一种大负载内中空高精度三轴卧式转台的制作方法

本发明涉及一种三轴转台，特别是一种大负载内中空高精度三轴卧式转台。

背景技术：

传统三轴卧式转台包括外框机构、中框机构、内框机构，其中外框机构包括：外框架、外框伺服电机、行星减速器a、小齿轮a、末级大齿轮a、外框轴、角编码a、旋转变压器a；中框机构包括:中框架、中框伺服电机、行星减速器b、小齿轮b、末级大齿轮b、中框轴、角编码b、旋转变压器b；内框机构包括：内框架、内框伺服电机、行星减速器c、小齿轮c、末级大齿轮c、角编码c、圆光栅、负载安装架。

外框机构位于转台最外端，由外框伺服电机和行星减速器组成驱动装置，通过行星减速器末级齿轮副驱动外框回转，外框机构回转带动中框机构做旋转运动。中框机构由中框伺服电机和行星减速器组成驱动装置，通过行星减速器末级齿轮副驱动内框机构转动，带动其上安装的被测设备做旋转运动。内框机构由内框伺服电机和行星减速器组成驱动装置，通过行星减速器末级齿轮副驱动内框支架转动。这种转台在大负载大角加速度情况下的缺点是：第一，台体框架跨度尺寸大，造成框架转动惯量大，谐振频率低；第二，转台重量大，尺寸大，对转台的安装地基提出更高的要求，成本较高；第三，精度低，难以满足用户需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种大负载内中空高精度三轴卧式转台，解决台体框架跨度尺寸大、谐振频率低、转台重量大、成本较高的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种大负载内中空高精度三轴卧式转台，包括：

底座，所述底座为开口向上的u型底座，包括底壁、第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和第二侧壁连接在底壁的两端；

两组外框组件,所述两组外框组件分别与第一侧壁和第二侧壁固定连接；

中框架，所述中框架的两端各与一组外框组件相连接，所述中框架在两组外框组件的带动下做旋转运动；

第一角度测量装置,所述第一角度测量装置与外框组件相连接，用于测量中框架的旋转角度；

两组中框组件，所述两组中框组件均与中框架固定连接；

内框架，所述内框架与两组中框组件分别连接，并在中框组件的带动下做旋转运动；

第二角度测量装置,所述第二角度测量装置与中框组件相连接，用于测量内框架的旋转角度；

内框组件，所述内框组件与内框架固定连接；

负载安装架，所述负载安装架与内框组件固定连接，并在内框组件的带动下转动；

圆光栅，圆光栅与内框组件相连接，用于测量负载安装架的旋转角度。

本发明的有益效果是：本发明的大负载内中空高精度三轴卧式转台，取消了传统的伺服电机、行星减速器、末级齿轮的传动方式，采用力矩电机驱动回转轴系的方式，解决了台体框架跨度尺寸大、转动惯量大、精度低、谐振频率低等问题。

进一步，每组所述外框组件包括外框轴系、外框轴承座和外框力矩电机，所述外框轴承座与第一侧壁或第二侧壁固定连接，所述外框轴系套设在外框轴承座内并与外框轴承座转动连接，所述外框力矩电机的输出轴与外框轴系相连接，所述外框力矩电机与外框轴承座固定连接；所述中框架与外框轴系相连接，并在外框轴系的带动下做旋转运动；所述第一角度测量装置固定连接在外框力矩电机的外侧。

上述进一步方案的有益效果在于：提供一种的具体的外框组件的驱动方式，其中所述外框轴系包括转动连接的旋转轴和成对角接触球轴承31。这一外框组件的连接方式，能够不通过传统的伺服电机、行星减速器、末级齿轮的传动方式的实现回转轴系的转动驱动，从而解决了台体框架跨度尺寸大、转动惯量大、精度低、谐振频率低等问题。

进一步，所述外框组件还包括外框罩，所述外框罩设置在外框轴承座外侧，并与底座通过螺钉固定连接。

上述进一步方案的有益效果在于：外框罩的设置一方面是能够将其的细节组件包裹在其内，从外形上看，更加整齐美观，另一方面能够避免外界的粉尘进入各个部件的连接处，影响使用寿命。

进一步，每组所述中框组件包括中框轴系和中框力矩电机，所述中框力矩电机与中框架固定连接，所述中框轴系的一端与中框力矩电机的输出轴连接；所述第二角度测量装置固定连接在外框力矩电机的外侧。

上述进一步方案的有益效果在于：提供一种的具体的中框组件的驱动方式，其中所述中框轴系包括转动连接的旋转轴和成对角接触球轴承31。这一中框组件的连接方式，能够不通过传统的伺服电机、行星减速器、末级齿轮的传动方式的实现回转轴系的转动驱动，从而解决了台体框架跨度尺寸大、转动惯量大、精度低、谐振频率低等问题。

