一種內環直立式四軸穩定平臺的製作方法

2023-06-17 22:22:26 3

專利名稱：一種內環直立式四軸穩定平臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種內環直立式四軸穩定平臺，尤其是緊湊型內環直立式四軸穩定平
臺，以承載光電傳感器等有效載荷並實現四軸穩定，屬於光電設備技術領域。
背景技術：
光電傳感器等有效載荷在工作時需進行高精度的穩定，以便能跟蹤或鎖定高速運動目標，尤其在飛機或艦船等動平臺上的光電傳感器還需消除動平臺自身搖擺、振動以及風阻幹擾的影響，對體積和穩定精度要求更高。為滿足高精度的穩定要求，一般應用四軸穩定平臺。目前四軸穩定平臺的外框架組多採用定軸齒輪系的齒輪傳動方式，而內框架組一般採用環形的安裝支架，這些結構存在緊湊性、剛性及穩定精度等不足問題。

發明內容
本發明的目的在於，克服現有技術存在的不足，提供一種結構更緊湊、剛性及精度更優的內環直立式四軸穩定平臺。 本發明的技術方案是一種內環直立式四軸穩定平臺，它由一個外方位迴轉機構、外俯仰迴轉機構、內方位迴轉機構及內俯仰迴轉機構組成所述外方位迴轉機構包括一個固定安裝在載體上的外方位殼體，該外方位殼體通過軸承支撐一個外方位軸；外方位殼體與外方位軸齒輪傳動聯接外方位軸上端靠近邊緣安裝一具有小齒輪的外方位伺服電機，小齒輪與固定在外方位殼體上的大齒輪嚙合；所述外俯仰機構包括一個固定在外方位軸上的外俯仰座；該外俯仰座的左側固定有左俯仰支撐臂，右側固定有右俯仰支撐臂；俯仰球殼體通過其左俯仰支撐臂和右俯仰支撐臂上安裝的軸承支撐俯仰球殼體兩端的軸；左俯仰支撐臂下部安裝一個輸出軸上具有小同步帶輪的外俯仰伺服電機；小同步帶輪與俯仰球殼體一端的軸上安裝的大同步帶輪以同步帶傳動聯接；所述內方位轉動機構包括固定在俯仰球殼體內部的上端蓋和下端蓋；上端蓋安裝有軸承，軸承外圈支撐上軸；下端蓋上安裝有軸承，軸承外圈支撐下軸；上卡式聯接板安裝在上軸上；下卡式聯接板安裝在下軸上；內俯仰支撐臂上下兩端分別與上卡式聯接板和下卡式聯接板定位並固定聯接；上軸設置有內方位測角元件；下軸設置有內方位力矩電機；所述內俯仰轉動機構包括安裝在內俯仰支撐臂上的軸承；左俯仰掛壁通過軸承支撐，右俯仰掛壁通過軸承支撐；在內俯仰支撐臂(23)中部的左俯仰掛壁(16)上設置有內俯仰測角元件(15)，在右俯仰掛壁(25)上設置有內俯仰力矩電機(26)。 在上述方案基礎上進一步的技術方案是 所述的內環直立式四軸穩定平臺，其外方位伺服電機是通過螺釘和電機套筒固定在外方位軸上。 所述的內環直立式四軸穩定平臺，其外俯仰伺服電機通過電機安裝板安裝在左俯仰支撐臂下部；外俯仰伺服電機的尾部插入外俯仰座內部。 所述的內環直立式四軸穩定平臺，其內俯仰支撐臂的上端與上卡式聯接板之間是
4通過卡槽定位並夾緊；下卡式聯接板與下軸之間通過螺釘固定，內俯仰支撐臂的下端與下卡式聯接板之間通過卡槽定位並夾緊；上卡式聯接板上通過螺釘固定一個上軸；下卡式聯接板上通過螺釘固定一個下軸。 所述的內環直立式四軸穩定平臺，其內俯仰支撐臂的上端與上卡式聯接板之間、下端與下卡式聯接板之間的卡槽定位並夾緊是通過單燕尾形的卡槽定位並通過膨脹鎖緊條夾緊。 所述的內環直立式四軸穩定平臺，其左俯仰掛壁和右俯仰掛壁通過螺釘固連。由左俯仰掛壁和右俯仰掛壁組成可圍繞軸承的公共軸線相對內俯仰支撐臂迴轉的組件。
