本实用新型涉及手动转台设备，具体来说，涉及一种高精度三轴无磁手动转台。
背景技术：
三轴无磁转台是检测和评价磁导航元件性能的高端实验设备，我国目前对三轴无磁转台的研究还比较匮乏，因为对无磁转台研究要求很高，要求转台引起的外磁场畸变在一个很低的数量级之下。当然在实现无磁化的过程中，国内外研究学者也做了一些工作，例如将转台放置于磁性工作室内，以实现转台的无磁性；或者是在转台的驱动方式上采取远置伺服阀的凸轮转子叶片发动机系统来驱动转台，伺服阀和液压马达间采用长管道连接，且驱动液压泵的电机放置于离转台较远的地方，这样的系统可以基本保证整个转台的无磁。然而这样的转台系统也存在很多缺陷，比如需要专门建造一个磁性工作室，这样不仅增加了成本，而且需要人工不定期维护；采用液压马达作为转台的驱动元件可以实现转台的自动化，但是成本高，需要另外配备一套液压系统。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种三轴无磁手动转台，能够解决上述问题。
为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
设计一种高精度三轴无磁手动转台，包括内环轴系、中环轴系、外环轴系，所述中环轴系为u型，所述内环轴系配合设置于所述中环轴系的u型口内，所述外环轴系配合设置于所述中环轴系下方；
所述内环轴系包括内环本体、设于所述内环本体上方且带有螺纹孔与刻度圈的台面、设于所述内环本体中心处的内环主轴、与所述内环主轴配合设置的内环轴承、用于带动所述内环轴系转动的内环蜗轮蜗杆、用于锁定所述内环轴系的内环机械锁紧机构、设于所述台面下方的内环刻度游标尺；
所述中环轴系包括中环u型框、设于所述中环u型框两侧的中环左支架与中环右支架、设于所述中环左支架上的中环左轴、与所述中环左轴配合设置的中环左轴承、用于锁定所述中环轴系的中环机械锁紧装置、设于所述中环右支架上的中环右轴、与所述中环右轴配合设置的中环右轴承、用于带动所述中环轴系转动的中环蜗轮蜗杆、设于所述中环右支架右侧的中环刻度游标尺；
所述外环轴系包括外环底座、设于所述外环底座下方的可调垫脚、设于所述外环底座内的外环推力滑动轴承与外环径向滑动轴承、设于外环底座上方的外环刻度游标尺、用于带动所述外环轴系转动的外环蜗轮蜗杆、用于锁定所述外环轴系的外环机械锁紧装置。
优选的，所述内环轴系、中环轴系、外环轴系的轴线在空间形成正交，所述外环轴系绕铅垂方向转动，所述中环轴系绕水平方向旋转，所述内环轴系绕负载自身轴线旋转。
优选的，所述内环轴系顶面与所述中环轴系顶面持平。
优选的，所述台面工作面上均布数圈螺纹孔，所述台面圆周面加工有刻度圈。
优选的，所述中环左支架、中环右支架通过螺钉与所述中环u型框进行连接。
优选的，所述中环蜗轮蜗杆中的蜗轮通过平键与中环右轴连接。
优选的，所述内环刻度游标尺、中环刻度游标尺、外环刻度游标尺都分为角度刻度盘与游标，所述角度刻度盘上每1°刻一线且共有360条刻度线，所述游标上的刻线是在59°范围内60等分。
优选的，所述内环轴系、中环轴系、外环轴系均具备无磁特性。
优选的，所述可调垫脚设有三套。
优选的，所述各轴承均采用成对安装的角接触球轴承且均采用全陶瓷制作。
本实用新型的有益效果：具有各个轴能够独立或者联合驱动、各个轴可以在任意位置锁定、精密测角、可提供用户导电环、全系统无磁并且永远不被磁化、各个轴连续回转等功能。
