CN214724033U - 一种可适应固定角度旋转的重载转台 - Google Patents

Abstract

本申请属于机械加工技术领域，尤其涉及一种可适应固定角度旋转的重载转台，其包括采用双电机驱动驱动系统、回转支撑系统、通过接近开关和绝对值编码器实现双定位的定位监测系统、锁紧系统，调平机构和转台固定工装；所述回转支撑系统包括台面、台面中心盖板、盖板支撑架、基座、外齿回转支撑轴承；所述基座上端设置有外齿回转支撑轴承，所述外齿回转支撑轴承上部设置有台面，所述台面中心设置有圆孔，所述圆孔处设置有台面中心盖板，所述基座与台面中心盖板之间设置有盖板支撑架。本申请的定位检测系统采用绝对式绝对值编码器和接近开关配合的双定位方式，采用双定位可以实现互补，减少因其中某个定位装置失灵而造成定位失效的风险。

Description

一种可适应固定角度旋转的重载转台

技术领域

本申请属于机械加工技术领域，尤其涉及一种可适应固定角度旋转的重载转台。

背景技术

目前在大型零部件螺栓自动紧固领域中，为了配合机器人对大型零部件的装配，需要重载转台为大型零部件提供支撑，并且可根据紧固过程中的需要，高精度的定量旋转，便于切换紧固工作面，在完成旋转后需要利用销对转台进行锁死，保证机器人在对大型零部件紧固过程中转盘的稳定可靠。目前工业应用中的转台存在难以实现准确定位和缺乏锁定机构等不足，如申请号为201821865662.5，名称为“一种转台”的实用新型专利，该专利通过滚道和滚珠相配合，满足径向和轴向两个纬度的承载，简化了转台结构，该转台仅能满足一般的精度的生产使用，但是并未涉及定位系统，因此对于一些需要准确定位的场合并不适用。如申请号为201810795385.3，名称为“机械转台”的发明专利，该专利具有摩擦系数小、转动流畅稳定等特点，但是并未涉及锁定机构，因此难以保证零件紧固过程中转盘的稳定可靠。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，现提出一种能承受不同载荷、并能实现高精度定量旋转的可适应固定角度旋转的重载转台。

为实现上述技术效果，本申请的具体方案为：

一种可适应固定角度旋转的重载转台，包括采用双电机驱动驱动系统、回转支撑系统、通过接近开关和绝对值编码器实现双定位的定位监测系统、锁紧系统，调平机构和转台固定工装；所述回转支撑系统包括台面、台面中心盖板、盖板支撑架、基座、外齿回转支撑轴承；所述基座上端设置有外齿回转支撑轴承，所述外齿回转支撑轴承上部设置有台面，所述台面中心设置有圆孔，所述圆孔处设置有台面中心盖板，所述基座与台面中心盖板之间设置有盖板支撑架，回转支撑系统中外齿式回转支撑轴承作为整个系统的承载和回转机构，布置于基座上端，台面作为大型零部件的承载单元布置于外齿式回转支撑轴承上端，整个台面中心不作为主要承载单元，为了减轻整个台面的重量和方便吊装台面，台面中心开有一圆孔，通过台面中心盖板遮挡，盖板支撑架作为中心盖板的承载部件。

进一步地， 所述通过接近开关和绝对值编码器实现双定位的定位监测系统包括接近开关、接近开关支架、挡块、绝对值编码器、绝对值编码器支座、第二齿轮和大齿圈；所述接近开关设置在接近开关支架上，接近开关支架通过螺栓连接固定在基座外侧边缘，绝对值编码器设置在绝对值编码器支座上，绝对值编码器支座通过螺栓连接固定在基座外侧边缘，挡块布置在转台外侧边缘随转台台面旋转，第二齿轮通过键与绝对值编码器连接，大齿圈通过螺栓与台面底端相连。

