本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)，尤其是指一種3軸轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)。

背景技術(shù)：

空間剛體的姿態(tài)信息包含有繞3個軸的轉(zhuǎn)角信息，要實現(xiàn)對空間剛體姿態(tài)信息中任一分量的高精度測量，在測量之初，務(wù)必要保證諸如傾角傳感器等用于測量空間剛體姿態(tài)信息的測量儀器，與待測量剛體之間具有一致的姿態(tài)關(guān)系。然而，在完成測量儀器相對于待測量剛體的安裝位置的粗調(diào)以后，要想僅依賴于工人的經(jīng)驗，使測量儀器與待測量剛體之間具有相同的姿態(tài)關(guān)系是非常困難的。因此，以轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)作為測量儀器的安裝載體，進一步借助于轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)的轉(zhuǎn)角微調(diào)功能是解決該問題的最佳途徑。

傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)，主要有三大弊端：其一，大多數(shù)轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)，多為針對于單軸或兩軸的轉(zhuǎn)角微調(diào)，因此傳統(tǒng)的單軸亦或兩軸轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)，往往不能實現(xiàn)繞3個軸的轉(zhuǎn)角姿態(tài)信息的調(diào)整。其二，大多數(shù)的轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)，都無可避免的具有反向間隙的問題，一方面反向間隙會帶來微調(diào)過程的不確定性，另一方面則降低了結(jié)構(gòu)剛度，破壞了調(diào)整過程的穩(wěn)定性。其三，大多數(shù)傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)在實現(xiàn)轉(zhuǎn)角的微調(diào)過程中，常常需要先行松開鎖緊裝置，其次才能進行繞各軸轉(zhuǎn)角的調(diào)整，最終在實現(xiàn)轉(zhuǎn)角的微調(diào)以后再次進行鎖緊。然而不可忽略的是，由于鎖緊過程是一個再次施力的過程，該過程極有可能使微調(diào)機構(gòu)再次發(fā)生偏移，進而導(dǎo)致其原有姿態(tài)發(fā)生破壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種3軸轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)，以解決傳統(tǒng)轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)存在的上述三大弊端。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：包括用于安裝在工作臺上的支架模塊，所述支架模塊上安裝有過度微調(diào)模塊，所述過渡微模塊上安裝有末端微調(diào)模塊的四個結(jié)構(gòu)相同、且對稱布置的無背隙調(diào)節(jié)桿一、無背隙調(diào)節(jié)桿二、無背隙調(diào)節(jié)桿三、無背隙調(diào)節(jié)桿四，所述無背隙調(diào)節(jié)桿一、無背隙調(diào)節(jié)桿二、無背隙調(diào)節(jié)桿三、無背隙調(diào)節(jié)桿四與末端微調(diào)模塊中的末端微調(diào)平臺之間以螺栓連接，所述末端微調(diào)平臺上安裝有一個標(biāo)準塊。

本發(fā)明所述支架模塊的結(jié)構(gòu)是：包括安裝于工作臺上的支架，所述支架上安裝有軸承座一、軸承座二，及一個具有環(huán)形凹槽的凸臺，且在支架上有一個支架軸承孔。

本發(fā)明所述過渡微調(diào)模塊的結(jié)構(gòu)是：包括安裝于軸承座一、軸承座二中的蝸桿組件，所述蝸桿組件與安裝在支架的軸承孔中的蝸輪組件嚙合連接，所述蝸輪組件與過渡微調(diào)平臺之間以平鍵連接。

本發(fā)明所述蝸桿組件的結(jié)構(gòu)是：包括蝸桿，安裝在蝸桿兩端的雙列角接觸球軸承一、雙列角接觸球軸承二及手輪，所述雙列角接觸球軸承一、雙列角接觸球軸承二采用背對背的安裝形式。

本發(fā)明所述蝸輪組件的結(jié)構(gòu)是：包括蝸輪、蝸輪轉(zhuǎn)軸及安裝于蝸輪轉(zhuǎn)軸底端的深溝球軸承，所述深溝球軸承安裝于支架的支架軸承孔內(nèi)。

