一種回轉分度裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種回轉分度裝置，包括基座、直線運動單元、運動轉化裝置、導向單元、負載、位置檢測傳感器、控制器。其中：直線運動單元與基座連接，其提供精確的直線位移及直線移動動力，并通過內(nèi)置編碼器將當前的位置反饋給控制器；運動轉化裝置與直線運動單元固定聯(lián)結，并在直線運動單元的驅動下作直線運動；負載作為為回轉分度裝置的角度定位輸出單元，它在導向單元的導向下能夠作圓周運動；位置檢測傳感器實時反饋負載的位移量。控制器通過對上述的反饋量進行運算，并控制直線運動單元運動作直線運動，從而帶動運動轉化裝置一并作直線運動，運動轉化裝置推動負載，在導向單元的導向作用下，負載旋轉到指定角度位置。通過這種方式，有效解決了小回轉角度、大扭矩輸出的精確回轉定位。
【專利說明】
一種回轉分度裝置
技術領域
[0001] 本實用新型涉及一種回轉分度裝置，屬于精密分度領域，特別是大負載、大回轉半 徑、回轉角度不超過90°的精密分度領域。
【背景技術】
[0002] 眾所周知，精密分度在一些儀表、數(shù)控加工領域出現(xiàn)，其常見的形式是在負載與電 機之間裝一個大傳動比的減速器，減速器中往往具有速比很大的蝸輪蝸桿傳動，而蝸輪蝸 桿傳動在加工安裝成本、潤滑、磨損等方面又存在比較突出的問題，故此，現(xiàn)有回轉分度裝 置傳動力矩較小。而在一些仰俯機構(仰俯角一般小于90度）中，負載可達數(shù)噸，這就需要一 種能夠傳遞大扭矩的精密分度裝置。因此，現(xiàn)有技術當中亟需要一種新型的技術方案來解 決這一問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種回轉分度裝置及分度方法，它利用 控制器對直線運動單元的直線位移輸入量和負載的回轉角度輸出量進行運算，并將直線運 動轉化為回轉運動，從而控制負載回轉到指定角度位置。
[0004] 本實用新型提供的一種回轉分度裝置至少包括:基座、直線運動單元、運動轉化裝 置、導向單元、負載、位置檢測裝置、控制器；
[0005] 所述直線運動單元與所述基座連接，其提供精確的直線位移及直線移動動力，并 通過內(nèi)置編碼器將當前的位置反饋給所述控制器，它至少包括伺服電機與直線位移運動輸 出接口；
[0006]所述運動轉化裝置與所述直線運動單元的直線位移運動輸出接口連接，并在直線 運動單元的驅動下作直線運動，其運動輸出模塊為滾輪或者滑塊；
[0007]所述導向單元至少具有起導向作用的圓弧形導軌或者轉軸，其安裝在所述基座 上，并對所述負載進行導向；
[0008] 所述負載為回轉分度裝置的角度定位輸出單元，它在所述導向單元的導向下能夠 作圓周運動，它至少包括一個接觸板，接觸板與運動轉化裝置中的運動輸出模塊接觸，并且 接觸的形式為線接觸或面接觸；
[0009] 所述位置檢測裝置用于檢測所述負載的位移，并反饋給所述控制器；
[0010] -種回轉分度裝置，其特征在于:所述運動轉化裝置中的運動輸出模塊為滾輪時， 其與負載上的接觸板的接觸形式表現(xiàn)為線接觸。
[0011] -種回轉分度裝置，其特征在于:所述運動轉化裝置中的運動輸出模塊為滑塊時， 其與負載上的接觸板的接觸形式表現(xiàn)為面接觸。
[0012] -種回轉分度裝置，其特征在于:所述負載上的接觸板共有兩塊，所述運動轉化裝 置中的運動輸出模塊位于兩個接觸板之間。
[0013] -種回轉分度裝置，其特征在于:所述伺服電機內(nèi)置編碼器，并且具備抱閘功能。
[0014] -種回轉分度裝置，其特征在于:所述伺服電機抱閘，使得直線運動輸出接口以及 運動轉化裝置保持不動，由于所述運動輸出模塊與接觸板的限位關系，負載卡死在指定位 置。
[0015] -種回轉分度裝置，其特征在于:所述負載的回轉運動是由所述直線運動單元的 直線運動轉化而來的。
[0016] -種回轉分度裝置，其特征在于:所述回轉分度裝置應用于水平回轉分度或傾斜 回轉(傾斜角度一般小于10°)分度時，所述負載是在轉軸的約束下作圓周運動，并且位置檢 測裝置安裝在轉軸附近。
