專利名稱：一種水平軸轉(zhuǎn)臺的制作方法
一種水平軸轉(zhuǎn)臺技術(shù)領域
本發(fā)明屬于機械系統(tǒng)領域，具體涉及一種水平軸轉(zhuǎn)臺。
技術(shù)背景
在機床和機器人行業(yè)，大量地使用了轉(zhuǎn)臺。轉(zhuǎn)臺的作用是支撐需要某種轉(zhuǎn)動的重 物。由于轉(zhuǎn)臺加上其支撐的重物的總合成質(zhì)心(或重心)不一定落在轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)軸的軸線上。 在轉(zhuǎn)軸處于不同的旋轉(zhuǎn)角度時，地球引力對上述重量的總重力就不一定通過支撐軸線。最 常見的一種情況是水平軸轉(zhuǎn)臺(也包括旋轉(zhuǎn)軸在水平方向含有非零的分量，即與水平方向 非正交的場合)。這樣在轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)到不同角度時，由于質(zhì)心偏離旋轉(zhuǎn)軸的軸線(也稱為支撐 軸線)而形成附加轉(zhuǎn)動力矩(我們且稱之為顛覆力矩)，實際當中往往傾向于把重物的重心 拉至支撐軸線的正下方，這個力矩在機床和機器人行業(yè)常帶來嚴重的平衡問題。例如增加 了對控制系統(tǒng)(用于控制轉(zhuǎn)臺動作)的非線性干擾力(與轉(zhuǎn)角關(guān)系非線性)，即轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn) 成為震動力的來源。在不同軸角時用于剎車所要求的力也會因此變得不同。
為了克服上述顛覆力矩，通常的解決辦法有如下幾種方案
第一、加大動力源的旋轉(zhuǎn)力矩，主要方案是在轉(zhuǎn)臺2’上設置大功率的力矩電機 1’，如圖1所示。這種方案的缺點是增加了機械的重量，加大了能耗，而且對剎車要求更苛 刻。
第二、采用大速比的減速機構(gòu)，如在轉(zhuǎn)臺2’上設置蝸輪蝸桿裝置3’，以產(chǎn)生克服 顛覆力的足夠力矩，如圖2所示。這種方案的缺點是產(chǎn)生了回差誤差(例如齒隙誤差)，運 轉(zhuǎn)往一個方向時所有部件往一個方向靠，而往另一個方向時所有部件往另一個方向靠。這 種回差由于重物在旋轉(zhuǎn)角不同時變形也不同，使精密加工或精密定位幾乎不可能了。
第三、中國專利ZL200710010149. 8公開的一種平衡顛覆力矩的系統(tǒng)，其通過連桿 一端固定在轉(zhuǎn)軸上，另一端鉸接在活塞桿上；活塞設置在汽缸內(nèi)，汽缸的底部安裝滾輪。這 種裝置的缺陷是結(jié)構(gòu)太復雜，采用了氣壓或液壓控制系統(tǒng)，當控制系統(tǒng)斷電時，沒有自鎖能 力。發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、控制方 便、能夠有效平衡顛覆力矩的水平軸轉(zhuǎn)臺。
技術(shù)方案本發(fā)明所述的一種水平軸轉(zhuǎn)臺，包括載物平臺和水平傳動軸，所述載 物平臺與水平傳動軸固定連接，所述水平傳動軸上還固定連接有導軌，所述導軌設置在所 述水平傳動軸上不影響機械運作的任何空間，所述導軌上設置有可沿所述導軌移動的配重 塊；工作時可通過移動所述配重塊的位置使得所述載物平臺及其荷載與所述配重塊為一體 所產(chǎn)生的總的顛覆力矩為0。
比較優(yōu)選的方案為所述配重塊的重心q、所述水平傳動軸的軸心ο以及所述載物 平臺及其荷載的重心P在沿傳動軸軸線方向上的投影在一條直線上。這樣，載物平臺及其荷載轉(zhuǎn)動到任何角度，都不需要調(diào)整配重塊的位置。
帶有配重塊的水平軸轉(zhuǎn)臺中的力矩感應裝置可以感知力矩的變化，并與控制系統(tǒng) 相連，當工件重量發(fā)生變化時，控制系統(tǒng)就會驅(qū)動動力系統(tǒng)(一般為電機)將配重塊進行上 下移動，直到合力矩達到一很小值為止。為了使配重塊具有極佳的自鎖功能，所述配重塊 通過大速比的減速傳動機構(gòu)驅(qū)動沿所述導軌移動，比較優(yōu)選采用絲杠螺母副加上蝸輪蝸桿 副。速比達到了一百甚至幾百以上，這樣就實現(xiàn)了極佳的自鎖功能。在突然斷電的情況下 配重塊也會因自鎖而不會造成作業(yè)事故，配重塊加載物平臺及其荷載的總重心仍將保持在 支撐的旋轉(zhuǎn)軸上，即總顛覆力矩Md-Mq始終保持在0或者一個很小值。當然，采用大速比 的減速傳動機構(gòu)帶來的另一個好處就是由于速比大而可選擇一個很小功率的電機(小至 幾十瓦以下)來驅(qū)動此直線傳動機構(gòu)，省卻了昂貴的液壓/氣壓裝置及其控制系統(tǒng)。