本發(fā)明所述過渡微調(diào)平臺的結(jié)構(gòu)是：包括四個對稱布置的軸承孔一、軸承孔二、軸承孔三、軸承孔四及兩個過盈裝配于過渡微調(diào)平臺上的圓柱銷一、圓柱銷二，所述圓柱銷一、圓柱銷二分別沿凸臺的環(huán)形凹槽運動。

本發(fā)明所述末端微調(diào)模塊的結(jié)構(gòu)是：包括四個結(jié)構(gòu)相同，且分別對應(yīng)安裝在過渡微調(diào)平臺上的四個軸承孔一、軸承孔二、軸承孔三、軸承孔四內(nèi)的四個無背隙調(diào)節(jié)桿一、無背隙調(diào)節(jié)桿二、無背隙調(diào)節(jié)桿三、無背隙調(diào)節(jié)桿四，所述無背隙調(diào)節(jié)桿一、無背隙調(diào)節(jié)桿二、無背隙調(diào)節(jié)桿三、無背隙調(diào)節(jié)桿四分別與末端微調(diào)平臺之間以螺栓進行連接。

本發(fā)明所述無背隙調(diào)節(jié)桿一、無背隙調(diào)節(jié)桿二、無背隙調(diào)節(jié)桿三、無背隙調(diào)節(jié)桿四的具體結(jié)構(gòu)及安裝方式完全一致，以無背隙調(diào)節(jié)桿一的具體結(jié)構(gòu)為例，包括消隙機構(gòu)及彈性連接機構(gòu)兩個部分：

所述消隙機構(gòu)，包括一個具有外螺紋的主動調(diào)節(jié)螺桿，所述主動調(diào)節(jié)螺桿分別與前螺母、法蘭螺母形成螺旋副，所述前螺母、法蘭螺母之間設(shè)置有一個處于壓縮狀態(tài)的彈簧，所述前螺母的外圓柱上設(shè)有部分外螺紋，墊片套接在前螺母外部、一面與彈簧接觸、另一面與調(diào)整螺母接觸，該調(diào)整螺母與前螺母的外螺紋部分螺紋連接，鎖緊螺母位于調(diào)整螺母外側(cè)并與前螺母的外螺紋部分螺紋連接；

所述彈性連接機構(gòu)，包括與法蘭螺母之間通過螺栓連接的彈性連接件前段和彈性連接件后段，所述彈性連接件前段與彈性連接件后段之間，設(shè)置有一個具有彈性、且處于壓縮狀態(tài)的漲緊件；

無背隙調(diào)節(jié)桿一通過調(diào)心軸承安裝在過渡微調(diào)平臺的軸承孔一內(nèi)，無背隙調(diào)節(jié)桿的彈性連接件后段與末端微調(diào)平臺通過螺栓連接。