所述的內環直立式四軸穩定平臺，其右俯仰掛壁上的圓柱面與內俯仰力矩電機的轉子進行配合，並通過螺釘固定。 所述的內環直立式四軸穩定平臺，其俯仰球殼體下部通過螺釘固定一個下端蓋，軸承的內圈與下端蓋上的圓柱面配合，軸承的外圈與下軸的圓孔配合；內方位力矩電機的轉子與下軸的圓柱面配合併通過螺釘固定；內方位力矩電機的定子與俯仰球殼體之間通過螺釘固定。 所述的內環直立式四軸穩定平臺，其內方位測角元件的內圈與上軸的外圓柱面配合，內方位測角元件的外圈與俯仰球殼體的圓孔配合。
本發明的積極效果在於 1、結構更緊湊、剛性強、抗振性能好；體積小、抗風阻能力強、穩定精度高，有效載荷空間大、安裝及維護方便。 2、外方位採用行星式驅動方式，能夠充分利用外俯仰座的內部空間，減少了總體軸向尺寸。 3、外俯仰採用同步帶傳動方式，能夠實現大跨距平行軸傳動，使得外俯仰伺服電機長度方向部分能夠伸入外俯仰座的內部，有效利用外俯仰座的內部空間，減少了總體尺寸。同時同步帶為非金屬彈性材料，有吸振的效果，可有效隔離載體的振動傳遞，有利於穩定平臺的穩定精度提高。 4、內俯仰支撐臂的上、下端均採用單燕尾形的卡槽精確定位，並通過膨脹鎖緊條夾緊的安裝方式，可實現內俯仰支撐臂、左俯仰掛壁、右俯仰掛壁、載荷等相關元件從俯仰球殼體內部的快速拔插和復裝，並可以保證復裝精度，便於內部載荷等元件的維修及更換。


圖1直立式四軸穩定平臺剖面 圖2右俯仰掛壁；
圖3左俯仰掛壁；
圖4俯仰支撐臂。 圖中各附圖標記的名稱為l-外方位殼體；2-軸承；3_大齒輪；4_外方位軸；5-軸承；6-小同步帶輪；7_電機安裝板；8-外俯仰伺服電機；9-同步帶；10_左側罩；ll-左俯仰支撐臂；12-軸承；13-大同步帶輪；14-軸承；15-內俯仰測角元件；16-左俯仰掛壁；17-俯仰球殼體；18-膨脹鎖緊條；19-內方位測角元件；20-上端蓋；21-軸承；22_上卡式
聯接板；23-內俯仰支撐臂；24-上軸；25-右俯仰掛壁；26-內俯仰力矩電機；27-右俯仰支撐臂；28-右側罩；29-載荷；30-軸承；31-軸承；32-膨脹鎖緊條；33-下卡式聯接板； 34-下軸；35-內方位力矩電機；36-軸承；37-外俯仰座；38-下端蓋；39-外方位伺服電機； 40-電機套筒；41-小齒輪。
具體實施例方式
結合附圖和實施例對本發明作進一步說明如下 如圖l-6所示，一種內環直立式四軸穩定平臺，它由一個外方位迴轉機構、外俯仰 迴轉機構、內方位迴轉機構及內俯仰迴轉機構組成所述外方位迴轉機構包括一個固定安
