一种基于谐波传动减速的小型伺服定位转台的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于谐波传动减速的小型伺服定位转台，包括：底座（1）、转台主体（9）、旋转支架（8）、运动控制与通讯电路板（11）、水平伺服电机（2）、水平限位开关（10）、水平光电码盘（15）、俯仰伺服电机（6）、俯仰光电码盘（12）、电机安装支架（5）和俯仰限位开关（13）、输入同步带轮（7）、输出同步带轮（3）、同步带（4）、谐波传动组件和无线收发器（14）。伺服电机通过光电码盘位置反馈组成伺服系统，经过谐波传动组件减速之后输出动力至水平旋转关节和俯仰旋转关节。转台采用具有极低回程误差的谐波传动减速方案在满足尺寸小载荷高的同时，可保证较高的定位精度和重复定位精度。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及伺服定位转台，特别是一种基于谐波传动减速的小型伺服定位转台。 一种基于谐波传动减速的小型伺服定位转台
【背景技术】
[0002] 在工程实际应用中，小型伺服位置转台通常在监控行业的精密设备中用作定位平 台，在微装配过程中用作精确调整零件姿态的执行部件，以及在测控系统中用作基础平台 等。但是常规的伺服定位转台在尺寸、载荷、精度之间难以达到最佳平衡。常规的小型伺服 定位转台的驱动方式普遍采用的方案是电机减速后直接驱动，主要包括底座、转台主体、旋 转支架、伺服电机、光电码盘、限位开关、齿轮减速器和运动控制与通讯电路板。这种方案具 有较好的伺服特性和动态特性，但是由于这种传动方式带来的误差使得转台的定位精度和 重复定位精度相对较低，同时在外形尺寸和重量都有严格限制的情况下，这种方案也难以 满足小尺寸大载荷的要求。
【发明内容】
[0003] 本发明目的在于提供一种基于谐波传动减速的小型伺服定位转台，解决由于常规 的小型伺服定位转台带来的误差使得转台的定位精度和重复定位精度相对较低，同时在外 形尺寸和重量都有严格限制的情况下，这种方案也难以满足小尺寸大载荷的要求的问题。
[0004] 一种基于谐波传动减速的小型伺服定位转台，包括：底座、转台主体、旋转支架、运 动控制与通讯电路板、水平伺服电机、水平限位开关、水平光电码盘、俯仰伺服电机、俯仰光 电码盘和俯仰限位开关，还包括：水平谐波传动组件、俯仰谐波传动组件、滑动轴承、输入同 步带轮、输出同步带轮、同步带、左深沟球轴承、右深沟球轴承、水平传动轴、俯仰左轴、俯仰 右轴、电机安装支架、无线收发器、水平伺服驱动卡和俯仰伺服驱动卡；所述水平谐波传动 组件，包括：波形发生器A、柔轮A和钢轮A ;所述俯仰谐波传动组件，包括：波形发生器B、柔 轮B和钢轮B。水平伺服电机置于转台主体上并与转台主体螺钉安装，水平伺服电机的输出 轴与水平传动轴通过键连接，水平传动轴与波形发生器A键连接，钢轮A置于转台主体上并 通过滑动轴承连接，水平限位开关置于转台主体上并与转台主体螺钉连接，水平光电码盘 与水平伺服电机顶部螺钉连接；俯仰伺服电机与电机安装支架螺钉连接，电机安装支架置 于转台主体上并与其螺钉连接，俯仰光电码盘与俯仰伺服电机顶部螺钉连接，俯仰电机输 出轴与输入同步带轮通过键连接，输入同步带轮与输出同步带轮通过同步带连接，输出同 步带轮与俯仰左轴通过键连接，俯仰左轴置于转台主体上并通过左深沟球轴承连接，同时 俯仰左轴与波形发生器B键连接，钢轮B与旋转支架螺钉连接，俯仰右轴与旋转支架通过右 深沟球轴承连接，右深沟球轴承置于转台主体上，俯仰限位开关置于转台主体上并与转台 主体螺钉连接，水平伺服驱动卡置于转台主体上并与转台主体螺钉连接，俯仰伺服驱动卡 置于转台主体上并与转台主体螺钉连接，运动控制与通讯电路板置于转台主体上并与转台 主体螺钉连接，无线收发器置于转台主体上并与转台主体螺钉连接。