本發(fā)明所述標(biāo)準塊，至少有面一、面二具有高的型面精度，且所述面一、面二之間具有高的垂直度。

本發(fā)明的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)新穎，通過綜合過渡微調(diào)模塊和末端微調(diào)模塊，實現(xiàn)了3軸轉(zhuǎn)角的微調(diào)，解決了單軸或兩軸的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)不能實現(xiàn)繞3軸轉(zhuǎn)角姿態(tài)信息調(diào)整的弊端；通過設(shè)計蝸桿組件所用軸承及其安裝方式，增加了蝸桿組件徑向和軸向的支撐角度剛性，進而獲得更大的抗變形能力，有效的減弱了蝸輪蝸桿傳動過程中反向背隙帶來的軸向攢動而導(dǎo)致的微調(diào)過程的不準確性；通過末端微調(diào)塊中四個結(jié)構(gòu)相同，且對稱布置的無背隙調(diào)節(jié)桿的安裝布局，增加了末端微調(diào)模塊的結(jié)構(gòu)剛度；通過無背隙調(diào)節(jié)桿的的消隙機構(gòu)的設(shè)計，解決了螺旋副運動過程中反向背隙帶來的調(diào)整不準確性；通過選用具有自鎖性的蝸輪蝸桿及無背隙調(diào)節(jié)桿，省去了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)中鎖緊裝置的使用，有效的避免了傳統(tǒng)角度微調(diào)機構(gòu)中由于鎖緊過程二次施力帶來的原有姿態(tài)破壞的可能性。該機構(gòu)自鎖性好，調(diào)整精度高，且調(diào)整方法易于實現(xiàn)。在以諸如雙軸傾角儀等其他用于測量空間剛體的姿態(tài)信息的測量裝置對空間剛體的姿態(tài)信息進行測量時，可優(yōu)選本發(fā)明作為測量裝置的安裝載體，以實現(xiàn)測量儀器相對于待測量剛體的初始姿態(tài)的微調(diào)，進而使測量裝置與待測量剛體之間具有相同的姿態(tài)關(guān)系。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明支架模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明過度微調(diào)模塊的爆炸圖；

圖4是本發(fā)明無背隙調(diào)節(jié)桿的爆炸圖；

圖5是本發(fā)明無背隙調(diào)節(jié)桿的局部放大圖。

具體實施方式

包括用于安裝在工作臺1上的支架模塊2，所述支架模塊2上安裝有過度微調(diào)模塊3，所述過渡微模塊3上安裝有末端微調(diào)模塊4的四個結(jié)構(gòu)相同、且對稱布置的無背隙調(diào)節(jié)桿一401、無背隙調(diào)節(jié)桿二402、無背隙調(diào)節(jié)桿三403、無背隙調(diào)節(jié)桿四404，所述無背隙調(diào)節(jié)桿一401、無背隙調(diào)節(jié)桿二402、無背隙調(diào)節(jié)桿三403、無背隙調(diào)節(jié)桿四404與末端微調(diào)模塊4中的末端微調(diào)平臺405之間以螺栓連接，所述末端微調(diào)平臺405上安裝有一個標(biāo)準塊406，所述標(biāo)準塊406上可以安裝諸如雙軸傾角儀等用于測量工作臺1的空間姿態(tài)信息的測量裝置；

本發(fā)明所述支架模塊2的結(jié)構(gòu)是：包括安裝于工作臺1上的支架201；所述支架201上安裝有軸承座一202、軸承座二203，及一個具有環(huán)形凹槽20401的凸臺204，且在支架201上有一個支架軸承孔205；

本發(fā)明所述過渡微調(diào)模塊3的結(jié)構(gòu)是：包括安裝于軸承座一202、軸承座二203中的蝸桿組件301，所述蝸桿組件301與安裝在支架201的軸承孔205中的蝸輪組件302嚙合連接，所述蝸輪組件302與過渡微調(diào)平臺303之間以平鍵連接；

本發(fā)明所述蝸桿組件301的結(jié)構(gòu)是：包括蝸桿30101，安裝在蝸桿30101兩端的雙列角接觸球軸承一30102、雙列角接觸球軸承二30103及手輪30104，所述雙列角接觸球軸承一30102、雙列角接觸球軸承二30103采用背對背的安裝形式，以增加蝸桿組件徑向和軸向的支撐角度剛性，獲得更大的抗變形能力，減弱由于蝸桿反向轉(zhuǎn)動時的反向背隙帶來的軸向攢動而導(dǎo)致的調(diào)整不準確性；

本發(fā)明所述蝸輪組件302的結(jié)構(gòu)是：包括蝸輪30201、蝸輪轉(zhuǎn)軸30202及安裝于蝸輪轉(zhuǎn)軸30202底端的深溝球軸承30203，所述深溝球軸承30203安裝于支架1的支架軸承孔205內(nèi)；