[0017] 一種回轉分度裝置，其特征在于:所述回轉分度裝置作為小角度精密微調(diào)裝置， 并與其他常規(guī)回轉臺組合后，能實現(xiàn)360°回轉分度。
[0018] -種回轉分度裝置，其特征在于:所述回轉分度裝置應用于垂直回轉分度(仰俯分 度)或傾斜回轉(傾斜角不限)分度時，該裝置不包括轉軸，所述負載是在圓弧形導軌的導向 下作圓周運動，并且位置檢測裝置安裝在圓弧形導軌附近。
[0019] -種回轉分度裝置的分度方法，其特征在于:所述位置檢測裝置實時反饋所述負 載的位移，所述直線運動單元通過內(nèi)置的編碼器實時反饋當前的直線位移，所述控制器通 過對上述的反饋量進行運算，并控制直線運動單元運動作直線運動，從而帶動運動轉化裝 置一并作直線運動，運動轉化裝置推動負載，在導向單元的導向下，負載旋轉到指定角度位 置。
[0020] 通過上述設計方案，本實用新型帶來的有益效果為:本實用新型利用直線運動轉 化為旋轉運動的形式，實現(xiàn)回轉分度裝置的分度，在保證分度的精確性基礎上，還能夠實現(xiàn) 大回轉半徑、大力矩的輸出；能夠充分利用直線驅動技術(如:直線電機驅動技術、伺服電機 配減速器及滾珠絲杠的技術)在技術成熟度、標準化程度、精密性、潤滑、反向間隙等方面的 優(yōu)勢，簡化分度裝置的結構;利用特殊的結構設計，伺服電機抱閘，以及運動轉化裝置中的 運動輸出模塊與接觸板的限位關系，實現(xiàn)分度裝置的可靠定位。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本實用新型一種回轉分度裝置的第一種應用情況下的總體結構示意圖。（第 一實施方式）
[0022]圖2是運動轉化裝置采用滾輪作為運動輸出模塊的示意圖。（第一實施方式）
[0023]圖3是運動轉化裝置采用滑塊作為運動輸出模塊的示意圖。（第一實施方式）
[0024]圖4是本實用新型一種回轉分度裝置的運行原理示意圖。（第一實施方式）
[0025] 圖5是本實用新型一種回轉分度裝置分度方法所涉及的直線運動與旋轉運動轉化 關系的計算原理示意圖。（第一實施方式）
[0026] 圖6是本實用新型一種回轉分度裝置的第二種應用情況下的總體結構示意圖。（第 二實施方式）
【具體實施方式】
[0027] 下面，基于附圖對本實用新型的實施方式進行說明。
[0028]第一實施方式
[0029] 圖1~圖5示出本實用新型的第一實施方式。
[0030] 本實用新型一種回轉分度裝置的第一種應用情況下的總體結構如圖1所示，其主 要應用于垂直回轉分度或傾斜回轉分度場合，該回轉分度裝置至少包括用于支撐的基座 (1)、用于提供驅動力的直線運動單元(2)、與所述直線運動單元固定聯(lián)結并推動負載的運 動轉化裝置(3)、起導向作用的導向單元4(即圓弧形導軌(4.1))、作為角度輸出并定位的負 載(5)、檢測所述負載輸出位移的位置檢測裝置(6)、對直線運動單元(2)進行控制的控制器 ⑴。
[0031] 所述直線運動單元(2)與所述基座（1)連接，其提供精確的直線位移及直線移動動 力，并通過內(nèi)置編碼器將當前的位置反饋給所述控制器(7)，它至少包括伺服電機(2.1)與 直線位移運動輸出接口（ 2.2);
[0032] 如圖1、圖2和圖3所示，所述運動轉化裝置(3)與所述直線運動單元(2)的直線位移 運動輸出接口（2.2)連接，并在直線運動單元（2)的驅動下作直線運動，其運動輸出模塊 (3.1)采用滾輪或者滑塊；
[0033] 所述圓弧形導軌(4.1)與所述基座（1)連接，并對所述負載(5)進行導向以及承載 作用；
[0034] 所述負載(5)為回轉分度裝置的角度定位輸出單元，它在所述圓弧形導軌(4.1)的 導向下能夠作圓周運動，它至少包括一個接觸板(本例共有兩個，包括第一側接觸板(5.1)、 第二側接觸板(5.2))，所述第一側接觸板(5.1)以及第二側接觸板(5.2)位于所述運動轉化 裝置中的運動輸出模塊(3.1)的兩側，并且接觸的形式為線接觸或面接觸；
