一種三旋轉自由度的運動平臺的制作方法
【專利摘要】本發明涉及轉動機構技術領域，公開一種三旋轉自由度的運動平臺，包括：自下而上設置的一層底座、二層底座、三層底座、工作平臺，所述一層底座與二層底座之間、二層底座與三層底座之間、三層底座與工作平臺之間分別通過第一渦輪蝸桿系統、第二渦輪蝸桿系統、第三渦輪蝸桿系統連接；所述第一渦輪蝸桿系統用于實現X軸旋轉，所述第二渦輪蝸桿系統用于實現Y軸旋轉，第三渦輪蝸桿系統用于實現Z軸旋轉。本發明渦輪蝸桿系統傳動的三自由度旋轉運動平臺，該運動平臺利用渦輪蝸桿傳動單級傳動比大、結構緊湊，傳動平穩、無噪音，具有自鎖功能等優點，大大提高空間利用率，減少機構質量，從而達到降低驅動裝置負擔的目的。
【專利說明】
一種三旋轉自由度的運動平臺
技術領域
[0001 ] 本發明涉及轉動機構技術領域，特別涉及一種三旋轉自由度的運動平臺。
【背景技術】
[0002]三自由度運動平臺由于驅動關節少、性價比高等優點，廣泛應用于各種操作器、可靠性研究的模擬實驗設備，其在航空、航天、航海、汽車、醫療、冶金及民用娛樂等領域有很好的應用前景。
[0003]目前，三自由度運動平臺驅動方式主要有氣動、液壓、電機驅動等幾種。其中，氣動裝置負載一般比較小，液壓裝置的控制系統較為復雜；現有三自由度運動平臺的傳動方式主要為齒輪傳動、帶輪傳動等；但是，齒輪或帶輪傳動的主要缺點在于減速比小，需額外鎖止機構。
【發明內容】
[0004]本發明旨在克服現有三自由度旋轉運動平臺的缺陷，解決結構復雜，占用空間多、質量大等問題，提供一種三旋轉自由度的運動平臺。
[0005]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0006]本發明提供一種三旋轉自由度的運動平臺，包括:自下而上設置的一層底座、二層底座、三層底座、工作平臺，所述一層底座與二層底座之間、二層底座與三層底座之間、三層底座與工作平臺之間分別通過第一渦輪蝸桿系統、第二渦輪蝸桿系統、第三渦輪蝸桿系統連接，所述第一渦輪蝸桿系統、第二渦輪蝸桿系統、第三渦輪蝸桿系統分別通過三個驅動組件控制，所述三個驅動組件分別設置在一層底座、二層底座、三層底座上；所述第一渦輪蝸桿系統用于實現X軸旋轉，所述第二渦輪蝸桿系統用于實現Y軸旋轉，第三渦輪蝸桿系統用于實現Z軸旋轉。
[0007]一些實施例中，所述第一渦輪蝸桿系統包括第一渦輪軸、第一渦輪、第一蝸桿，所述第一渦輪軸與所述一層底座轉動連接；所述第一渦輪軸與第一渦輪及二層底座固定連接，所述第一蝸桿與第一渦輪嚙合連接，所述驅動組件驅動所述第一蝸桿；所述第一渦輪豎直布置。
[0008]—些實施例中，所述第二渦輪蝸桿系統包括第二渦輪軸、第二渦輪、第二蝸桿，所述第二渦輪軸與所述二層底座轉動連接；所述第二渦輪軸與第二渦輪及三層底座固定連接，所述第二蝸桿與第二渦輪嚙合連接，所述驅動組件驅動所述第二蝸桿；所述第二渦輪豎直布置且與所述第一渦輪垂直。
[0009]一些實施例中，所述第三渦輪蝸桿系統包括交叉滾子軸承、第三渦輪、第三蝸桿，所述第三渦輪上方與所述工作平臺固定連接，所述第三渦輪下方與所述交叉滾子軸承的外圈固定連接，所述交叉滾子軸承的內圈與三層底座固定連接；所述第三蝸桿與第三渦輪嚙合連接，所述驅動組件驅動所述第三蝸桿；所述第三渦輪水平布置。
