自动定位的回转装置和实现回转平台自动定位的方法
阅读说明：本技术 自动定位的回转装置和实现回转平台自动定位的方法 (Automatic positioning rotary device and method for realizing automatic positioning of rotary platform ) 是由 章阳坤 李兵 于 2021-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于公母锥配合进行自动定位的回转装置和基于公母锥配合实现回转平台自动定位的方法,自动定位的回转装置包括机架、回转平台和M个推子,其中M≥3,回转平台转动设置于机架上,在回转平台的某一圆周上均匀分布有N个母锥槽,其中N≥M,在推子的前端形成有公锥台,公锥台能够伸入母锥槽内并与母锥槽的槽壁挤压配合,其中M个推子按照角相位差(360°/(N*M))进行排列,M个推子按顺序依次交替向前推出和向后退回,使得在同一时间有且仅有一个公锥台向前推出挤压母锥槽并带动回转平台进行旋转,其他公锥台向后退回。本发明能够在无传感开环控制条件下进行高可靠性的旋转定位。(The invention provides a rotating device for automatically positioning based on the cooperation of a male cone and a female cone and a method for automatically positioning a rotating platform based on the cooperation of the male cone and the female cone, wherein the automatically positioning rotating device comprises a rack, a rotating platform and M pushers, wherein M is more than or equal to 3, the rotating platform is rotationally arranged on the rack, N female cone grooves are uniformly distributed on a certain circumference of the rotating platform, N is more than or equal to M, a male cone table is formed at the front end of the pushers and can extend into the female cone grooves and be in extrusion fit with the groove walls of the female cone grooves, the M pushers are arranged according to an angular phase difference (360 degrees (N x M)), the M pushers are sequentially and alternately pushed forwards and retreated forwards, so that only one male cone table is pushed forwards to extrude the female cone grooves and drive the rotating platform to rotate at the same time, and other male cone tables retreat backwards. The invention can carry out high-reliability rotary positioning under the condition of no sensing open-loop control.)
技术领域
本发明属于自动化技术领域，具体涉及一种基于公母锥配合进行自动定位的回转装置，更具体而言，是一种能够在无传感开环控制条件下可以进行高可靠性旋转定位的回转装置；本发明同时提供一种基于公母锥配合实现回转平台自动定位的方法。
背景技术
旋转定位平台是工业自动化设备中常见的基础部件，在分度定位作业、机械手旋转作业、旋转送料装置中发挥着重要的作用。
目前，旋转平台通常需要外加限位执行机构，通过与旋转执行机构相互配合来实现定位功能，或者外加位置传感器，通过结合闭环控制算法来实现定位功能。
例如中国专利201720420719.X公开了一种双向定位装置及自动化设备，属于自动化设备技术领域，双向定位装置包括基座、驱动装置、安装板和连杆；所述驱动装置安装在所述基座上，并与所述安装板相连接；四个所述连杆均布在所述安装板上，所述连杆的一端与所述安装板相铰接，另一端分别与凸轮轴承连接。本方案中，驱动装置驱动安装板逆时针转动时，四个连杆上的凸轮轴承在工位平台上打开工位，进行接料，当驱动装置驱动安装板逆时针转动时，在连杆的传动下，凸轮轴承同步运动向中间靠拢，实现定位，保证了定位的同步性。