本發(fā)明所述過渡微調(diào)平臺303的結(jié)構(gòu)是：包括四個對稱布置的軸承孔一30301、軸承孔二30302、軸承孔三30303、軸承孔四30304及兩個過盈裝配于過渡微調(diào)平臺303上的圓柱銷一30305、圓柱銷二30306，所述圓柱銷一30305、圓柱銷二30306分別沿凸臺204的環(huán)形凹槽20401運動，以增加過渡微調(diào)平臺303在微調(diào)過程中的運動剛度，提高微調(diào)過程的穩(wěn)定性；

本發(fā)明所述末端微調(diào)模塊4的結(jié)構(gòu)是：包括四個結(jié)構(gòu)相同、且分別對應(yīng)安裝在過渡微調(diào)平臺303上的四個軸承孔一30301、軸承孔二30302、軸承孔三30303、軸承孔四30304內(nèi)的四個無背隙調(diào)節(jié)桿一401、無背隙調(diào)節(jié)桿二402、無背隙調(diào)節(jié)桿三403、無背隙調(diào)節(jié)桿四404，所述無背隙調(diào)節(jié)桿一401、無背隙調(diào)節(jié)桿二402、無背隙調(diào)節(jié)桿三403、無背隙調(diào)節(jié)桿四404分別與末端微調(diào)平臺405之間以螺栓進行連接；

本發(fā)明所述無背隙調(diào)節(jié)桿一401、無背隙調(diào)節(jié)桿二402、無背隙調(diào)節(jié)桿三403、無背隙調(diào)節(jié)桿四404的具體結(jié)構(gòu)及安裝方式完全一致，以無背隙調(diào)節(jié)桿一401的具體結(jié)構(gòu)為例，包括消隙機構(gòu)及彈性連接機構(gòu)兩個部分：

所述消隙機構(gòu)，包括一個具有外螺紋的主動調(diào)節(jié)螺桿40101，所述主動調(diào)節(jié)螺桿40101分別與前螺母40102、法蘭螺母40107形成螺旋副，所述前螺母40102、法蘭螺母40107之間設(shè)置有一個處于壓縮狀態(tài)的彈簧40106，所述前螺母40102的外圓柱上設(shè)有部分外螺紋，墊片40103套接在前螺母40102外部、一面與彈簧40106接觸、另一面與調(diào)整螺母40104接觸，該調(diào)整螺母40104與前螺母40102的外螺紋部分螺紋連接，鎖緊螺母40105位于調(diào)整螺母外側(cè)并與前螺母40102的外螺紋部分螺紋連接；

通過調(diào)整與前螺母40102外螺紋對應(yīng)的墊片40103及調(diào)整螺母40104的位置，可方便的調(diào)整彈簧40106的預(yù)壓力，并以鎖緊螺母40105對其進行鎖緊防松；由于所述彈簧40106的存在，使得前螺母40102的下螺紋面與主動調(diào)節(jié)螺桿40101的上螺紋面接觸，法蘭螺母40107的上螺紋面與主動調(diào)節(jié)螺桿40101的下螺紋面接觸，進而有效的避免了傳統(tǒng)螺旋副的反向背隙問題，增加了無背隙調(diào)節(jié)桿401在調(diào)整過程中的準確性；

所述彈性連接機構(gòu)，包括與法蘭螺母40107之間通過螺栓連接的彈性連接件前段40108和彈性連接件后段40110，所述彈性連接件前段40108與彈性連接件后段40110之間，設(shè)置有一個具有彈性、且處于壓縮狀態(tài)的漲緊件40109；由于所述漲緊件40109的存在，允許彈性連接件前段40108與彈性連接件后段40110之間產(chǎn)生小幅的偏角；

無背隙調(diào)節(jié)桿一401通過調(diào)心軸承40100安裝在過渡微調(diào)平臺303的軸承孔一30301內(nèi)，無背隙調(diào)節(jié)桿401的彈性連接件后段40110與末端微調(diào)平臺405通過螺栓連接；由于在末端微調(diào)平臺405的微調(diào)過程中，末端微調(diào)平臺405的小幅偏轉(zhuǎn)會導(dǎo)致無背隙調(diào)節(jié)桿401與軸承孔30301的軸線形成小夾角，因此采用調(diào)心軸承40100、及彈性連接件以適應(yīng)該夾角，進而保證軸承、無背隙調(diào)節(jié)桿的正常運轉(zhuǎn)；

