專利名稱：高精度轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬民用航天器姿態(tài)控制及其它需要場(chǎng)合使用的高精度轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在航天器的姿態(tài)控制和很多高科技領(lǐng)域中，均要求很高的角度控制。目前，我國(guó)航天器姿態(tài)控制裝置精度只能達(dá)到秒級(jí)，世界上最高水平的美國(guó)哈勃天文望遠(yuǎn)鏡，其定向精度已經(jīng)達(dá)到10-5，所以高精度轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)是航天等產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需解決的問(wèn)題。
經(jīng)聯(lián)機(jī)檢索，未查到此類發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種用于民用航天器姿態(tài)控制及其它需要高精度角度控制的高科技領(lǐng)域使用的高精度轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)。
本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容為一種高精度轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)，包括伺服電機(jī)，其特征在于包括第一級(jí)密切圓減速器，和0～3級(jí)雙螺旋減速器；在減速器的左面為用發(fā)蘭固定在伺服電機(jī)上的剎車盤，右面為固定在驅(qū)動(dòng)軸上的驅(qū)動(dòng)盤，剎車盤和驅(qū)動(dòng)盤分別具與各級(jí)減速器對(duì)應(yīng)的剎車電磁鐵和驅(qū)動(dòng)電磁鐵，減速器控制脈沖由伺服電機(jī)輸入，通過(guò)各減速器逐步輸出所需的轉(zhuǎn)角值來(lái)逐步提高所需的轉(zhuǎn)角精度，由減速器的外環(huán)輸出轉(zhuǎn)角值。
本實(shí)用新型與相應(yīng)的測(cè)量?jī)x和微機(jī)系統(tǒng)結(jié)合后，通過(guò)各減速器逐步輸出所需的轉(zhuǎn)角值來(lái)逐步提高所需的轉(zhuǎn)角精度，實(shí)現(xiàn)高達(dá)10-6精度的任意轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是整個(gè)高精度轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是
圖1中第一減速器部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是
圖1中第三減速器部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
第2減速器的結(jié)構(gòu)與第3減速器相同，僅參數(shù)不同，故從略。
圖4是三向軸承的堵塞結(jié)構(gòu)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(jī)，2.鍵，3.驅(qū)動(dòng)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(huán)，9.第二剎車電磁鐵，10.第三剎車電磁鐵，11.第二減速器的絲桿，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(jí)減速器三向止推軸承的內(nèi)套)，15.鋼球，16.第二減速器的輸入螺旋套，18.第三驅(qū)動(dòng)電磁鐵，19.第二驅(qū)動(dòng)電磁鐵，20.總輸出套(即第三級(jí)減速器三向止推軸承的內(nèi)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(qū)動(dòng)電磁鐵，26.驅(qū)動(dòng)盤，27.鍵，28.彈簧圈，29.內(nèi)滾動(dòng)軸承，30.套，31.外滾動(dòng)軸承，32.外套，33.第三減速器的絲桿，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(shí)施方式
以下結(jié)合附圖給出的一個(gè)非限定性的實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為整個(gè)高精度轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。整個(gè)機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)1的端蓋固定，由伺服電機(jī)1輸入，由總輸出套20輸出。三個(gè)減速器依次同軸徑向排列，三個(gè)減速器間由滾動(dòng)花鍵連接。在減速器的左面為用發(fā)蘭固定在電機(jī)上的剎車盤4，由剎車電磁鐵保持轉(zhuǎn)角的穩(wěn)定性，保持角位置精度，轉(zhuǎn)好一部分保持一部分。右面的驅(qū)動(dòng)盤26將電機(jī)依次接通各減速器。中間的軸系3、4、29用于保持上述各組件的相對(duì)位置精度。
