意图；

图2为本发明多电机控制旋转台的齿轮啮合的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，详细介绍本发明实施例。

参阅图1至图2，本发明提供一种多电机控制旋转台，其包括转动安装的转台本体，在转台本体的下底面设置有大齿轮1，该大齿轮与转台同轴设置，用于驱动转台转动，在大齿轮上啮合有至少两个传动小齿轮21，优选的，传动小齿轮绕大齿轮的轴线周向均布；每个传动小齿轮分别与一电机2连接，在每个电机上均安装有单圈绝对值编码器，且至少两个传动小齿轮的齿数的最简整数比中不含1，即至少两个传动小齿轮的齿数比不为n或1/n，其中，n为正整数(1、2、3、4、5、6、7、8、9.......)；例如传动小齿轮21-1的齿数为a，传动小齿轮21-2的齿数为b，则两传动小齿轮的齿数比a/b的最简整数比不为n或1/n，其中，n为正整数，即a≠nb，或a≠b/n，最简整数比是指比的前项和后项都是整数，且这两个整数为互质数，以下对采用两个不成整数比的传动小齿轮做举例说明：

例如，传动小齿轮21-1的齿数为5，而传动小齿轮21-2的齿数为6，则两传动小齿轮的齿数比为5/6，满足齿数最简整数比不为n或1/n的要求；

又或，传动小齿轮21-1的齿数为10，而传动小齿轮21-2的齿数为6，则两传动小齿轮的齿数比为10/6＝5/3，满足齿数最简整数比不为n或1/n的要求；

当传动小齿轮21-1的齿数为5，而传动小齿轮21-2的齿数为10，则两传动小齿轮的齿数比为5/10＝1/2，不满足齿数最简整数比不为n或1/n的要求；

当采用三个齿数不成整数比的传动小齿轮时，其齿数比如下：传动小齿轮21-1的齿数为a，传动小齿轮21-2的齿数为b，传动小齿轮21-3的齿数为c，且a/b的最简整数比不为n或1/n，同时a/c的最简整数比不为n'或1/n'，b/c的最简整数比不为n”或1/n”，上述n、n'、n”均为正整数，以下对三个不成整数比的传动小齿轮进行举例说明：

例如，传动小齿轮21-1的齿数为5，传动小齿轮21-2的齿数为6，传动小齿轮21-3的齿数为11，则三传动小齿轮的齿数比为5：6：11，任意两齿轮之间的齿数不构成整数比，因此满足齿数最简整数比不为n或1/n的要求。

又如，传动小齿轮21-1的齿数为5，传动小齿轮21-2的齿数为10，传动小齿轮21-3的齿数为11，则三传动小齿轮的齿数比为5：10：11，传动小齿轮21-1与传动小齿轮21-2的齿数比为5：10，化成最简整数比为1/2，不满足上述要求，而齿数5：11或10：11满足上述要求，因此该实施例中实质为两个传动小齿轮的齿数不成整数比；

本实施例中采用多个传动小齿轮，且至少两个传动小齿轮的齿数比不为整数，不仅提高了转台的运行稳定性和输出力矩，提高了对负载惯量的匹配能力，其结合编码器实现了对转台的位置记忆功能，具有断电位置记忆功能。

旋转增量值编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来计算其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备计算并记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。这样的方法对有些工控项目比较麻烦，甚至不允许开机找零(开机后就要知道准确位置)，于是就有了绝对编码器的出现。绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码(格雷码)，这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘进行记忆的。绝对编码器由机械位置确定编码，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。从单圈绝对值编码器到多圈绝对值编码器，绝对值旋转单圈绝对值编码器，以转动中测量光电码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝对值编码器。

为了达到更好的测量精度和运行稳定性，每个传动小齿轮的齿数均不相同；优选的，每个传动小齿轮齿数分别不成整数比。

为了实现消隙功能，本实施例中，至少有一对电机的转向相反并形成阻尼驱动力；其由于理论上一对齿轮在啮合时应该无侧隙，但实际上为了补偿由于加工、安装误差及温度变化而引起的尺寸变化，以防止被卡死，在轮齿的非工作面必须留有一定的齿侧间隙，齿轮传动机构都有侧隙存在，侧隙用来防止由于误差和热变形而使轮齿卡住，并且给齿面间的润滑油膜留有空间。但侧隙同时又给机构在反转时带来空程，使机构不能准确定位。参阅图2，其为两相互啮合的齿轮210和齿轮211，在两齿啮合时，两齿侧壁具有一定间隙213，通过一对电机形成阻尼驱动力，能顺利实现两齿面间的存在的间隙所带来的空行程，从而大大提高了定位精度；