本發(fā)明所述標(biāo)準塊406，至少有面一40601、面二40602具有高的型面精度，且所述面一40601、面二40602之間具有高的垂直度。

本發(fā)明的工作原理：

為便于描述，分別構(gòu)建固聯(lián)于工作臺1的參考系O-XYZ，及固聯(lián)于標(biāo)準塊406的參考系O’-UVW。采用該3軸轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)，實現(xiàn)末端微調(diào)平臺405的微調(diào)，最終使得參考系O’-UVW與參考系O-XYZ能夠能夠具有相同的姿態(tài)關(guān)系。

在對末端微調(diào)平臺405的姿態(tài)進行微調(diào)之前，需完成該3軸轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)在工作臺上的粗安裝工作，且要求末端微調(diào)平臺3相對于工作臺繞Z軸的轉(zhuǎn)角偏差不大于5^。、繞X、Y軸的姿態(tài)角偏差不大于3^。。

作為檢測該3軸轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)粗略安裝是否符合要求的依據(jù)，以千分表表頭接觸標(biāo)準塊406的面一40601，且沿Y方向運動距離△s_a,y，記錄千分表表頭在沿X方向的增量為△x_a,y；以千分表表頭接觸標(biāo)準塊406的面二40602，沿X方向運動距離為△s_b,x，千分表表頭在沿Z方向的增量為△z_b,x；以千分表表頭接觸標(biāo)準塊面二40602，沿Y方向運動距離△s_b,y，千分表表頭在沿Z方向的增量為△z_b,y；依據(jù)剛體位姿變換關(guān)系，可得到測量坐標(biāo)系O’-UVW與工作參考系O-XYZ之間的姿態(tài)角誤差為△α、△β、△γ。

其中：

△α為參考系O’-UVW繞參考系O-XYZ的X軸的轉(zhuǎn)角誤差；

△β為參考系O’-UVW繞參考系O-XYZ的Y軸的轉(zhuǎn)角誤差；

△γ為參考系O’-UVW繞參考系O-XYZ的Z軸的轉(zhuǎn)角誤差。

在完成該微調(diào)機構(gòu)的粗安裝之后，該3軸轉(zhuǎn)角微調(diào)機構(gòu)的微調(diào)方法是：通過轉(zhuǎn)動手輪30104，所述手輪30104的轉(zhuǎn)動，使蝸桿組件301驅(qū)動與之嚙合的蝸輪組件302的轉(zhuǎn)動；所述蝸輪組件302通過與過渡微調(diào)平臺303之間的平鍵帶動過渡微調(diào)平臺303的轉(zhuǎn)動；所述過渡微調(diào)平臺303的轉(zhuǎn)動，帶動末端微調(diào)平臺405的轉(zhuǎn)動，進而實現(xiàn)了末端微調(diào)平臺繞Z軸轉(zhuǎn)角的微調(diào)。通過升高或降低無背隙調(diào)節(jié)桿一401、無背隙調(diào)節(jié)桿二402，并降低或升高無背隙調(diào)節(jié)桿三403、無背隙調(diào)節(jié)桿四404的高度，實現(xiàn)末端微調(diào)平臺繞X軸的轉(zhuǎn)角的微調(diào)。通過升高或降低無背隙調(diào)節(jié)桿一401、無背隙調(diào)節(jié)桿三403，并降低或升高無背隙調(diào)節(jié)桿二402、無背隙調(diào)節(jié)桿四404的高度，實現(xiàn)末端微調(diào)平臺繞Y軸轉(zhuǎn)角的微調(diào)。

本發(fā)明已通過上述優(yōu)選的實施方式進行了詳盡的說明，然而，通過對前文的研讀，對該實施方式的變化對本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員是顯而易見的、申請人的意圖等所有的這些變化都應(yīng)落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。