一种刚柔耦合旋转平台制造技术

本发明专利技术公开了一种刚柔耦合旋转平台，所述刚柔耦合旋转平台包括：机座、刚性轴承、轴承套筒、核心旋转平台、旋转驱动器和复合式旋转柔性铰链环；所述轴承套筒固定在所述机座上；所述刚性轴承与所述核心旋转平台之间通过所述复合式旋转柔性铰链环运动副连接；所述刚性轴承通过所述轴承套筒与所述机座连接；所述旋转驱动器用于驱动所述核心旋转平台旋转；当所述旋转驱动器对所述核心旋转平台施加使其旋转的驱动力时，所述驱动力可以使所述复合式旋转柔性铰链环发生弹性变形。该刚柔耦合旋转平台利用复合式柔性铰链环的弹性变形来克服摩擦死区和对旋转进行补偿，无须利用高度精确的摩擦力模型，并且简化了补偿控制方法。

A rigid flexible coupling rotating platform

【技术实现步骤摘要】
一种刚柔耦合旋转平台
本专利技术涉及旋转平台的
，更具体地，涉及一种刚柔耦合旋转平台。
技术介绍
旋转平台在现代工业领域中被广泛使用。旋转平台中运动副之间表面粗糙度的不确定变化会导致摩擦阻力的幅值不确定变化。而在旋转平台的启动、停止和微旋转过程中，旋转平台的速度相对较低，上述摩擦阻力的幅值波动容易导致旋转平台出现“爬行”现象。在闭环控制系统作用下，驱动器将会通过增大驱动力的方式来克服摩擦阻力，补偿旋转平台定位误差。在上述补偿过程中，旋转平台将经历频繁的“静止→运动”状态切换。在“静止→运动”过程中，运动副之间的摩擦阻力会经历“静摩擦力→动摩擦力”的状态切换，而静摩擦系数与动摩擦系数之间的差异会导致上述状态切换瞬间的加速度突变，造成旋转平台在最终定位位置附近的“抖动”，影响定位精度。如何降低在启动、停止和微旋转过程中由于摩擦状态切换造成的定位误差影响是影响旋转平台执行精度的重要问题。针对上述问题，目前存在如下解决方案：1.建立精确的摩擦力模型，用于旋转控制驱动力补偿。2.采用无摩擦或低摩擦的运动副设计，例如采用气浮轴承、磁悬浮轴承或柔性铰链等结构设计。由于运动副之间的接触面微观特性差异与制造误差等因素，很难建立高度精确的摩擦力模型，导致旋转控制系统中需要采用复杂的补偿控制方法。另外，气浮轴承或磁悬浮轴承等低摩擦运动副的实施成本较高，限制了其使用范围。
技术实现思路
目前现有技术主要依靠两方面来降低其对定位精度的影响：一方面建立精确的摩擦力模型，用于旋转控制驱动力补偿；另一方面采用无摩擦或低摩擦的运动副设计。然而，现有技术对降低其定位精度的影响效果不佳，而且存在着明显的缺点：a、建立高度精确的摩擦力模型困难；b、补偿控制的方法十分复杂；c、采用无摩擦与低摩擦的运动副的实施成本较高。本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供刚柔耦合旋转平台，本专利技术采用的技术方案如下。一种刚柔耦合旋转平台，所述刚柔耦合旋转平台包括：机座、刚性轴承、轴承套筒、核心旋转平台、旋转驱动器和复合式旋转柔性铰链环；所述轴承套筒固定在所述机座上；所述刚性轴承与所述核心旋转平台之间通过所述复合式旋转柔性铰链环运动副连接；所述刚性轴承通过所述轴承套筒与所述机座连接；所述旋转驱动器用于驱动所述核心旋转平台旋转；当所述旋转驱动器对所述核心旋转平台施加使其旋转的驱动力时，所述驱动力使所述复合式旋转柔性铰链环发生弹性变形。进一步，所述刚柔耦合旋转平台还包括编码器，所述编码器用于实时测量所述核心旋转平台在任意情况下的旋转角度。进一步，所述刚柔耦合旋转平台还包括：码盘固定件；所述编码器包括：编码器码盘和编码器读头；所述轴承套筒固定在所述机座上；所述编码器码盘固定在码盘固定件上，所述码盘固定件与所述核心旋转平台固定在一起；所述编码器读头与机座固定在一起。进一步，所述刚柔耦合旋转平台还包括：轴承外圈卡位件；所述轴承外圈卡位件固定在轴承套筒上；所述轴承外圈依靠所述轴承套筒与所述轴承外圈卡位件被夹紧固定；所述轴承内圈突出端面与所述复合式旋转柔性铰链环胶接为一体。进一步，所述刚柔耦合旋转平台还包括：外圆套；所述旋转驱动器包括：电机转子和电机定子；其中，所述电机定子与所述外圆套固定在一起，所述外圆套与固定在所述机座上；所述电机转子与所述核心旋转平台连接，所述电机转子能够在电磁力作用下对所述核心旋转平台施加驱动力。进一步，所述刚柔耦合旋转平台还包括：底盖；所述底盖通过螺栓连接与所述机座固定在一起，以覆盖所述编码器。进一步，所述复合式旋转柔性铰链环包括铝合金主体环，所述铝合金主体环包括第一圆环盘、第二圆环盘和若干块连接片，第一、第二圆环盘之间通过若干块连接片连接。进一步，所述铝合金主体环为一体式加工制造。进一步，所述复合式旋转柔性铰链环还包括：弹簧钢薄片；至少一块连接片中布置有切割槽口，在所述切割槽口中放置所述弹簧钢薄片，所述弹簧钢薄片通过螺栓及螺母的配合被固定在所述铝合金主体环中。进一步，所述复合式旋转柔性铰链环为对称布置。进一步，所述铝合金主体环中的其中一个圆环盘设置有阶梯型的结构。与现有技术相比，有益效果是：1、利用复合式柔性铰链环的弹性变形来克服摩擦死区，无须利用高度精确的摩擦力模型。2、利用复合式柔性铰链环的弹性变形来对旋转进行补偿，简化了补偿控制方法。3、复合式柔性铰链环的的结构设计简单，使用成本较低。4、刚柔耦合旋转平台的旋转定位精度更高。附图说明图1是本专利技术的刚柔耦合旋转平台整体示意图。图2是本专利技术的刚柔耦合旋转平台局部剖示意图。图3是本专利技术的刚柔耦合旋转平台前剖视图。图4是复合式旋转柔性铰链环整体示意图。图5是复合式旋转柔性铰链环的局部放大示意图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。如图1所示，本专利技术所提出的刚柔耦合旋转平台包括：底盘(3)、核心旋转平台(1)和旋转本体(2)。如图2、3所示，旋转本体(2)包括：旋转驱动器(4)、复合式旋转柔性铰链环(5)、刚性轴承(6)、轴承套筒(8)、轴承外圈卡位件(7)。底盘(3)包括：机座(301)、编码器、码盘固定件(10)和底盖(11)。其中，刚性轴承(6)由轴承内圈(601)和轴承外圈(602)组成，刚性轴承(6)的数量优选为两个，由于复合式旋转柔性铰链环(5)的数量要与刚性轴承(6)相同，所以也要相对应地设置两组。旋转驱动器(4)由电机转子(402)和电机定子(401)组成。编码器由编码器码盘(902)和编码器读头(901)组成。刚性轴承与核心旋转平台(1)之间通过复合式旋转柔性铰链环(5)运动副连接，刚性轴承通过轴承套筒(8)间与机座(3)连接。优选地，核心旋转平台(1)中可以设置一个小凹槽用于容纳复合式旋转柔性铰链环(5)的一小部分。特别地，轴承外圈卡位件(7)固定在轴承套筒(8)上，轴承套筒(8)上有凸台，轴承外圈(602)依靠轴承套筒(8)的凸台侧壁与轴承外圈卡位件(7)被夹紧固定，轴承内圈(601)突出端面与复合式旋转柔性铰链环(5)胶接为一体。优选的，轴承外圈卡位件(7)通过螺栓被固定在轴承套筒(8)上，可以通过调节该螺栓的松紧来调节轴承外圈(602)的固紧程度。如图2、3所示，电机转子(402)和电机定子(401)组成旋转驱动器。其中，电机定子(401)与外圆套(2)固定在一起，而外圆套(201)与机座(3)通过螺栓连接固定不动；电机转子(402)与核心旋转平台(1)连接，所述电机转子(402)可以在电磁力作用下对核心旋转平台(1)施加驱动力。本专利技术的刚柔耦合旋转平台的关键技术在于其应用的复合式旋转柔性铰链环(5)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刚柔耦合旋转平台，其特征在于，所述刚柔耦合旋转平台包括：机座、刚性轴承、轴承套筒、核心旋转平台、旋转驱动器和复合式旋转柔性铰链环；/n所述轴承套筒固定在所述机座上；/n所述刚性轴承与所述核心旋转平台之间通过所述复合式旋转柔性铰链环运动副连接；/n所述刚性轴承通过所述轴承套筒与所述机座连接；/n所述旋转驱动器用于驱动所述核心旋转平台旋转；/n当所述旋转驱动器对所述核心旋转平台施加使其旋转的驱动力时，所述驱动力使所述复合式旋转柔性铰链环发生弹性变形。/n