至少一对电机的转向相反，即其中至少有两个电机的旋向相反；

例如；电机为两个时，这两电机的转向，及一对电机旋向相反，在转矩上形成转矩差从而形成阻尼驱动力，通过阻尼驱动力来驱动转台转动；

又如，电机为三个时，其中一电机的转向与另一电机相反，例如，两个电机顺时针转动，一个电机逆时针转动，顺时针转动的两电机形成转矩和，其与另一电机的转矩具有差值，形成阻尼驱动力，带动转台转动。

即，顺时针方向的电机形成第一转矩和，逆时针方向的电机形成第二转矩和，两转矩和之间存在差值，形成阻尼驱动力，带动转台转动，实现多电机消隙。且为了提高稳定性，形成阻尼驱动力的两电机绕大齿轮的轴线中心对称，即两旋向相反的电机之间的夹角为180度；为了达到更好的传动稳定性和可靠性，传动小齿轮采用斜齿轮或人字齿轮。

当传动小齿轮和大齿轮持续啮合和传动时，两者齿面之间无间隙；当传动小齿轮的输出转矩降低直至停止过程中，由于大齿轮存在惯性，会在啮合齿面之间形成间隙；在本实施例中，用于驱动大齿轮转动的传动小齿轮的总输出转矩减小至设定值时(该值可根据需求设置)，阻尼驱动力开始介入，至少一个电机(即一个传动小齿轮)反向转动，从而形成阻尼驱动力；即当用于驱动大齿轮转动的传动小齿轮的转矩状态发生变化时，阻尼驱动力形成并介入传动系统，本实施例中，当传动小齿轮的驱动转矩降低至50％(包括端点)的时候，阻尼驱动力形成并介入。

为了降低功耗，同时在最佳时机介入，优选的，在转矩降低至5％-8％时，至少其中一电机开始反向转动并形成阻尼驱动力介入，即设定值为5％-8％。

本实施例中，沿顺时针或逆时针上的传动小齿轮的齿数的最简整数比为连续的质数，即沿同一方向，各个传动小齿轮上的齿数依次增大或依次减小，且其齿数的最简整数比为连续的质数；

参阅表一，表一为1000以内的质数表：

表一

例如，传动小齿轮为3个，且齿数分别为37、41、43，则其齿数比即为最简整数比，为连续的三个质数；

再如，传动小齿轮为4个，且沿顺时针或逆时针方向的齿数分别为14、22、26、34，则其齿数比为14：22：26：34，即最简整数比为7：11：13：17，为连续的四个质数。

本实施例中，传动小齿轮的个数为4个，且沿顺时针或逆时针方向上的齿数分别为19、23、29、31。

本发明多电机控制旋转台，转台传动机构上采用齿轮传动结构，大齿轮安装在工作台面的底部，对应的位置上安装有多个传动小齿轮，分别与大齿轮啮合，每个小齿轮都单独连接电机，并装有单圈绝对值编码器，多电机传动极大提高了转台的运动平稳性和输出力矩，以及提高对负载惯量的匹配能力，小齿轮中至少有一对电机形成阻尼驱动力，实现双电机消隙功能，运用编码器以及减速比的放大功能实现转台的高精度定位和分割功能，同时，至少有一对小齿轮的齿数不成整数比，除以公约数后形成质数关系，结合编码器实现对转台的位置记忆功能；本发明多电机控制旋转台，可以实现数控转台间隙消除，具有高速响应能力，高柔性化，高精度重复定位，高精度角度分割，高精度动态位置跟踪等功能，且具有断电后位置记忆，负载惯量自动匹配能力。简化了机械结构，提高传动效率，降低机械制造难度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多电机控制旋转台，其特征在于：包括转动安装的转台本体，所述转台本体的下底面同轴设置有大齿轮(1)，所述大齿轮上啮合有至少两个传动小齿轮(21)，每个所述传动小齿轮分别与一安装有单圈绝对值编码器的电机(2)连接；且至少两所述传动小齿轮的齿数的最简整数比中不含1。

2.如权利要求1所述的多电机控制旋转台，其特征在于：至少一对所述电机的转向相反并形成阻尼驱动力。

3.如权利要求1所述的多电机控制旋转台，其特征在于：所述传动小齿轮绕所述大齿轮的轴线周向均布。

4.如权利要求1所述的多电机控制旋转台，其特征在于：所述传动小齿轮为偶数个。

5.如权利要求1所述的多电机控制旋转台，其特征在于：每个所述传动小齿轮的齿数均不相同。

6.如权利要求2所述的多电机控制旋转台，其特征在于：形成阻尼驱动力的两所述电机绕所述大齿轮的轴线中心对称。

7.如权利要求1所述的多电机控制旋转台，其特征在于：沿顺时针或逆时针上的所述传动小齿轮的齿数的最简整数比为连续的质数。

8.如权利要求2所述的多电机控制旋转台，其特征在于：用于驱动所述大齿轮转动的所述传动小齿轮的总输出转矩减小至设定值时，至少一传动小齿轮反向转动并形成阻尼驱动力介入。