大齿圈与台面相连，小齿轮与绝对值编码器相连，通过大齿圈和小齿轮的齿轮配合驱动绝对值编码器旋转，通过绝对值编码器记录转台台面旋转的角度，从而实现转台台面的定位，最终实现转台旋转固定的角度。整体工作原理：驱动系统驱动转台以一定的速度旋转，绝对值编码器通过齿轮配合实现对转台旋转的角度进行记录并实时上传与控制器，控制器将绝对值值编码器的当前值与设定值对比，当前值达到设定值时，控制器向驱动系统发送停止指令，转台停转。当前值未达到设定值时，驱动系统按之前设定值继续旋转。因齿轮配合存在机械误差，同时为防止编码器损坏，从而导致定位失效，因此设置了接近开关进行二次定位，其中第一个接近开关主要是实现电机减速的作用，整个转台台面承载了一些重型零部件，在旋转过程中存在较大的惯性，为防止急停对电机造成的冲击，同时防止转大型零部件倾覆，因此在电机停止前，设定了一段减速缓冲区，主要是通过第一个接近开关触发减少指令，第二个接近开关主要是对转台进行二次定位，从而提高整个转台的定位精度。

进一步地，所述驱动系统包括伺服电机、减速器、第一齿轮、主轴、轴承座和齿轮端盖；所述减速器布置于基座外侧，为了实现闭环控制和精确定位，大扭矩的伺服电机作为动力来源，经过减速器后，通过主轴将扭矩传递给第一齿轮，第一齿轮和外齿式回转支撑轴承的齿轮啮合，第一齿轮安装在轴承座上，并且第一齿轮和外齿式回转支撑轴承的间隙可以通过轴承座调整，齿轮端盖布置于基座的耳式支座上，其作用是既防止因齿轮传动副裸露在外而造成的人员伤害，又对外界环境又有一定的防尘、防水作用。

进一步地，所述锁紧系统包括台面定位套、定位销导向套、第二定位销和定位气缸；所述定位气缸与第一定位销相连，台面的底端均匀布置有多个台面定位套，定位销导向套和定位气缸均布置于基座外侧。定位气缸驱动第二定位销对台面进行锁死，当转台定位完成后，定位气缸驱动第二定位销，第二定位销沿定位销导向套插入台面定位套中，从而锁死整个台面。

进一步地，所述转台固定工装均匀布置在台面的顶端，转台固定工装包括限位导向件和台面垫板，其中部分台面垫板配打定位孔并安装有第一定位销，限位导向件和台面垫块都可以通过台面的定位孔调节位置，台面垫块包括尼龙缓冲块和基础垫板，其中尼龙缓冲块的作用是减少大型零部件吊装过程中对台面的冲击。部分台面垫块上布置了3组第一定位销，主要是针对不同型号的零部件定位。

进一步地，调平系统均匀布置于基座底端的内圈、中圈和外圈，其目的一方面是保证转台的能够承受重载，另一方面是为了保证转台能够适应不同的地形，从而保证转台台面的平面度，所述调平机构包括第一调整垫铁、第二调整垫铁和调整螺栓，第二调整垫铁位于第一调整垫铁上，且两者接触面为斜面，调整螺栓穿过第一调整垫铁与第二调整垫铁固定相连。通过调整螺栓调整第一调整垫铁和第二调整垫铁的相对位置，从而实现转台调平的目的。

驱动系统布置于基座外侧，回转支撑系统布置于基座中部，驱动系统和回转支撑系统通过齿轮连接，驱动系统的第一齿轮通过齿轮配合带动回转支撑系统中的外齿回转支撑轴承旋转，从而带动整个台面旋转；定位监测系统和锁紧系统都并排布置于基座外侧的耳式支座上，其中定位监测系统向控制器实时发送转台的位置信息，控制器将定位监测系统获得的位置信息与设定值进行比较，然后通过驱动系统调整回转支撑系统的旋转角度，从而实现整个转台的准确定位，当定位完成后，控制器向锁紧系统发送指令，锁紧系统完成对整个回转支撑系统的锁死；调平机构均匀布置于基座的底端；转台固定工装布置于回转支撑系统的台面上，通过螺栓实现与回转支撑系统台面的连接。