[0010]—些實施例中，驅動所述第一渦輪蝸桿系統的驅動組件包括第一電機支架和固定在所述第一電機支架上的驅動電機，所述驅動電機的電機輸出軸與所述第一蝸桿的一端通過聯軸器固定連接，所述第一蝸桿的另一端與第一軸承座支架轉動連接；所述第一軸承座支架、第一電機支架固定在所述一層底座上。
[0011]—些實施例中，驅動所述第二渦輪蝸桿系統的驅動組件包括第二電機支架和固定在所述第二電機支架上的驅動電機，所述驅動電機的電機輸出軸與所述第二蝸桿的一端通過聯軸器固定連接，所述第二蝸桿的另一端與第二軸承座支架轉動連接；所述第二軸承座支架、第二電機支架固定在所述二層底座上。
[0012]—些實施例中，驅動所述第三渦輪蝸桿系統的驅動組件包括第三電機支架和固定在所述第三電機支架上的驅動電機，所述驅動電機的電機輸出軸與所述第三蝸桿的一端通過聯軸器固定連接，所述第三蝸桿的另一端與第三軸承座支架轉動連接；所述第三軸承座支架、第三電機支架固定在所述三層底座上。
[0013]本發明的有益效果在于:渦輪蝸桿系統傳動的三自由度旋轉運動平臺，該運動平臺利用渦輪蝸桿傳動單級傳動比大、結構緊湊，傳動平穩、無噪音，具有自鎖功能等優點，大大提高空間利用率，減少機構質量，從而達到降低驅動裝置負擔的目的。
【附圖說明】
[0014]圖1示意性示出根據本發明第一實施例的三旋轉自由度的運動平臺的整體結構圖。
[0015]圖2示意性示出根據本發明第二實施例的驅動組件的結構圖。
[0016]圖3示意性示出根據本發明第三實施例的一層底座驅動的結構正視圖。
[0017]圖4示意性示出根據本發明第三實施例的一層底座驅動的結構俯視圖。
[0018]圖5示意性示出根據本發明第四實施例的三層底座驅動的結構圖。
[0019]圖6示意性示出根據本發明第四實施例的工作平臺的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，而不構成對本發明的限制。
[0021]本發明提供一種三旋轉自由度的運動平臺，包括:自下而上設置的一層底座、二層底座、三層底座、工作平臺，所述一層底座與二層底座之間、二層底座與三層底座之間、三層底座與工作平臺之間分別通過第一渦輪蝸桿系統、第二渦輪蝸桿系統、第三渦輪蝸桿系統連接，所述第一渦輪蝸桿系統、第二渦輪蝸桿系統、第三渦輪蝸桿系統分別通過三個驅動組件控制，所述三個驅動組件分別設置在一層底座、二層底座、三層底座上；所述第一渦輪蝸桿系統用于實現X軸旋轉，所述第二渦輪蝸桿系統用于實現Y軸旋轉，第三渦輪蝸桿系統用于實現Z軸旋轉。
[0022]本發明渦輪蝸桿系統傳動的三自由度旋轉運動平臺，該運動平臺利用渦輪蝸桿傳動單級傳動比大、結構緊湊，傳動平穩、無噪音，具有自鎖功能等優點，大大提高空間利用率，減少機構質量，從而達到降低驅動裝置負擔的目的。
[0023]所述第一渦輪蝸桿系統包括第一渦輪軸、第一渦輪、第一蝸桿，所述第一渦輪軸與所述一層底座轉動連接；所述第一渦輪軸與第一渦輪及二層底座固定連接，所述第一蝸桿與第一渦輪嚙合連接，所述驅動組件驅動所述第一蝸桿；所述第一渦輪豎直布置。
[0024]所述第二渦輪蝸桿系統包括第二渦輪軸、第二渦輪、第二蝸桿，所述第二渦輪軸與所述二層底座轉動連接；所述第二渦輪軸與第二渦輪及三層底座固定連接，所述第二蝸桿與第二渦輪嚙合連接，所述驅動組件驅動所述第二蝸桿；所述第二渦輪豎直布置且與所述第一渦輪垂直。
