CN221305655U - 一种大过孔旋转轴锁紧结构 - Google Patents

Abstract

本实用属于定位锁紧技术领域，具体涉及一种大过孔旋转轴锁紧结构，包括机架、转动连接在旋转部件上的大过孔旋转轴体和电控系统，机架上还设置有啮齿件和带动啮齿件沿大过孔旋转轴体轴心方向移动的锁紧单元，大过孔旋转轴体和啮齿件相对的位置安装有上齿盘，啮齿件和上齿盘相抵时对大过孔旋转轴体进行锁紧，啮齿件和上齿盘分离时解锁，大过孔旋转轴体包括旋转轴单元和旋转电机，旋转轴单元为中间阶梯通孔的阶梯轴，上齿盘固定连接在旋转轴单元靠近锁紧单元的位置。本实用能够在加工简便的同时具备较高的分度精度与重复精度，使得旋转轴在360°/n的任意整数倍位置均能锁紧，且在任意环境下均能可靠锁紧定位。

Description

一种大过孔旋转轴锁紧结构

技术领域

本实用属于定位锁紧技术领域，具体涉及一种大过孔旋转轴锁紧结构。

背景技术

大过孔旋转轴是转台、吊舱、转位机构等旋转部件中使用，它是由旋转轴与旋转电机组成，由于未采用导电滑环，采用大过孔旋转轴形式，使内部通讯线从旋转轴中穿过，整体结构相对常规转台较大。传统的锁紧形式为金属销锁紧及电气锁紧，其中金属销锁紧只能在某个或某几个固定位置进行锁紧，锁紧重复定位精度差。

实用新型内容

本实用的目的是提供一种大过孔旋转轴锁紧结构，能够在加工简便的同时具备较高的分度精度与重复精度。

本实用采取的技术方案具体如下：

一种大过孔旋转轴锁紧结构，包括机架、转动连接在旋转部件上的大过孔旋转轴体和电控系统，所述机架上还设置有啮齿件和带动啮齿件沿大过孔旋转轴体轴心方向移动的锁紧单元，所述大过孔旋转轴体和啮齿件相对的位置安装有上齿盘，所述啮齿件和上齿盘相抵时对大过孔旋转轴体进行锁紧，所述啮齿件和上齿盘分离时解锁。

进一步地，所述大过孔旋转轴体包括旋转轴单元和旋转电机，所述旋转轴单元为中间阶梯通孔的阶梯轴，所述上齿盘固定连接在旋转轴单元靠近锁紧单元的位置，所述旋转电机为力矩电机，所述旋转电机安装在旋转轴单元的其中一个阶梯端面上，旋转轴单元转动连接在旋转部件上。

进一步地，所述锁紧单元包括固定连接在机架上的底座，所述底座中间设有圆形通孔，所述底座上通过导向机构安装有沿大过孔旋转轴体轴心方向移动的下齿盘，所述啮齿件固定连接在下齿盘靠近大过孔旋转轴体的位置，所述底座上还装配有带动下齿盘进行移动的升降机构。

进一步地，所述导向机构包括安装在底座上的三个T形圆杆，所述底座上开设有三个通孔一，所述下齿盘上开设有三个和通孔一相对的中间通孔，所述三个所述T形圆杆端部均匀安装在底座底面的三个通孔上一，所述T形圆杆的细圆杆部位穿过底座地面的三个通孔一，与下齿盘的三个中间通孔之间滑动连接。

进一步地，所述升降机构包括转动连接在底座内侧的升降蜗杆和带动升降蜗杆进行转动的旋转驱动件，所述升降蜗杆位于下齿盘的外侧，所述下齿盘和升降蜗杆通过外螺纹丝和内螺纹螺纹连接在一起。