本申请的优点在于：

1.本申请的定位检测系统采用绝对式绝对值编码器和接近开关配合的双定位方式，采用双定位可以实现互补，减少因其中某个定位装置失灵而造成定位失效的风险。其中绝对式绝对值编码器通过第二齿轮和低模数的大齿圈配合的方式来实现定位，分度圆一定的情况下，低模数的大齿圈齿数较多，因此，转台的旋转角度可以通过低模数大齿圈高精度的均匀分割，采用该方式的优势在于一方面可以增大转台定位精度，另一方面也可以提高两个齿轮的重合度，减少齿轮磨损。采用双接近开关的布置方式，当第一个接近开关触发时，控制器发出减速指令；当第二个接近开关触发时，控制器发出电机停转指令，该种布置方式既可以实现电机的及时减速，减少因急停对电机造成的冲击，又可以起到二次定位的作用。

2.整个驱动系统采用双电机驱动，该种传动方式既能分散转台旋转过程中的载荷，从而为转台提供更大驱动力矩，同时也能减少了齿轮传动的磨损。

3.转台设计了一个锁紧系统，转台台面下设定了多个固定角度的台面定位套，通过定位气缸驱动定位销对转台进行锁死，一方面可以实现转台旋转固定的角度，另一方面可以保证机器人在大型零部件螺栓紧固过程中转盘的稳定。

4.基座底端布置了多圈调平机构，既能保证系统的整体结构强度，也能适应不同的地形，从而保证整个台面的平整度。

附图说明

图1为重载转台的总体三维结构示意图。

图2为重载转台内部三维结构示意图。

图3为重载转台主视图剖面图。

图4为转台台面仰视图。

图5为定位系统局部放大图。

图6位锁紧系统剖面图。

图中，1-尼龙缓冲块，2-第一定位销，3-基础垫板，4-限位导向件，5-中心盖板，6-盖板支撑架，7-台面，8-基座，9-调整螺栓，10-第一调整垫铁，11-第二调整垫铁，12是伺服电机，13-减速器，14-主轴，15-轴承座，16-第一齿轮，17-外齿回转支撑轴承，18-齿轮端盖，19-挡块，20-接近开关支架，21-接近开关，22-台面定位套，23-定位销导向套，24-第二定位销，25-定位气缸，26-绝对值编码器，27-绝对值编码器支座，28-第二齿轮，29-大齿圈。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种可适应固定角度旋转的重载转台，包括采用双电机驱动驱动系统、回转支撑系统、通过接近开关21和绝对值编码器26实现双定位的定位监测系统、锁紧系统，调平机构和转台固定工装；所述回转支撑系统包括台面7、台面7中心盖板5、盖板支撑架6、基座8、外齿回转支撑轴承17；所述基座8上端设置有外齿回转支撑轴承17，所述外齿回转支撑轴承17上部设置有台面7，所述台面7中心设置有圆孔，所述圆孔处设置有台面7中心盖板5，所述基座8与台面7中心盖板5之间设置有盖板支撑架6，回转支撑系统中外齿式回转支撑轴承作为整个系统的承载和回转机构，布置于基座8上端，台面7作为大型零部件的承载单元布置于外齿式回转支撑轴承上端，整个台面7中心不作为主要承载单元，为了减轻整个台面7的重量和方便吊装台面7，台面7中心开有一圆孔，通过台面7中心盖板5遮挡，盖板支撑架6作为中心盖板5的承载部件。

