CN103983402B - 直线型三坐标转换机用的旁轴倾斜式转台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线型三坐标转换机用的旁轴倾斜式转台，其中，平面气浮上盘连接在平面气浮下盘上，平面气浮下盘固定支撑平面气浮座上，蜗轮蜗杆组件设置在平面气浮座的空腔内部，蜗轮蜗杆组件中蜗轮轴穿过平面气浮下盘与平面气浮上盘固定连接，蜗轮蜗杆组件中蜗杆一端固定在平面气浮座内部侧壁上，另一端与伺服电机一连接以驱动蜗杆转动，从而使蜗杆带动蜗轮转动，在平面气浮上盘与平面气浮下盘螺钉连接松开时随之带动平面气浮上盘转动。转台座的一侧上通过倾斜支撑轴枢轴连接平面气浮座，转台座的相对一侧上前后对称设置有两套推杆组件，推杆组件的推杆***槽内并通过枢轴与槽壁进行转动连接。本发明有效提高了直线型三坐标转换机的负载能力以及航天器质量特性参数的测量精度。

Description

直线型三坐标转换机用的旁轴倾斜式转台

技术领域

本发明属于卫星总装测试技术，具体涉及一种航天器整星、航天器分***和航天器零部件的质量特性测试设备。另外，本发明也可以在汽车整车及零部件、航空武器等领域中使用，完成相关产品的质量特性测试。

背景技术

三坐标转换机是航天器质量特性测试的通用化工装，其作用是在航天器质量特性参数测试过程中取替L型支架和托架，实现航天器坐标系与测试坐标系间的位置关系自动转换的功能。

三坐标转换机分为直线型三坐标转换机和弧线型三坐标转换机两种类型。其中，直线型三坐标转换机由平台组件和倾斜式转台组件两部分组成。倾斜式转台组件可在平台组件上沿直线平移，同时倾斜式转台组件自身具有绕铅垂轴旋转和绕支撑轴倾斜的功能。航天器进行质量特性参数测试时，航天器与直线型三坐标转换机连接，直线型三坐标转换机再与质量特性测试台(质心测试台、转动惯量测试台、质心转动惯量综合测试台)连接，通过直线型三坐标转换机的平移、旋转和倾斜运动，实现航天器只安装定位一次，测得全部质量特性参数的功能。

目前，直线型三坐标转换机的倾斜式转台采用绕中心支撑轴倾斜的方式，其存在的问题有：

倾斜支撑转轴(中心支撑转轴)在倾斜式转台台面正下方中心处，航天器与直线型三坐标转换机连接后，对倾斜式转台台面产生倾覆力矩，由于支承轴与轴套间存在间隙，在该倾覆力矩作用下，倾斜式转台台面必然会相对中心支承轴转动，形成微量的倾斜角度，造成倾斜角度测量偏差。航天器质量特性参数测量过程中，倾斜式转台需要带动航天器绕铅垂轴旋转，该偏差角度随着航天器的旋转而发生变化，相对于倾斜转轴的力矩方向和大小也发生变化，该角度偏差的存在，影响到航天器质量特性参数的测量，从而对航天器质量特性参数的测量带来误差。此误差是由倾斜式转台的中心轴支撑的结构形式造成的，属于***性误差，而且无法在测量过程中消除或补偿。

倾斜式转台绕铅垂轴旋转功能，需要通过蜗轮蜗杆机构驱动气浮上盘来实现，蜗轮安装在平面气浮下盘内与气浮上盘同轴，由于倾斜式转台的倾斜支撑转轴(中心支撑转轴)与铅垂轴正交，其位置必然与蜗轮蜗杆组件相干涉，为躲避中心支撑转轴，只能将蜗轮蜗杆组件置于中心支撑转轴上方，这必然导致倾斜式转台台面至支撑转轴的距离增加。这段距离的增加相当于增加了倾斜式转台在倾斜过程中的负载，属于额外负载，由于受驱动电机输出功率限制，额外负载的增加必然导致有效负载的减少，从而使三坐标转换机的量程降低。为此，需要研制一种测量精度高、负载能力大的直线型三坐标转换机用的倾斜式转台。

发明内容

本发明解决的技术问题是现有的直线型三坐标转换机用的倾斜式转台存在结构稳定性差、倾角测量精度不高、负载能力低的问题。本发明人经过巧妙的构思，采用单边旁轴支撑的方式对直线型三坐标转换机的倾斜式转台进行设计和改进，提供了一种稳定性更好、测量精度更高、负载能力更大的直线型三坐标转换机用的倾斜式转台。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