裝在載體上的外方位殼體l，該外方位殼體1通過軸承2、5支撐一個外方位軸4 ;外方位殼 體1與外方位軸4齒輪傳動聯接外方位軸4上端靠近邊緣安裝一具有小齒輪41的外方位 伺服電機39，小齒輪41與固定在外方位殼體1上的大齒輪3嚙合；所述外俯仰機構包括一 個固定在外方位軸4上的外俯仰座37 ;該外俯仰座37的左側固定有左俯仰支撐臂ll，右側 固定有右俯仰支撐臂27 ;俯仰球殼體17通過其左俯仰支撐臂11和右俯仰支撐臂27上安 裝的軸承12、30支撐俯仰球殼體兩端的軸；左俯仰支撐臂11下部安裝一個輸出軸上具有小 同步帶輪6的外俯仰伺服電機8 ;小同步帶輪6與俯仰球殼體17 —端的軸上安裝的大同步 帶輪13以同步帶9傳動聯接；所述內方位轉動機構包括固定在俯仰球殼體17內部的上端 蓋20和下端蓋38 ;上端蓋20安裝有軸承21，軸承外圈支撐上軸24 ;下端蓋38上安裝有軸 承36，軸承外圈支撐下軸34 ;上卡式聯接板22安裝在上軸24上；下卡式聯接板33安裝在 下軸34上；內俯仰支撐臂23上下兩端分別與上卡式聯接板22和下卡式聯接板33定位並 固定聯接；上軸24設置有內方位測角元件19 ;下軸34設置有內方位力矩電機35 ;所述內 俯仰轉動機構包括安裝在內俯仰支撐臂23上的軸承14、31 ;左俯仰掛壁16通過軸承14支 撐，右俯仰掛壁25通過軸承31支撐；在內俯仰支撐臂(23)中部的左俯仰掛壁(16)上設置 有內俯仰測角元件(15)，在相對應的右俯仰掛壁(25)上設置有內俯仰力矩電機(26)。所 述的外方位伺服電機39是通過螺釘和電機套筒40固定在外方位軸4上。外俯仰伺服電機 8通過電機安裝板7安裝在左俯仰支撐臂11下部；外俯仰伺服電機8的尾部插入外俯仰座 內部。實現大跨距平行軸傳動。內俯仰支撐臂23的上端與上卡式聯接板22之間是通過 卡槽定位並夾緊；下卡式聯接板33與下軸34之間通過螺釘固定，內俯仰支撐臂23的下端 與下卡式聯接板33之間通過卡槽定位並夾緊；上卡式聯接板22上通過螺釘固定一個上軸 24 ;下卡式聯接板33上通過螺釘固定一個下軸34。內俯仰支撐臂23的上端與上卡式聯接 板22之間、下端與下卡式聯接板33之間的卡槽定位並夾緊是通過單燕尾形的卡槽定位並 通過膨脹鎖緊條18夾緊。左俯仰掛壁16和右俯仰掛壁25在圖1所示的前方和後方通過 螺釘固連。由左俯仰掛壁16和右俯仰掛壁25組成可圍繞軸承14、31的公共軸線相對內俯 仰支撐臂23迴轉的組件。右俯仰掛壁25上的圓柱面與內俯仰力矩電機26的轉子進行配 合，並通過螺釘固定。俯仰球殼體17下部通過螺釘固定一個下端蓋38，軸承36的內圈與下 端蓋38上的圓柱面配合，軸承36的外圈與下軸34的圓孔配合；內方位力矩電機35的轉子 與下軸的圓柱面配合併通過螺釘固定；內方位力矩電機35的定子與俯仰球殼體17之間通 過螺釘固定。內方位測角元件19的內圈與上軸24的外圓柱面配合，內方位測角元件19的 外圈與俯仰球殼體17的圓孔配合。 對本發明的原理、技術方案和效果作進一步說明如下
外方位殼體1相對安裝載體靜止，當外方位伺服電機39轉動時，帶動小齒輪41轉 動，由於小齒輪41與安裝在外方位殼體1上的大齒輪3嚙合，因此小齒輪41即自傳又圍繞 大齒輪3公轉，同時帶動外伺服方位電機39、電機套筒40和外方位軸4相對於外方位殼體1 轉動，從而實現外方位軸4的旋轉。由於外方位軸4與外俯仰座37固定，故外俯仰座37及 與之相固定左俯仰支撐臂11、右俯仰支撐臂27、俯仰球殼體17等元件將繞外方位軸4的軸 線旋轉；最終驅動光電傳感器等有效載荷29繞軸承2和軸承5形成的公共軸線進行旋轉。