定位检测系统采用绝对式绝对值编码器26和接近开关21配合的双定位方式，采用双定位可以实现互补，减少因其中某个定位装置失灵而造成定位失效的风险。其中绝对式绝对值编码器26通过第二齿轮28和低模数的大齿圈29配合的方式来实现定位，分度圆一定的情况下，低模数的大齿圈29齿数较多，因此，转台的旋转角度可以通过低模数大齿圈29高精度的均匀分割，采用该方式的优势在于一方面可以增大转台定位精度，另一方面也可以提高两个齿轮的重合度，减少齿轮磨损。采用双接近开关21的布置方式，当第一个接近开关21触发时，控制器发出减速指令；当第二个接近开关21触发时，控制器发出电机停转指令，该种布置方式既可以实现电机的及时减速，减少因急停对电机造成的冲击，又可以起到二次定位的作用。

实施例2

如图1-6所示，一种可适应固定角度旋转的重载转台，包括采用双电机驱动驱动系统、回转支撑系统、通过接近开关21和绝对值编码器26实现双定位的定位监测系统、锁紧系统，调平机构和转台固定工装；所述回转支撑系统包括台面7、台面7中心盖板5、盖板支撑架6、基座8、外齿回转支撑轴承17；所述基座8上端设置有外齿回转支撑轴承17，所述外齿回转支撑轴承17上部设置有台面7，所述台面7中心设置有圆孔，所述圆孔处设置有台面7中心盖板5，所述基座8与台面7中心盖板5之间设置有盖板支撑架6，回转支撑系统中外齿式回转支撑轴承作为整个系统的承载和回转机构，布置于基座8上端，台面7作为大型零部件的承载单元布置于外齿式回转支撑轴承上端，整个台面7中心不作为主要承载单元，为了减轻整个台面7的重量和方便吊装台面7，台面7中心开有一圆孔，通过台面7中心盖板5遮挡，盖板支撑架6作为中心盖板5的承载部件。

所述通过接近开关21和绝对值编码器26实现双定位的定位监测系统包括接近开关21、接近开关支架20、挡块19、绝对值编码器26、绝对值编码器支座27、第二齿轮28和大齿圈29；所述接近开关21设置在接近开关支架20上，接近开关支架20通过螺栓连接固定在基座8外侧边缘，绝对值编码器26设置在绝对值编码器支座27上，绝对值编码器支座27通过螺栓连接固定在基座8外侧边缘，挡块19布置在转台外侧边缘随转台台面7旋转，第二齿轮28通过键与绝对值编码器26连接，大齿圈29通过螺栓与台面7底端相连。

大齿圈29与台面7相连，小齿轮与绝对值编码器26相连，通过大齿圈29和小齿轮的齿轮配合驱动绝对值编码器26旋转，通过绝对值编码器26记录转台台面7旋转的角度，从而实现转台台面7的定位，最终实现转台旋转固定的角度。整体工作原理：驱动系统驱动转台以一定的速度旋转，绝对值编码器26通过齿轮配合实现对转台旋转的角度进行记录并实时上传与控制器，控制器将绝对值值编码器的当前值与设定值对比，当前值达到设定值时，控制器向驱动系统发送停止指令，转台停转。当前值未达到设定值时，驱动系统按之前设定值继续旋转。因齿轮配合存在机械误差，同时为防止编码器损坏，从而导致定位失效，因此设置了接近开关21进行二次定位，其中第一个接近开关21主要是实现电机减速的作用，整个转台台面7承载了一些重型零部件，在旋转过程中存在较大的惯性，为防止急停对电机造成的冲击，同时防止转大型零部件倾覆，因此在电机停止前，设定了一段减速缓冲区，主要是通过第一个接近开关21触发减少指令，第二个接近开关21主要是对转台进行二次定位，从而提高整个转台的定位精度。

