直線型三坐標轉換機用的旁軸傾斜式轉臺的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種直線型三坐標轉換機用的旁軸傾斜式轉臺，其中，平面氣浮上盤連接在平面氣浮下盤上，平面氣浮下盤固定支撐平面氣浮座上，蝸輪蝸桿組件設置在平面氣浮座的空腔內部，蝸輪蝸桿組件中蝸輪軸穿過平面氣浮下盤與平面氣浮上盤固定連接，蝸輪蝸桿組件中蝸桿一端固定在平面氣浮座內部側壁上，另一端與伺服電機一連接以驅動蝸桿轉動，從而使蝸桿帶動蝸輪轉動，在平面氣浮上盤與平面氣浮下盤螺釘連接松開時隨之帶動平面氣浮上盤轉動。轉臺座的一側上通過傾斜支撐軸樞軸連接平面氣浮座，轉臺座的相對一側上前后對稱設置有兩套推桿組件，推桿組件的推桿插入槽內并通過樞軸與槽壁進行轉動連接。本發明有效提高了直線型三坐標轉換機的負載能力以及航天器質量特性參數的測量精度。
【專利說明】直線型三坐標轉換機用的旁軸傾斜式轉臺
【技術領域】
[0001]本發明屬于衛星總裝測試技術，具體涉及一種航天器整星、航天器分系統和航天器零部件的質量特性測試設備。另外，本發明也可以在汽車整車及零部件、航空武器等領域中使用，完成相關產品的質量特性測試。
【背景技術】
[0002]三坐標轉換機是航天器質量特性測試的通用化工裝，其作用是在航天器質量特性參數測試過程中取替L型支架和托架，實現航天器坐標系與測試坐標系間的位置關系自動轉換的功能。
[0003]三坐標轉換機分為直線型三坐標轉換機和弧線型三坐標轉換機兩種類型。其中，直線型三坐標轉換機由平臺組件和傾斜式轉臺組件兩部分組成。傾斜式轉臺組件可在平臺組件上沿直線平移，同時傾斜式轉臺組件自身具有繞鉛垂軸旋轉和繞支撐軸傾斜的功能。航天器進行質量特性參數測試時，航天器與直線型三坐標轉換機連接，直線型三坐標轉換機再與質量特性測試臺(質心測試臺、轉動慣量測試臺、質心轉動慣量綜合測試臺)連接，通過直線型三坐標轉換機的平移、旋轉和傾斜運動，實現航天器只安裝定位一次，測得全部質量特性參數的功能。
[0004]目前，直線型三坐標轉換機的傾斜式轉臺采用繞中心支撐軸傾斜的方式，其存在的問題有:
[0005]傾斜支撐轉軸(中心支撐轉軸)在傾斜式轉臺臺面正下方中心處，航天器與直線型三坐標轉換機連接后，對傾斜式轉臺臺面產生傾覆力矩，由于支承軸與軸套間存在間隙，在該傾覆力矩作用下，傾斜式轉臺臺面必然會相對中心支承軸轉動，形成微量的傾斜角度，造成傾斜角度測量偏差。航天器質量特性參數測量過程中，傾斜式轉臺需要帶動航天器繞鉛垂軸旋轉，該偏差角度隨著航天器的旋轉而發生變化，相對于傾斜轉軸的力矩方向和大小也發生變化，該角度偏差的存在，影響到航天器質量特性參數的測量，從而對航天器質量特性參數的測量帶來誤差。此誤差是由傾斜式轉臺的中心軸支撐的結構形式造成的，屬于系統性誤差，而且無法在測量過程中消除或補償。
[0006]傾斜式轉臺繞鉛垂軸旋轉功能，需要通過蝸輪蝸桿機構驅動氣浮上盤來實現，蝸輪安裝在平面氣浮下盤內與氣浮上盤同軸，由于傾斜式轉臺的傾斜支撐轉軸(中心支撐轉軸)與鉛垂軸正交，其位置必然與蝸輪蝸桿組件相干涉，為躲避中心支撐轉軸，只能將蝸輪蝸桿組件置于中心支撐轉軸上方，這必然導致傾斜式轉臺臺面至支撐轉軸的距離增加。這段距離的增加相當于增加了傾斜式轉臺在傾斜過程中的負載，屬于額外負載，由于受驅動電機輸出功率限制，額外負載的增加必然導致有效負載的減少，從而使三坐標轉換機的量程降低。為此，需要研制一種測量精度高、負載能力大的直線型三坐標轉換機用的傾斜式轉臺。
【發明內容】
[0007]本發明解決的技術問題是現有的直線型三坐標轉換機用的傾斜式轉臺存在結構穩定性差、傾角測量精度不高、負載能力低的問題。本發明人經過巧妙的構思，采用單邊旁軸支撐的方式對直線型三坐標轉換機的傾斜式轉臺進行設計和改進，提供了一種穩定性更好、測量精度更高、負載能力更大的直線型三坐標轉換機用的傾斜式轉臺。
[0008]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下:
[0009]直線型三坐標轉換機用的旁軸傾斜式轉臺，包括圓光柵編碼器一、平面氣浮上盤、平面氣浮下盤、內部具有空腔的平面氣浮座、伺服電機一、蝸輪蝸桿組件、圓光柵編碼器二、并列設置的兩個伺服電機二、推桿組件、轉臺座和傾斜支撐軸，其中，平面氣浮上盤通過螺釘連接在平面氣浮下盤上，平面氣浮下盤固定支撐在內部中空的平面氣浮座上，蝸輪蝸桿組件設置在平面氣浮座的空腔內部，蝸輪蝸桿組件中蝸輪軸穿過平面氣浮下盤與平面氣浮上盤固定連接，蝸輪蝸桿組件中蝸桿一端固定在平面氣浮座內部側壁上，另一端與伺服電機一連接以驅動蝸桿轉動，從而使蝸桿帶動蝸輪轉動，在平面氣浮上盤與平面氣浮下盤螺釘連接松開時隨之帶動平面氣浮上盤轉動。圓光柵編碼器二(市購件)設置在蝸輪蝸桿組件中蝸輪軸上以測量該軸的旋轉角度。轉臺座的一側上通過傾斜支撐軸樞軸連接平面氣浮座，平面氣浮座及其支撐的平面氣浮上盤、平面氣浮下盤可繞該軸進行轉動，轉臺座的相對一側上前后對稱設置有兩套推桿組件，每套推桿組件設置有驅動推桿組件上下移動的伺服電機二，平面氣浮座上開設有容納推桿上端的槽，推桿組件的推桿插入槽內并通過樞軸與槽壁進行轉動連接，推桿組件下端同樣轉動連接在轉臺座的相對一側上，圓光柵編碼器一與傾斜支撐軸同軸并固定在轉臺座上，測量平面氣浮座及其支撐的上下氣浮盤的轉動角度。
[0010]其中，平面氣浮上盤為圓形臺面。
[0011]其中，旋轉功能工作時，拆除氣浮上盤與氣浮下盤間的緊固螺釘，在氣浮上、下盤間通入高壓氣體，使氣浮上盤浮起，伺服電機一驅動渦輪蝸桿組件可使平面氣浮上盤在水平面內-360°?360°任意角度旋轉，安裝在氣浮座中心轉子上的圓光柵編碼器二實時測量氣浮上盤的旋轉角度。
[0012]其中，連接平面氣浮座與轉臺座的傾斜支撐軸為貫穿轉臺座的一根整軸。
[0013]本發明的有益效果:與現有直線型三坐標轉換機的傾斜轉臺相比，提高了直線型三坐標轉換機的負載能力以及航天器質量特性參數的測量精度。旁軸傾斜式轉臺的傾斜軸在轉臺側方，不會與蝸輪蝸桿組件干涉，因此可以大幅降低轉臺臺面與傾斜轉軸之間的距離，從而明顯減少無效負載，提高設備的負載能力。同時，在航天器進行質量特性參數測量時，無論轉臺是否帶動航天器繞鉛垂軸旋轉，傾斜轉軸所受傾覆力矩方向始終不變，傾斜角度的測量偏差明顯減小，在質量特性參數測量過程中可以通過補償法將其消除，從而降低傾斜角度的測量誤差，提高質量特性參數測量精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的直線型三坐標轉換機的旁軸傾斜式轉臺結構水平狀態下的示意圖；
[0015]圖中，1、圓光柵編碼器一 ；2、平面氣浮上盤；3、平面氣浮下盤；4、平面氣浮座；5、伺服電機二 ；6、蝸輪蝸桿組件；7、圓光柵編碼器二 ；8、伺服電機一 ；9、推桿組件；10、轉臺座；11、傾斜支撐軸。
[0016]以下參照附圖對本發明的直線型三坐標轉換機的旁軸傾斜式轉臺的結構進行詳細說明，但該描述僅僅示例性的，并不旨在對本發明的保護范圍進行任何限制。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，本發明的直線型三坐標轉換機的旁軸傾斜式轉臺的裝置結構顯示出來，該裝置由圓光柵編碼器一 1、平面氣浮上盤2 (衛星對接面)、平面氣浮下盤3、內部具有空腔的平面氣浮座4 (用于支撐平面氣浮下盤的支撐座)、伺服電機二 5、蝸輪蝸桿組件6、圓光柵編碼器二 7、伺服電機一 8、推桿組件9、轉臺座10和傾斜支撐軸11組成。其中，平面氣浮上盤2通過螺釘連接在平面氣浮下盤3上，平面氣浮下盤3固定支撐在內部中空的平面氣浮座4上，蝸輪蝸桿組件6設置在平面氣浮座的空腔內部，蝸輪蝸桿組件6中蝸輪軸穿過平面氣浮下盤3與平面氣浮上盤2固定連接，蝸輪蝸桿組件6中蝸桿一端固定在平面氣浮座4內部側壁上，另一端與伺服電機一 8連接以驅動蝸桿轉動，從而使蝸桿帶動蝸輪轉動，在平面氣浮上盤2與平面氣浮下盤3螺釘連接松開時隨之帶動平面氣浮上盤2轉動。