进一步，所述中框组件还包括中框罩，所述中框罩设置在中框轴承座外侧，并与底座通过螺钉固定连接。

上述进一步方案的有益效果在于：中框罩的设置一方面是能够将其的细节组件包裹在其内，从外形上看，更加整齐美观，另一方面能够避免外界的粉尘进入各个部件的连接处，影响使用寿命。

进一步，所述内框组件包括内框轴系和内框力矩电机，所述内框力矩电机与内框固定连接，所述内框轴系与内框力矩电机的输出轴相连接；所述圆光栅置于内框力矩电机外侧并与内框力矩电机相连接。

上述进一步方案的有益效果在于：提供一种的具体的内框组件的驱动方式，其中所述内框轴系包括转动连接的内框轴和成对角接触球轴承31，所述内框轴为中空轴，所述负载安装架固定连接在内框轴上。这一中框组件的连接方式，能够不通过传统的伺服电机、行星减速器、末级齿轮的传动方式的实现回转轴系的转动驱动，从而解决了台体框架跨度尺寸大、转动惯量大、精度低、谐振频率低等问题。

进一步，所述第一角度测量装置和第二角度测量装置均为角度编码器，其中，所述第一角度测量装置为角度编码器a，所述第二角度测量装置为角度编码器b。

上述进一步方案的有益效果在于：选择角度编码器作为测量中框架和内框架的转动角度的角度测量装置，结合其功能上的限定较小，能够更好的进行角度的测量，从而更好的解决台体框架精度低、谐振频率低的问题。

进一步，还包括锁定销a和锁定销b，锁定销a连接在外框组件外侧，锁定销b连接在中框架底部，当锁定销a和锁定销b均解锁时，中框架可以转动，当锁定销a和锁定销b中至少一个锁定时，中框架处于锁定状态，不能转动。

上述进一步方案的有益效果在于：锁定销的设置，能够限定其在非使用状态下不能发生转动位移，从而减少了矫正的难度，并且使其使用起来更为安全可靠。

进一步，还包括外框缓冲器，所述外框缓冲器通过外框缓冲器支架安装在底座的底壁上，所述外框缓冲器的高度与外框组件的高度相适配，用于限定外框组件的运动范围。

上述进一步方案的有益效果在于：外框缓冲器的设置，能够有效的限定外框组件的运动范围，进而进一步限定中框架的运动范围，有效的保证转台的精度和准度。

附图说明

图1，一种大负载内中空高精度三轴卧式转台立体图；

图2，一种大负载内中空高精度三轴卧式转台主视图；

图3，一种大负载内中空高精度三轴卧式转台俯视图；

图4，一种大负载内中空高精度三轴卧式转台侧视图；

图5，一种大负载内中空高精度三轴卧式转台剖视图；

图6，一种大负载内中空高精度三轴卧式转台内框机构局部剖视图。

附图标记说明：

1.角编码器a，2.角编码器b，3.中框架，4.u型底座，5.锁定销a，7.外框轴承座a，8.外框轴承座b，9.外框力矩电机a，10.外框力矩电机b，11.外框轴系a，12外框轴系b，13.外框罩a，14.外框罩b，15.中框轴系a，16.中框轴系b，17.中框力矩电机a17，18.中框力矩电机b，19.中框罩a，20.中框罩b，21.外框缓冲器a，22.外框缓冲器b，23.外框缓冲器支架a，24.外框缓冲器支架b，25.锁定销b，26.内框力矩电机，27.内框轴系，28.内框架，29.圆光栅，30.负载安装架，31.成对角接触球轴承31，32.旋转轴，33.锁紧螺母，34.内框轴，35.测试负载。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

附图1-6给出了一种具体的大负载内中空高精度三轴卧式转台得结构，包括：角度编码器a1、中框架3、角度编码器b2、内框架28、圆光栅29、负载安装架30，还包括：u型底座4、外框轴承座a7、外框轴承座b8、外框力矩电机a9、外框力矩电机b10、外框轴系a11、外框轴系b12、成对角接触球轴承31、旋转轴32、锁紧螺母33、外框罩a13、外框罩b14、锁定销a5、外框缓冲器a21、外框缓冲器b22、外框缓冲器支架a23、外框缓冲器支架b24、中框罩a19、中框罩b20、锁定销b25、中框力矩电机a17、中框力矩电机b18、中框轴系a15、中框轴系b16、内框力矩电机26、内框轴系27、内框轴、测试负载35。