进一步地，所述旋转驱动件包括固定连接在底座上的电机组件，所述电机组件的输出端固定连接有升降蜗轮，所述升降蜗杆的外侧设置有和升降蜗轮啮合连接的蜗轮圈。

进一步地，所述上齿盘为一端设有端齿的环形盘，所述环形盘安装在所述旋转轴单元的另一个阶梯端面上，所述下齿盘为外圆上设有外螺纹丝、端面设有端齿的环形圆柱。

进一步地，所述电控系统包括FPGA芯片、驱动芯片、电源模块。

本实用取得的技术效果为：

本实用的一种大过孔旋转轴锁紧结构通过采用端齿盘机械锁紧方法，具有啮合的良好精度，这样能够使得上齿盘、下齿盘在加工简便的同时保证具有很高的重复的锁紧定位精度，使得旋转轴在360°/n的任意整数倍位置均能锁紧，且在任意环境下均能可靠锁紧定位，具备较高的分度精度与重复精度。

附图说明

图1是本实用的外形示意图；

图2是本实用的三维剖视图；

图3是本实用的主视剖视图；

图4是本实用的结构俯视图；

图5是本实用的结构底视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、机架；2、底座；3、下齿盘；4、上齿盘；5、大过孔旋转轴体；6、导向机构；7、电机组件；8、升降机构；31、外螺纹丝；32、中间通孔；51、旋转轴单元；52、旋转电机；81、升降蜗杆；82、升降蜗轮。

具体实施方式

为了使本实用的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本实用的一种或几种具体的实施方式，并不对本实用具体请求的保护范围进行严格限定。

实施例1：

如图1所示，一种大过孔旋转轴锁紧结构，包括机架1、转动连接在旋转部件上的大过孔旋转轴体5和电控系统，机架1上还设置有啮齿件和带动啮齿件沿大过孔旋转轴体5轴心方向移动的锁紧单元，大过孔旋转轴体5和啮齿件相对的位置安装有上齿盘4，啮齿件和上齿盘4相抵时即可对大过孔旋转轴体5进行锁紧，当啮齿件和上齿盘4分离时即可完成解锁。

在此，机架1为大通孔的圆板，固定在地面设备上，本实用新型仅展示相关部分，实际为转台或吊舱的外框。

其中，大过孔旋转轴体5包括旋转轴单元51和旋转电机52，旋转轴单元51为中间阶梯通孔的阶梯轴，上齿盘4固定连接在旋转轴单元51靠近锁紧单元的位置，旋转电机52为力矩电机，通过螺钉安装在旋转轴单元51的其中一个阶梯端面上，旋转轴单元51转动连接在旋转部件上，旋转部件为外部构件，即转台内部旋转框体或吊舱内部旋转的光学组件等；

其中，锁紧单元包括固定连接在机架1上的底座2，底座2中间设有圆形通孔，保证内部设备的通讯线的通过且空间充裕无明显摩擦，底座2上通过导向机构6安装有沿大过孔旋转轴体5轴心方向移动的下齿盘3，啮齿件固定连接在下齿盘3靠近大过孔旋转轴体5的位置，当下齿盘3移动时即可带动啮齿件进行移动，由于部分旋转设备无需360°旋转，因此采用大过孔轴形式，让内部设备通讯线通过，不采用导电滑环，减少设备成本。

在此，导向机构6为对下齿盘3进行限位的结构，其限制下齿盘3只能够沿大过孔旋转轴体5轴心方向移动，本技术方案中的导向机构6包括安装在底座2上的三个T形圆杆，底座2上开设有三个通孔一，下齿盘3上开设有三个和通孔一相对的中间通孔32，三个T形圆杆端部均匀安装在底座2底面的三个通孔上一，T形圆杆的细圆杆部位穿过底座2地面的三个通孔一，与下齿盘3的三个中间通孔32之间滑动连接实现下齿盘3在左右运动过程中没有转动。

为了带动下齿盘3进行移动，底座2上还装配有带动下齿盘3进行移动的升降机构8，升降机构8可以为电动推杆，直接推动下齿盘3进行移动，本技术方案中为了减少体积，并保证稳定性，选择对升降机构8进行改进，其具体为升降机构8包括转动连接在底座2内侧的升降蜗杆81，升降蜗杆81位于下齿盘3的外侧，下齿盘3的外侧设置有外螺纹丝31，升降蜗杆81的内侧设置有和外螺纹丝31相适配的内螺纹，下齿盘3和升降蜗杆81通过外螺纹丝31和内螺纹螺纹连接在一起，此时，通过转动升降蜗杆81即可带动下齿盘3进行移动，其移动较为稳定，具备高承载能力。