本機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程如下當(dāng)驅(qū)動(dòng)電磁鐵25接通而其它電磁鐵斷開(kāi)時(shí)，伺服電機(jī)1帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸3和驅(qū)動(dòng)盤26旋轉(zhuǎn)，第一級(jí)密切圓減速器工作，第一級(jí)減速器由外環(huán)8輸出，帶動(dòng)第二、第三級(jí)減速器與總輸出套20整體轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出轉(zhuǎn)角的名義值，精度可達(dá)4″。當(dāng)剎車電磁鐵7和驅(qū)動(dòng)電磁鐵19接通而其它電磁鐵斷開(kāi)時(shí)，第二級(jí)減速器工作，帶動(dòng)第三級(jí)減速器與總輸出套20轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出轉(zhuǎn)角的名義余值，此時(shí)的轉(zhuǎn)角精度可達(dá)0.001″，輸出轉(zhuǎn)角范圍約±8″。當(dāng)剎車電磁鐵9和驅(qū)動(dòng)電磁鐵18接通而其它電磁鐵斷開(kāi)時(shí)，第三級(jí)減速器工作，由總輸出套20輸出轉(zhuǎn)角的名義余值，精度可達(dá)到0.000001″，即10-6，輸出轉(zhuǎn)角范圍約±0.002″。這樣，通過(guò)三級(jí)減速器逐步輸出所需的轉(zhuǎn)角值來(lái)逐步提高所需的轉(zhuǎn)角精度，就可以實(shí)現(xiàn)任意角度高達(dá)10-6精度的轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)。
圖2為機(jī)構(gòu)中第一級(jí)減速器的結(jié)構(gòu)示意圖，采用密切圓減速器。它的工作原理為偏心輪轂外徑的中心為601，與整個(gè)減速器的中心O存在偏心，偏心輪轂轉(zhuǎn)一圈各鋼球依次脈動(dòng)一次。活齒架6固定在剎車盤4上，限制鋼球只能作徑向運(yùn)動(dòng)。由于外環(huán)8的內(nèi)齒數(shù)比活齒架的齒數(shù)少1齒，當(dāng)偏心輪轂5順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，外環(huán)作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由外環(huán)8上的滾動(dòng)花鍵輸出。為了保證本減速器的靜平衡和動(dòng)平衡，采用了偏心輪轂5實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)對(duì)精度要求不是很高的時(shí)候，轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)可以只采用上述一個(gè)密切圓減速器。
圖3是機(jī)構(gòu)中的第三減速器，它是一種雙螺旋減速器，由兩個(gè)升角不同的螺旋副和止推副組成，其內(nèi)花鍵孔與第二減速器組成滾動(dòng)花鍵副。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電磁鐵帶動(dòng)小升角滾動(dòng)螺旋副的第一螺旋套37轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于升角很小，形成第一次減速，絲桿33作微量軸向移動(dòng)。絲桿33又與鋼球35、總輸出套20組成大升角滾動(dòng)螺旋副，當(dāng)絲桿33軸向移動(dòng)時(shí)，總輸出套20作微量轉(zhuǎn)動(dòng)并輸出轉(zhuǎn)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(gè)軸承的功能。
由于第二減速器和第三減速器的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(shí)，先在第一螺旋套37上加工孔，安裝好堵頭40及鎖銷41，并做好相位記號(hào)701后(圖6)，車、磨第一螺旋套37的滾到表面及各面。在裝配時(shí)，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(gè)圓周裝滿鋼球后，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(nèi)轉(zhuǎn)角處磨出倒角703(圖5)，然后裝上堵頭40及鎖銷41，使鋼球能平滑的經(jīng)過(guò)堵頭與外環(huán)的過(guò)渡線。