本实用新型采用纯手动操作，克服了现有无磁转台需要专门设立一个磁性工作室、需要通过类似液压系统等驱动元件来实现转台的回转产生的成本高、结构复杂等缺陷，本实用新型精度高、结构简单、操作方便，能够很好的满足标定现有磁导航元件性能的任务要求。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本实用新型实施例所述的一种高精度三轴无磁手动转台总体示意图。
图2是根据本实用新型实施例所述的内环轴系剖面图。
图3是根据本实用新型实施例所述的中环轴系剖面图。
图4是根据本实用新型实施例所述的外环轴系剖面图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，根据本实用新型实施例所述的一种高精度三轴无磁手动转台，包括内环轴系1、中环轴系2、外环轴系3，所述中环轴系2为u型，所述内环轴系1配合设置于所述中环轴系2的u型口内，所述外环轴系3配合设置于所述中环轴系2下方，三个轴系可以单独工作、也可以联合工作，主要依据实际情况需求。
在本优选实施例中，所述内环轴系1顶面与所述中环轴系2顶面持平。
如图2所示，在本优选实施例中，内环轴系1主要由内环主轴5、内环本体6、内环轴承7、内环蜗轮蜗杆8、内环机械锁紧机构9、内环刻度游标尺10组成，内环蜗轮蜗杆8通过一对蜗轮蜗杆副组成，由操作外部一手轮的转动驱动蜗轮蜗杆副；内环本体7是其它零部件的安装载体，为包括内环主轴5在内的内环轴系零部件提供了安装空间；当通过手轮驱动蜗轮蜗杆8运动时，内环轴系1也将与相同速率回转，台面4也将带着惯性设备回转到指定位置；内环机械锁紧机构9可以实现将内环主轴5锁死在任意一个位置，通过内环刻度游标尺10能够读出内环轴系所转的角度，内环刻度游标尺10分为角度刻度盘和游标，内环角度刻度盘上每1°刻一线，一周共360条刻度线，游标上的刻线是在59°范围内60等分，这样刻度指示能读取的最小分辨力为1′，内环轴系精度可达到3′，通过手动驱动内环轴系1将实现高精度回转，整个内环轴系1具备无磁特性。
如图3所示，在本优选实施例中，中环轴系2主要由中环左支架11、中环左轴12、中环左轴承13、中环机械锁紧装置14、中环右轴15、中环右支架16、中环右轴承17、中环蜗轮蜗杆18、中环刻度游标尺19、中环u型框20组成，中环左右支架分别通过螺钉与中环u型框20进行连接，转动中环蜗轮蜗杆18中和蜗杆连接的手轮，中环蜗杆将随着手轮一起转动，因为涡轮蜗杆18是一对蜗轮蜗杆副，蜗轮也将以相应的速度回转，蜗轮是通过平键与中环右轴15连接在一起的，中环右轴15与蜗轮相同的回转速度运转，从而带动中环左轴12也一起运动，中环机械锁紧装置14安装与中环左支架11上，当需要锁定中环轴系时，只需要回转中环机械锁紧装置14上的手轮即可；通过中环刻度游标尺19能够读出中环轴系所转的角度，中环刻度游标尺19分为角度刻度盘和游标，中环角度刻度盘上每1°刻一线，一周共360条刻度线，游标上的刻线是在59°范围内60等分，这样刻度指示能读取的最小分辨力为1′，精度可达到3′，整个中环轴系2具备无磁特性。
如图4所示，在本优选实施例中，外环轴系3可以实现自身的单独运动，即利用内环机械锁紧机构9和中环机械锁紧装置14分别锁住三轴无磁手动转台的内环轴系1和中环轴系2，当然外环轴系3也可以实现与其它两个轴系或者其中之一的联动；外环轴系3主要包括外环蜗轮蜗杆21、外环推力滑动轴承22、外环径向滑动轴承23、外环刻度游标尺24、外环底座25、可调垫脚26以及外环机械锁紧装置27，工作前首先调整可调垫脚26，保证台体的水平精度要求，外环推力滑动轴承22主要是为了承受内环轴系1和中环轴系2的自重要求，外环径向滑动轴承23是为了保证外环轴系3良好的回转精度和刚度。通过旋转外环涡轮蜗杆21上的手轮，控制蜗杆的转动，随之蜗轮也将一起运动，带着整个外环轴系3的运动，当需要锁定外环轴系时，只需要回转外环机械锁紧装置27上的手轮即可；通过外环刻度游标尺24能够读出外环轴系所转的角度，外环刻度游标尺24分为角度刻度盘和游标，外环角度刻度盘上每1°刻一线，一周共360条刻度线，游标上的刻线是在59°范围内60等分，这样刻度指示能读取的最小分辨力为1′，精度可达到3′，整个外环轴系3具备无磁特性。