直线型三坐标转换机用的旁轴倾斜式转台，包括圆光栅编码器一、平面气浮上盘、平面气浮下盘、内部具有空腔的平面气浮座、伺服电机一、蜗轮蜗杆组件、圆光栅编码器二、并列设置的两个伺服电机二、推杆组件、转台座和倾斜支撑轴，其中，平面气浮上盘通过螺钉连接在平面气浮下盘上，平面气浮下盘固定支撑在内部中空的平面气浮座上，蜗轮蜗杆组件设置在平面气浮座的空腔内部，蜗轮蜗杆组件中蜗轮轴穿过平面气浮下盘与平面气浮上盘固定连接，蜗轮蜗杆组件中蜗杆一端固定在平面气浮座内部侧壁上，另一端与伺服电机一连接以驱动蜗杆转动，从而使蜗杆带动蜗轮转动，在平面气浮上盘与平面气浮下盘螺钉连接松开时随之带动平面气浮上盘转动；圆光栅编码器二设置在蜗轮蜗杆组件中蜗轮轴上以测量该轴的旋转角度，转台座的一侧上通过倾斜支撑轴枢轴连接平面气浮座，平面气浮座及其支撑的平面气浮上盘、平面气浮下盘可绕该轴进行转动，转台座的相对一侧上前后对称设置有两套推杆组件，每套推杆组件设置有驱动推杆组件上下移动的伺服电机二，平面气浮座上开设有容纳推杆上端的槽，推杆组件的推杆***槽内并通过枢轴与槽壁进行转动连接，推杆组件下端同样转动连接在转台座的相对一侧上，圆光栅编码器一与倾斜支撑轴同轴并固定在转台座上，测量平面气浮座及其支撑的上下气浮盘的转动角度。

其中，平面气浮上盘为圆形台面。

其中，旋转功能工作时，拆除气浮上盘与气浮下盘间的紧固螺钉，在气浮上、下盘间通入高压气体，使气浮上盘浮起，伺服电机一驱动涡轮蜗杆组件可使平面气浮上盘在水平面内-360°～360°任意角度旋转，安装在气浮座中心转子上的圆光栅编码器二实时测量气浮上盘的旋转角度。

其中，连接平面气浮座与转台座的倾斜支撑轴为贯穿转台座的一根整轴。

本发明的有益效果：与现有直线型三坐标转换机的倾斜转台相比，提高了直线型三坐标转换机的负载能力以及航天器质量特性参数的测量精度。旁轴倾斜式转台的倾斜轴在转台侧方，不会与蜗轮蜗杆组件干涉，因此可以大幅降低转台台面与倾斜转轴之间的距离，从而明显减少无效负载，提高设备的负载能力。同时，在航天器进行质量特性参数测量时，无论转台是否带动航天器绕铅垂轴旋转，倾斜转轴所受倾覆力矩方向始终不变，倾斜角度的测量偏差明显减小，在质量特性参数测量过程中可以通过补偿法将其消除，从而降低倾斜角度的测量误差，提高质量特性参数测量精度。

附图说明

图1，是本发明的直线型三坐标转换机的旁轴倾斜式转台结构倾斜状态下的示意图；

图中，1、圆光栅编码器一；2、平面气浮上盘；3、平面气浮下盘；4、平面气浮座；5、伺服电机二；6、蜗轮蜗杆组件；7、圆光栅编码器二；8、伺服电机一；9、推杆组件；10、转台座；11、倾斜支撑轴。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的直线型三坐标转换机的旁轴倾斜式转台的结构进行详细说明，但该描述仅仅示例性的，并不旨在对本发明的保护范围进行任何限制。

