CN207548176U - 一种四自由度回转台 - Google Patents

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孙豪
李宇庭
樊铮
郑妍
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Abstract

本实用新型公开了一种四自由度回转台,包括基座、第一平台、第二平台和第三平台;基座上设置有升降机构,第一平台通过升降机构支撑并能够相对于基座上下运动;第一平台上设置有X轴驱动机构,第二平台通过X轴驱动机构支撑并能够相对于第一平台沿X轴平移;第二平台上设置有Y轴驱动机构,第三平台通过Y轴驱动机构支撑并能够相对于第二平台沿Y轴平移;第三平台上设置有旋转机构,旋转机构包括用于放置工件的旋转平台。本实用新型通过简单结构可实现回转台于空间内X轴、Y轴、Z轴三个方向平移和一个旋转运动,以此对放于回转台上的工件位置进行调整,增强了加工机械加工过程中的可适应性,扩大了加工机械的可加工范围,提高了加工效率。

Description

一种四自由度回转台
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种机械加工设备,尤其涉及一种四自由度回转台。
背景技术
[0002] 在机加工过程中,工件的可靠装夹是必不可少的环节。为了扩大机械设备可加工 的范围,需要提出一种可以在空间范围内,可以使工件有一定相对运动的工件夹具。目前市 面上能够满足这种要求的设备,或价格高昂,或结构复杂,或控制精度不够,使用受限,无法 满足本领域的需求。 实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种简单的四自由度回转台,实现工件多方位线性移 动以及回转运动。
[0004] 为达此目的,本实用新型采用以下技术方案:
[0005] 一种四自由度回转台,包括基座、第一平台、第二平台和第三平台;
[0006] 基座上设置有升降机构,第一平台通过升降机构支撑并能够相对于基座上下运 动;
[0007] 第一平台上设置有X轴驱动机构,第二平台通过X轴驱动机构支撑并能够相对于第 一平台沿X轴平移;
[0008] 第二平台上设置有Y轴驱动机构,第三平台通过Y轴驱动机构支撑并能够相对于第 _平台沿Y轴平移;
[0009] 第三平台上设置有旋转机构,旋转机构包括用于放置工件的旋转平台。
[0010] 其中,基座上设置有机架,机架设置于第一平台的四周,升降机构固定于机架上。 机架保证了升降机构的稳定性,且保护了各平台的结构,使其不易被外界触碰干扰。
[0011] 其中,升降机构包括多个分布于第一平台四周的丝杆滑块组件,丝杆滑块组件包 括支撑架、第一驱动电机、丝杆和滑块,支撑架的一端固定于基座上,另一端支撑连接第一 驱动电机,且支撑架的中间段通过连接板与机架固定,丝杆通过联轴器与第一驱动电机传 动连接,且丝杆与支撑架平行设置,滑块穿设于丝杆上且对应丝杆设置有内螺纹,支撑架上 设置有滑动轨道,滑块上设置有仅能使滑块沿着滑动轨道平移的限位滑轮。
[0012] 其中,第一平台的下表面设置有若干支撑块,支撑块通过连接块与滑块固定。通过 各滑块同步运动,实现第一平台平稳升降运动。
[0013] 其中,X轴驱动机构和Y轴驱动机构均包括两条平行间隔设置于对应平台上的导 轨,每条导轨上滑动设置有平台托块,平行于导轨设置有两个面对排布的电推杆,两个电推 杆的输出杆之间顶紧设置有顶块,顶块和平台托块固定连接,X轴驱动机构的导轨与Y轴驱 动机构的导轨垂直排布。
[0014] 其中,X轴驱动机构的平台托块固定于第二平台的下表面,Y轴驱动机构的平台托 块固定于第三平台的下表面。