外框轴系a11由成对角接触球轴承31与旋转轴32组成，成对角接触球轴承31安装在旋转轴32上，有锁紧螺母33固定。外框轴系b12与外框轴系a11结构类似。中框轴系a15、中框轴系b16、内框轴系27均与外框轴系a11类似。外框轴系a11和外框力矩电机a9置于外框轴承座a7的内部，外框轴承座a7置于u型底座4一端，并螺钉固定；外框轴系b12和外框力矩电机b10置于外框轴承座b8的内部，外框轴承座b8置于u型底座4另一端，并螺钉固定；外框力矩电机a9置于外框轴系a11的外侧，并用螺钉固定；外框力矩电机b10置于外框轴系b12的外侧，并用螺钉固定；角度编码器a置于外框力矩电机a9的外侧，并用螺钉固定；外框罩a13置于外框轴承座a7的外侧，并用螺钉固定；外框罩b14置于外框轴承座b8的外侧，并用螺钉固定；锁定销a5置于外框轴承座a7的外侧，并螺钉固定；外框缓冲器a21安装在外框缓冲器支架a23上，并螺钉固定；外框缓冲器支架a23安装在u型底座4上，并螺钉固定；外框缓冲器b22安装在外框缓冲器支架b24上，并螺钉固定；外框缓冲器支架b24安装在u型底座4上，并螺钉固定；中框架3为八边形框架结构，置于外框轴承座a7和外框轴承座b8之间，并螺钉固定；中框轴系a15和中框力矩电机a17置于中框架3一端，并螺钉固定；中框轴系b16和中框力矩电机b18置于中框架3另一端，并螺钉固定；中框力矩电机a17置于中框轴系a15的外侧，并用螺钉固定；中框力矩电机b18置于中框轴系a15的外侧，并用螺钉固定；角编码器b2置于中框力矩电机a17外侧，并螺钉固定；中框罩a19置于中框力矩电机a17外侧并螺钉固定；中框罩b20置于中框力矩电机b18外侧，并螺钉固定；锁定销b25置于中框架3底部，并螺钉固定；内框架28为环形结构。内框架28置中框轴系a15与中框轴系b16之间，并通过螺钉固定。内框力矩电机26和内框轴系27置于内框架28内，并螺钉固定；内框力矩电机26置于内框轴系27的外侧；圆光栅29置于内框力矩电机26外侧，并螺钉固定；负载安装架30置于内框轴上端面，并螺钉固定；内框轴为内中空结构。测试负载35置于负载安装架30上，并螺钉固定。

一种大负载内中空高精度三轴卧式转台工作时，首先将被测试负载35置于负载安装架30上，并螺钉固定，锁定销a5、锁定销b25处于解锁状态，给大角加速度三轴转台加电，操作控制界面，分别依次输入外框、中框、内框所需要的位置角度，然后转台由外框力矩电机a9和外框力矩电机b10分别驱动外框轴系a11和外框轴系b12带动中框架3做旋转运动，通过角编码器a1进行位置和速度反馈并定位；由中框力矩电机a17和中框力矩电机b18分别驱动中框轴系a15和中框轴系b16带动内框架28做回转运动，通过角编码器b2进行位置和速度反馈并定位；内框力矩电机26驱动内框轴系27带动负载安装架30做回转运动，通过圆光栅29进行位置反馈并定位；外框缓冲器a21、外框缓冲器b22用于限定外框机构的运动范围。工控机开始测试、记录、保存数据。在操作界面依次输入不同的角度数值，可以进行不同位置的测试、记录、数据保存。完成整个工作后，关闭控制界面、工控机、总电源，完成测试工作。

本发明的一种大负载内中空高精度三轴卧式转台工作时，首先将被测试负载35置于负载安装架30上，并螺钉固定，锁定销a、锁定销b25处于解锁状态，给大角加速度三轴转台加电，操作控制界面，分别依次输入外框、中框、内框所需要的位置角度，然后转台由外框力矩电机a和外框力矩电机b分别驱动外框轴系a和外框轴系b带动中框架做旋转运动，通过角编码器a进行位置和速度反馈并定位；由中框力矩电机a和中框力矩电机b分别驱动中框轴系a和中框轴系b带动内框架28做回转运动，通过角编码器b进行位置和速度反馈并定位；内框力矩电机26驱动内框轴系27带动负载安装架30做回转运动，通过圆光栅29进行位置反馈并定位；外框缓冲器a21、外框缓冲器b22用于限定外框机构的运动范围。工控机开始测试、记录、保存数据。在操作界面依次输入不同的角度数值，可以进行不同位置的测试、记录、数据保存，完成整个工作后，关闭控制界面、工控机、总电源，完成测试工作。