圓光柵編碼器7(市購件)設置在蝸輪蝸桿組件6中蝸輪軸上以測量該軸的旋轉角度。轉臺座10的一側上通過傾斜支撐軸11樞軸連接平面氣浮座4，平面氣浮座及其支撐的平面氣浮上盤、平面氣浮下盤可繞該軸進行轉動，轉臺座10的相對一側上前后對稱設置有兩套推桿組件9，每套推桿組件9設置有驅動推桿組件上下移動的伺服電機二 5，平面氣浮座4上開設有容納推桿上端的槽，推桿組件9的推桿插入槽內并通過樞軸與槽壁進行轉動連接，推桿組件9下端同樣轉動連接在轉臺座10的相對一側上，圓光柵編碼器一 I與傾斜支撐軸11同軸并固定在轉臺座10上，測量平面氣浮座4及其支撐的上下氣浮盤的轉動角度。
[0018]本裝置具有旋轉和傾斜兩種功能。旋轉功能工作時，拆除平面氣浮上盤2與平面氣浮下盤4間的緊固螺釘，在平面氣浮上盤2與平面氣浮下盤3間通入高壓氣體，使平面氣浮上盤2浮起，伺服電機一 8驅動蝸輪蝸桿組件6旋轉，蝸輪蝸桿組件6帶動平面氣浮上盤2在水平面內-360°?360°任意角度旋轉，圓光柵編碼器7可實時測量氣浮上盤2的旋轉角度；傾斜功能工作時，固定在轉臺座10上的伺服電機二 5驅動推桿組件9，推桿組件9中的推桿伸出，將平面氣浮座4 一端頂起，使平面氣浮座4繞傾斜支撐軸11傾斜，與傾斜支撐軸11同軸安裝的圓光柵編碼器I實時測量平面氣浮座4的傾斜角度。
[0019]盡管上文對本發明的【具體實施方式】給予了詳細描述和說明，但是應該指明的是，我們可以依據本發明的構想對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，均應在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.直線型三坐標轉換機用的旁軸傾斜式轉臺，包括圓光柵編碼器一、平面氣浮上盤、平面氣浮下盤、內部具有空腔的平面氣浮座、伺服電機一、蝸輪蝸桿組件、圓光柵編碼器二、并列設置的兩個伺服電機二、推桿組件、轉臺座和傾斜支撐軸，其中，平面氣浮上盤通過螺釘連接在平面氣浮下盤上，平面氣浮下盤固定支撐在內部中空的平面氣浮座上，蝸輪蝸桿組件設置在平面氣浮座的空腔內部，蝸輪蝸桿組件中蝸輪軸穿過平面氣浮下盤與平面氣浮上盤固定連接，蝸輪蝸桿組件中蝸桿一端固定在平面氣浮座內部側壁上，另一端與伺服電機一連接以驅動蝸桿轉動，從而使蝸桿帶動蝸輪轉動，在平面氣浮上盤與平面氣浮下盤螺釘連接松開時隨之帶動平面氣浮上盤轉動。圓光柵編碼器二(市購件)設置在蝸輪蝸桿組件中蝸輪軸上以測量該軸的旋轉角度。轉臺座的一側上通過傾斜支撐軸樞軸連接平面氣浮座，平面氣浮座及其支撐的平面氣浮上盤、平面氣浮下盤可繞該軸進行轉動，轉臺座的相對一側上前后對稱設置有兩套推桿組件，每套推桿組件設置有驅動推桿組件上下移動的伺服電機二，平面氣浮座上開設有容納推桿上端的槽，推桿組件的推桿插入槽內并通過樞軸與槽壁進行轉動連接，推桿組件下端同樣轉動連接在轉臺座的相對一側上，圓光柵編碼器一與傾斜支撐軸同軸并固定在轉臺座上，測量平面氣浮座及其支撐的上下氣浮盤的轉動角度。
2.如權利要求1所述的旁軸傾斜式轉臺，其中，平面氣浮上盤為圓形臺面。
3.如權利要求1所述的旁軸傾斜式轉臺，其中，旋轉功能工作時，拆除氣浮上盤與氣浮下盤間的緊固螺釘，在氣浮上、下盤間通入高壓氣體，使氣浮上盤浮起，伺服電機一驅動渦輪蝸桿組件可使平面氣浮上盤在水平面內-360°?360°任意角度旋轉，安裝在氣浮座中心轉子上的圓光柵編碼器二實時測量氣浮上盤的旋轉角度。
4.如權利要求1所述的旁軸傾斜式轉臺，其中，連接平面氣浮座與轉臺座的傾斜支撐軸為貫穿轉臺座的一根整軸。
【文檔編號】G01M1/10GK103983402SQ201410226940
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月27日 優先權日:2014年5月27日
【發明者】杜晨, 陳勉, 徐在峰, 王洪鑫, 趙科 申請人:北京衛星環境工程研究所
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