[0015] 其中,每条导轨上设置有多个平台托块,平台托块两两之间通过工形块连接,顶块 与其中一个平台托块固定。加强平台运行平稳性。
[0016] 其中,旋转机构还包括第二驱动电机、垂直于第三平台的第一旋转轴和第二旋转 轴、以及固定于第三平台上的第一安装架和第二安装架,第一旋转轴的两端分别与第三平 台、第一安装架铰接,第一旋转轴上间隔固设有蜗轮和第一齿轮,第二旋转轴的一端与第三 平台铰接,第二旋转轴上固设有第二齿轮,第一齿轮和第二齿轮啮合传动,第二安装架上平 行于第三平台铰接有蜗杆,蜗杆与蜗轮啮合传动,且蜗轮的一端穿过第二安装架与第二驱 动电机传动连接,旋转平台固定于第二齿轮的上表面。
[0017]其中,蜗杆和蜗轮均设置于第二安装架内,第一旋转轴间隙穿过第二安装架设置, 第一安装架设置于第二安装架的上方。使得整体结构更加紧凑,占用第三平台的空间最小 化。
[0018]其中,第二旋转轴上且贴靠于第二齿轮的下表面设置有支撑加强块。保证旋转平 台的运行可靠性。
[0019] 本实用新型的有益效果为,与现有技术相比,所述的四自由度回转台通过简单结 构可实现回转台于空间内X轴、Y轴、Z轴三个方向平移和一个旋转运动,以此对放于回转台 上的工件位置进行调整,增强了加工机械加工过程中的可适应性,扩大了加工机械的可加 工范围,提高了加工效率。
附图说明
[0020] 图1是本实用新型具体实施方式提供的四自由度回转台的总体结构示意图;
[0021] 图2是本实用新型具体实施方式提供的四自由度回转台的主视图;
[0022]图3是本实用新型具体实施方式提供的四自由度回转台的基座的结构示意图; [0023]图4是本实用新型具体实施方式提供的四自由度回转台的第一平台的结构示意 图;
[0024]图5是本实用新型具体实施方式提供的四自由度回转台的第二平台的结构示意 图;
[0025]图6是本实用新型具体实施方式提供的四自由度回转台的第三平台的结构示意 图;
[0026]图7是图6的局部剖视图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
[0028] 请参阅图1至7所示,本实施例以螺旋桨5这一回转体工件为例,结合其几何特征, 提出了一种四自由度回转台,用于实现多方位线性移动以及回转运动的机械加工或装夹。 [0029]该四自由度回转台包括基座4、第一平台1、第二平台2和第三平台3这四大部分。 [0030]基座4上设置有机架41,机架41设置于第一平台1的四周,机架41上固定有升降机 构,第一平台1通过升降机构支撑并能够相对于基座4上下运动,即Z轴方向平移。机架41保 证了升降机构的稳定性,且保护了各平台的结构,使其不易被外界触碰干扰。机架41整体是 由若干相同规格铝型材连接而成。
[0031] 本实施例中,升降机构包括四个分布于第一平台1四周的丝杆滑块组件,丝杆滑块 组件包括支撑架42、第一驱动电机43、丝杆44和滑块45,支撑架42的一端固定于基座4上,另 一端支撑连接第一驱动电机43,且支撑架42的中间段通过连接板46与机架41固定,丝杆44 通过联轴器与第一驱动电机43传动连接,且丝杆44与支撑架42平行设置,滑块45穿设于丝 杆44上且对应丝杆44设置有内螺纹,支撑架42上设置有滑动轨道,滑块45上设置有仅能使 滑块45沿着滑动轨道平移的限位滑轮。
[0032] 第一平台1的下表面对应四个滑块45设置有四个支撑块11,支撑块11通过连接块 47与滑块45固定,通过各滑块45同步运动,实现第一平台1平稳升降运动。
[0033] 特别的,本实施例中,为了保证整体结构的稳定性,第一平台1的下方固设有铝型 材加强座17,支撑块11固定于铝型材加强座17上。第二平台2、第三平台3的下方不需要设置 加强座。
