[發(fā)明專利]一種真空低溫環(huán)境下的雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810374386.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN108896069B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張興啟;孫佳晉;鮑諾;劉軍;馬建明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 武瑩

一種真空低溫環(huán)境下的雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)，轉(zhuǎn)臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)臺(tái)面俯仰方向及水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，臺(tái)體臺(tái)體主要零部件包括外框架、內(nèi)框架、軸、軸承、編碼器、電機(jī)、臺(tái)面、地腳；所述保溫罩包括鋁質(zhì)框架、薄膜加熱器、多層保溫材料。保溫罩包裹除臺(tái)面外的所有零部件，保溫罩內(nèi)部布置多個(gè)溫度傳感器，熱控系統(tǒng)機(jī)柜通過溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)直流電源的功率輸出達(dá)到閉環(huán)反饋控溫的目的，將整個(gè)保溫罩內(nèi)部維持于常溫狀態(tài)，維持轉(zhuǎn)臺(tái)精密軸系正常潤(rùn)滑并保證軸系正常功能和精度，使得整個(gè)雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)很好的適應(yīng)低溫真空環(huán)境，適應(yīng)能力強(qiáng)，工作壽命長(zhǎng)，耐低溫性能良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種真空低溫環(huán)境下的雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在太空探索的過程中，越來越多的太空探測(cè)設(shè)備在研制過程中需要在地面的真空低溫罐內(nèi)進(jìn)行模擬測(cè)試，而高精度的探測(cè)設(shè)備需要在模擬的太空環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)及瞄準(zhǔn)。現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)動(dòng)和瞄準(zhǔn)的位置速率及動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)臺(tái)只能在常溫、常壓下工作，不能適應(yīng)特殊的真空低溫環(huán)境。因此，需要研制一種可在模擬真空低溫環(huán)境下正常工作的高精度測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)，該轉(zhuǎn)臺(tái)要求機(jī)械臺(tái)體整體安裝在真空低溫罐內(nèi)中，并且能夠提供二維運(yùn)動(dòng)和高精度的位置定位，滿足太空探測(cè)設(shè)備進(jìn)行低溫真空下的模擬試驗(yàn)條件和在最接近實(shí)際使用環(huán)境下所進(jìn)行的測(cè)試條件。

現(xiàn)階段使用的雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體整體安裝在溫度為溫度≤150K和真空度≤1×10-3Pa的真空低溫試驗(yàn)罐內(nèi)會(huì)存在很多的問題：1、由于溫差過大將導(dǎo)致機(jī)械臺(tái)體各零件由于熱脹冷縮發(fā)生變形，所以常溫條件下調(diào)整到位的軸系精度會(huì)發(fā)生不可預(yù)知的變化，測(cè)試過程中就無法保證位置的精確定位；2、轉(zhuǎn)臺(tái)各個(gè)軸系均由精密軸承、交流電機(jī)和角度編碼器組成，在常溫常壓下運(yùn)動(dòng)時(shí)這些零部件通常都有潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑，以保證運(yùn)動(dòng)的良好，但是在真空溫變環(huán)境中，這些潤(rùn)滑油不僅會(huì)大量揮發(fā)造成真空容器的污染，而且在低溫環(huán)境下還可能發(fā)生因潤(rùn)滑油凍結(jié)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)部件無法轉(zhuǎn)動(dòng)的失效情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，利用熱控系統(tǒng)保證轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體始終處于常溫條件下工作，并解決轉(zhuǎn)臺(tái)在真空環(huán)境中的潤(rùn)滑及氣隙空腔的問題，最終使整個(gè)雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)可以在真空低溫的條件下為探測(cè)設(shè)備提供俯仰和方位兩個(gè)方向上的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)精確的位置定位。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種真空低溫環(huán)境下的雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)，包括外框架、外軸系、內(nèi)軸系、內(nèi)框架、臺(tái)面、地腳、保溫罩、轉(zhuǎn)臺(tái)控制機(jī)柜、熱控系統(tǒng)機(jī)柜，其中：

外框架、外軸系、內(nèi)軸系、內(nèi)框架、臺(tái)面、地腳、保溫罩工作在真空環(huán)境中，O型外框架支撐外軸系、內(nèi)軸系、內(nèi)框架、臺(tái)面、保溫罩，內(nèi)框架支撐內(nèi)軸系、臺(tái)面，外軸系實(shí)現(xiàn)內(nèi)框架、臺(tái)面、內(nèi)軸系的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)軸系實(shí)現(xiàn)臺(tái)面的水平轉(zhuǎn)動(dòng)，保溫罩包裹外框架、外軸系、內(nèi)軸系、內(nèi)框架、保溫罩，地腳與外框架間、臺(tái)面與內(nèi)軸系間采用隔熱材料，轉(zhuǎn)臺(tái)控制機(jī)柜、熱控系統(tǒng)機(jī)柜布置于真空環(huán)境外部，轉(zhuǎn)臺(tái)控制機(jī)柜控制外軸系及內(nèi)軸系運(yùn)動(dòng)，熱控系統(tǒng)機(jī)柜(18)控制保溫罩內(nèi)部溫度。

所述的O型外框架通過緊固螺釘固定于地腳，地腳與真空環(huán)境的安裝板通過緊固螺釘固定連接。

所述的外軸系包括左軸、左軸承、右軸、右軸承、電機(jī)、角度編碼器，外軸系驅(qū)動(dòng)內(nèi)框架、內(nèi)軸系、臺(tái)面俯仰方向上的運(yùn)動(dòng)，并通過機(jī)械限位裝置避免臺(tái)面與保溫罩碰撞，實(shí)現(xiàn)臺(tái)面俯仰方向-5°～+5°范圍內(nèi)的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，左軸與右軸通過螺釘連接在內(nèi)框架兩端對(duì)稱的框架孔內(nèi)，左軸承與右軸承內(nèi)圈通過過盈配合分別連接在左軸與右軸上，外圈通過過盈配合連接在外框架的框架孔內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)子通過螺釘連接在左軸上，電機(jī)定子通過螺釘連接在外框架上，角度編碼器外殼通過螺釘連接在外框架上，可旋轉(zhuǎn)的空心軸套在右軸系的右軸上。

所述的內(nèi)軸系包括內(nèi)軸、大理石軸、內(nèi)軸承、角度編碼器、電機(jī)，臺(tái)面通過大理石軸與內(nèi)軸采用緊固螺釘固定連接，臺(tái)面可在0°～360°實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)軸承內(nèi)圈通過過盈配合與內(nèi)軸連接，外圈通過過盈配合連接在內(nèi)框架的框架孔內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)子通過螺釘連接內(nèi)軸，電機(jī)定子通過螺釘連接內(nèi)框架，角度編碼器外殼通過螺釘與內(nèi)框架固連，可旋轉(zhuǎn)的空心軸套在內(nèi)軸上。