當外俯仰伺服電機8轉動時，帶動小同步帶輪6轉動，由於小同步帶輪6與大同步 帶輪13是通過同步帶9連接的，因此驅動大同步帶輪13產生轉動，同時大同步帶輪13是固 定在俯仰球殼體17的軸上，故俯仰球殼體17及與之相固定的上端蓋20、上軸24、上卡式聯 接板22、膨脹鎖緊條18、內俯仰支撐臂23、下卡式聯接板33、膨脹鎖緊條32、下軸34、左俯 仰掛壁16、右俯仰掛壁25、載荷29等元件繞軸承12和軸承30形成的公共軸線進行旋轉。
當內方位力矩電機35工作時，電機驅動下軸34並帶動與下軸34相固定的下卡式 聯接板33、內俯仰支撐臂23繞軸承21和軸承36形成的公共軸線旋轉；最終驅動載荷29繞 軸承21和軸承36形成的公共軸線進行旋轉。 當內俯仰力矩電機26工作時，電機驅動右俯仰掛壁25並帶動與右俯仰掛壁25相 固定的左俯仰掛壁16繞軸承14和軸承31形成的公共軸線旋轉，最終驅動載荷29繞軸承 14和軸承31形成的公共軸線旋轉。
權利要求
一種內環直立式四軸穩定平臺，其特徵在於，它由一個外方位迴轉機構、外俯仰迴轉機構、內方位迴轉機構及內俯仰迴轉機構組成所述外方位迴轉機構包括一個固定安裝在載體上的外方位殼體(1)，該外方位殼體(1)通過軸承(2、5)支撐一個外方位軸(4)；外方位殼體(1)與外方位軸(4)齒輪傳動聯接外方位軸(4)上端靠近邊緣安裝一具有小齒輪(41)的外方位伺服電機(39)，小齒輪(41)與固定在外方位殼體(1)上的大齒輪(3)嚙合；所述外俯仰機構包括一個固定在外方位軸(4)上的外俯仰座(37)；該外俯仰座(37)的左側固定有左俯仰支撐臂(11)，右側固定有右俯仰支撐臂(27)；俯仰球殼體(17)通過其左俯仰支撐臂(11)和右俯仰支撐臂(27)上安裝的軸承(12、30)支撐俯仰球殼體兩端的軸；左俯仰支撐臂(11)下部安裝一個輸出軸上具有小同步帶輪(6)的外俯仰伺服電機(8)；小同步帶輪(6)與俯仰球殼體(17)一端的軸上安裝的大同步帶輪(13)以同步帶(9)傳動聯接；所述內方位轉動機構包括固定在俯仰球殼體(17)內部的上端蓋(20)和下端蓋(38)；上端蓋(20)安裝有軸承(21)，軸承外圈支撐上軸(24)；下端蓋(38)上安裝有軸承(36)，軸承外圈支撐下軸(34)；上卡式聯接板(22)安裝在上軸(24)上；下卡式聯接板(33)安裝在下軸(34)上；內俯仰支撐臂(23)上下兩端分別與上卡式聯接板(22)和下卡式聯接板(33)定位並固定聯接；上軸(24)設置有內方位測角元件(19)；下軸(34)設置有內方位力矩電機(35)；所述內俯仰轉動機構包括安裝在內俯仰支撐臂(23)上的軸承(14、31)；左俯仰掛壁(16)通過軸承(14)支撐，右俯仰掛壁(25)通過軸承(31)支撐；在內俯仰支撐臂(23)中部的左俯仰掛壁(16)上設置有內俯仰測角元件(15)，在右俯仰掛壁(25)上設置有內俯仰力矩電機(26)。
