[發明專利]一種高精密柔性電動伺服指向機構

有效

• 申請號: 201810251915.8
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108459623B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 李仕華;張建偉;韓雪艷;李富娟;陳爽;單彥霞
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;H02K7/10
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙) 13116
• 代理人: 崔鳳英

一種高精密柔性電動伺服指向機構，主要包括四組動力輸入系統、指向平臺、繩扣、高度角傳感器、軸端擋圈、第一鉸鏈軸、連桿、第二鉸鏈軸、下軸承套筒、連接盤、電動缸、底板、圓錐滾子軸承A、圓錐滾子軸承B、上軸承套筒、深溝球軸承、方位角傳感器、滑輪支架。本發明的穩定性高、減少零部件個數，增加了轉動范圍；消除串聯剛性指向機構中存在的累積誤差。

技術領域

本發明屬于精密機械跟蹤測量技術領域，涉及高精密柔性電動伺服指向機構。

背景技術

指向機構是指一類可以改變指向平臺空間姿態的機構。在天線、偵查、預警、制導、通信、衛星對接等方面有著大量的應用，尤其是在航天工程領域具有多種用途，如天線對準機構，太陽能光伏板向日機構以及地面雷達的指向機構等，都需要能夠實現大范圍、全方向、高精度的空間指向機構。而傳統的剛性指向機構構件數目較多，成本較高，而且電機一般安裝在機器上增加了機器的慣性，使指向機構不易控制。或者電機安裝在底座上通過一系列傳動機構驅動指向平臺，則由于存在傳動間隙，傳動部件之間的摩擦、磨損會大大降低整體的使用壽命。為了解決上述問題在此提出一種新型的高精密柔性電動伺服指向機構，該機構將所有電機置于底部，通過柔性繩索直接驅動指向平臺，減少了電機與指向平臺之間的傳動部件，從而使構件數目大大降低，并且減少了各零部件之間的沖突，增加了轉動范圍；而且在電動缸的調整下，指向平臺部分可以上下移動，這樣可以保證指向平臺在衛星上能伸出艙外使用；同時采用四個電機并聯冗余驅動，消除了串聯剛性指向機構中存在的累積誤差，得到了較高的指向精度。

發明內容

本發明的目的是提供一種穩定性高、減少零部件個數，增加了轉動范圍；消除串聯剛性指向機構中存在的累積誤差的高精密柔性電動伺服指向機構。

本發明主要包括四組動力輸入系統、指向平臺、繩扣、高度角傳感器、軸端擋圈、第一鉸鏈軸、連桿、第二鉸鏈軸、下軸承套筒、連接盤、電動缸、底板、圓錐滾子軸承A、圓錐滾子軸承B、上軸承套筒、深溝球軸承、方位角傳感器、滑輪支架。

其中，在底板上設有四個結構相同的動力輸入系統，動力輸入系統由伺服電機、伺服電機架、聯軸器、減速器、收線盤、滑輪和柔性繩索組成。伺服電機架設在平臺上，伺服電機固定在伺服電機架上。伺服電機的輸出端與減速器的輸入軸通過聯軸器相連，減速器的輸出軸通過螺釘、軸端擋圈與收線盤相連，收線盤、軸端擋圈均設在減速器的輸出軸上。在平臺上設有四個滑輪支架，每個滑輪支架上均設有滑輪。在指向平臺的下表面設有四個繩扣，每個繩扣的位置與底板上的滑輪支架位置相對應。每個繩扣與柔性繩索的一端相連，柔性繩索的另一端穿過對應的滑輪，纏繞在收線盤上，柔性繩索另一端的端部固定在收線盤上。

上軸承套筒設在指向平臺下，圓錐滾子軸承A過盈安裝在上軸承套筒內，第一個鉸鏈軸的外伸軸通過圓錐滾子軸承A相連，使第一鉸鏈軸的外伸軸可以繞指向平臺旋轉，在第一個鉸鏈軸的兩側通過螺母分別與一個連桿固定連接。在兩個連桿的對應位置分別設有深溝球軸承，兩個深溝球軸承之間設有第二鉸鏈軸，第二鉸鏈軸的一端延伸連桿的外部，第二鉸鏈軸的一端與高角度傳感器相連。第二鉸鏈軸的外伸軸插接在圓錐滾子軸承B內，圓錐滾子軸承B固定在下軸承套筒的內部，使整個鉸鏈組件可以繞下軸承套筒中心軸旋轉。在下軸承套筒內、圓錐滾子軸承B的下部設有方位角傳感器，用以檢測指向平臺的方位角。下軸承套筒的下部通過螺釘與連接盤相連，在連接盤的下部與電動缸的輸出軸固定連接。電動缸設在底板上，置于四個滑輪支架之間。

滑輪的安裝位置可調節，通過調節四個滑輪與電動缸的距離能夠改變指向平臺的運動范圍，距離越近指向平臺運動范圍越大，距離足夠近時指向平臺工作范圍甚至可以超過180°,此時指向平臺垂直于底板時出現奇異。