[实用新型]一种水平轴转台

说明书

技术领域

本实用新型属于机械系统领域，具体涉及一种水平轴转台。

背景技术

在机床和机器人行业，大量地使用了转台。转台的作用是支撑需要某种转动的重物。由于转台加上其支撑的重物的总合成质心(或重心)不一定落在转台旋转轴的轴线上。在转轴处于不同的旋转角度时，地球引力对上述重量的总重力就不一定通过支撑轴线。最常见的一种情况是水平轴转台(也包括旋转轴在水平方向含有非零的分量，即与水平方向非正交的场合)。这样在转台旋转到不同角度时，由于质心偏离旋转轴的轴线(也称为支撑轴线)而形成附加转动力矩(我们且称之为颠覆力矩)，实际当中往往倾向于把重物的重心拉至支撑轴线的正下方，这个力矩在机床和机器人行业常带来严重的平衡问题。例如增加了对控制系统(用于控制转台动作)的非线性干扰力(与转角关系非线性)，即转台的旋转成为震动力的来源。在不同轴角时用于刹车所要求的力也会因此变得不同。

为了克服上述颠覆力矩，通常的解决办法有如下几种方案：

第一、加大动力源的旋转力矩，主要方案是在转台2’上设置大功率的力矩电机1’，如图1所示。这种方案的缺点是增加了机械的重量，加大了能耗，而且对刹车要求更苛刻。

第二、采用大速比的减速机构，如在转台2’上设置蜗轮蜗杆装置3’，以产生克服颠覆力的足够力矩，如图2所示。这种方案的缺点是产生了回差误差(例如齿隙误差)，运转往一个方向时所有部件往一个方向靠，而往另一个方向时所有部件往另一个方向靠。这种回差由于重物在旋转角不同时变形也不同，使精密加工或精密定位几乎不可能了。

第三、中国专利ZL200710010149.8公开的一种平衡颠覆力矩的系统，其通过连杆一端固定在转轴上，另一端铰接在活塞杆上；活塞设置在汽缸内，汽缸的底部安装滚轮。这种装置的缺陷是结构太复杂，采用了气压或液压控制系统，当控制系统断电时，没有自锁能力。

实用新型内容

发明目的：本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构简单、控制方便、能够有效平衡颠覆力矩的水平轴转台。

技术方案：本实用新型所述的一种水平轴转台，包括载物平台和水平传动轴，所述载物平台与水平传动轴固定连接，所述水平传动轴上还固定连接有导轨，所述导轨设置在所述水平传动轴上不影响机械运作的任何空间，所述导轨上设置有可沿所述导轨移动的配重块；工作时可通过移动所述配重块的位置使得所述载物平台及其荷载与所述配重块为一体所产生的总的颠覆力矩为0。

比较优选的方案为：所述配重块的重心q、所述水平传动轴的轴心o以及所述载物平台及其荷载的重心p在沿传动轴轴线方向上的投影在一条直线上。这样，载物平台及其荷载转动到任何角度，都不需要调整配重块的位置。

带有配重块的水平轴转台中的力矩感应装置可以感知力矩的变化，并与控制系统相连，当工件重量发生变化时，控制系统就会驱动动力系统(一般为电机)将配重块进行上下移动，直到合力矩达到一很小值为止。为了使配重块具有极佳的自锁功能，所述配重块通过大速比的减速传动机构驱动沿所述导轨移动，比较优选采用丝杠螺母副加上蜗轮蜗杆副。速比达到了一百甚至几百以上，这样就实现了极佳的自锁功能。在突然断电的情况下配重块也会因自锁而不会造成作业事故，配重块加载物平台及其荷载的总重心仍将保持在支撑的旋转轴上，即：总颠覆力矩Md-Mq始终保持在0或者一个很小值。当然，采用大速比的减速传动机构带来的另一个好处就是由于速比大而可选择一个很小功率的电机(小至几十瓦以下)来驱动此直线传动机构，省却了昂贵的液压/气压装置及其控制系统。

本实用新型装置可以适用于各种水平轴转台，当所述水平轴转台为单摇臂形式转台，所述导轨优选为单导轨；当所述水平轴转台为双摇臂形式转台，所述导轨优选为双导轨或单导轨，设置在所述水平轴转台及其荷载重心的两侧或某一侧。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：1、本实用新型结构简单，通过设置配重块平衡载物平台及其荷载产生的颠覆力矩，控制方便，能够有效平衡水平轴转台的颠覆力矩；2、本实用新型应用广泛，不只应用到数控机床和机器人行业，还可广泛应用到需要平衡颠覆力矩的各种水平转动机构。

附图说明

图1为通过大功率力矩电机平衡颠覆力矩的水平轴转台结构示意图；

图2为通过蜗轮蜗杆装置平衡颠覆力矩的水平轴转台结构示意图；

图3为本实用新型实施例1的水平轴转台结构示意图；

图4为本实用新型实施例1的水平轴转台结构另一示意图，重心因荷载物很高而重心高于支撑轴的情况；