精密转台轴系的制作方法

本发明涉及精密光学应用机械设备技术领域，具体的，本发明涉及一种精密转台轴系。

背景技术：

精密转台广泛应用于各类精密光学仪器(例如经纬仪)，其主要特性是具有较高的回转精度与稳定性。精密转台的回转轴线大多垂直于地面，其轴系性能主要取决于轴与轴承的结构形式。

现有技术中的转台轴系主要有两种结构形式。

第一种方案是采用一对角接触轴承背对背安装，由于两个轴承在组合中存在组合装配误差，并且两个轴承同时承受轴向载荷与径向载荷，稳定性不高，因此该类方位轴系主要应用于对轴系晃动误差要求不高的场合。

另一种方案是采用轴向止推轴承与径向轴承组合的结构形式，两种轴承分别承受轴向载荷与径向载荷，可以很好地保证轴系的晃动误差。但是这种组合形式的轴系只能承受单一方向的轴向载荷，因此系统的谐振频率和抗倾覆性能都难以提升，不能满足高精度伺服控制和远距离运输的需要。

因此，现有技术需要进一步改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种精密转台轴系，具有晃动误差小，承载力大，抗倾覆、抗冲击能力强，伺服系统的谐振频率高等特点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种精密转台轴系，所述精密转台轴系包括：基座，一体化轴承，锁紧起吊装置，轴承连接轴，密封环，工作台，力矩电机，角度测量装置，中心轴，密封盖和调平底座；所述基座安装在所述调平底座上，所述一体化轴承的外环与所述基座配合固定安装，所述一体化轴承的内环与所述轴承连接轴配合固定安装；所述轴承连接轴的底部平面与所述工作台配接；所述力矩电机容纳在所述基座中，并且与所述工作台配接驱动所述工作台转动；所述中心轴穿过所述工作台的孔口其轴向下端固定在所述基座上，轴向上端固定设置有所述角度测量装置；所述密封盖用于实现所述工作台的孔口与所述中心轴之间的密封；所述密封环用于实现所述工作台与所述基座之间的密封；所述锁紧起吊装置分布设置在所述基座的外周，可轴向延伸与所述密封环配接用于实现轴系锁紧。

优选的，所述力矩电机，所述一体化轴承和所述角度测量装置三者的回转中心精密同轴。

优选的，所述精密转台轴系还包括锁紧限位块，所述锁紧限位块位于所述基座与所述密封环之间，并与所述基座固定配接，与所述密封环间隙配接。

优选的，所述精密转台轴系还包括固定设置在所述调平底座上的楔块调平装置，所述楔块调平装置与所述基座配接，可对所述基座进行调平调节。

优选的，所述楔块调平装置有三个，三个所述楔块调平装置对称设置在所述调平底座上。

优选的，所述一体化轴承预设有预紧力。

优选的，所述一体化轴承为球轴承或滚子轴承。

优选的，所述角度测量装置为编码器或圆光栅。

优选的，所述密封环上设置有毡圈，所述毡圈分别与所述基座和所述工作台接触。

优选的，所述力矩电机的定子与所述基座配合安装，所述力矩电机的转子与所述工作台配合安装。

本发明的精密转台轴系具有以下有益效果：

a)精密转台轴系采用一体化轴承，可承受轴向载荷、径向载荷和倾覆力矩的联合载荷，并且承载力大，抗倾覆、抗冲击能力强，能满足长距离车载运输的要求。

b)精密转台轴系结构精密，采用合理的轴承安装与定位方式，降低了轴系晃动误差，转台轴系具有较高的回转精度、支撑刚度和谐振频率。

c)精密转台轴系合理选择角度测量装置与力矩电机，并通过合适的定位基准进行安装与调试，使得角度测量装置、轴承和力矩电机三者的回转轴线精密同轴，增加了轴系运行的平稳度和角度测量精度，进而提升了伺服控制性能。

d)为满足精密转台轴系起吊和在任意角度锁紧的工作需要，精密转台轴系的锁紧起吊装置，兼顾转动锁止和设备起吊的功能。同时结合锁紧限位装置可以防止锁紧过程中的误操作损坏轴承，提升了轴系的安全性与可靠性。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中精密转台轴系的结构剖面示意图；

图2是图1中精密转台轴系的主视图。

其中：

20、精密转台轴系1、基座

2、一体化轴承3、锁紧起吊装置

4、轴承连接轴5、密封环

6、工作台7、力矩电机

8、角度测量装置9、中心轴

10、密封盖11、锁紧限位块

12、调平底座13、楔块调平装置

14、孔口

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

具体请参阅图1和图2所示，本发明提供了一种精密转台轴系20，包括基座1，一体化轴承2，锁紧起吊装置3，轴承连接轴4，密封环5，工作台6，力矩电机7，角度测量装置8，中心轴9，密封盖10和调平底座12。

基座1安装在调平底座12上，是整个精密转台的安装与承载平台，同时也是一体化轴承2、力矩电机7和角度测量装置9的定位基准。

一体化轴承2可承受轴向载荷、径向载荷与倾覆载荷的联合载荷，承载能力强。

具体的，一体化轴承2的外环与基座1配合固定安装，一体化轴承2的内环与轴承连接轴4配合固定安装；一体化轴承2的回转轴线垂直于基座1的安装平面。优选的，一体化轴承2带有预紧力安装，安装后无游隙。在不同的实施例中，可根据系统的承载能力和启动摩擦力矩的要求，选用球轴承或滚子轴承等不同的结构形式。

