一种可升降的单轴转台的制作方法

1.本实用新型涉及一种可升降的单轴转台，具体涉及一种具有升降功能的高精度小型化单轴转台。


背景技术：

2.单轴转台应用非常广泛，在惯性测试领域和光学领域比较常见。在惯性测试领域要求单轴转台具有较高的角位置精度、角速率精度与平稳度，设计中必须考虑抑制某些因素对转台控制性能指标的影响，如：机械安装误差、电磁干扰等。然而在光学领域对转台有其它的特殊要求，如：定位精度稳定性好、转台要小、转台要有升降功能、转台能够实现空间二维的扫描。现有单轴转台一般是通过直流力矩电机直接驱动、闭环控制，但是使用直接驱动的转台在光学领域不利于捕捉目标，到位后转台会微小晃动，并且采用直接驱动结构的单轴转台负载承载能力有限；现有单轴转台一般也采用传统机械结构，两对轴承支撑，角度传感器安装在轴系的下端，主轴上端直接安装台面，这样的结构外形会比较大，转台比较重，不利于转台设备的搬运。


技术实现要素：

3.本实用新型其目的就在于提供一种可升降的单轴转台，有效地解决了现有技术存在轴系结构不紧凑、台体外形过大、不方便搬运、转台承载能力有限、转台不能实现回转运动和直线运动的集成、转台到位后存在抖动、影响相机对焦的问题。
4.为实现上述目的而采取的技术方案是，一种可升降的单轴转台，包括升降框架，所述升降框架上安装有导轨和丝杆，所述导轨的一侧设有光栅尺，导轨的上下两端均设有限位块，所述导轨上配合有滑块，滑块上连接有升降转接板，升降转接板通过升降支架与丝杆连接，所述升降转接板安上装有读数头，所述丝杆的上端经升降减速机与升降伺服电机连接，所述升降框架内设有与升降转接板连接的升降平台台面，升降平台台面的上端安装有单轴转台，单轴转台上端安装有相机；所述单轴转台包括固定在升降平台台面上的底座，底座内设有主轴，主轴上安装有回转支撑，所述底座上端设有与回转支撑连接的测角转子座，测角转子座内设有与主轴固定连接的从动轮，从动轮的一侧啮合有主动轮，所述主动轮经单轴转台减速机与单轴转台伺服电机连接，所述单轴转台减速机和测角转子座刚性连接，所述主轴上还安装有角度传感器，角度传感器经测角转子连接板与测角转子座连接，所述测角转子座上端设有用于安装相机的台面。
5.进一步，所述升降框架的前后两侧端面上均安装有2条导轨，2条导轨通过滑块与升降转接板的两端连接，所述升降框架的左右两侧均安装有丝杆，丝杆上通过螺纹副结构安装有升降支架，升降支架的两端分别与2块升降转接板的一端连接。
6.进一步，所述升降框架的下端分别设有地脚螺栓和调平垫铁。
7.进一步，所述回转支撑包括回转支撑内圈和回转支撑外圈，所述回转支撑内圈与主轴固定连接，所述回转支撑外圈与测角转子座固定连接。
8.进一步，所述角度传感器包括角度传感器定子和角度传感器转子，所述角度传感器定子与主轴固定连接，所述角度传感器转子通过测角转子连接板与测角转子座固定连接。
9.有益效果
10.与现有技术相比本实用新型具有以下优点。
11.本实用新型合理有效地解决了现有技术存在升降功能有瓶颈、定位精度底，自身过于笨重，转台外形过大、承载能力不强的缺陷；
12.本实用新型实现了升降功能和回转功能一体化设计，升降功能采用两套驱动机构、一台驱动器驱动，单轴转台采用非传统机械结构，利于正反转原理，实现了紧凑型的驱动系统和回转系统，并完成了传统机械机构的所有功能；
13.本实用新型具有结构紧凑、操作简单、方便、灵活、快捷的特点。
附图说明
14.以下结合附图对本实用新型作进一步详述。
15.图1为本实用新型的整体结构示意图；
16.图2为本实用新型中升降平台的结构示意图；
17.图3是本实用新型中单轴转台的结构剖视图；
18.图4是本实用新型中单轴转台的结构示意图。
具体实施方式