上述高精度轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)在使用時(shí)，與測(cè)量?jī)x、自動(dòng)控制微機(jī)結(jié)合使用。它的工作過(guò)程如下當(dāng)要實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)角指令輸入到微機(jī)后，由測(cè)量?jī)x測(cè)量出實(shí)際角度，微機(jī)計(jì)算出轉(zhuǎn)角差值。經(jīng)過(guò)微機(jī)計(jì)算，控制電磁鐵和電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一級(jí)減速器執(zhí)行轉(zhuǎn)角差值中4″的最大可約數(shù)部分轉(zhuǎn)角。跟著控制電磁鐵和電機(jī)驅(qū)動(dòng)第二級(jí)減速器和第三級(jí)減速器執(zhí)行轉(zhuǎn)角差值中10-3和10-6的最大可約數(shù)部分轉(zhuǎn)角。如要實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)角誤差為96°34′15.681186″的角度，則第一級(jí)減速器執(zhí)行96°34′12″角度，第二級(jí)減速器轉(zhuǎn)過(guò)3.681″角度，第三級(jí)減速器再轉(zhuǎn)過(guò)0.000186″角度，完成96°34′15.681186″的轉(zhuǎn)角。
權(quán)利要求1.一種高精度轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)，包括伺服電機(jī)，其特征在于包括第一級(jí)密切圓減速器，和0～3級(jí)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(fā)蘭固定在伺服電機(jī)上的剎車盤(4)，右面為固定在驅(qū)動(dòng)軸上的驅(qū)動(dòng)盤(26)，剎車盤和驅(qū)動(dòng)盤分別具與各級(jí)減速器對(duì)應(yīng)的剎車電磁鐵和驅(qū)動(dòng)電磁鐵，減速器控制脈沖由伺服電機(jī)輸入，通過(guò)各減速器逐步輸出所需的轉(zhuǎn)角值來(lái)逐步提高所需的轉(zhuǎn)角精度，由減速器的外環(huán)輸出轉(zhuǎn)角值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)，其特征為第一級(jí)密切圓減速器，采用偏心輪轂(5)實(shí)現(xiàn)靜平衡和動(dòng)平衡；其中通過(guò)驅(qū)動(dòng)盤上的驅(qū)動(dòng)電磁鐵(25)與偏心輪轂離合，運(yùn)動(dòng)由該減速器外環(huán)(8)通過(guò)花鍵副輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)，其特征為第二、三級(jí)雙螺旋減速器各自的輸入螺旋套和輸出螺旋套之間采用了三向止推軸承；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)，其中采用徑向孔裝入鋼球，再用堵塞補(bǔ)齊滾道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)，其特征是減速器的右邊布置分級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)驅(qū)動(dòng)電磁鐵(19、18)分別與第二、三級(jí)雙螺旋減速器的輸入螺旋套離合；左邊布置逐級(jí)剎車裝置，通過(guò)剎車電磁鐵(9、10)分別與第二、三級(jí)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(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)，屬于民用航天器姿態(tài)控制及其它需要高精度角度控制的領(lǐng)域。其特征在于包括第一級(jí)密切圓減速器，和0～3級(jí)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(jī)上的剎車盤4，右面為固定在驅(qū)動(dòng)軸上的驅(qū)動(dòng)盤，剎車盤4和驅(qū)動(dòng)盤分別具與各級(jí)減速器對(duì)應(yīng)的剎車電磁鐵和驅(qū)動(dòng)電磁鐵，減速器控制脈沖由伺服電機(jī)輸入，通過(guò)各減速器逐步輸出所需的轉(zhuǎn)角值來(lái)逐步提高所需的轉(zhuǎn)角精度，由減速器的外環(huán)輸出轉(zhuǎn)角值。它與相應(yīng)的測(cè)量?jī)x和微機(jī)系統(tǒng)結(jié)合，通過(guò)各減速器逐步輸出所需的轉(zhuǎn)角值來(lái)逐步提高所需的轉(zhuǎn)角精度，實(shí)現(xiàn)高達(dá)10
文檔編號(hào)B64G1/24GK2859598SQ20052000940
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2005年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月2日
發(fā)明者梁錫昌, 王家序, 陳小安 申請(qǐng)人:梁錫昌, 王家序, 陳小安