[0034] 第一平台1上设置有X轴驱动机构,第二平台2通过X轴驱动机构支撑并能够相对于 第一平台1沿X轴平移;第二平台2上设置有Y轴驱动机构,第三平台3通过Y轴驱动机构支撑 并能够相对于第二平台2沿Y轴平移。
[0035] X轴驱动机构和Y轴驱动机构的结构类似、位置垂直排布。以X轴驱动机构为例,包 括两条平行间隔设置于第一平台1上的导轨12,每条导轨12上滑动设置有平台托块13,第一 平台1上平行于导轨12设置有两个面对排布的电推杆14,两个电推杆14的输出杆之间顶紧 设置有顶块15,顶块15和平台托块13固定连接。
[0036] X轴驱动机构的平台托块固定于第二平台2的下表面,Y轴驱动机构的平台托块固 定于第三平台3的下表面。平台托块与平台之间可采用磁极吸附、静电吸附、常规固定或其 它固定方式。
[0037] 本实施例中,每条导轨12上设置有三个平台托块13,各平台托块13两两之间通过 工形块16连接,顶块15与中间一个平台托块13固定,加强平台运行平稳性。
[0038] 第三平台3上设置有旋转机构,旋转机构包括用于放置工件的旋转平台31、第二驱 动电机32、垂直于第三平台3的第一旋转轴33和第二旋转轴M、以及固定于第三平台3上的 第一安装架35和第二安装架36,第一旋转轴33的两端分别与第三平台3、第一安装架35铰 接,第一旋转轴33上间隔固设有蜗轮331和第一齿轮332,第二旋转轴34的一端与第三平台3 铰接,第二旋转轴34上固设有第二齿轮341,第一齿轮幻2和第二齿轮341啮合传动,第二安 装架36上平行于第三平台3较接有蜗杆37,蜗杆37与蜗轮331啮合传动,且蜗轮331的一端穿 过第二安装架36与第二驱动电机32传动连接,旋转平台31固定于第二齿轮341的上表面,螺 旋桨5放置于旋转平台31上。
[0039] 特别的,蜗杆37和蜗轮331均设置于第二安装架36内,第一旋转轴33间隙穿过第二 安装架36设置,第一安装架35设置于第二安装架36的上方,使得整体结构更加紧凑,占用第 三平台3的空间最小化。第二旋转轴34上且贴靠于第二齿轮341的下表面设置有支撑加强块 342,保证旋转平台31的运行可靠性。
[0040] 具体运动实现过程:
[0041] 位于机架41四面的四个第一驱动电机似同步运动,带动丝杆44旋转,通过螺旋传 动驱动四个滑块45同步、同高度上下移动,进而实现第一平台1及其上的第二平台2、第三平 台3、旋转平台31上的螺旋桨5沿Z轴方向运动;
[0042] 位于第一平台1上的四个电推杆14联动,带动两个顶块15及两条导轨12上的平台 托块13同步滑动,进而实现第二平台2及其上的第三平台3、旋转平台31上的螺旋桨5沿X轴 方向运动;
[0043] 位于第二平台2上的四个电推杆联动,带动两个顶块及两条导轨上的平台托块同 步滑动,进而实现第三平台3及其上的旋转平台31上的螺旋桨5沿Y轴方向运动;
[0044] 位于第三平台3上的第二驱动电机32运转,通过蜗轮蜗杆传动、齿轮啮合传动,依 次驱动蜗杆37、蜗轮331、第一齿轮332和第二齿轮341旋转,进而带动旋转平台31转动,终而 实现上方螺旋桨5的回转运动。
[0045] 综上所述,本实施例中的四自由度回转台通过简单结构可实现回转台于空间内X 轴、Y轴、Z轴三个方向平移和一个旋转运动,以此对放于回转台上的螺旋桨的位置进行调 整,增强了加工机械加工过程中的可适应性,扩大了加工机械的可加工范围,提高了加工效 率。
[0046]以上实施例只是阐述了本实用新型的基本原理和特性,本实用新型不受上述事例 限制,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还有各种变化和改变,这些变 化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要 求书及其等效物界定。