换而言之，本发明提供一种本发明提供一种大负载内中空高精度三轴卧式转台，包括：底座，所述底座为u型底座，包括底壁、第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和第二侧壁连接在底壁的两端；两组外框组件,所述两组外框组件分别与第一侧壁和第二侧壁固定连接；中框架，所述中框架的两端各与一组外框组件相连接，所述中框架在两组外框组件的带动下做旋转运动；第一角度测量装置,所述第一角度测量装置与外框组件相连接，用于测量中框架的旋转角度；两组中框组件，所述两组中框组件均与中框架固定连接；内框架，所述内框架与两组中框组件分别连接，并在中框组件的带动下做回转运动；第二角度测量装置,所述第二角度测量装置与中框组件相连接，用于测量内框架的旋转角度；内框组件，所述内框组件与内框固定连接；负载安装架，所述负载安装架与内框组件固定连接，并在内框组件的带动下转动；圆光栅，圆光栅与内框组件相连接，用于测量负载安装架的旋转角度。

每组所述外框组件包括外框轴系、外框轴承座和外框力矩电机，所述外框轴承座与第一侧壁或第二侧壁固定连接，所述外框轴系套设在外框轴承座内并与外框轴承座转动连接，所述外框力矩电机的输出轴与外框轴系相连接，所述外框力矩电机与外框轴承座固定连接；所述中框架与外框轴系相连接，并在外框轴系的带动下做旋转运动；所述第一角度测量装置固定连接在外框力矩电机的外侧。提供一种的具体的外框组件的驱动方式，其中所述外框轴系包括转动连接的旋转轴和成对角接触球轴承。这一外框组件的连接方式，能够不通过传统的伺服电机、行星减速器、末级齿轮的传动方式的实现回转轴系的转动驱动，从而解决了台体框架跨度尺寸大、转动惯量大、精度低、谐振频率低等问题。

所述外框组件还包括外框罩，所述外框罩设置在外框轴承座外侧，并与底座通过螺钉固定连接。外框罩的设置一方面是能够将其的细节组件包裹在其内，从外形上看，更加整齐美观，另一方面能够避免外界的粉尘进入各个部件的连接处，影响使用寿命。

每组所述中框组件包括中框轴系和中框力矩电机，所述中框力矩电机与中框架固定连接，所述中框轴系的一端与中框力矩电机的输出轴连接；所述第二角度测量装置固定连接在外框力矩电机的外侧。提供一种的具体的中框组件的驱动方式，其中所述中框轴系包括转动连接的旋转轴和成对角接触球轴承。这一中框组件的连接方式，能够不通过传统的伺服电机、行星减速器、末级齿轮的传动方式的实现回转轴系的转动驱动，从而解决了台体框架跨度尺寸大、转动惯量大、精度低、谐振频率低等问题。

所述中框组件还包括中框罩，所述中框罩设置在中框轴承座外侧，并与底座通过螺钉固定连接。中框罩的设置一方面是能够将其的细节组件包裹在其内，从外形上看，更加整齐美观，另一方面能够避免外界的粉尘进入各个部件的连接处，影响使用寿命。

所述内框组件包括内框轴系和内框力矩电机，所述内框力矩电机与内框固定连接，所述内框轴系与内框力矩电机的输出轴相连接；所述圆光栅置于内框力矩电机外侧并与内框力矩电机相连接。提供一种的具体的内框组件的驱动方式，其中所述内框轴系包括转动连接的内框轴和成对角接触球轴承，所述内框轴为中空轴，所述负载安装架固定连接在内框轴上。这一中框组件的连接方式，能够不通过传统的伺服电机、行星减速器、末级齿轮的传动方式的实现回转轴系的转动驱动，从而解决了台体框架跨度尺寸大、转动惯量大、精度低、谐振频率低等问题。

所述第一角度测量装置和第二角度测量装置均为角度编码器，选择角度编码器作为测量中框架和内框架的转动角度的角度测量装置，结合其功能上的限定较小，能够更好的进行角度的测量，从而更好的解决台体框架精度低、谐振频率低的问题。

还包括锁定销a和锁定销b，锁定销a连接在外框组件外侧，锁定销b连接在中框架底部，但锁定销a和锁定销b均解锁时，中框架可以转动，当锁定销a和锁定销b均锁定时，中框架处于锁定状态，不能转动。锁定销的设置，能够限定其在非使用状态下不能发生转动位移，从而减少了矫正的难度，并且使其使用起来更为安全可靠。

还包括外框缓冲器，所述外框缓冲器通过外框缓冲器支架安装在底座的底壁上，所述外框缓冲器的高度与外框组件的高度相适配，用于限定外框组件的运动范围。外框缓冲器的设置，能够有效的限定外框组件的运动范围，进而进一步限定中框架的运动范围，有效的保证转台的精度和准度。

本发明的大负载内中空高精度三轴卧式转台，取消了传统的伺服电机、行星减速器、末级齿轮的传动方式，采用力矩电机驱动回转轴系的方式，解决了台体框架跨度尺寸大、转动惯量大、精度低、谐振频率低等问题。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。