CN106181435A - 电动转盘及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动转盘，包括主轴，主轴上固定安装有铁芯，铁芯上设置有绕组线圈，主轴上还转动安装有工作盘面和转盘底壳，工作盘面与转盘外壳以相对周向固定的方式连接，转盘外壳上固定安装有第一永磁体，主轴从远离工作盘面的一侧伸出转盘底壳。该电动转盘消除了传动的中间环节，便于提高转盘转动的精度。

Description

电动转盘及其控制方法

技术领域

本发明属于陶瓷成型、硬脆材料加工和一般机械加工用的设备技术领域，特别是涉及一种电动转盘及其转动角度控制方法。

背景技术

在陶瓷成型(拉坯、滚压、离心注浆等)、硬脆材料研磨加工、一般产品喷涂、产品机器视觉测量、产品摄影、产品3D扫描、商品展示等领域中经常会使用到用来承载并旋转产品的转盘。转盘工作转速一般从0～400rpm，现有技术通常使用额定转速不低于1000rpm的电机经过皮带、齿轮、摩擦轮或其它传动机构减速后带动转盘转动，所以包括3个部件：电机、传动机构、工作盘及其轴承座。

由于转盘结构复杂，导致生产和使用维护成本较高；由于存在中间传动环节，传动机构的效率不可能达到100％，所以在中间传动环节会存在能量损耗，导致能源利用率较低；由于传动系统一般存在传动间隙或滑差，导致转速控制不准确，不具备高精度的角度控制能力；缺少零点定位功能，无法每次在所需位置起动或停止；缺少过载保护手段，发生转盘堵转或缺相等故障常常导致烧毁电机。

发明内容

本发明为克服现有技术中存在的技术问题而提供电动转盘及其控制方法，该电动转盘消除了传动的中间环节，便于提高转盘转动的精度。

一种电动转盘，包括主轴，主轴上固定安装有铁芯，铁芯上设置有绕组线圈，主轴上还转动安装有工作盘面和转盘底壳，工作盘面与转盘外壳以相对周向固定的方式连接，转盘外壳上固定安装有第一永磁体，转盘外壳与转盘底壳以相对周向固定的方式连接，主轴从远离工作盘面的一侧伸出转盘底壳。

通过将主轴设置为固定的形式，将转盘外壳设置为转动的形式，使得工作盘面与转盘外壳以相对周向固定的方式实现转动，从而消除了传动的中间环节，避免了传动过程中的传动误差，便于实现高精度的转速控制，同时也提高了传动效率，可节能10％～30％。

优选的技术方案，其附加特征在于：工作盘面包括转盘体和转接体，所述转接体设置在所述转盘体和所述转盘外壳之间，所述转接体、所述转盘体和所述转盘外壳之间以相对周向固定的方式连接。

通过将工作盘面划分为转盘体和转接体，便于单独将转盘体更换为不同的形状，诸如圆形、三角形、方形或其他不规则的形状，或者更换工作盘面的表面，例如，转盘表面可以不是平面，而是根据具体产品做出所需的三维外形，如专门设计的凹坑、凸起，或匹配具体应用对象外形的复杂三维形状。从而达到方便地适应产品外形，并且减少零件的储备种类和数量。