轴承连接轴4的底部平面与工作台6配接；轴承连接轴4的圆柱面与轴承内环配合安装，底部平面与工作台6连接，既保证了工作台6表面与一体化轴承2回转轴的垂直度要求，又保证了精密转台轴系20的连接刚度。

力矩电机7容纳在基座1中，并且与工作台6配接，驱动工作台转动；力矩电机7的定子与基座1配合安装，转子与工作台6配合安装。

中心轴9穿过工作台6的孔口14其轴向下端固定在基座1上，轴向上端固定设置有角度测量装置8；通过中心轴上下表面的平行度以及与基座安装面的配合研磨，保证角度测量装置8的回转轴线与一体化轴承2回转轴线平行。

优选的，中心轴9在安装过程中需根据一体化轴承2的回转轴线调整其安装位置，使角度测量装置8与一体化轴承2的回转轴同轴。角度测量装置8在不同的实施例中可以是编码器或者圆光栅等。

工作台6又通过专用导向装置与中心轴9定位安装，最终使力矩电机7、一体化轴承2以及角度测量装置8三者的回转中心同轴，保证方位转台轴系的回转精度。

锁紧起吊装置3分布设置在基座1的外周，可轴向延伸与密封环5配接用于实现轴系锁紧。

具体的，锁紧起吊装置3有若干组，分布安装于基座1四周。锁紧机构可伸出至与密封环5下表面相接触，利用接触面的摩擦力实现精密转台轴系20的锁紧。因误操作造成的锁紧力过大可能会破坏轴承，因此优选的，精密转台轴系20还包括锁紧限位块11，锁紧限位块11位于基座1与密封环5之间，并与基座1固定配接，与密封环5间隙配接。具体的，锁紧限位块11上设计了长条形调整孔，安装时可调整至与密封环5之间留有较小的缝隙，既不会影响精密转台轴系20的转动，又会在锁紧力过大时与密封环5接触，使得锁紧力不再传导到一体化轴承2上，从而实现对一体化轴承2的保护目的。

优选的，精密转台轴系20还包括固定设置在调平底座12上的楔块调平装置13，楔块调平装置13与基座1配接，可对基座1进行调平调节。

具体的，楔块调平装置13有三个，三个楔块调平装置13对称设置在调平底座12上，可使精密转台在一定角度范围内实现调平功能。

密封盖10用于实现工作台6的孔口14与中心轴9之间的密封，同时密封盖10也是角度测量装置外圈的安装面。；密封环5用于实现工作台6与基座1之间的密封。

密封环5上安装有毡圈，分别与基座和工作台接触，使转台转动过程中始终保证密封性。

下面进一步描述本发明精密转台轴系20的安装和工作原理。

精密转台轴系20装配前首先将基座1与调平底座12相连，将密封环5套在基座1外侧。

将一体化轴承2与轴承连接轴4定位安装，由设计基准保证轴承连接轴4的底面与轴承2的回转轴垂直。再将轴承2和轴承连接轴4的组合件一同定位安装到基座1上。轴承连接轴4上设有工艺孔，用于拧紧轴承2与基座1之间的固定螺栓。

中心轴9安装到基座1上。在轴承连接轴4上安装千分表，将表针指向中心轴9上角度测量装置的安装面，一边旋转轴承连接轴4一边观察千分表的示数，同时调整中心轴9的位置，最终保证千分表整周的示数变化小于设定的精度指标。中心轴9上安装角度测量装置8，上述调整可保证角度测量装置8与一体化轴承2的回转轴同轴。

力矩电机7由定子和转子两部分组成，定子定位安装在基座1上，转子定位安装在工作台6上并随其一同安装到位。通过设计基准保证力矩电机7与一体化轴承2的回转轴的同轴度。

工作台6需借助专用导向工装，安装到轴承连接轴4上。专用导向工装内外圈是同轴的，内圈定位安装于中心轴9上，这样既能保证一体化轴承2的回转轴线穿过工作台6的质心，减小其转动过程中的不平衡量；又能使安装于工作台6上的力矩电机转子与安装于基座1上的力矩电机7定子之间的空气间隙均匀，减小输出力矩的波动。

密封盖10上装有密封胶条，与工作台6安装并实现工作台6孔口的密封，同时它也是角度测量装置8外圈的安装面。

锁紧起吊装置3有若干组，分布安装于基座1四周。其下方开有凹槽，可套入吊带对转台轴系进行整体起吊。锁紧机构可伸出至与密封环5下表面相接触，利用接触面的摩擦力实现精密转台轴系20的锁紧。

密封环5安装到工作台6上，密封环5的密封槽内装有毡圈，分别与基座1和工作台6接触，在精密转台轴系20转动过程中始终保证密封性。安装密封环5前先安装并调整锁紧限位块11，使二者之间留有不影响轴系转动的细小缝隙，防止误操作引起的锁紧力矩过大造成轴承的损坏。

精密转台轴系20工作时，首先调整调平底座12使工作台6的上表面与大地水平，松开锁紧起吊装置3，再给力矩电机7通电，以角度测量装置8输出的角度测量信息为反馈，对转台进行精密伺服控制。

本发明采用一体化轴承的精密转台轴系，并且带有高精度的角度测量装置。精密转台轴系由力矩电机驱动，可全角度连续旋转，并且在任意角度实现锁止。相比原有方案，该精密转台具有晃动误差小，承载力大，抗倾覆、抗冲击能力强，伺服系统的谐振频率高等优点。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。