再例如中国专利201410383366.1公开了一种起重机回转位置的非接触式测量装置及方法，包括安装于起重机回转平台上的第一齿轮传感器、第二齿轮传感器、定位传感器；以及固定安装的反射块。所述第一齿轮传感器、第二齿轮传感器、定位传感器均连接信号采集/处理模块，信号采集/处理模块连接单片机处理模块，单片机处理模块通过RS-485通信总线连接力矩限制器。所述第一齿轮传感器、第二齿轮传感器为电感式接近传感器。所述定位传感器为反射式光电开关。本发明利用两个传感器产生的信号相位差来识别回转方向、并通过单片机处理实现起重机回转角度的测量。
上述现有技术中，外加限位执行机构不仅会增加成本，而且由于限位机构和旋转执行机构需要相互配合，还会提高定位控制的复杂性，从而会降低实际应用中的可靠性；而外加位置传感器不仅会增加成本，复杂的闭环控制系统也会降低实际用中的可靠性。
基于此，特提出一种在无传感条件下可以实现高可靠性旋转定位功能的基于公母锥配合进行自动定位的回转装置和基于公母锥配合实现回转平台自动定位的方法。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于公母锥配合进行自动定位的回转装置和基于公母锥配合实现回转平台自动定位的方法，能够在无传感开环控制条件下进行高可靠性的旋转定位。
为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种基于公母锥配合进行自动定位的回转装置，包括机架、回转平台和M个推子，其中M≥3，回转平台转动设置于机架上，在回转平台的某一圆周上均匀分布有N个母锥槽，其中N≥M，在推子的前端形成有公锥台，公锥台能够伸入母锥槽内并与母锥槽的槽壁挤压配合，其中M个推子按照角相位差(360°/(N*M))进行排列，M个推子按顺序依次交替向前推出和向后退回，使得在同一时间有且仅有一个公锥台向前推出挤压母锥槽并带动回转平台进行旋转，其他公锥台向后退回。
作为本发明的另一种具体实施方案，向前完全推出的公锥台与母锥槽之间形成限位配合，此时母锥槽与公锥台之间抵接而使得回转平台无法进行旋转，进而实现回转平台的悬停，并且该悬停位置的可控的，即通过控制推子的位置进行控制回转平台的悬停位置。
作为本发明的另一种具体实施方案，母锥槽为形成在回转平台轴向上的锥形体槽，推子设置为能够沿回转平台的回转中心线方向向前推出至与母锥槽挤压配合、和从母锥槽中向后退回。
作为本发明的另一种具体实施方案，公锥台为锥形体状轮廓，相互挤压配合的公锥台和母锥槽在限制回转平台产生回转运动的同时还能够限制回转平台产生轴向运动。
作为本发明的另一种具体实施方案，母锥槽为形成在回转平台径向上的呈扩口状的U形槽，公锥台设置为能够沿回转平台的径向方向向前推出至母锥槽挤压配合、和从母锥槽中向后退回。
作为本发明的另一种具体实施方案，公锥台为弧面轮廓，相互挤压配合的公锥台和母锥槽能够限制回转平台进行旋转。
作为本发明的另一种具体实施方案，采用直线电机驱动推子向前推出和向后退回。
另一方面本发明同时提供了一种基于公母锥配合实现回转平台自动定位的方法，其提供具有N个母锥槽的回转平台、M个推子，其中M≥3，N≥M，N个母锥槽分布在回转平台的某一圆周上，相邻的母锥槽之间的螺距角为(360°/N)，在每一推子的前端形成有与母锥槽配合的公锥台；其中M个推子执行如下操作：
1)将M个推子按照角相位差(360°/(N*M))进行排列在母锥槽所在圆周上；
2)在其中一个推子向前推出时，其他推子向后退回，向前推出的该推子上的公锥台能够与母锥槽的槽壁相接触形成挤压并带动回转平台进行旋转，此时向后退回的其他推子与母锥槽之间不接触；
3)按顺序依次连续向前推出M个推子，进行回转平台的连续旋转。
本发明具备以下有益效果：
本发明将多个推子所进行的交替直线运动转化为回转平台的步进式旋转运动，当推子连续推动一定次数停止后，用于传动的公锥台和母锥槽之间配合形成限位，此时回转平台所转动的角度是一定的，无需额外设置其他限位机构或者传感器，即可实现完全定位，从而在无传感条件下实现高可靠性的旋转定位。
本发明中运动的公锥台和母锥槽之间配合时形成挤压驱动，以进行回转平台的旋转，在停止的公锥台与母锥槽之间能够自动形成机械限位，实现对回转平台的约束限制，实现自定位。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例1回转装置的结构示意图；
图2是本发明实施例1回转装置的分解示意图；
图3是本发明实施例1回转装置中公锥台与母锥槽的位置关系示意图；
图4是图3的俯视图；
图5是本发明实施例1回转装置顺时针旋转定位的原理示意图；
图6是本发明实施例1回转装置逆时针旋转定位的原理示意图；
图7是本发明实施例2回转装置中公锥台与母锥槽的位置关系示意图；
图8是图7的俯视图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
本实施例提供了一种基于公母锥配合进行自动定位的回转装置，如图1-6所示，包括机架101、回转平台102和M个推子103，其中M≥3，回转平台102例如通过轴承104的方式转动设置于机架101上，在回转平台102的一圆周上均匀分布有N个母锥槽105，本实施例中以M＝3、N＝24为例进行详细说明如下：