19.下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述。
20.如图1-图4所示，一种可升降的单轴转台，包括升降框架1，所述升降框架1上安装有导轨3和丝杆2，所述导轨3的一侧设有光栅尺9，导轨3的上下两端均设有限位块6，所述导轨3上配合有滑块5，滑块5上连接有升降转接板4，升降转接板4通过升降支架26与丝杆2连接，所述升降转接板4安上装有读数头10，所述丝杆2的上端经升降减速机12与升降伺服电机13连接，所述升降框架1内设有与升降转接板4连接的升降平台台面11，升降平台台面11的上端安装有单轴转台27，单轴转台27上端安装有相机25；所述单轴转台27包括固定在升降平台台面11上的底座14，底座14内设有主轴17，主轴17上安装有回转支撑16，所述底座14上端设有与回转支撑16连接的测角转子座15，测角转子座15内设有与主轴17固定连接的从动轮19，从动轮19的一侧啮合有主动轮18，所述主动轮18经单轴转台减速机22与单轴转台伺服电机23连接，所述单轴转台减速机22和测角转子座15刚性连接，所述主轴17上还安装有角度传感器21，角度传感器21经测角转子连接板20与测角转子座15连接，所述测角转子座15上端设有用于安装相机25的台面24。
21.所述升降框架1的前后两侧端面上均安装有2条导轨3，2条导轨3通过滑块5与升降转接板4的两端连接，所述升降框架1的左右两侧均安装有丝杆2，丝杆2上通过螺纹副结构安装有升降支架26，升降支架26的两端分别与2块升降转接板4的一端连接。
22.所述升降框架1的下端分别设有地脚螺栓8和调平垫铁7。
23.所述回转支撑16包括回转支撑内圈和回转支撑外圈，所述回转支撑内圈与主轴17固定连接，所述回转支撑外圈与测角转子座15固定连接。
24.所述角度传感器21包括角度传感器定子和角度传感器转子，所述角度传感器定子与主轴17固定连接，所述角度传感器转子通过测角转子连接板20与测角转子座15固定连接。
25.本实用新型集升降功能和回转功能为一体，由升降框架1、丝杆2、导轨3、升降转接板4、滑块5、限位块6、调平垫铁7、地脚螺栓8、光栅尺9、读数头10、升降平台台面11、升降减速机12和升降伺服电机13共同构成升降平台；由底座14、测角转子座15、回转支撑16、主轴17、主动轮18、从动轮19、测角转子转接板20、角度传感器21、单轴转台减速机22、单轴转台伺服电机23和台面24共同构成高精度小型化的单轴转台；所述升降平台采用双电机驱动，由2套升降伺服电机13和2套丝杆2驱动升降平台台面11做直线运动，升降平台的升降框架1上位于导轨3的一侧安装有光栅尺9，升降转接板4上安装有读数头10，所述升降平台控制方式为闭环控制；所述单轴转台通过螺钉安装在升降平台台面11上，随升降平台的直线运动而做直线升降运动，单轴转台采用间接驱动、并采用单套回转支撑。
26.所述主轴17与回转支撑16连接，主轴17固定不动，回转支撑内圈和主轴17相连为定子，回转支撑外圈为转子。
27.所述单轴转台27的驱动系统采用两级传动，即：齿轮副加行星减速机，齿轮副包含主动轮18和从动轮19，从动轮19与主轴17通过螺钉连接，当单轴转台伺服电机23驱动单轴转台减速机22和齿轮副运动时，从动轮19和主动轮18啮合，但从动,19不运动，主动轮18绕着主轴轴系回转运动。
28.在转台轴系上安装角度编码器，轴系的回转控制为闭环控制，转台到位后，精度稳定性好。
29.本实用新型的工作原理是，所述升降平台采用2台升降伺服电机13、2台升降减速机12、2套丝杆2和4条导轨3构成2套驱动系统，单套驱动系统由1台升降伺服电机13连接1台升降减速机12构成，以增大传动扭矩，为了使这2套驱动系统同步运行，采用1台驱动器同时控制；