如图1所示，本发明的直线型三坐标转换机的旁轴倾斜式转台的装置结构显示出来，该装置由圆光栅编码器一1、平面气浮上盘2(卫星对接面)、平面气浮下盘3、内部具有空腔的平面气浮座4(用于支撑平面气浮下盘的支撑座)、伺服电机二5、蜗轮蜗杆组件6、圆光栅编码器二7、伺服电机一8、推杆组件9、转台座10和倾斜支撑轴11组成。其中，平面气浮上盘2通过螺钉连接在平面气浮下盘3上，平面气浮下盘3固定支撑在内部中空的平面气浮座4上，蜗轮蜗杆组件6设置在平面气浮座的空腔内部，蜗轮蜗杆组件6中蜗轮轴穿过平面气浮下盘3与平面气浮上盘2固定连接，蜗轮蜗杆组件6中蜗杆一端固定在平面气浮座4内部侧壁上，另一端与伺服电机一8连接以驱动蜗杆转动，从而使蜗杆带动蜗轮转动，在平面气浮上盘2与平面气浮下盘3螺钉连接松开时随之带动平面气浮上盘2转动。圆光栅编码器7(市购件)设置在蜗轮蜗杆组件6中蜗轮轴上以测量该轴的旋转角度。转台座10的一侧上通过倾斜支撑轴11枢轴连接平面气浮座4，平面气浮座及其支撑的平面气浮上盘、平面气浮下盘可绕该轴进行转动，转台座10的相对一侧上前后对称设置有两套推杆组件9，每套推杆组件9设置有驱动推杆组件上下移动的伺服电机二5，平面气浮座4上开设有容纳推杆上端的槽，推杆组件9的推杆***槽内并通过枢轴与槽壁进行转动连接，推杆组件9下端同样转动连接在转台座10的相对一侧上，圆光栅编码器一1与倾斜支撑轴11同轴并固定在转台座10上，测量平面气浮座4及其支撑的上下气浮盘的转动角度。

本装置具有旋转和倾斜两种功能。旋转功能工作时，拆除平面气浮上盘2与平面气浮下盘4间的紧固螺钉，在平面气浮上盘2与平面气浮下盘3间通入高压气体，使平面气浮上盘2浮起，伺服电机一8驱动蜗轮蜗杆组件6旋转，蜗轮蜗杆组件6带动平面气浮上盘2在水平面内-360°～360°任意角度旋转，圆光栅编码器7可实时测量气浮上盘2的旋转角度；倾斜功能工作时，固定在转台座10上的伺服电机二5驱动推杆组件9，推杆组件9中的推杆伸出，将平面气浮座4一端顶起，使平面气浮座4绕倾斜支撑轴11倾斜，与倾斜支撑轴11同轴安装的圆光栅编码器1实时测量平面气浮座4的倾斜角度。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.直线型三坐标转换机用的旁轴倾斜式转台，包括圆光栅编码器一、平面气浮上盘、平面气浮下盘、内部具有空腔的平面气浮座、伺服电机一、蜗轮蜗杆组件、圆光栅编码器二、并列设置的两个伺服电机二、推杆组件、转台座和倾斜支撑轴，其中，平面气浮上盘通过螺钉连接在平面气浮下盘上，平面气浮下盘固定支撑在内部中空的平面气浮座上，蜗轮蜗杆组件设置在平面气浮座的空腔内部，蜗轮蜗杆组件中蜗轮轴穿过平面气浮下盘与平面气浮上盘固定连接，蜗轮蜗杆组件中蜗杆一端固定在平面气浮座内部侧壁上，另一端与伺服电机一连接以驱动蜗杆转动，从而使蜗杆带动蜗轮转动，在平面气浮上盘与平面气浮下盘螺钉连接松开时随之带动平面气浮上盘转动；圆光栅编码器二设置在蜗轮蜗杆组件中蜗轮轴上以测量该轴的旋转角度，转台座的一侧上通过倾斜支撑轴枢轴连接平面气浮座，平面气浮座及其支撑的平面气浮上盘、平面气浮下盘可绕该轴进行转动，转台座的相对一侧上前后对称设置有两套推杆组件，每套推杆组件设置有驱动推杆组件上下移动的伺服电机二，平面气浮座上开设有容纳推杆上端的槽，推杆组件的推杆***槽内并通过枢轴与槽壁进行转动连接，推杆组件下端同样转动连接在转台座的相对一侧上，圆光栅编码器一与倾斜支撑轴同轴并固定在转台座上，测量平面气浮座及其支撑的上下气浮盘的转动角度。

2.如权利要求1所述的旁轴倾斜式转台，其中，平面气浮上盘为圆形台面。

3.如权利要求1所述的旁轴倾斜式转台，其中，旋转功能工作时，拆除气浮上盘与气浮下盘间的紧固螺钉，在气浮上、下盘间通入高压气体，使气浮上盘浮起，伺服电机一驱动涡轮蜗杆组件可使平面气浮上盘在水平面内-360°～360°任意角度旋转，安装在气浮座中心转子上的圆光栅编码器二实时测量气浮上盘的旋转角度。

4.如权利要求1所述的旁轴倾斜式转台，其中，连接平面气浮座与转台座的倾斜支撑轴为贯穿转台座的一根整轴。