高精度、小型化、大力矩輸出展開裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高精度、小型化、大力矩輸出展開裝置，包括步進電機、行星齒輪減速器、諧波減速器、旋轉(zhuǎn)變壓器、輸出軸、公鉸鏈以及殼體；所述步進電機用于提供驅(qū)動動力，所述行星齒輪減速器與所述布進電機為一體結(jié)構(gòu)，所述行星齒輪減速器與所述諧波減速器連接；所述輸出軸與所述諧波減速器為一體結(jié)構(gòu)，所述輸出軸與所述公鉸鏈連接，所述公鉸鏈用于連接目標(biāo)載荷；所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子與所述輸出軸連接，所述旋轉(zhuǎn)變壓器的定子與所述殼體連接，所述旋轉(zhuǎn)變壓器用于對所述輸出軸實現(xiàn)高精度控制。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)無法解決的驅(qū)動機構(gòu)重量要求高、負載大和月面高真空、大溫差、月塵環(huán)境下適應(yīng)性問題，達到了高精度、適應(yīng)月晝工作、月夜生存的效果。
【專利說明】高精度、小型化、大力矩輸出展開裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于航天飛行器的展開收攏裝置，特別是一種具有高精度、小型化、大力矩輸出展開裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的衛(wèi)星太陽翼展開到位的裝置無論從設(shè)計技術(shù)的成熟度，還是產(chǎn)品的運用情況都是良好的。但是，對于適應(yīng)月面極端的高低溫、高真空和月面月塵的環(huán)境，且傳動精度高、機構(gòu)重量輕的展開裝置，現(xiàn)有技術(shù)還不能滿足。
[0003]另外，國內(nèi)航天器太陽電池翼展開都是采用一次性連續(xù)展開的機構(gòu)(俗稱無源展開機構(gòu))，對于大面積太陽翼負載則無法滿足。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)，其不足之處如下:
1、無法滿足驅(qū)動機構(gòu)重量要求高、負載大、精度高，不能適應(yīng)月面高真空、大溫差、月塵的環(huán)境，以及月晝工作、月夜生存的問題；
2、展開承載能力小，不能滿足大面積太陽翼展開所需的大力矩要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種高精度、小型化、大力矩輸出展開裝置，包括步進電機、行星齒輪減速器、諧波減速器、旋轉(zhuǎn)變壓器、輸出軸、公鉸鏈以及殼體；
所述步進電機用于提供驅(qū)動動力，所述行星齒輪減速器與所述布進電機為一體結(jié)構(gòu)，所述行星齒輪減速器與所述諧波減速器連接，所述行星齒輪減速器與所述諧波減速器用于降低所述步進電機提供的轉(zhuǎn)速；
所述輸出軸與所述諧波減速器為一體結(jié)構(gòu)，所述輸出軸與所述公鉸鏈連接，所述公鉸鏈用于連接目標(biāo)載荷；
所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子與所述輸出軸連接，所述旋轉(zhuǎn)變壓器的定子與所述殼體連接，所述旋轉(zhuǎn)變壓器用于對所述輸出軸實現(xiàn)高精度控制。
[0006]較佳地，所述步進電機包括主繞組與備份繞組，所述主繞組與備份繞組之間可以相互切換。
[0007]較佳地，所述步進電機、行星齒輪減速器采用固體潤滑，所述諧波減速器采用固液混合潤滑。
[0008]較佳地，包括密封圈，所述密封圈同時與所述輸出軸、殼體連接。
[0009]較佳地，所述密封圈為聚四氟乙烯唇形密封圈，密封圈采用凸緣設(shè)計，用密封蓋壓緊避免隨旋轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動，密封圈旋轉(zhuǎn)軸采用不銹鋼。
[0010]較佳地，還包括一整器綜合電子控制系統(tǒng)，所述整器綜合電子控制系統(tǒng)用于控制所述步進電機與旋轉(zhuǎn)變壓器。