[0005] 转台工作时，运动控制与通讯电路板通过无线收发器先接收位置控制指令，指令 分解后分别发送到水平伺服驱动卡和俯仰伺服驱动卡，水平伺服驱动卡接收指令后驱动水 平伺服电机带动波形发生器A旋转，波形发生器A通过柔轮A带动钢轮A旋转，钢轮A进而 带动转台主体水平旋转。俯仰伺服驱动卡接收指令后驱动俯仰伺服电机旋转，俯仰伺服电 机带动输入同步带轮旋转，并通过同步带带动输出同步带轮旋转，输出同步带轮通过俯仰 左轴带动波形发生器B旋转，波形发生器B通过柔轮B带动钢轮B旋转，钢轮B进而带动旋 转支架做俯仰关节转动。
[0006] 本转台采用具有极低回程误差的谐波传动减速器可保证较高的定位精度和重复 定位精度，同时转台驱动和传动系统尺寸小、扭矩大、搭载能力强，可以满足小型转台应用 场合的定位需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1 一种基于谐波传动减速的小型伺服定位转台的结构图； 图2 -种基于谐波传动减速的小型伺服定位转台的截面图； 图3 -种基于谐波传动减速的小型伺服定位转台的水平谐波传动组件的分解示意图； 图4 一种基于谐波传动减速的小型伺服定位转台的俯仰谐波传动组件的分解示意图。
[0008] 1.底座 2.水平伺服电机 3.输出同步带轮 4.同步带 5.电机安装支 架6.俯仰伺服电机7.输入同步带轮8.旋转支架9.转台主体10.水平限位开关 11.运动控制与通讯电路12.俯仰光电码盘13.俯仰限位开关14.无线收发器15.水 平光电码盘16.左深沟球轴承17.俯仰左轴 18.俯仰谐波传动组件 19.水平伺服驱 动卡20.俯仰伺服驱动卡21.右深沟球轴承22.俯仰右轴23.水平谐波传动组件 24.水平传动轴25.滑动轴承26.波形发生器A 27.柔轮A 28.钢轮A 29.波形发 生器B 30.柔轮B 31.钢轮B。
【具体实施方式】
[0009] -种基于谐波传动减速的小型伺服定位转台，包括：底座1、转台主体9、旋转支架 8、运动控制与通讯电路板11、水平伺服电机2、水平限位开关10、水平光电码盘15、俯仰伺 服电机6、俯仰光电码盘12和俯仰限位开关13,还包括：水平谐波传动组件23、俯仰谐波传 动组件18、滑动轴承25、输入同步带轮7、输出同步带轮3、同步带4、左深沟球轴承16、右深 沟球轴承21、水平传动轴24、俯仰左轴17、俯仰右轴22、电机安装支架5、无线收发器14、水 平伺服驱动卡19和俯仰伺服驱动卡20 ;所述水平谐波传动组件23包括：波形发生器A26、 柔轮A27和钢轮A28。所述俯仰谐波传动组件18,包括：波形发生器B29、柔轮B30和钢轮 B31。水平伺服电机11位于转台主体9上，与转台主体9螺钉安装，水平伺服电机11的输出 轴与水平传动轴24通过键连接，水平传动轴24与水平谐波传动组件23的波形发生器A26 键连接，水平谐波传动组件23的钢轮A28置于转台主体9上并通过滑动轴承18连接，水平 限位开关2置于转台主体上9并与转台主体9螺钉安装，水平光电码盘10与水平伺服电机 2顶部螺钉连接；俯仰伺服电机6与电机安装支架5螺钉安装，电机安装支架5置于转台主 体9上并与其螺钉连接，俯仰光电码盘12与俯仰伺服电机6顶部螺钉连接，俯仰伺服电机6 输出轴与输入同步带轮7通过键连接，输入同步带轮7与输出同步带轮3通过同步带4连 接，输出同步带轮3与俯仰左轴17通过键连接，俯仰左轴17置于转台主体9上并通过左深 沟球轴承16连接，同时俯仰左轴17与俯仰谐波传动组件18的波形发生器B29键连接，俯 仰谐波传动组件18的钢轮B31与旋转支架8螺钉连接，俯仰右轴22与旋转支架8通过右 深沟球轴承21连接，右深沟球轴承21置于转台主体9上，俯仰限位开关13置于转台主体 9上并与转台主体9螺钉连接，水平伺服驱动卡19位于转台主体9上并与转台主体9螺钉 连接，俯仰伺服驱动卡20置于转台主体上9并与转台主体9螺钉连接，运动控制与通讯电 路板11位于转台主体9上并与转台主体9螺钉连接，无线收发器14置于转台主体9上并 与转台主体9螺钉连接。