所述转盘体、所述转接体与所述转盘外壳的三者或相邻两者一体成型。

通过将以上三者中的至少两者一体成型，可以减少零件的数量，改善零件的定位精度，或者提高电动转盘的密封性能。

优选的技术方案，其附加特征在于：工作盘面与转盘外壳一体成型。

通过将工作盘面与转盘外壳一体成型，可以明显的减少零件的数量，而且可以提高二者之间的定位精度，提高工作盘面旋转的稳定性。

进一步优选的技术方案，其附加特征在于：转接体与转盘外壳一体成型。

通过将转接体与转盘外壳一体成型，可以实现对转盘体的更稳妥的固定。

优选的技术方案，其附加特征在于：工作盘面包括转盘部和转接部，转接部和转盘部一体成型。

转盘部和转接部均为盘形零件，将二者一体成型，可以明显的提高加工效率，并且改善零件的各个定位面之间的尺寸精度。

优选的技术方案，其附加特征在于：还包括有用于电动转盘安装的法兰，所述法兰通过孔与主轴的伸出部固定连接，并有与使用设备连接处相匹配的连接部。

通过法兰安装主轴，可以方便的将主轴固定在设备基座上。

优选的技术方案，其附加特征在于：主轴的一部分为空心部，空心部内穿装定子绕组的导线。

通过将定子绕组的导线穿过轴的空心部，解决了定子绕组的导线的穿线问题，而且导线和轴内壁之间可以填充密封胶和加装密封圈。为满足使用防水需求，可在配合面和轴孔内加装密封圈和密封胶的方法，使整个转盘电机具备最高至IP68的防护等级。

优选的技术方案，其附加特征在于：还包括有零位检测装置，零位检测装置包括设置在铁芯上的零位传感器和与转盘外壳以相对周向固定的方式连接的触发装置。

通过设置零位检测装置，可以实现对于转盘的转动角度的零位控制，便于将工件安放到处于特定角度的工作盘面上。

再进一步优选的技术方案，其附加特征在于：零位传感器为霍尔传感器，触发装置为第二永磁体。

通过设置霍尔传感器和第二永磁体，可以直接检测是否归为零位。

进一步优选的技术方案，其附加特征在于：定子上还设置有相位磁传感器。

通过相位磁传感器，可以方便的与第二永磁体配合，以确定零位。

再进一步优选的技术方案，其附加特征在于：还包括旋转角度传感器，旋转角度传感器包括能够相对转动的第一相对转动部和第二相对转动部，第一相对转动部与转盘底壳相对周向固定的连接，第二相对转动部与主轴相对周向固定的连接。

特别是在设置具有另外检测的角度传感器的时候，可以省去零位传感器和触发装置。

一种上述电动转盘的控制方法，

包括，使用零位传感器和相位磁传感器进行零点检测，其零点检测和控制的方法为：当零位检测有效时，由控制器转动转盘到所需的机械零点，控制器记录此时三个绕组电流的相位；在运行时，控制电机运行到零位传感器有效且三个绕组电流相位与零点设定时一致，使得转盘此时就处于设定时的机械零位，

使用零位传感器和相位磁传感器进行转盘角度计算的方法：以转盘零位的相位为基准，三个绕组每变化2π相位对应转过一定的角度，根据相位角度的变化值确定转盘转过的角度。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：当零位传感器输出为开关量电流或电压信号时，以零位传感器传感器输出高位或低位信号为有效，当传感器输出为模拟量电流或电压信号时，以输出信号进入设定信号范围为有效。

附图说明

图1是本发明实施例1的立体拆解图，

图2是本发明实施例1的剖视图，

图3是本发明实施例2的局部剖视图，

图4是本发明实施例3的局部剖视图；

图5是本发明实施例4的局部剖视图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并详细说明如下：

实施例1：

图1是本发明实施例1的立体拆解图，图2是本发明实施例1的剖视图。图中，各个附图标记表示的含义如下；1、工作盘面；2、转盘外壳；3、永磁体；4、转盘底壳；5、主轴；6、铁芯；7、绕组线圈；8、相位磁传感器；9、零位传感器；10、零位触发永磁体；11、旋转角度传感器；12、轴承。

一种电动转盘，包括主轴5，主轴5上固定安装有铁芯6，铁芯6上设置有绕组线圈7，主轴5上还转动安装有工作盘面1和转盘底壳4，工作盘面1与转盘外壳以相对周向固定的方式连接，转盘外壳上固定安装有第一永磁体3，主轴5从远离工作盘面1的一侧伸出转盘底壳4。

通过将主轴5设置为固定的形式，将转盘外壳设置为转动的形式，使得工作盘面1与转盘外壳以相对周向固定的方式实现转动，从而消除了传动的中间环节，避免了传动过程中的传动误差。

