高精度轉角機構的製作方法

2023-12-08 04:04:51 2

專利名稱：高精度轉角機構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬民用太空飛行器姿態控制及其它需要場合使用的高精度轉角機構。
背景技術：
在太空飛行器的姿態控制和很多高科技領域中，均要求很高的角度控制。目前，我國太空飛行器姿態控制裝置精度只能達到秒級，世界上最高水平的美國哈勃天文望遠鏡，其定向精度已經達到10-5，所以高精度轉角機構是航天等產業發展急需解決的問題。
經聯機檢索，未查到此類發明。

發明內容
本實用新型的目的是提供一種用於民用太空飛行器姿態控制及其它需要高精度角度控制的高科技領域使用的高精度轉角機構。
本實用新型的技術內容為一種高精度轉角機構，包括伺服電機，其特徵在於包括第一級密切圓減速器，和0～3級雙螺旋減速器；在減速器的左面為用發蘭固定在伺服電機上的剎車盤，右面為固定在驅動軸上的驅動盤，剎車盤和驅動盤分別具與各級減速器對應的剎車電磁鐵和驅動電磁鐵，減速器控制脈衝由伺服電機輸入，通過各減速器逐步輸出所需的轉角值來逐步提高所需的轉角精度，由減速器的外環輸出轉角值。
本實用新型與相應的測量儀和微機系統結合後，通過各減速器逐步輸出所需的轉角值來逐步提高所需的轉角精度，實現高達10-6精度的任意轉角調節。
以下結合附圖對本實用新型進一步說明。