本發(fā)明裝置可以適用于各種水平軸轉(zhuǎn)臺，當所述水平軸轉(zhuǎn)臺為單搖臂形式轉(zhuǎn)臺， 所述導軌優(yōu)選為單導軌；當所述水平軸轉(zhuǎn)臺為雙搖臂形式轉(zhuǎn)臺，所述導軌優(yōu)選為雙導軌或 單導軌，設置在所述水平軸轉(zhuǎn)臺及其荷載重心的兩側(cè)或某一側(cè)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，通過設置配重塊平衡 載物平臺及其荷載產(chǎn)生的顛覆力矩，控制方便，能夠有效平衡水平軸轉(zhuǎn)臺的顛覆力矩；2、本 發(fā)明應用廣泛，不只應用到數(shù)控機床和機器人行業(yè)，還可廣泛應用到需要平衡顛覆力矩的 各種水平轉(zhuǎn)動機構(gòu)。


圖1為通過大功率力矩電機平衡顛覆力矩的水平軸轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)示意圖2為通過蝸輪蝸桿裝置平衡顛覆力矩的水平軸轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明實施例1的水平軸轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明實施例1的水平軸轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)另一示意圖，重心因荷載物很高而重心 高于支撐軸的情況；
圖5為本發(fā)明實施例1在傳動軸軸線方向投影的原理示意圖6為本發(fā)明實施例2的水平軸轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)示意圖7為使用本發(fā)明的流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖，通過實施例，對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細說明，但是本發(fā)明的保護 范圍不局限于所述實施例。
實施例1 如圖3、圖4所示，一種水平軸轉(zhuǎn)臺，包括載物平臺4和水平傳動軸5，所 述載物平臺4與水平傳動軸5固定連接，所述水平傳動軸5上還固定連接有導軌2，所述導 軌2設置在所述水平傳動軸5上，若所述水平軸轉(zhuǎn)臺為雙搖臂形式轉(zhuǎn)臺，所述導軌為雙導 軌，設置在所述水平軸轉(zhuǎn)臺及其荷載重心的兩側(cè)；對雙搖臂形式轉(zhuǎn)臺，也可用一個單導軌， 只設置在一側(cè).所述導軌原則上可以設置在不影響機械運作或刀具達不到的任何空間，視 方便而定，一般設置在沿著原支撐軸線伸長出來的地方；所述導軌2上設置有可沿所述導 軌2移動的配重塊1 ；導向軌2的兩端都有導向作用(圖4)，鑒于顛覆力的作用點一般低于 水平軸，因此導向軌上端部分較長；所述配重塊的重心q、所述水平傳動軸的軸心ο以及所述載物平臺及其荷載的重心P在沿傳動軸軸線方向上的投影在一條直線上(圖幻；荷載直 接放置在載物平臺上，工作時，可通過移動所述配重塊1的位置使得所述載物平臺4及其荷 載3與所述配重塊1為一體所產(chǎn)生的總的顛覆力矩為0。所述配重塊通過大速比的減速傳 動機構(gòu)驅(qū)動沿所述導軌移動，例如絲杠螺母副加上蝸輪蝸桿副，這樣就實現(xiàn)了極佳的自鎖 功能，在突然斷電的情況下配重塊也會因自鎖而不會造成作業(yè)事故。水平軸轉(zhuǎn)臺上可直接 放置加工工件或其他轉(zhuǎn)臺等夾具。
工作原理如圖5所示，載物平臺及其荷載P的重心為p，其與轉(zhuǎn)軸0的連線po的長 度在水平方向的投影是D，其產(chǎn)生的顛覆力矩為
Md = P*D (1)
導軌上設置的可移動的配重塊Q，其重量也稱之為Q，其重心點為q，其與轉(zhuǎn)軸0的 連線qo的長度在水平方向的投影是F，則配重塊Q產(chǎn)生的力矩為