【技术特征摘要】
1.一种刚柔耦合旋转平台，其特征在于，所述刚柔耦合旋转平台包括：机座、刚性轴承、轴承套筒、核心旋转平台、旋转驱动器和复合式旋转柔性铰链环；
所述轴承套筒固定在所述机座上；
所述刚性轴承与所述核心旋转平台之间通过所述复合式旋转柔性铰链环运动副连接；
所述刚性轴承通过所述轴承套筒与所述机座连接；
所述旋转驱动器用于驱动所述核心旋转平台旋转；
当所述旋转驱动器对所述核心旋转平台施加使其旋转的驱动力时，所述驱动力使所述复合式旋转柔性铰链环发生弹性变形。


2.根据权利要求1所述的刚柔耦合旋转平台，其特征在于，所述刚柔耦合旋转平台还包括编码器，所述编码器用于实时测量所述核心旋转平台在任意情况下的旋转角度。


3.根据权利要求2所述的刚柔耦合旋转平台，其特征在于，所述刚柔耦合旋转平台还包括：码盘固定件；
所述编码器包括：编码器码盘和编码器读头；
所述编码器码盘固定在码盘固定件上，所述码盘固定件与所述核心旋转平台固定在一起；
所述编码器读头与所述机座固定在一起。


4.根据权利要求1-3任一项所述的刚柔耦合旋转平台，其特征在于，所述刚柔耦合旋转平台还包括：轴承外圈卡位件；
所述轴承外圈卡位件固定在轴承套筒上；
所述轴承外圈依靠所述轴承套筒与所述轴承外圈卡位件被夹紧固定；
所述轴承内圈突出端面与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：危宇泰，杨志军，黄建彬，高忠义，黄观新，白有盾，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44