如图2所示，在推子103的前端形成有公锥台106，公锥台106能够伸入母锥槽105内并与母锥槽105的槽壁挤压配合，其中三个推子103(推子103-1、推子103-2、推子103-3)按照角相位差(360°/(N*M)＝5°)进行排列，三个推子103按顺序依次交替向前推出和向后退回，使得在同一时间有且仅有一个公锥台106向前推出挤压母锥槽105并带动回转平台102进行旋转，其他公锥台106向后退回。
其中向前完全推出的公锥台106与母锥槽105之间形成限位配合，此时母锥槽105与公锥台106之间抵接而使得回转平台102无法进行旋转，进而实现回转平台102的悬停，并且该悬停位置的可控的，即通过控制推子103的位置进行控制回转平台102的悬停位置。
具体的，本实施例中的母锥槽105为形成在回转平台102轴向上的锥形体槽，推子103设置为能够沿回转平台102的回转中心线方向向前推出至与母锥槽105挤压配合、和从母锥槽105中向后退回，公锥台106为锥形体状轮廓，相互挤压配合的公锥台106和母锥槽105在限制回转平台102产生回转运动的同时还能够限制回转平台102产生轴向运动。
再具体的，采用直线电机107驱动推子103向前推出和向后退回，三个直线电机107分别固定于机架101上，推子103例如通过螺栓的方式固定在直线电机107的输出端上，以通过直线电机107为推子103提供向前推出和向后退回的往复运动的作用力。
如图5所示，本实施例中当三个推子103-1、推子103-2、推子103-3按顺时针方向依次沿着轴向压紧时，公锥台106和母锥槽105的交替配合会将推子103-1、推子103-2、推子103-3的交替直线运动转化为回转平台102的顺时针旋转运动，连续多个运动周期即可实现回转平台102的连续顺时针旋转；
同理，如图6所示，当三个推子103-3、推子103-2、推子103-1按逆时针依次沿着轴向压紧时，公锥台106和母锥槽105的交替配合会将推子103-3、推子103-2、推子103-1的交替直线运动转化为回转平台102的逆时针旋转运动，连续多个运动周期即可实现回转平台102的连续逆时针旋转。
本实施例中，当推子103推出到一定距离(向前推出至最远端)后，公锥台106、母锥槽105的配合结构无需额外的限位装置会自动形成限位，实现悬停定位。
每一推子103每推动一次，转子所转动的角度为5°，而且每次推子103推动不会产生累积误差，因此可以通过设计母锥槽105的数量、推子103的数量以及推子103推动的次数来获得所需的旋转定位角度，本实施例中例如回转平台102需要转动30°，只需推子103推动6次，即每个推子103推动3次即可实现；
在其他示例中，例如回转平台102需要转动30°，可以设置母锥槽105的数量为12、推子103的数量为3，则推子103需要推动3次，即每个推子103推动1次；或者可设置母锥槽105的数量为24、推子103的数量为6，则推子103需要推动12次，即每个推子103推动4次即可实现。
在其他示例中，例如回转平台102需要转动1°，可以设置母锥槽105的数量为24、推子103的数量增加为15，则推子103只需要推动1次即可实现。
因此，可以根据实际需要，设定不同的母锥槽105的数量和推子103的数量，进而通过改变推子103的推动次数来获得所需的旋转定位角度。
实施例2
本实施例提供了一种基于公母锥配合进行自动定位的回转装置，如图7-8所示，本实施例与实施例1的主要区别之处在于：公锥台206和母锥槽205的配合方式不同。
本实施例中的母锥槽205为形成在回转平台202径向上的呈扩口状的U形槽，公锥台206设置为能够沿回转平台202的径向方向向前推出至母锥槽205挤压配合、和从母锥槽205中向后退回。
具体的，公锥台206为适配于母锥槽205形成的弧面轮廓，如图8所示，相互挤压配合的公锥台206和母锥槽205能够限制回转平台202进行旋转。
本实施例中所提供的回转装置中，在回转平台202悬停时，其中一个推子203上的公锥台206和母锥槽205所形成的配合结构无需额外的限位装置会自动形成限位，这里所形成的限位只是限制回转平台202不能够进行回转运动，不限制回转平台202产生轴向运动，适用于回转平台202需要进行轴向例如滑移等的设备。
实施例3
本实施例提供了一种基于公母锥配合实现回转平台自动定位的方法，其包括：
提供具有N个母锥槽的回转平台、M个推子，其中M≥3，N≥M，N个母锥槽分布在回转平台的某一圆周上，相邻的母锥槽之间的螺距角为(360°/N)，在每一推子的前端形成有与母锥槽配合的公锥台；
其中M个推子执行如下操作以完成例如设定回转平台转动90°的需求：
1)设定M＝3，N＝24，将三个推子按照角相位差(360°/(N*M)＝5°)进行排列在母锥槽所在圆周上；
2)在其中一个推子向前推出时，其他推子向后退回，向前推出的该推子上的公锥台能够与母锥槽的槽壁相接触形成挤压并带动回转平台进行旋转，此时向后退回的其他推子与母锥槽之间不接触；
3)按顺序依次连续向前推出18次推子，即每个推子推动6次，进行回转平台的连续90°的旋转。
本实施例中可以根据实际需要，设定不同的母锥槽的数量和推子的数量，进而通过改变推子的推动次数来获得所需的旋转定位角度。
虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。
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