圖1是整個高精度轉角機構的結構示意圖。
圖2是
圖1中第一減速器部分的結構示意圖。
圖3是
圖1中第三減速器部分的結構示意圖。
第2減速器的結構與第3減速器相同，僅參數不同，故從略。
圖4是三向軸承的堵塞結構圖。
圖5是圖4的B-B截面圖。
圖6是圖4的C視圖。
圖中1.伺服電機，2.鍵，3.驅動軸，4.剎車盤，5.第一減速器的偏心輪轂，6.活齒架，7.第一剎車電磁鐵，8.第一減速器的外環，9.第二剎車電磁鐵，10.第三剎車電磁鐵，11.第二減速器的絲杆，12、17.第二減速器的鋼球，14.第二減速器的輸出螺旋套(即第二級減速器三向止推軸承的內套)，15.鋼球，16.第二減速器的輸入螺旋套，18.第三驅動電磁鐵，19.第二驅動電磁鐵，20.總輸出套(即第三級減速器三向止推軸承的內套)，21.連接第一與第二減速器的花鍵副，22.滾珠，23.第一減速器的軸承外套，24.鋼球，25.第一驅動電磁鐵，26.驅動盤，27.鍵，28.彈簧圈，29.內滾動軸承，30.套，31.外滾動軸承，32.外套，33.第三減速器的絲杆，34.第二螺旋同步套，35.鋼球，36.鋼球，37.第一螺旋套，38.第一螺旋同步套，39.鋼球，40.堵頭，41.鎖銷。
具體實施方式
以下結合附圖給出的一個非限定性的實施例作進一步說明。
圖1為整個高精度轉角機構的結構示意圖。整個機構由伺服電機1的端蓋固定，由伺服電機1輸入，由總輸出套20輸出。三個減速器依次同軸徑向排列，三個減速器間由滾動花鍵連接。在減速器的左面為用發蘭固定在電機上的剎車盤4，由剎車電磁鐵保持轉角的穩定性，保持角位置精度，轉好一部分保持一部分。右面的驅動盤26將電機依次接通各減速器。中間的軸系3、4、29用於保持上述各組件的相對位置精度。
本機構的工作過程如下當驅動電磁鐵25接通而其它電磁鐵斷開時，伺服電機1帶動驅動軸3和驅動盤26旋轉，第一級密切圓減速器工作，第一級減速器由外環8輸出，帶動第二、第三級減速器與總輸出套20整體轉動，輸出轉角的名義值，精度可達4″。當剎車電磁鐵7和驅動電磁鐵19接通而其它電磁鐵斷開時，第二級減速器工作，帶動第三級減速器與總輸出套20轉動，輸出轉角的名義餘值，此時的轉角精度可達0.001″，輸出轉角範圍約±8″。當剎車電磁鐵9和驅動電磁鐵18接通而其它電磁鐵斷開時，第三級減速器工作，由總輸出套20輸出轉角的名義餘值，精度可達到0.000001″，即10-6，輸出轉角範圍約±0.002″。這樣，通過三級減速器逐步輸出所需的轉角值來逐步提高所需的轉角精度，就可以實現任意角度高達10-6精度的轉角調節。
圖2為機構中第一級減速器的結構示意圖，採用密切圓減速器。它的工作原理為偏心輪轂外徑的中心為601，與整個減速器的中心O存在偏心，偏心輪轂轉一圈各鋼球依次脈動一次。活齒架6固定在剎車盤4上，限制鋼球只能作徑向運動。由於外環8的內齒數比活齒架的齒數少1齒，當偏心輪轂5順時針轉動時，外環作逆時針轉動，由外環8上的滾動花鍵輸出。為了保證本減速器的靜平衡和動平衡，採用了偏心輪轂5實現。
當對精度要求不是很高的時候，轉角機構可以只採用上述一個密切圓減速器。
圖3是機構中的第三減速器，它是一種雙螺旋減速器，由兩個升角不同的螺旋副和止推副組成，其內花鍵孔與第二減速器組成滾動花鍵副。當驅動電磁鐵帶動小升角滾動螺旋副的第一螺旋套37轉動時，由於升角很小，形成第一次減速，絲杆33作微量軸向移動。絲杆33又與鋼球35、總輸出套20組成大升角滾動螺旋副，當絲杆33軸向移動時，總輸出套20作微量轉動並輸出轉角。三向止推副由總輸出套20、鋼球36、第一螺旋套37組成，它可代替徑向，正、反軸向三個軸承的功能。
由於第二減速器和第三減速器的結構是一樣的，故略去第二減速器的描述。
圖4～圖6為三向止推軸承局部結構，它由第一螺旋套37、總輸出套20、鋼球35、堵頭40和鎖銷41組成。在加工時，先在第一螺旋套37上加工孔，安裝好堵頭40及鎖銷41，並做好相位記號701後(圖6)，車、磨第一螺旋套37的滾到表面及各面。在裝配時，取下堵頭40和鎖銷41，將鋼球35由第一螺旋套37的徑向孔中裝入，在軸承的整個圓周裝滿鋼球後，將堵頭40的滾道面磨出消氣間隙702(圖4)，將第一螺旋套37孔的內轉角處磨出倒角703(圖5)，然後裝上堵頭40及鎖銷41，使鋼球能平滑的經過堵頭與外環的過渡線。
上述高精度轉角機構在使用時，與測量儀、自動控制微機結合使用。它的工作過程如下當要實現的轉角指令輸入到微機後，由測量儀測量出實際角度，微機計算出轉角差值。經過微機計算，控制電磁鐵和電機驅動第一級減速器執行轉角差值中4″的最大可約數部分轉角。跟著控制電磁鐵和電機驅動第二級減速器和第三級減速器執行轉角差值中10-3和10-6的最大可約數部分轉角。如要實現的轉角誤差為96°34′15.681186″的角度，則第一級減速器執行96°34′12″角度，第二級減速器轉過3.681″角度，第三級減速器再轉過0.000186″角度，完成96°34′15.681186″的轉角。
權利要求1.一種高精度轉角機構，包括伺服電機，其特徵在於包括第一級密切圓減速器，和0～3級雙螺旋減速器，減速器之間依次同軸徑向排列；在減速器的左面為用發蘭固定在伺服電機上的剎車盤(4)，右面為固定在驅動軸上的驅動盤(26)，剎車盤和驅動盤分別具與各級減速器對應的剎車電磁鐵和驅動電磁鐵，減速器控制脈衝由伺服電機輸入，通過各減速器逐步輸出所需的轉角值來逐步提高所需的轉角精度，由減速器的外環輸出轉角值。
2.根據權利要求1所述的高精度轉角機構，其特徵為第一級密切圓減速器，採用偏心輪轂(5)實現靜平衡和動平衡；其中通過驅動盤上的驅動電磁鐵(25)與偏心輪轂離合，運動由該減速器外環(8)通過花鍵副輸出。
3.根據權利要求1所述的高精度轉角機構，其特徵為第二、三級雙螺旋減速器各自的輸入螺旋套和輸出螺旋套之間採用了三向止推軸承；三向止推軸承包括第一螺旋套(37)、總輸出套(20)、鋼球(35)、堵頭(40)和鎖銷(41)，其中採用徑向孔裝入鋼球，再用堵塞補齊滾道。
4.根據權利要求1所述的高精度轉角機構，其特徵是減速器的右邊布置分級驅動裝置通過驅動電磁鐵(19、18)分別與第二、三級雙螺旋減速器的輸入螺旋套離合；左邊布置逐級剎車裝置，通過剎車電磁鐵(9、10)分別與第二、三級雙螺旋減速器各自的輸出螺旋套離合。
專利摘要一種高精度轉角機構，屬於民用太空飛行器姿態控制及其它需要高精度角度控制的領域。其特徵在於包括第一級密切圓減速器，和0～3級雙螺旋減速器，減速器之間依次同軸徑向排列；在減速器的左面為用法蘭固定在伺服電機上的剎車盤4，右面為固定在驅動軸上的驅動盤，剎車盤4和驅動盤分別具與各級減速器對應的剎車電磁鐵和驅動電磁鐵，減速器控制脈衝由伺服電機輸入，通過各減速器逐步輸出所需的轉角值來逐步提高所需的轉角精度，由減速器的外環輸出轉角值。它與相應的測量儀和微機系統結合，通過各減速器逐步輸出所需的轉角值來逐步提高所需的轉角精度，實現高達10
文檔編號B64G1/24GK2859598SQ20052000940
公開日2007年1月17日 申請日期2005年6月2日 優先權日2005年6月2日
發明者梁錫昌, 王家序, 陳小安 申請人:梁錫昌, 王家序, 陳小安