Mq = Q*F (2)
固定Q，移動重心點q，從而調(diào)整F，使其盡量滿足下式
Q*F = P*D (3)
或
Md = Mq (4)
把配重塊Q和載物平臺及其荷載固定為一體后，總的顛覆力矩
Md-Mq = O (5)
當要支撐的荷載P的重量變化或距離D改變時，將引起原顛覆力矩Md改變，我們 可通過移動配重塊Q的位置，即通過改變q0的長度(也就改變了水平距離F)，來維持(3) 式的成立。這樣就保持了總的顛覆力矩Md-Mq仍舊為很小值(包括0)。
本發(fā)明具體工作流程如圖7所示，首先將工件(即荷載)安裝在載物平臺上，然后 力矩感應裝置檢測總顛覆力矩，根據(jù)檢測值驅(qū)動電機移動配重塊，直至總顛覆力矩達到最 小值時完成。這個測控過程在實際運行中是由控制系統(tǒng)反復進行的。
實施例2 如圖6所示，一種水平軸轉(zhuǎn)臺，與實施例1不同的在于所述水平軸轉(zhuǎn)臺 為單搖臂形式轉(zhuǎn)臺，所述導軌為單導軌，其他同實施例1。
如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋 為對本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對 其在形式上和細節(jié)上作出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種水平軸轉(zhuǎn)臺，包括載物平臺和水平傳動軸，所述載物平臺與水平傳動軸固定連 接，其特征在于所述水平傳動軸上還固定連接有導軌，所述導軌設置在所述水平傳動軸上 不影響機械運作的任何空間，所述導軌上設置有可沿所述導軌移動的配重塊；工作時可通 過移動所述配重塊的位置使得所述載物平臺及其荷載與所述配重塊為一體所產(chǎn)生的總的 顛覆力矩為0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平軸轉(zhuǎn)臺，其特征在于所述配重塊的重心q、所述水平傳 動軸的軸心ο以及所述載物平臺及其荷載的重心ρ在沿傳動軸軸線方向上的投影在一條直 線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平軸轉(zhuǎn)臺，其特征在于所述配重塊通過大速比的減速傳 動機構(gòu)驅(qū)動沿所述導軌移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水平軸轉(zhuǎn)臺，其特征在于所述大速比的減速傳動機構(gòu)為絲 杠螺母副加上蝸輪蝸桿副。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平軸轉(zhuǎn)臺，其特征在于所述水平軸轉(zhuǎn)臺為單搖臂形式轉(zhuǎn) 臺，所述導軌為單導軌。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平軸轉(zhuǎn)臺，其特征在于所述水平軸轉(zhuǎn)臺為雙搖臂形式轉(zhuǎn) 臺，所述導軌為雙導軌或單導軌，設置在所述水平軸轉(zhuǎn)臺及其荷載重心的兩側(cè)或一側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種水平軸轉(zhuǎn)臺，包括載物平臺和水平傳動軸，所述載物平臺與水平傳動軸固定連接，其特征在于所述水平傳動軸上還固定連接有導軌，所述導軌設置在所述水平傳動軸上不影響機械運作的任何空間，所述導軌上設置有可沿所述導軌移動的配重塊；工作時可通過移動所述配重塊的位置使得所述載物平臺及其荷載與所述配重塊為一體所產(chǎn)生的總的顛覆力矩為0。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，通過設置配重塊平衡載物平臺及其荷載產(chǎn)生的顛覆力矩，控制方便，能夠有效平衡水平軸轉(zhuǎn)臺的顛覆力矩。
文檔編號B25J19/00GK102029529SQ20101055847
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者朱美喜, 陸啟湘, 陸啟潭 申請人:南京四開電子企業(yè)有限公司