优选的，转盘与被加工产品匹配部可以设计为不同的形状，诸如圆形、三角形、方形或其他不规则的形状，或者更换工作盘面的表面，例如，转盘表面可以不是平面，而是根据具体产品做出所需的三维外形，如专门设计的凹坑、凸起，或匹配具体应用对象外形的复杂三维形状，从而达到方便的适应产品外形的目的。

优选的，还包括有零位检测装置，零位检测装置包括设置在铁芯6上的零位传感器9和与转盘外壳以相对周向固定的方式连接的触发装置。

通过设置零位检测装置，可以实现对于转盘的转动角度的零位控制，便于将工件安装到处于特定角度的工作盘面1上。

如应用不需检测零位或使用带零位检测的角度传感器时，可取消零位传感器9和对应的触发装置。

具体说来，零位传感器9为霍尔传感器，触发装置为零位触发永磁体10。

通过设置霍尔传感器和零位触发永磁体10，可以直接检测是否归为零位，

进一步优选的，定子上还设置有相位磁传感器8。

通过相位磁传感器8，可以方便的与第二永磁体配合，以确定零位。

主轴5的一部分为空心部，空心部内穿装定子绕组的导线。

通过将定子绕组的导线穿过轴的空心部，解决了定子绕组的导线的穿线问题，而且导线和轴内壁之间可以填充密封胶和加装密封圈。为满足使用防水需求，可在配合面和轴孔内加装密封圈和密封胶的方法，使整个转盘电机具备最高至IP68的防护等级。

再进一步优选的，还包括旋转角度传感器11，旋转角度传感器11包括能够相对转动的第一相对转动部和第二相对转动部，第一相对转动部与转盘底壳4相对周向固定的连接，第二相对转动部与主轴5相对周向固定的连接。

在精度要求较高时，可以使用旋转角度传感器11检测电机实际角度进行闭环控制。如果应用不需高精度闭环控制，可以取消旋转角度传感器11。特别是在设置具有另外检测的角度传感器11的时候，可以省去零位传感器9和触发装置10。

采用零位检测装置检测零位的时候，零位传感器9在转盘的零位触发永磁体10接近时会有输出，此时可确定转盘零位。

零位传感器9有效信号根据传感器类别有两种情况，当传感器输出为开关量电流或电压信号时，以传感器输出高位或低位信号为有效，当传感器输出为模拟量电流或电压信号时，以输出信号进入一定信号范围为有效。

使用零位传感器9和相位磁传感器8可进行精确的零点检测，其零点检测和控制的方法为：当零位检测有效时，由控制器转动转盘到所需的机械零点，控制器记录此时三个绕组的电流相位或相位磁传感器的输出信号相位；在运行时，控制电机运行到零位传感器9有效且三个绕组相位或相位磁传感器的输出信号相位与零点设定时一致，转盘此时就处于设定时的机械零位。

当设置有相位磁传感器8的时候，使用零位传感器9和相位磁传感器8进行转盘角度计算的方法：以转盘零位的相位为基准，三个绕组电流或相位磁传感器每变化2π相位对应转过一定的角度，根据相位角度的变化值确定转盘转过的角度。

实施例2：

图3是本发明实施例2的局部剖视图。图中，与上述实施例所使用附图相同的附图标记，仍然沿用上述实施例对于该附图标记的定义，图中新出现的附图标记表示的含义如下：101、转盘体；102、转接体。