驱动系统包括伺服电机12、减速器13、第一齿轮16、主轴14、轴承座15和齿轮端盖18；所述减速器13布置于基座8外侧，为了实现闭环控制和精确定位，大扭矩的伺服电机12作为动力来源，经过减速器13后，通过主轴14将扭矩传递给第一齿轮16，第一齿轮16和外齿式回转支撑轴承的齿轮啮合，第一齿轮16安装在轴承座15上，并且第一齿轮16和外齿式回转支撑轴承的间隙可以通过轴承座15调整，齿轮端盖18布置于基座8的耳式支座上，其作用是既防止因齿轮传动副裸露在外而造成的人员伤害，又对外界环境又有一定的防尘、防水作用。

锁紧系统包括台面定位套22、定位销导向套23、第二定位销24和定位气缸25；所述定位气缸25与第一定位销2相连，台面7的底端均匀布置有多个台面定位套22，定位销导向套23和定位气缸25均布置于基座8外侧。定位气缸25驱动第二定位销24对台面7进行锁死，当转台定位完成后，定位气缸25驱动第二定位销24，第二定位销24沿定位销导向套23插入台面定位套22中，从而锁死整个台面7。

转台固定工装均匀布置在台面7的顶端，转台固定工装包括限位导向件4和台面7垫板，其中部分台面7垫板配打定位孔并安装有第一定位销2，限位导向件4和台面7垫块都可以通过台面7的定位孔调节位置，台面7垫块包括尼龙缓冲块1和基础垫板3，其中尼龙缓冲块1的作用是减少大型零部件吊装过程中对台面7的冲击。部分台面7垫块上布置了3组第一定位销2，主要是针对不同型号的零部件定位。

调平系统均匀布置于基座8底端的内圈、中圈和外圈，其目的一方面是保证转台的能够承受重载，另一方面是为了保证转台能够适应不同的地形，从而保证转台台面7的平面度，所述调平机构包括第一调整垫铁10、第二调整垫铁11和调整螺栓9，第二调整垫铁11位于第一调整垫铁10上，且两者接触面为斜面，调整螺栓9穿过第一调整垫铁10与第二调整垫铁11固定相连。通过调整螺栓9调整第一调整垫铁10和第二调整垫铁11的相对位置，从而实现转台调平的目的。

驱动系统布置于基座8外侧，回转支撑系统布置于基座8中部，驱动系统和回转支撑系统通过齿轮连接，驱动系统的第一齿轮16通过齿轮配合带动回转支撑系统中的外齿回转支撑轴承17旋转，从而带动整个台面7旋转；定位监测系统和锁紧系统都并排布置于基座8外侧的耳式支座上，其中定位监测系统向控制器实时发送转台的位置信息，控制器将定位监测系统获得的位置信息与设定值进行比较，然后通过驱动系统调整回转支撑系统的旋转角度，从而实现整个转台的准确定位，当定位完成后，控制器向锁紧系统发送指令，锁紧系统完成对整个回转支撑系统的锁死；调平机构均匀布置于基座8的底端；转台固定工装布置于回转支撑系统的台面7上，通过螺栓实现与回转支撑系统台面7的连接。

定位检测系统采用绝对式绝对值编码器26和接近开关21配合的双定位方式，采用双定位可以实现互补，减少因其中某个定位装置失灵而造成定位失效的风险。其中绝对式绝对值编码器26通过第二齿轮28和低模数的大齿圈29配合的方式来实现定位，分度圆一定的情况下，低模数的大齿圈29齿数较多，因此，转台的旋转角度可以通过低模数大齿圈29高精度的均匀分割，采用该方式的优势在于一方面可以增大转台定位精度，另一方面也可以提高两个齿轮的重合度，减少齿轮磨损。采用双接近开关21的布置方式，当第一个接近开关21触发时，控制器发出减速指令；当第二个接近开关21触发时，控制器发出电机停转指令，该种布置方式既可以实现电机的及时减速，减少因急停对电机造成的冲击，又可以起到二次定位的作用。