为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体原理以及具体设计思路上对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。
本实用新型原理：为了克服现有无磁转台需要专门设立一个磁性工作室、需要通过类似液压系统等驱动元件来实现转台的回转产生的成本高、结构复杂等缺陷，本实用新型提供了一种高精度三轴无磁手动转台，其三个轴系均可以通过手轮摇动、利用蜗轮蜗杆传动实现轴系的回转，利用材料的选型以实现转台的无磁特性、通过选用陶瓷轴承以实现转台的无磁回转、采用一级蜗轮蜗杆传动实现转台的精确角度调整、利用刻度指示并配合游标以实现不通过数显装置进行精确角度读数。
本实用新型具体设计思路：一种高精度三轴无磁手动转台，各轴系均采用蜗轮蜗杆副结构形式进行轴系翻转，三轴的角度初步指示均采用刻度盘加游标来读取，转台的三轴系的轴线在空间形成正交，外环轴绕铅垂方向转动，中环轴系绕水平方向旋转，内环轴绕负载自身轴线旋转。
上述的高精度三轴无磁手动转台，对于内环轴系自上而下有台面、内环主轴、内环本体、内环轴承、内环蜗轮蜗杆、内环机械锁紧机构及配重块。台面工作面均布数圈螺纹孔，方便被测试工件的安装，台面圆周面加工有刻度圈，方便自转轴系的初步对线，台面的工作表面采用精加工成型。
上述的高精度三轴无磁手动转台，中环轴系由两根主轴组成，每根主轴由一对角接触陶瓷球轴承支撑，两根主轴共同支撑中环轴系。为保证负载能够进行360度翻滚，中环轴系的支架为u形结构，且具有比较大的空间，可保证最大负载能够顺利翻转，u型支架是中环轴系的关键零件，采用铸造铝合金材料，截面为中空放行形状，既减轻重量有有效提高零件刚度，左右轴系分别采用分体式设计，以降低加工的难度，有利于进行中环轴的整体装配及调试，中环左轴系主要由中环左支架、中环左轴、中环左轴承、中环机械锁紧装置组成，中环右轴系主要由主要由中环右支架、中环右轴、中环右轴承、中环蜗轮蜗杆及中环刻度游标尺、中环u型框组成。
上述的高精度三轴无磁手动转台，外环轴系主要用来承担整个内环和中环轴系的重量，其径向负载很小，因此外环轴系主要用推力滑动轴承来支撑，径向滑动轴承主要来保证外环轴系与中环轴系的垂直度。外环轴系主要由外环推力滑动轴承、外环径向滑动轴承、外环蜗轮蜗杆、外环底座、外环刻度游标尺、外环机械锁紧装置组成，底盘上装有三套可调垫脚。
上述的高精度三轴无磁手动转台，材料的选型是制造无磁转台的关键，其选型原则是在满足零件刚度要求的前提下尽量选择磁性低的材料，在该转台的磁性指标要求中，由于其机械精度要求相对很高，连接的紧固件受力较大，可部分选择不锈钢材料作为关键受力的零件。
上述的高精度三轴无磁手动转台，轴承类型采用成对安装角接触球轴承，采用全陶瓷制作，具有抗磁电绝缘、耐磨耐腐蚀、无油自润滑、耐高温耐高寒等特点，可用于极度恶劣环境及特殊工况。
上述的高精度三轴无磁手动转台，各轴系均采用一级蜗轮蜗杆传动，可进行精确角度调整。
上述的高精度三轴无磁手动转台，没有绝对的角位置显示，整度数值刻度依靠机械刻度圈进行指示。另外配和游标，可不通过数显装置来进行精确角度度数。