为了带动升降蜗杆81进行转动，升降机构8还包括带动升降蜗杆81进行转动的旋转驱动件，旋转驱动件可以为电机、小齿轮和固定连接在升降蜗杆81外侧的齿轮圈的组合，通过启动电机即可带动小齿轮进行转动，让小齿轮通过齿轮圈带动升降蜗杆81进行转动，本技术方案为了提升传动的稳定性，旋转使用蜗轮蜗杆进行传动，其具体为，旋转驱动件包括固定连接在底座2上的电机组件7，电机组件7的输出端固定连接有升降蜗轮82，升降蜗杆81的外侧设置有和升降蜗轮82啮合连接的蜗轮圈，通过启动电机组件7即可向升降蜗轮82输入旋转动能，让升降蜗轮82通过蜗轮圈带动升降蜗杆81进行转动，转动完成后即可通过升降蜗轮82和蜗轮圈对其进行锁定。

在此，下齿盘3采用外螺纹形式与升降蜗杆81、升降蜗轮82来实现下齿盘3的左右运动，即：在传统锁紧机构中采用了内螺旋丝杆升降的形式作为螺旋升结构，下齿盘3的外螺旋圈数5圈以上，且由于行程较小，在运动过程中下齿盘3的螺旋全程均在升降蜗轮82的内螺旋之中，不会出现运动过程中有效螺旋圈数减少情况，全程受力均匀，无较大变化，同时保留了升降蜗轮82、升降蜗杆81与下齿盘3螺旋的双重自锁能力，可承受的振动量级变大，提高了力学环境适应性，适用于转台、吊舱等大转动惯量设备；

其中，上齿盘4为一端设有端齿的环形盘，环形盘安装在旋转轴单元51的另一个阶梯端面上，下齿盘3为外圆上设有外螺纹丝31、端面设有端齿的环形圆柱。

电控系统主要由FPGA芯片、驱动芯片、电源模块等组成，主要控制旋转电机52工作信号、电机组件7的工作信号以及读取电机组件7、旋转电机52等电机转动圈数，其中读取电机转动圈数用来判断下齿盘3运动形程。

具体的，当进行锁紧时，请查阅1-5所示，在此对步骤一进行详细介绍，其具体为通过电控系统提供旋转电机52工作信号，旋转电机52转动到指定位置后停止转动，电控系统提供电机组件7锁紧工作信号，电机组件7正转，带动升降蜗杆81、升降蜗轮82一起转动，升降蜗轮82转动带动下齿盘3沿导向机构6向锁紧方向移动，使得下齿盘3与上齿盘4逐渐进入啮合，下齿盘3与上齿盘4齿进入虚啮合状态，电控系统读取到电机编码器转动圈数后判断下齿盘3行程已进入虚啮合状态，给旋转电机52断电，旋转轴单元51释放，旋转轴单元51处于自由状态，可受力任意转动，电机组件7继续转动，直至下齿盘3与上齿盘4完全啮合，此时电机组件7堵转，工作电流上升，当电流达到设定的电流阈值时，电机组件7停转，完成锁紧。

在此，采用虚啮合状态，尤其是在振动环境下进行锁紧、解锁工作时，使得旋转部件在锁紧过程中对位精准且对部件无损伤，避免在解锁锁紧过程中旋转部件出现飞车。

具体的，当进行解锁时，请查阅1-5所示，在此对步骤二进行详细介绍，其具体为进行解锁时，方向相反，电机组件7反转，带动升降蜗轮82、升降蜗杆81一起转动，升降蜗轮82转动带动下齿盘3沿导向机构6向解锁方向移动，使得下齿盘3与上齿盘4逐渐脱离，下齿盘3与上齿盘4齿脱开虚啮合状态，电控系统读取到电机编码器转动圈数后判断下齿盘3行程已脱开虚啮合状态，给旋转电机52上电使能，旋转轴单元51受电机旋转电机52使能定住无法随意转动，电机组件7继续转动，直至下齿盘3与上齿盘4完全脱开，电控系统读取到电机编码器转动圈数后判断下齿盘3运动到指定解锁位置，电机组件7停转，完成解锁。