[0025]所述第三渦輪蝸桿系統包括交叉滾子軸承、第三渦輪、第三蝸桿，所述第三渦輪上方與所述工作平臺固定連接，所述第三渦輪下方與所述交叉滾子軸承的外圈固定連接，所述交叉滾子軸承的內圈與三層底座固定連接；交叉滾子軸承內圈固定連接在三層底座中央；所述第三蝸桿與第三渦輪嚙合連接，所述驅動組件驅動所述第三蝸桿；所述第三渦輪水平布置。
[0026]驅動所述第一渦輪蝸桿系統的驅動組件包括第一電機支架和固定在所述第一電機支架上的驅動電機，所述驅動電機的電機輸出軸與所述第一蝸桿的一端通過聯軸器固定連接，所述第一蝸桿的另一端與第一軸承座支架轉動連接；所述第一軸承座支架、第一電機支架固定在所述一層底座上。
[0027]驅動所述第二渦輪蝸桿系統的驅動組件包括第二電機支架和固定在所述第二電機支架上的驅動電機，所述驅動電機的電機輸出軸與所述第二蝸桿的一端通過聯軸器固定連接，所述第二蝸桿的另一端與第二軸承座支架轉動連接；所述第二軸承座支架、第二電機支架固定在所述二層底座上。
[0028]驅動所述第三渦輪蝸桿系統的驅動組件包括第三電機支架和固定在所述第三電機支架上的驅動電機，所述驅動電機的電機輸出軸與所述第三蝸桿的一端通過聯軸器固定連接，所述第三蝸桿的另一端與第三軸承座支架轉動連接；所述第三軸承座支架、第三電機支架固定在所述三層底座上。
[0029]采用渦輪蝸桿系統，蝸桿與驅動電機輸出軸通過聯軸器連接，該傳動方式減速比大，能夠逆向自鎖，保證驅動組件結構緊湊，靈活；同時，驅動組件構成獨立模塊，每層底座采用相同渦輪蝸桿驅動機構，模塊化程度高，便于維護與安裝，互換性好。
[0030]實施例1
[0031]如圖1所示，本發明三旋轉自由度的運動平臺，具體地包括，一層底座1、驅動組件
2、渦輪軸3、二層底座4、渦輪5、三層底座6、工作平臺7、交叉滾子軸承12，其中，驅動組件2包括，驅動電機8、電機架9，蝸桿10、軸承座11，可實現繞X、Y、Z三個軸的旋轉運動。
[0032]—層底座I與二層底座4、二層底座4與三層底座6通過渦輪軸3連接，其中，渦輪軸3與下層底座形成轉動連接，與渦輪5及其上層底座形成固定連接；3組驅動組件2分別固定在三個底座(1、4、6)上。
[0033]實施例2
[0034]如圖2所示，本發明三旋轉自由度的運動平臺，具體地，驅動組件2包括:驅動電機8與電機支架9固連，電機輸出軸與蝸桿10通過聯軸器固定連接，蝸桿10與軸承座支架11轉動連接。
[0035]實施例3
[0036]如圖3和4所示，本發明三旋轉自由度的運動平臺，具體地，在一層底座I上，驅動組件2安裝位置應確保渦輪5與蝸桿10準確嚙合；渦輪軸3與一層底座I轉動連接，與二層底座4及渦輪5固定連接；二層底座4上各零件安裝與一層底座I布置相同。
[0037]實施例4
[0038]如圖5和6所示，本發明三旋轉自由度的運動平臺，具體地，三層底座6上，渦輪5采用水平布置，渦輪5下方與交叉滾子軸承12外圈固定連接，交叉滾子軸承12內圈與三層底座6固定連接；驅動組件2的安裝保證渦輪、蝸桿準確嚙合；渦輪5與工作平臺7固定連接。
[0039]本發明三旋轉自由度的運動平臺，通過分層驅動的方式實現繞X、Y、Z三軸的旋轉運動，在一層底座、二層底座、三層底座上分別布置驅動組件，驅動組件中的蝸桿與上層底座或工作平臺通過渦輪連接，而驅動組件與所在層底座固定連接。通過配置不同的驅動電機及渦輪蝸桿結構、改變工作臺大小，可實現運動平臺功率的調整。