[0010] 转台工作时，运动控制与通讯电路板11通过无线收发器14先接收位置控制指令， 指令分解后分别发送到水平伺服驱动卡19和俯仰伺服驱动卡20,水平伺服驱动卡19接收 指令后驱动水平伺服电机2带动水平谐波传动组件23的波形发生器26旋转，波形发生器 A26通过柔轮A27带动钢轮A28旋转，钢轮A28进而带动转台主体9水平旋转。俯仰伺服驱 动卡20接收指令后驱动俯仰伺服电机6旋转，俯仰伺服电机6带动输入同步带轮7旋转， 并通过同步带4带动输出同步带轮3旋转，输出同步带轮3通过俯仰左轴17带动俯仰谐波 传动组件18的波形发生器B29旋转，波形发生器B29通过柔轮B30带动钢轮B31旋转，钢 轮B31进而带动旋转支架8做俯仰关节转动。
【权利要求】
1. 一种基于谐波传动减速的小型伺服定位转台，包括：底座（1)、转台主体（9)、旋转支 架（8)、运动控制与通讯电路（11)板、水平伺服电机（2)、水平限位开关（10)、水平光电码盘 (15)、俯仰伺服电机（6)、俯仰光电码盘（12)和俯仰限位开关（13)，其特征在于还包括：水 平谐波传动组件（23)、俯仰谐波传动组件（18)、滑动轴承（25)、输入同步带轮（7)、输出同 步带轮（3)、同步带（4)、左深沟球轴承（16)、右深沟球轴承（21)、水平传动轴（24)、俯仰左 轴（17)、俯仰右轴（22)、电机安装支架（5)、无线收发器（14)、水平伺服驱动卡（19)和俯仰 伺服驱动卡（20);所述水平谐波传动组件（23)，包括：波形发生器A (26)、柔轮A (27)和 钢轮A (28);所述俯仰谐波传动组件（18)，包括：波形发生器B (29)、柔轮B (30)和钢轮 B (31);水平伺服电机（2)置于转台主体（9)上并与转台主体（9)螺钉安装，水平伺服电机 (2)的输出轴与水平传动轴（24)通过键连接，水平传动轴（24)与波形发生器A (26)键连 接，钢轮A (28)置于转台主体（9)上并通过滑动轴承（25)连接，水平限位开关（10)置于转 台主体（9)上并与转台主体（9)螺钉连接，水平光电码盘（15)与水平伺服电机（2)顶部螺 钉连接；俯仰伺服电机（6)与电机安装支架（5)螺钉连接，电机安装支架（5)置于转台主体 (9)上并与其螺钉连接，俯仰光电码盘（12)与俯仰伺服电机（6)顶部螺钉连接，俯仰电机输 出轴与输入同步带轮（7)通过键连接，输入同步带轮（7)与输出同步带轮（3)通过同步带 (4)连接，输出同步带轮（3 )与俯仰左轴（17 )通过键连接，俯仰左轴（17 )置于转台主体（9 ) 上并通过左深沟球轴承（16)连接，同时俯仰左轴（17)与波形发生器B (29)键连接，钢轮B (31)与旋转支架（8)螺钉连接，俯仰右轴（22)与旋转支架（8)通过右深沟球轴承（21)连 接，右深沟球轴承（21)置于转台主体（9)上，俯仰限位开关（13)置于转台主体（9)上并与 转台主体（9)螺钉连接，水平伺服驱动卡（19)置于转台主体（9)上并与转台主体（9)螺钉 连接，俯仰伺服驱动卡（20)置于转台主体（9)上并与转台主体（9)螺钉连接，运动控制与通 讯电路（11)板置于转台主体（9)上并与转台主体（9)螺钉连接，无线收发器（14)置于转台 主体（9)上并与转台主体（9)螺钉连接； 转台工作时，运动控制与通讯电路（11)板通过无线收发器（14)先接收位置控制指 令，指令分解后分别发送到水平伺服驱动卡（19)和俯仰伺服驱动卡（20)，水平伺服驱动卡 (19)接收指令后驱动水平伺服电机（2)带动波形发生器A (26)旋转，波形发生器A (26) 通过柔轮A (27)带动钢轮A (28)旋转，钢轮A (28)进而带动转台主体（9)水平旋转；俯 仰伺服驱动卡（20)接收指令后驱动俯仰伺服电机（6)旋转，俯仰伺服电机（6)带动输入同 步带轮（7)旋转，并通过同步带（4)带动输出同步带轮（3)旋转，输出同步带轮（3)通过俯 仰左轴（17)带动波形发生器B (29)旋转，波形发生器B (29)通过柔轮B (30)带动钢轮B (31)旋转，钢轮B (31)进而带动旋转支架（8)做俯仰关节转动。
【文档编号】G05D3/12GK104102232SQ201410311384
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】仲启亮, 黄伯超 申请人:北京机械设备研究所