综上，本实施例中采用端齿盘机械锁紧方法，上齿盘4、下齿盘3具有啮合的良好精度，这样能够使得上齿盘4、下齿盘3在加工简便的同时保证具有很高的重复的锁紧定位精度，使得旋转轴在360°/n的任意整数倍位置均能锁紧，且在任意环境下均能可靠锁紧定位。

以上所述仅是本实用的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用的保护范围。本实用中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (8)

1.一种大过孔旋转轴锁紧结构，其特征在于：包括机架(1)、转动连接在旋转部件上的大过孔旋转轴体(5)和电控系统，所述机架(1)上还设置有啮齿件和带动啮齿件沿大过孔旋转轴体(5)轴心方向移动的锁紧单元，所述大过孔旋转轴体(5)和啮齿件相对的位置安装有上齿盘(4)，所述啮齿件和上齿盘(4)相抵时对大过孔旋转轴体(5)进行锁紧，所述啮齿件和上齿盘(4)分离时解锁。

2.根据权利要求1所述的一种大过孔旋转轴锁紧结构，其特征在于：所述大过孔旋转轴体(5)包括旋转轴单元(51)和旋转电机(52)，所述旋转轴单元(51)为中间阶梯通孔的阶梯轴，所述上齿盘(4)固定连接在旋转轴单元(51)靠近锁紧单元的位置，所述旋转电机(52)为力矩电机，所述旋转电机(52)安装在旋转轴单元(51)的其中一个阶梯端面上，旋转轴单元(51)转动连接在旋转部件上。

3.根据权利要求2所述的一种大过孔旋转轴锁紧结构，其特征在于：所述锁紧单元包括固定连接在机架(1)上的底座(2)，所述底座(2)中间设有圆形通孔，所述底座(2)上通过导向机构(6)安装有沿大过孔旋转轴体(5)轴心方向移动的下齿盘(3)，所述啮齿件固定连接在下齿盘(3)靠近大过孔旋转轴体(5)的位置，所述底座(2)上还装配有带动下齿盘(3)进行移动的升降机构(8)。

4.根据权利要求3所述的一种大过孔旋转轴锁紧结构，其特征在于：所述导向机构(6)包括安装在底座(2)上的三个T形圆杆，所述底座(2)上开设有三个通孔一，所述下齿盘(3)上开设有三个和通孔一相对的中间通孔(32)，所述三个所述T形圆杆端部均匀安装在底座(2)底面的三个通孔上一，所述T形圆杆的细圆杆部位穿过底座(2)地面的三个通孔一，与下齿盘(3)的三个中间通孔(32)之间滑动连接。

5.根据权利要求3所述的一种大过孔旋转轴锁紧结构，其特征在于：所述升降机构(8)包括转动连接在底座(2)内侧的升降蜗杆(81)和带动升降蜗杆(81)进行转动的旋转驱动件，所述升降蜗杆(81)位于下齿盘(3)的外侧，所述下齿盘(3)和升降蜗杆(81)通过外螺纹丝(31)和内螺纹螺纹连接在一起。

6.根据权利要求5所述的一种大过孔旋转轴锁紧结构，其特征在于：所述旋转驱动件包括固定连接在底座(2)上的电机组件(7)，所述电机组件(7)的输出端固定连接有升降蜗轮(82)，所述升降蜗杆(81)的外侧设置有和升降蜗轮(82)啮合连接的蜗轮圈。

7.根据权利要求5所述的一种大过孔旋转轴锁紧结构，其特征在于：所述上齿盘(4)为一端设有端齿的环形盘，所述环形盘安装在所述旋转轴单元(51)的另一个阶梯端面上，所述下齿盘(3)为外圆上设有外螺纹丝(31)、端面设有端齿的环形圆柱。

8.根据权利要求1所述的一种大过孔旋转轴锁紧结构，其特征在于：所述电控系统包括FPGA芯片、驱动芯片、电源模块。