[0040]以上所述本發明的【具體實施方式】，并不構成對本發明保護范圍的限定。任何根據本發明的技術構思所作出的各種其他相應的改變與變形，均應包含在本發明權利要求的保護范圍內。
【主權項】
1.一種三旋轉自由度的運動平臺，其特征在于，包括:自下而上設置的一層底座、二層底座、三層底座、工作平臺，所述一層底座與二層底座之間、二層底座與三層底座之間、三層底座與工作平臺之間分別通過第一渦輪蝸桿系統、第二渦輪蝸桿系統、第三渦輪蝸桿系統連接，所述第一渦輪蝸桿系統、第二渦輪蝸桿系統、第三渦輪蝸桿系統分別通過三個驅動組件控制，所述三個驅動組件分別設置在一層底座、二層底座、三層底座上；所述第一渦輪蝸桿系統用于實現X軸旋轉，所述第二渦輪蝸桿系統用于實現Y軸旋轉，第三渦輪蝸桿系統用于實現Z軸旋轉。2.如權利要求1所述的三旋轉自由度的運動平臺，其特征在于，所述第一渦輪蝸桿系統包括第一渦輪軸、第一渦輪、第一蝸桿，所述第一渦輪軸與所述一層底座轉動連接；所述第一渦輪軸與第一渦輪及二層底座固定連接，所述第一蝸桿與第一渦輪嚙合連接，所述驅動組件驅動所述第一蝸桿；所述第一渦輪豎直布置。3.如權利要求2所述的三旋轉自由度的運動平臺，其特征在于，所述第二渦輪蝸桿系統包括第二渦輪軸、第二渦輪、第二蝸桿，所述第二渦輪軸與所述二層底座轉動連接；所述第二渦輪軸與第二渦輪及三層底座固定連接，所述第二蝸桿與第二渦輪嚙合連接，所述驅動組件驅動所述第二蝸桿；所述第二渦輪豎直布置且與所述第一渦輪垂直。4.如權利要求1所述的三旋轉自由度的運動平臺，其特征在于，所述第三渦輪蝸桿系統包括交叉滾子軸承、第三渦輪、第三蝸桿，所述第三渦輪上方與所述工作平臺固定連接，所述第三渦輪下方與所述交叉滾子軸承的外圈固定連接，所述交叉滾子軸承的內圈與三層底座固定連接；所述第三蝸桿與第三渦輪嚙合連接，所述驅動組件驅動所述第三蝸桿；所述第三渦輪水平布置。5.如權利要求2所述的三旋轉自由度的運動平臺，其特征在于，驅動所述第一渦輪蝸桿系統的驅動組件包括第一電機支架和固定在所述第一電機支架上的驅動電機，所述驅動電機的電機輸出軸與所述第一蝸桿的一端通過聯軸器固定連接，所述第一蝸桿的另一端與第一軸承座支架轉動連接；所述第一軸承座支架、第一電機支架固定在所述一層底座上。6.如權利要求3所述的三旋轉自由度的運動平臺，其特征在于，驅動所述第二渦輪蝸桿系統的驅動組件包括第二電機支架和固定在所述第二電機支架上的驅動電機，所述驅動電機的電機輸出軸與所述第二蝸桿的一端通過聯軸器固定連接，所述第二蝸桿的另一端與第二軸承座支架轉動連接；所述第二軸承座支架、第二電機支架固定在所述二層底座上。7.如權利要求4所述的三旋轉自由度的運動平臺，其特征在于，驅動所述第三渦輪蝸桿系統的驅動組件包括第三電機支架和固定在所述第三電機支架上的驅動電機，所述驅動電機的電機輸出軸與所述第三蝸桿的一端通過聯軸器固定連接，所述第三蝸桿的另一端與第三軸承座支架轉動連接；所述第三軸承座支架、第三電機支架固定在所述三層底座上。
【文檔編號】F16M11/12GK105822879SQ201510006765
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月6日
【發明人】曲道奎, 徐方, 馮春雨, 李學威, 邊弘曄, 馬壯
【申請人】沈陽新松機器人自動化股份有限公司