2. 根據權利要求1所述的內環直立式四軸穩定平臺，其特徵在於，所述的外方位伺服 電機(39)是通過螺釘和電機套筒(40)固定在外方位軸(4)上。
3. 根據權利要求1所述的內環直立式四軸穩定平臺，其特徵在於，所述的外俯仰伺服 電機(8)通過電機安裝板(7)安裝在左俯仰支撐臂(11)下部；外俯仰伺服電機(8)的尾部 插入外俯仰座內部。
4. 根據權利要求1所述的內環直立式四軸穩定平臺，其特徵在於，所述的內俯仰支撐 臂(23)的上端與上卡式聯接板(22)之間是通過卡槽定位並夾緊；內俯仰支撐臂(23)的下 端與下卡式聯接板(33)之間通過卡槽定位並夾緊；上卡式聯接板(22)上通過螺釘固定一 個上軸(24);下卡式聯接板(33)上通過螺釘固定一個下軸(34)。
5. 根據權利要求4所述的內環直立式四軸穩定平臺，其特徵在於，所述的內俯仰支撐 臂(23)的上端與上卡式聯接板(22)之間、下端與下卡式聯接板(33)之間的卡槽定位並夾 緊是通過單燕尾形的卡槽定位並通過膨脹鎖緊條(18)夾緊。
6. 根據權利要求1所述的內環直立式四軸穩定平臺，其特徵在於，所述的左俯仰掛壁 (16)和右俯仰掛壁(25)通過螺釘固連。由左俯仰掛壁(16)和右俯仰掛壁(25)組成可圍 繞軸承(14、31)的公共軸線相對內俯仰支撐臂(23)迴轉的組件。
7. 根據權利要求6所述的內環直立式四軸穩定平臺，其特徵在於，所述的右俯仰掛壁 (25)上的圓柱面與內俯仰力矩電機(26)的轉子進行配合，並通過螺釘固定。
8. 根據權利要求1所述的內環直立式四軸穩定平臺，其特徵在於，所述的其俯仰球殼 體(17)下部通過螺釘固定一個下端蓋(3S)，軸承(36)的內圈與下端蓋(38)上的圓柱面配 合，軸承(36)的外圈與下軸(34)的圓孔配合；內方位力矩電機(35)的轉子與下軸的圓柱 面配合併通過螺釘固定；內方位力矩電機(35)的定子與俯仰球殼體(17)之間通過螺釘固定。
9. 根據權利要求1所述的內環直立式四軸穩定平臺，其特徵在於，所述的內方位測角 元件(19)的內圈與上軸(24)的外圓柱面配合，內方位測角元件(19)的外圈與俯仰球殼體 (17)的圓孔配合。
全文摘要
本發明涉及內環直立式四軸穩定平臺，由外方位迴轉機構、外俯仰迴轉機構、內方位迴轉機構及內俯仰迴轉機構組成外方位軸上端安裝一個具有小齒輪的外方位伺服電機，小齒輪與固定在外方位殼體上的大齒輪嚙合；外俯仰迴轉機構包括一個外俯仰座，該外俯仰座的左側固定有左俯仰支撐臂，右側固定有右俯仰支撐臂；俯仰球殼體與左俯仰支撐臂和右俯仰支撐臂轉動聯接；內方位迴轉機構和內俯仰迴轉機構包括一個內俯仰支撐臂，該內俯仰支撐臂，下部有一個內方位電機，上部有一個內方位測角元件，其中部左右兩側分別有內俯仰測角元件和內俯仰力矩電機。本發明可實現高精度四軸穩定，具有結構緊湊，有效載荷大，安裝及維護方便等突出優點。
文檔編號G01D11/30GK101793534SQ20101010042
公開日2010年8月4日 申請日期2010年1月22日 優先權日2010年1月22日
發明者張志明, 李倫平, 楊長保, 鄒志峰, 閆峰, 陳凱 申請人:中國船舶重工集團公司第七一七研究所