[發明專利]真空低溫環境下紅外加熱籠運動驅動系統

有效

• 申請號: 201710573340.7
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107484266B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 肖慶生;韓瀟;孫宇;張磊;冷巍;王學章
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: H05B3/02
• 分類號: H05B3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種應用于真空低溫環境下的紅外加熱籠運動驅動系統，由動力系統、傳動系統、控制系統和熱控系統組成，動力系統實現動力輸出，通過傳動系統實現紅外加熱籠的運動控制，并根據位移、速度和限位等反饋信號確保紅外加熱籠定位精確，傳動系統實現加熱籠的開啟/關閉運動。控制系統除了能夠驅動電機實現機械系統的啟停外，還集成了角度監測、限位報警等功能，熱控系統是確保動力系統始終保持在正常的工作溫度范圍內。本發明實現了真空低溫環境下熱試驗用大型紅外加熱籠精確的旋轉開啟/關閉運動，且該系統可延伸應用于實現其他片狀結構試件在真空低溫環境下的運動控制。

技術領域

本發明屬于空間環境模擬領域，具體涉及一種用于真空低溫環境下紅外加熱籠運動的驅動系統。

背景技術

真空低溫環境一般指真空度高達1×10-4Pa，溫度最低達到約100K。目前在真空低溫環境下僅有過平行移動的紅外加熱籠運動機構，該類機構要求安裝空間寬闊，適用于長距離的直線運動。針對安裝空間狹小的場合，需要紅外加熱籠能原位旋轉開啟/關閉。

紅外加熱籠運動驅動系統在真空低溫環境下工作，實現加熱籠的旋轉開啟/關閉運動。真空低溫環境對運動驅動系統提出了苛刻的要求，普通驅動系統和結構難以在該環境下正常工作，國內目前還未有類似應用先例。同時，真空低溫環境對運動驅動系統的元器件選擇也提出了苛刻要求，普通電機、減速器和行程限位開關等不能在100K的低溫環境下工作，同時，元器件材料應在真空下有較低的氣體揮發性，對潤滑劑的選用也應考慮在真空下不易揮發、不變質、不污染航天器等。因此，為了實現紅外加熱籠在低溫真空環境下的運動驅動，需要針對性地進行驅動系統的研制。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種結構簡單，適用于真空低溫環境下的紅外加熱籠運動驅動系統，實現了真空低溫環境下熱試驗用大型紅外加熱籠精確地旋轉開啟/關閉運動，且該系統可延伸應用于實現其他片狀結構試件在真空低溫環境下的運動控制。

本發明的應用于真空低溫環境下的紅外加熱籠運動驅動系統，包括動力系統、傳動系統、控制系統和熱控系統，動力系統提供動力輸出并通過傳動系統實現紅外加熱籠的運動控制，控制系統包括溫度控制系統和運動控制系統兩部分，溫度控制系統主要對熱控系統進行目標溫度設置并顯示當前溫度和施加電流情況；運動控制系統由運動控制器驅動電機實現紅外加熱籠的啟停；其中動力系統主要由步進電機、行星減速器、渦輪蝸桿減速器組成，步進電機通過行星減速器帶動與其嚙合的渦輪蝸桿減速器轉動并提出動力輸出；傳動系統由主體框架、加熱籠安裝骨架、旋轉軸、萬向聯軸器、若干限位傳感器組成，實現紅外加熱籠的開啟/關閉運動，動力系統整體設置在主體框架的底板上，渦輪蝸桿減速器的輸出軸通過萬向聯軸器與豎立的旋轉軸聯接，從而帶動與旋轉軸固定連接的紅外加熱籠安裝骨架以及設置在該骨架上的紅外加熱籠做旋轉開啟/關閉運動，兩個限位傳感器分別設置在紅外加熱籠轉動極限位置的0°和90°對應的主體框架上；熱控系統是在步進電機和減速器外部粘貼若干數量的薄膜加熱片，并使系統保持在工作溫度范圍內；控制系統控制動力系統和熱控系統，動力系統驅動傳動系統，最后驅動紅外加熱籠運動；紅外加熱籠的位移、速度和限位信號反饋給控制系統，熱控系統對動力系統進行溫控，并將溫度反饋給控制系統，最后形成一個閉環控制。

其中，運動控制部分由運動控制器驅動電機實現系統中各機械部件的啟停，還集成有角度監測、限位報警功能。

其中，真空低溫環境是指真空度高達1×10^-4Pa，溫度最低約100K。

其中，紅外加熱籠為片狀薄壁結構，尺寸范圍(長×寬)為1000mm×1000mm～3000mm×3000mm。

其中，薄膜加熱片包扎有隔熱材料，以盡可能減少熱量損失，能使系統工作溫度保持在20℃±10℃。

進一步地，隔熱材料采用雙面鍍有金屬膜的反射屏，屏間置有間隔材料。