Claims (10)

1. 一种四自由度回转台,其特征在于,包括基座、第一平台、第二平台和第三平台; 所述基座上设置有升降机构,所述第一平台通过所述升降机构支撑并能够相对于所述 基座上下运动; 所述第一平台上设置有X轴驱动机构,所述第二平台通过所述X轴驱动机构支撑并能够 相对于所述第一平台沿X轴平移; 所述第二平台上设置有Y轴驱动机构,所述第三平台通过所述Y轴驱动机构支撑并能够 相对于所述第二平台沿Y轴平移; 所述第三平台上设置有旋转机构,所述旋转机构包括用于放置工件的旋转平台。
2. 根据权利要求1所述的四自由度回转台,其特征在于:所述基座上设置有机架,所述 机架设置于所述第一平台的四周,所述升降机构固定于所述机架上。
3. 根据权利要求2所述的四自由度回转台,其特征在于:所述升降机构包括多个分布于 所述第一平台四周的丝杆滑块组件,所述丝杆滑块组件包括支撑架、第一驱动电机、丝杆和 滑块,所述支撑架的一端固定于所述基座上,另一端支撑连接所述第一驱动电机,且所述支 撑架的中间段通过连接板与所述机架固定,所述丝杆通过联轴器与所述第一驱动电机传动 连接,且所述丝杆与所述支撑架平行设置,所述滑块穿设于所述丝杆上且对应所述丝杆设 置有内螺纹,所述支撑架上设置有滑动轨道,所述滑块上设置有仅能使所述滑块沿着所述 滑动轨道平移的限位滑轮。
4. 根据权利要求3所述的四自由度回转台,其特征在于:所述第一平台的下表面设置有 若干支撑块,所述支撑块通过连接块与所述滑块固定。
5. 根据权利要求1所述的四自由度回转台,其特征在于:所述X轴驱动机构和Y轴驱动机 构均包括两条平行间隔设置于对应平台上的导轨,每条所述导轨上滑动设置有平台托块, 平行于所述导轨设置有两个面对排布的电推杆,两个所述电推杆的输出杆之间顶紧设置有 顶块,所述顶块和所述平台托块固定连接,所述X轴驱动机构的导轨与所述Y轴驱动机构的 导轨垂直排布。
6. 根据权利要求5所述的四自由度回转台,其特征在于:所述X轴驱动机构的平台托块 固定于所述第二平台的下表面,所述Y轴驱动机构的平台托块固定于所述第三平台的下表 面。
7. 根据权利要求6所述的四自由度回转台,其特征在于:每条所述导轨上设置有多个所 述平台托块,所述平台托块两两之间通过工形块连接,所述顶块与其中一个所述平台托块 固定。
8. 根据权利要求1所述的四自由度回转台,其特征在于:所述旋转机构还包括第二驱动 电机、垂直于所述第三平台的第一旋转轴和第二旋转轴、以及固定于所述第三平台上的第 一安装架和第二安装架,所述第一旋转轴的两端分别与所述第三平台、所述第一安装f铰 接,所述第一旋转轴上间隔固设有蜗轮和第一齿轮,所述第二旋转轴的一端与所述第三平 台铰接,所述第二旋转轴上固设有第二齿轮,所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合传动,所述 第二安装架上平行于所述第三平台铰接有蜗杆,所述蜗杆与所述蜗轮啮合传动,且所述蜗 轮的一端穿过所述第二安装架与所述第二驱动电机传动连接,所述旋转平台固定于所述第 二齿轮的上表面。
9. 根据权利要求8所述的四自由度回转台,其特征在于:所述蜗杆和所述蜗轮均设置于 所述第二安装架内,所述第一旋转轴间隙穿过所述第二安装架设置,所述第一安装架设置 于所述第二安装架的上方。
10.根据权利要求8所述的四自由度回转台,其特征在于:所述第二旋转轴上且贴靠于 所述第二齿轮的下表面设置有支撑加强块。
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