本实用新型的主要关键技术指标为：负载安装区域绝对磁场影响≤10nt，刻度分辨率三轴均不大于3′，刻度显示精度三轴均不大于6′。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种高精度三轴无磁手动转台，包括内环轴系（1）、中环轴系（2）、外环轴系（3），其特征在于，所述中环轴系（2）为u型，所述内环轴系（1）配合设置于所述中环轴系（2）的u型口内，所述外环轴系（3）配合设置于所述中环轴系（2）下方；
所述内环轴系（1）包括内环本体（6）、设于所述内环本体（6）上方且带有螺纹孔与刻度圈的台面（4）、设于所述内环本体（6）中心处的内环主轴（5）、与所述内环主轴（5）配合设置的内环轴承（7）、用于带动所述内环轴系（1）转动的内环蜗轮蜗杆（8）、用于锁定所述内环轴系（1）的内环机械锁紧机构（9）、设于所述台面（4）下方的内环刻度游标尺（10）；
所述中环轴系（2）包括中环u型框（20）、设于所述中环u型框（20）两侧的中环左支架（11）与中环右支架（16）、设于所述中环左支架（11）上的中环左轴（12）、与所述中环左轴（12）配合设置的中环左轴承（13）、用于锁定所述中环轴系（2）的中环机械锁紧装置（14）、设于所述中环右支架（16）上的中环右轴（15）、与所述中环右轴（15）配合设置的中环右轴承（17）、用于带动所述中环轴系（2）转动的中环蜗轮蜗杆（18）、设于所述中环右支架（16）右侧的中环刻度游标尺（19）；
所述外环轴系（3）包括外环底座（25）、设于所述外环底座（25）下方的可调垫脚（26）、设于所述外环底座（25）内的外环推力滑动轴承（22）与外环径向滑动轴承（23）、设于外环底座（25）上方的外环刻度游标尺（24）、用于带动所述外环轴系（3）转动的外环蜗轮蜗杆（21）、用于锁定所述外环轴系（3）的外环机械锁紧装置（27）。
2.根据权利要求1所述的一种高精度三轴无磁手动转台，其特征在于，所述内环轴系（1）、中环轴系（2）、外环轴系（3）的轴线在空间形成正交，所述外环轴系（3）绕铅垂方向转动，所述中环轴系（2）绕水平方向旋转，所述内环轴系（1）绕负载自身轴线旋转。
3.根据权利要求1所述的一种高精度三轴无磁手动转台，其特征在于，所述内环轴系（1）顶面与所述中环轴系（2）顶面持平。
4.根据权利要求1所述的一种高精度三轴无磁手动转台，其特征在于，所述台面（4）工作面上均布数圈螺纹孔，所述台面（4）圆周面加工有刻度圈。
5.根据权利要求1所述的一种高精度三轴无磁手动转台，其特征在于，所述中环左支架（11）、中环右支架（16）通过螺钉与所述中环u型框（20）进行连接。
6.根据权利要求1所述的一种高精度三轴无磁手动转台，其特征在于，所述中环蜗轮蜗杆（18）中的蜗轮通过平键与中环右轴（15）连接。
7.根据权利要求1所述的一种高精度三轴无磁手动转台，其特征在于，所述内环刻度游标尺（10）、中环刻度游标尺（19）、外环刻度游标尺（24）都分为角度刻度盘与游标，所述角度刻度盘上每1°刻一线且共有360条刻度线，所述游标上的刻线是在59°范围内60等分。
8.根据权利要求1所述的一种高精度三轴无磁手动转台，其特征在于，所述内环轴系（1）、中环轴系（2）、外环轴系（3）均具备无磁特性。
9.根据权利要求1所述的一种高精度三轴无磁手动转台，其特征在于，所述可调垫脚（26）设有三套。
10.根据权利要求1所述的一种高精度三轴无磁手动转台，其特征在于，所述各轴承均采用成对安装的角接触球轴承且均采用全陶瓷制作。
技术总结