整个驱动系统采用双电机驱动，该种传动方式既能分散转台旋转过程中的载荷，从而为转台提供更大驱动力矩，同时也能减少了齿轮传动的磨损。转台设计了一个锁紧系统，转台台面7下设定了多个固定角度的台面定位套22，通过定位气缸25驱动定位销对转台进行锁死，一方面可以实现转台旋转固定的角度，另一方面可以保证机器人在大型零部件螺栓紧固过程中转盘的稳定。基座8底端布置了多圈调平机构，既能保证系统的整体结构强度，也能适应不同的地形，从而保证整个台面7的平整度。

Claims (6)

1.一种可适应固定角度旋转的重载转台，其特征在于：包括采用双电机驱动驱动系统、回转支撑系统、通过接近开关（21）和绝对值编码器（26）实现双定位的定位监测系统、锁紧系统，调平机构和转台固定工装；所述回转支撑系统包括台面（7）、台面（7）中心盖板（5）、盖板支撑架（6）、基座（8）、外齿回转支撑轴承（17）；所述基座（8）上端设置有外齿回转支撑轴承（17），所述外齿回转支撑轴承（17）上部设置有台面（7），所述台面（7）中心设置有圆孔，所述圆孔处设置有台面（7）中心盖板（5），所述基座（8）与台面（7）中心盖板（5）之间设置有盖板支撑架（6）。

2.根据权利要求1所述的一种可适应固定角度旋转的重载转台，其特征在于：所述定位监测系统包括接近开关（21）、接近开关支架（20）、挡块（19）、绝对值编码器（26）、绝对值编码器支座（27）、第二齿轮（28）和大齿圈（29）；所述接近开关（21）设置在接近开关支架（20）上，接近开关支架（20）固定在基座（8）外侧边缘，绝对值编码器（26）设置在绝对值编码器支座（27）上，绝对值编码器支座（27）固定在基座（8）外侧边缘，挡块（19）布置在转台外侧边缘随转台台面（7）旋转，第二齿轮（28）与绝对值编码器（26）连接，大齿圈（29）与台面（7）底端相连。

3.根据权利要求2所述的一种可适应固定角度旋转的重载转台，其特征在于：所述驱动系统包括伺服电机（12）、减速器（13）、第一齿轮（16）、主轴（14）、轴承座（15）和齿轮端盖（18）；所述减速器（13）布置于基座（8）外侧，伺服电机（12），经过减速器（13）后，通过主轴（14）将扭矩传递给第一齿轮（16），第一齿轮（16）和外齿式回转支撑轴承的齿轮啮合，第一齿轮（16）安装在轴承座（15）上，并且第一齿轮（16）和外齿式回转支撑轴承的间隙可以通过轴承座（15）调整，齿轮端盖（18）布置于基座（8）的耳式支座上。

4.根据权利要求1所述的一种可适应固定角度旋转的重载转台，其特征在于：所述锁紧系统包括台面定位套（22）、定位销导向套（23）、第二定位销（24）和定位气缸（25）；所述定位气缸（25）与第一定位销（2）相连，台面（7）的底端均匀布置有多个台面定位套（22），定位销导向套（23）和定位气缸（25）均布置于基座（8）外侧。

5.根据权利要求1所述的一种可适应固定角度旋转的重载转台，其特征在于：所述转台固定工装均匀布置在台面（7）的顶端，转台固定工装包括限位导向件（4）和台面（7）垫板，其中部分台面（7）垫板配打定位孔并安装有第一定位销（2），限位导向件（4）和台面（7）垫块都可以通过台面（7）的定位孔调节位置，台面（7）垫块包括尼龙缓冲块（1）和基础垫板（3）。

6.根据权利要求1所述的一种可适应固定角度旋转的重载转台，其特征在于：调平系统均匀布置于基座（8）底端的内圈、中圈和外圈，所述调平机构包括第一调整垫铁（10）、第二调整垫铁（11）和调整螺栓（9），第二调整垫铁（11）位于第一调整垫铁（10）上，且两者接触面为斜面，调整螺栓（9）穿过第一调整垫铁（10）与第二调整垫铁（11）固定相连。

Images