本实施例与上述实施例的不同之处在于：

优选的，工作盘面包括转盘体101和转接体102，转接体102与转盘外壳2以相对周向固定的方式连接，转接体转动安装在主轴5上，转盘体与转接体通过法兰连接。

通过将工作盘面划分为转盘体和转接体，便于在更换被加工产品或转盘磨损、变形时单独更换转盘体。

实施例3：

图4是本发明实施例3的局部剖视图。图中，与上述实施例所使用附图相同的附图标记，仍然沿用上述实施例对于该附图标记的定义。

本实施例与实施例2的区别在于：进一步优选的，转接体102与转盘外壳2一体成型。

通过将转接体102与转盘外壳2一体成型，可以实现对转盘体的更稳妥的固定。

实施例4：

图5是本发明实施例4的局部剖视图。图中，与上述实施例所使用附图相同的附图标记，仍然沿用上述实施例对于该附图标记的定义。

优选的，工作盘面1与转盘外壳2一体成型。

通过将工作盘面1与转盘外壳2一体成型，可以明显的减少零件的数量，而且可以提高二者之间的定位精度，提高工作盘面旋转的稳定性。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，例如：①在上述实施例中，是采用磁的方式实现零位检测，实际上还可以使用光电传感器或其他类型的传感器检测，此时的触发物不是永磁体，而是对应的遮光、反光、发光、机械触发装置；②旋转角度传感器可以使用光电旋转编码器、霍尔角度传感器、磁栅角度传感器、电容式角度传感器等各种类型的旋转角度测量元件；③上述实施例的一般使用方位为转盘朝上，但根据需要，也可以将转盘朝向侧面、下方或任意方向使用；④上述实施例中，直接使用主轴安装，也可以将主轴端加工成法兰或增加转接法兰进行安装；⑤可以将旋转角度传感器安装在电动转盘内部，并可将旋转角度传感器和转盘主轴或铁芯、转盘外壳或转盘底壳进行集成设计。这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动转盘，其特征在于：包括主轴，所述主轴上固定安装有铁芯，所述铁芯上设置有绕组线圈，所述主轴上还转动安装有工作盘面和转盘底壳，所述工作盘面与转盘外壳以相对周向固定的方式连接，所述转盘外壳上固定安装有第一永磁体，所述转盘外壳与转盘底壳以相对周向固定的方式连接，所述主轴从远离所述工作盘面的一侧伸出所述转盘底壳。

2.根据权利要求1所述的电动转盘，其特征在于：所述工作盘面包括转盘体、转接体，所述转接体设置在所述转盘体和所述转盘外壳之间，所述转接体、所述转盘体和所述转盘外壳之间以相对周向固定的方式连接。

3.根据权利要求2所述的电动转盘，其特征在于：所述转盘体、所述转接体与所述转盘外壳的三者或相邻两者一体成型。

4.根据权利要求1所述的电动转盘，其特征在于：所述主轴的一部分为空心部，所述空心部内穿装所述绕组线圈的导线。

5.根据权利要求1所述的电动转盘，其特征在于：还包括有用于电动转盘安装的法兰，所述法兰通过孔与主轴的伸出部固定连接，并有与使用设备连接处相匹配的连接部。

6.根据权利要求1所述的电动转盘，其特征在于：所述定子上还设置有相位磁传感器。

7.根据权利要求6所述的电动转盘，其特征在于：还包括有零位检测装置，所述零位检测装置包括设置在所述铁芯上的零位传感器和与所述转盘外壳以相对周向固定的方式连接的触发装置。

8.根据权利要求1或6所述的电动转盘，其特征在于：还包括旋转角度传感器，所述旋转角度传感器包括能够相对转动的第一相对转动部和第二相对转动部，所述第一相对转动部与所述转盘底壳相对周向固定的连接，所述第二相对转动部与所述主轴相对周向固定的连接。

9.一种权利要求7所述的电动转盘的控制方法，其特征在于：

包括，使用零位传感器和相位磁传感器进行零点检测，其零点检测和控制的方法为：当零位检测有效时，由控制器转动转盘到所需的机械零点，控制器记录此时三个绕组的电流相位或相位磁传感器的输出信号相位；在运行时，控制电机运行到零位传感器有效且三个绕组电流相位或相位磁传感器的输出信号相位与零点设定时一致，转盘此时处于设定时的机械零位，

使用零位传感器和相位磁传感器进行转盘角度计算的方法：以转盘零位的相位为基准，三个绕组或相位磁传感器每变化2π相位对应转过一定的角度，根据相位角度的变化值确定转盘转过的角度。

10.根据权利要求9所述的电动转盘的控制方法，其特征在于：当零位传感器输出为开关量电流或电压信号时，以零位传感器传感器输出高位或低位信号为有效，当传感器输出为模拟量电流或电压信号时，以输出信号进入设定信号范围为有效。