[0011]本發(fā)明一種高精度，小型化，大力矩輸出的展開裝置，由于采取上述的技術(shù)方案，通過整器綜合電子控制系統(tǒng)給該裝置步進電機加電，電機通過行星減速器和諧波減速器兩級減速，按照預(yù)定的轉(zhuǎn)速驅(qū)動相應(yīng)目標(biāo)載荷多次展開或收攏。當(dāng)展開或收攏到預(yù)定的要求位置時，通過旋轉(zhuǎn)變壓器給出角度信號來進行閉環(huán)控制，達到高精度控制。利用步進電機的定位力矩和自鎖功能，以及行星和諧波兩級減速器的傳動，實現(xiàn)機構(gòu)的斷電保持功能，并且展開過程平穩(wěn)，具有輸出力矩大，重量輕等，同時保證較高的傳動精度，取得了應(yīng)用靈活、運動可靠等有益效果。
[0012]當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實施例提供的輸出展開裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例提供的輸出展開裝置工作原理圖。
具體實施例
[0014]本發(fā)明提供了一種高精度、小型化、大力矩輸出展開裝置，包括步進電機8、行星齒輪減速器7、諧波減速器6、旋轉(zhuǎn)變壓器4、輸出軸2、公鉸鏈I以及殼體5 ；
步進電機8用于提供驅(qū)動動力，行星齒輪減速器7與布進電機8為一體結(jié)構(gòu)，行星齒輪減速器7與諧波減速器6連接，行星齒輪減速器7與諧波減速器6用于降低步進電機8提供的轉(zhuǎn)速；
輸出軸2與諧波減速器6為一體結(jié)構(gòu)，輸出軸2與公鉸鏈I連接，公鉸鏈I用于連接目標(biāo)載荷；
旋轉(zhuǎn)變壓器4的轉(zhuǎn)子與輸出軸2連接，旋轉(zhuǎn)變壓器4的定子與殼體5連接，旋轉(zhuǎn)變壓器4用于對輸出軸2實現(xiàn)高精度控制。
[0015]本實施例提供的高精度、小型化、大力矩輸出展開裝置是步進電機8、行星齒輪減速器7、諧波減速器6，旋轉(zhuǎn)變壓器4和輸出軸2 —次組成一個由前到后的串聯(lián)系統(tǒng)。所述串聯(lián)系統(tǒng)可以實現(xiàn)自鎖斷電保持功能，斷電保持力矩很大可以達到30Nm;步進電機8與行星減速器7組成一體與諧波減速器連接6 ;所述的諧波減速器6與輸出軸2組成一體與殼體5通過螺釘連接；所述的旋轉(zhuǎn)變壓器4的轉(zhuǎn)子與輸出軸2通過鍵連接在一起，其定子與殼體5連接在一起；所述的防塵密封圈3與輸出軸2、殼體5連接；所述的殼體5通過螺釘與星體上相應(yīng)固定件連接，公鉸鏈I通過螺栓聯(lián)接組件與目標(biāo)載荷連接。
[0016]所述的展開裝置動力源為混合式步進電機8，為提供可靠性，它采用主繞組(A相、B相繞組)和備份繞組(A相備份、B相備份繞組)結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式，如主繞組出現(xiàn)斷路等故障，可及時切換至備份繞組正常工作。
[0017]步進電機8、行星齒輪減速器7采用固體潤滑，諧波減速器6采用固液混合潤滑，可適應(yīng)月面高真空環(huán)境；
步進電機8具有體積小、重量輕和斷電保持能力，諧波減速器6和旋轉(zhuǎn)變壓器4精度高，環(huán)境適應(yīng)性強；步進電機8、輸出軸2、旋轉(zhuǎn)變壓器4，器上控制系統(tǒng)組成一個閉環(huán)系統(tǒng)，通過旋轉(zhuǎn)變壓器4反饋展開角度以達到高轉(zhuǎn)動精度的控制要求，同時經(jīng)過兩種減速器減速后力矩放大，達到大力矩要求；
步進電機8、諧波減速器6、行星齒輪減速器7和旋轉(zhuǎn)變壓器4主要部件均體積小、重量輕特點，殼體5選用鎂合金達到重量輕特點。[0018]密封圈3采用改性的聚四氟乙烯唇形密封圈作為密封部件，該材料非常耐磨，摩擦系數(shù)小，適合于往復(fù)和旋轉(zhuǎn)用途，密封圈3采用凸緣設(shè)計，用密封蓋壓緊避免隨旋轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動，同時為了改進密封圈旋轉(zhuǎn)軸的耐磨性，密封圈旋轉(zhuǎn)軸采用不銹鋼，提高軸的表面硬度，進而提高耐磨性以改善密封效果。在規(guī)定環(huán)境和模擬月壤下運轉(zhuǎn)規(guī)定的轉(zhuǎn)數(shù)后，模擬月壤泄漏量極少。