[0035] 所述位置檢測裝置(6)用于檢測所述負載(5)的位移量，并反饋給所述控制器(7)， 其安裝在圖1所示的位置一；
[0036] 所述控制器（7)根據(jù)上述反饋量作運算，并控制所述直線運動單元（2)作直線運 動，從而帶動運動轉化裝置(3)-并作直線運動，運動轉化裝置(3)推動所述負載(5)，在所 述圓弧形導軌(4.1)的導向下，所述負載(5)旋轉到指定角度位置。
[0037] -種回轉分度裝置的分度方法，如圖4和圖5所示:基于運算，結合將直線運動轉化 為旋轉運動的回轉分度裝置，實現(xiàn)精確的角度定位輸出；
[0038] a.當給定輸入量后，控制器根據(jù)直線運動與旋轉運動的轉化關系以及減速比輸出 脈沖量，從而控制執(zhí)行機構（即直線運動單元)作直線運動，驅動控制對象（即負載)作回轉 運動；
[0039] b.位置檢測裝置實時反饋控制對象的位移（即輸出量），控制器根據(jù)輸出量以及輸 入量做插補運算，并輸出補償脈沖量，使得控制對象(即負載)精確地回轉到指定位置；
[0040] 現(xiàn)以所述負載順時針旋轉分度為例，說明直線運動與旋轉運動的轉化關系如下：
[0041] 如圖5所示，假設所述負載的旋轉半徑為R，負載的回轉中心到所述運動轉化裝置 的滾子中心的垂直方向距離為A，滾子半徑為r，負載上的接觸板摩擦面與回轉半徑平行且 間距為e，則當負載順時針旋轉角度為巾時，所述運動轉化裝置從位置P移動至位置Q，移動 距離為S，那么可以得出直線運動與旋轉運動的轉化關系計算公式：
[0043]對于插補運算，可假設旋轉角度變化量為A (})，移動距離變化量為A S，則兩者關 系可表達成：
[0045] 優(yōu)選一:可取r = e，則直線運動與旋轉運動的轉化關系計算公式變?yōu)椋?br>[0046] S=AX tan <})
[0047] 插補運算時，變化量關系變?yōu)椋篈S=AXtan((i) + A (}))-AXtan((i))。
[0048] 優(yōu)選二:可取e = 0，則直線運動與旋轉運動的轉化關系計算公式變?yōu)椋?br>[0050]插補運算時，變化量關系變?yōu)椋?br>[0052]應該指出的是，所述負載(5)逆時針旋轉分度時，直線運動與旋轉運動的轉化關系 計算公式可以類似的得出。
[0053]第二實施方式
[0054] 接著，基于圖6對本實用新型的第二實施方式進行說明。
[0055] 在第一實施方式中，所述負載(5)是依靠圓弧形導軌(4.1)的進行導向的，并且圓 弧形導軌還可以起到承載作用，這在垂直回轉分度(仰俯分度)或傾斜回轉(傾斜角不限)分 度場合是有優(yōu)勢的，而在水平回轉分度中，轉軸的設置，無論從加工角度還是安裝調(diào)試角 度，都具有明顯優(yōu)勢，有鑒于此，在第二實施方式中，增加轉軸(4.2)，同時將位置檢測裝置 (6)安裝在圖6所示的位置二。
[0056] 根據(jù)該第二實施方式，所述負載(5)是依靠轉軸(4.2)的進行導向的，圓弧形導軌 只是起到承載作用，此種實施方式也能夠實現(xiàn)圖2、圖3、圖4以及圖5所述的各種結構與功 能，保證負載精確地回轉到指定位置，同時該回轉分度裝置可以作為小角度精密微調(diào)裝置， 與其他常規(guī)回轉臺組合后，能夠實現(xiàn)360°回轉分度。
[0057]總之，由于直線驅動（運動)技術比較成熟，本實用新型涉及的分度裝置在進行非 標設計時優(yōu)勢顯著;若直線驅動采用伺服電機+滾珠絲杠形式，則在潤滑方面效果更好，當 配合電機抱閘時，容易實現(xiàn)機構的鎖定。