30.升降平台采用闭环控制，位置反馈元器件包括1套光栅尺9和1个读数头10，定位精度
±
0.05mm，电机带有自锁功能；平台具有大行程，最大行程可以达到850mm，在极限位置处设计有限位块6，限位块6可以实现升降平台失控状态下的限位作用；
31.升降平台中的丝杆2、导轨3均安装在升降框架1上，升降框架1底部设计有4套地脚螺栓8，通过地脚螺栓8使该转台与地基的连接，升降框架1下面设计有4套调平垫铁7，通过调平垫铁7实现转台的调平；
32.所述单轴转台27安装在升降平台台面11上，单轴转台27主要有驱动系统和回转轴系；驱动系统采用间接驱动，并采用两级传动，分别为齿轮副传动和行星减速机传动，回转支撑采用转盘轴承支撑，单轴转台还包含有测角传感器21、采用闭环控制，单轴转台到位置后定位精度高、稳定性好，结构紧凑；
33.所述相机25安装在台面24上，当相机25接收运动指令后，该单轴转台能够实现直线和回转运动，完成相机的目标捕捉，并进行对焦和拍摄。
34.本实用新型中，所述导轨3有4条，4条导轨3安装在升降框架1的4个立柱上，2套丝杆2安装在升降框架1上，丝杆和2导轨3均有效行程大于850mm;在升降框架1行程极限处安装有8个限位块6，升降平台台面11安装于升降转接板4上，滑块5和升降转接板4连接，通过
滑块5的运动实现升降平台台面11的升降；在立柱上安装有1套光栅尺9，读数头10安装在升降转接板4上；升降框架1底部设计有4套地脚螺栓8和4套调平垫铁7；
35.所述底座14通过螺钉与升降平台台面11连接；底座14上安装有主轴17，主轴17上连接回转支撑16，回转支撑外圈和测角转子座15连接，回转支撑内圈和主轴17连接，测角转子座15随着回转支撑外圈一起做回转运动；从动轮19安装于主轴17上，单轴转台减速机22和测角转子座15刚性连接，主动轮18安装于单轴转台减速机22的输入端，单轴转台减速机22的输出端安装有单轴转台伺服电机23；
36.所述角度传感器21安装于主轴17顶端，角度传感器转子和测角转子座15连接，角度传感器定子与主轴17连接，台面24安装于测角转子座15上部，相机25安装于台面24上。
37.本实用新型具体实施时，将升降框架1放置于平地上，使用螺钉依次安装丝杆2和导轨3，将滑块5安装在导轨3上，滑块5和升降转接板4刚性连接，限位块6和光栅尺9安装在升降框架1上，读数头10安装在升降转接板4上，升降平台台面11和升降转接板4相连，升降减速机12安装在丝杆2的轴端，升降伺服电机13与升降减速机12的输入端相连；调平垫铁7放置于升降框架1的底部，升降框架1通过地脚螺栓8与地基固定。
38.将底座14放置平稳，将主轴17安装在底座14上，然后依次安装回转支撑16、从动轮19、测角转子连接板20、角度传感器21、主动轮18、单轴转台减速机22、单轴转台伺服电机23和台面24；将连接好的单轴转台27整体搬运到升降平台台面11上，通过螺钉固定。然后再将相机25安装在单轴转台27上。
39.所述升降平台伺服电机13接收用户指令，带动升降平台减速机12旋转，升降平台减速机12带动丝杆2旋转，旋转运动转换成直线运动，升降转接板4将带着升降平台台面11随着滑块5在导轨3上直线运动，2台升降平台伺服电机13由同一驱动器驱动，速率平稳。
40.所述单轴转台伺服电机23接收用户信号，单轴转台伺服电机23启动工作，主动轮18跟随单轴转台伺服电机23以相同速率回转，主动轮18和从动轮19相互啮合，从动轮19跟主轴17刚性连接，主动轮18绕主轴轴线回转，角度传感器转子随测角转子座15运动，台面24也将随测角转子座15运动，从而驱动负载相机25运动。
41.重复升降平台的直线运动和单轴转台的回转运动实施例，接收用户指令，同时完成升降平台的直线运动和单轴转台的回转运动，实现相机25二维空间的扫描。