[0019]所述的展開裝置可提供較大輸出力矩(16Nm)，機構(gòu)可靠重復(fù)多次展開和收攏，展開過程平穩(wěn)可控，同時保證足夠的展開精度，且體積小，重量只有1.25kg。
[0020]當(dāng)該裝置接收到整器綜合電子控制系統(tǒng)給步進電機8發(fā)出的脈沖電流驅(qū)動信號后，步進電機8通過行星齒輪減速器7和諧波減速器6兩級減速和力矩放大，減速比為4000，輸出軸2按照預(yù)定的轉(zhuǎn)速驅(qū)動相應(yīng)目標(biāo)載荷(如太陽翼)多次展開或收攏。當(dāng)展開或收攏到預(yù)定的要求位置時，通過旋轉(zhuǎn)變壓器4給出角度信號反饋給綜合電子控制系統(tǒng)來進行閉環(huán)控制，達到高精度控制。該裝置還具有在出錯狀態(tài)下如(高溫)通過受限閉環(huán)模式進行展開和收攏。利用步進電機8的定位力矩和自鎖功能，以及行星齒輪減速器7和諧波減速器6的傳動，可實現(xiàn)機構(gòu)的斷電保持功能，并且展開過程平穩(wěn)，具有輸出力矩大，重量輕(該裝置質(zhì)量1.25kg)等，同時保證較高的傳動精度，取得了應(yīng)用靈活、運動可靠等有益效果。
[0021]該裝置步進電機、行星減速器采用固體潤滑，諧波減速器采用固液混合潤滑，可適應(yīng)月面高真空環(huán)境。產(chǎn)品已經(jīng)過相應(yīng)的環(huán)境試驗驗證，滿足月面的環(huán)境使用要求。
[0022]以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的【具體實施方式】。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種高精度、小型化、大力矩輸出展開裝置，其特征在于，包括步進電機、行星齒輪減速器、諧波減速器、旋轉(zhuǎn)變壓器、輸出軸、公鉸鏈以及殼體； 所述步進電機用于提供驅(qū)動動力，所述行星齒輪減速器與所述布進電機為一體結(jié)構(gòu)，所述行星齒輪減速器與所述諧波減速器連接，所述行星齒輪減速器與所述諧波減速器用于降低所述步進電機提供的轉(zhuǎn)速； 所述輸出軸與所述諧波減速器為一體結(jié)構(gòu)，所述輸出軸與所述公鉸鏈連接，所述公鉸鏈用于連接目標(biāo)載荷； 所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子與所述輸出軸連接，所述旋轉(zhuǎn)變壓器的定子與所述殼體連接，所述旋轉(zhuǎn)變壓器用于對所述輸出軸實現(xiàn)高精度控制。
2.如權(quán)利要求1所述的高精度、小型化、大力矩輸出展開裝置，其特征在于，所述步進電機包括主繞組與備份繞組，所述主繞組與備份繞組之間可以相互切換。
3.如權(quán)利要求1所述的高精度、小型化、大力矩輸出展開裝置，其特征在于，所述步進電機、行星齒輪減速器采用固體潤滑，所述諧波減速器采用固液混合潤滑。
4.如權(quán)利要求3所述的高精度、小型化、大力矩輸出展開裝置，其特征在于，包括密封圈，所述密封圈同時與所述輸出軸、殼體連接。
5.如權(quán)利要求4所述的高精度、小型化、大力矩輸出展開裝置，其特征在于，所述密封圈為聚四氟乙烯唇形密封圈，密封圈采用凸緣設(shè)計，用密封蓋壓緊避免隨旋轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動，密封圈旋轉(zhuǎn)軸采用不銹鋼。
6.如權(quán)利要求1所述的高精度、小型化、大力矩輸出展開裝置，其特征在于，還包括一整器綜合電子控制系統(tǒng)，所述整器綜合電子控制系統(tǒng)用于控制所述步進電機與旋轉(zhuǎn)變壓器。
【文檔編號】B64G1/44GK103662100SQ201310583671
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】鄭宗勇, 張武 申請人:上海宇航系統(tǒng)工程研究所