[0058]本實用新型不局限于上述實施例，它可以作為獨立的分度裝置進行小角度精確分 度，也可以作為精密微調(diào)機構配合其它常規(guī)分度形式實現(xiàn)360度回轉分度，凡采用本實用新 型已指出的設計方式或者設計思路，均應認為在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種回轉分度裝置，其特征在于:所述回轉分度裝置至少包括:基座（I)、直線運動單 元(2)、運動轉化裝置(3)、導向單元(4)、負載(5)、位置檢測裝置(6)、控制器(7); 所述直線運動單元(2)至少包括伺服電機(2.1)與直線運動輸出接口（2.2)，并安裝在 所述基座（1)上； 所述運動轉化裝置(3)與所述直線運動輸出接口（2.2)連接，并在直線運動單元(2)的 驅動下作直線運動，其運動輸出模塊(3.1)為滾輪或者滑塊； 所述導向單元(4)至少具有起導向作用的圓弧形導軌(4.1)或者轉軸(4.2)，并安裝在 所述基座（1)上； 所述負載(5)為回轉分度裝置的角度定位輸出單元，它在所述導向單元(4)的導向作用 下能夠作圓周運動，它至少包括一個接觸板，接觸板與所述運動輸出模塊(3.1)接觸； 所述位置檢測裝置(6)檢測所述負載(5)的位移，并反饋給所述控制器(7)。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種回轉分度裝置，其特征在于:所述運動轉化裝置(3)中的 運動輸出模塊(3.1)為滾輪時，其與負載(5)上的接觸板的接觸形式表現(xiàn)為線接觸。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種回轉分度裝置，其特征在于:所述運動轉化裝置(3)中的 運動輸出模塊(3.1)為滑塊時，其與負載(5)上的接觸板的接觸形式表現(xiàn)為面接觸。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種回轉分度裝置，其特征在于:所述負載(5)上的接觸板包 括第一側接觸板(5.1)以及第二側接觸板(5.2)，所述運動轉化裝置(3)中的運動輸出模塊 (3.1) 位于第一側接觸板(5.1)以及第二側接觸板(5.2)之間。5. 根據(jù)權利要求1所述的一種回轉分度裝置，其特征在于:所述伺服電機（2.1)內(nèi)置編 碼器，并且具備抱閘功能。6. 根據(jù)權利要求1或5所述的一種回轉分度裝置，其特征在于：所述伺服電機（2.1)抱 閘，使得直線運動輸出接口（2.2)以及運動轉化裝置(3)保持不動，由于所述運動輸出模塊 (3.1) 與負載(5)上的接觸板的限位關系，負載(5)也被可靠的限位。7. 根據(jù)權利要求1所述的一種回轉分度裝置，其特征在于:所述負載(5)的回轉運動是 由所述直線運動單元(2)的直線運動轉化而來的。8. 根據(jù)權利要求1或7所述的一種回轉分度裝置，其特征在于:所述回轉分度裝置應用 于水平回轉分度或傾斜回轉分度時，所述負載(5)是在轉軸(4.2)的約束下作圓周運動，并 且位置檢測裝置(6)安裝在轉軸(4.2)附近。9. 根據(jù)權利要求1或7所述的一種回轉分度裝置，其特征在于:所述回轉分度裝置應用 于垂直回轉分度或傾斜回轉分度時，該裝置不包括轉軸(4.2)，所述負載(5)是在圓弧形導 軌(4.1)的導向下作圓周運動，并且位置檢測裝置(6)安裝在圓弧形導軌(4.1)附近。10. 根據(jù)權利要求1或7所述的一種回轉分度裝置，其特征在于:所述回轉分度裝置作為 小角度精密微調(diào)裝置，當它與其他常規(guī)回轉臺組合后，可以實現(xiàn)360°回轉分度。11. 根據(jù)權利要求1所述的一種回轉分度裝置，其特征在于:所述位置檢測裝置(6)反饋 所述負載(5)的位移，所述直線運動單元(2)通過編碼器實時反饋當前的直線位移，所述控 制器(7)通過對上述的反饋量進行運算，并控制直線運動單元(2)作直線運動，從而帶動運 動轉化裝置(3)-并作直線運動，運動轉化裝置(3)推動負載(5)，在導向單元(4)的導向下， 負載(5)旋轉到指定角度位置。
【文檔編號】B23Q16/02GK205465465SQ201620016882
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月4日
【發(fā)明人】徐華勒, 葉榮偉, 湯龍舟, 翁警濤, 徐國明, 楊峰, 楊蓓蓓, 張愛新
【申請人】杭州航驗環(huán)境技術有限公司