[發明專利]一種用于空間星冕儀的緊湊型旋轉濾光輪機構

在審

• 申請號: 202111083282.2
• 申請日: 2021-09-16
• 公開（公告）號: CN113835215A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 郭偉;許明明;竇江培;孔令一
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所
• 主分類號: G02B26/00
• 分類號: G02B26/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發明公開了一種用于空間星冕儀的緊湊型旋轉濾光輪機構，該機構中：支撐座由相互垂直的豎直部和水平部構成；濾光輪傳動機構中的減速器箱體固定安裝在支撐座的水平部，蝸桿、斜齒輪置于減速器箱體內；驅動器固定安裝在支撐座的豎直部；蝸桿與驅動器通過一個聯軸器連接形成電機?蝸桿驅動軸部件，蝸桿與斜齒輪相嚙合形成斜齒輪蝸桿副；斜齒輪自身軸的一端通過另一個聯軸器與編碼器連接，另一端與濾光輪轉盤固連；霍爾開關安裝在減速器箱體上正對著濾光輪轉盤，濾光片安裝在濾光輪轉盤上；驅動器通過斜齒輪蝸桿副的傳動，帶動濾光輪轉盤轉動實現周期性的多譜段濾光。本發明空間結構緊湊、質量輕、可靠性高，能夠滿足空間星冕儀超高對比度成像要求。

技術領域

本發明屬于空間星冕儀技術領域，特別是一種用于空間星冕儀的緊湊型旋轉濾光輪機構。

背景技術

空間星冕儀系外行星成像技術可實現高對比度、寬波段、大探測區域等優勢。星冕儀的科學目標是對太陽系外行星進行高對比度成像探測研究，突破地面觀測設備在成像對比度探測能力限制，提供超高對比度成像。濾光輪機構是系外行星探測科學成像的重要組成部分，是設備上的主要空間運動單元。通過傳動機構的旋轉運動可實現濾光輪的切入與切出，從而實現光譜的細分。

現有技術中，濾光輪結構多為中心軸承支撐式濾光輪、輪轉式濾光輪或基于蝸輪蝸桿傳動的濾光輪。中心軸承支撐式濾光輪安裝方便，但是由于只對濾光輪盤的中心位置進行了支撐約束，在航天大量級力學振動條件下，結構響應比較大，大量級力學振動工況下工作，極易發生破壞，可靠性低。目前大部分濾光片切換形式選擇輪轉式，輪轉式結構可承載的濾光片數多，適用于成像譜段較多的相機，但是輪轉式結構整體容易出現晃動，對裝配精度要求高。且周邊驅動機構在光路方向占用空間大，結構不緊湊。基于蝸輪蝸桿傳動的濾光輪雖然能夠較好解決上述結構形式的濾光輪的缺點，同時具有單級傳動比大、連續傳動、自鎖、制造成本較低等優點，但是由于蝸輪和蝸桿的嚙合工作一段時間后傳動嚙合間隙增大，傳動回差大，傳動精度降低。為了延續蝸輪蝸桿副傳動的優點—大減速比、傳動平穩、傳遞力矩大，同時提高傳動精度，研制一種新型蝸桿和標準齒輪傳動的濾光輪切換機構十分關鍵。

綜上所述，由于空間系外行星成像星冕儀對比度要求極高，對星冕儀光機組件提出了極高的穩定性要求，要求濾光輪組件不僅要結構緊湊，可靠性高，同時對其穩定性也提出了非常高要求。如何研制出一種高精度、高穩定性分光器切換裝置來保證多譜段成像質量成為本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構緊湊、穩定性高、可靠性高、質量輕且能夠實現在軌準確切換的空間星冕儀的濾光輪運動機構。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種用于空間星冕儀的緊湊型旋轉濾光輪機構，包括驅動器、柔性聯軸器、支撐座、編碼器、濾光輪傳動機構、霍爾開關、濾光輪轉盤組件，所述濾光輪傳動機構包括蝸桿、斜齒輪、減速器箱體，所述濾光輪轉盤組件包括濾光輪轉盤、濾光片；

所述支撐座由相互垂直且一體成型的豎直部和水平部構成；所述濾光輪傳動機構中的減速器箱體固定安裝在支撐座的水平部，所述蝸桿、斜齒輪置于減速器箱體內；驅動器固定安裝在支撐座的豎直部；

所述蝸桿與驅動器通過一個柔性聯軸器固定連接形成電機-蝸桿驅動軸部件，蝸桿與斜齒輪相嚙合形成斜齒輪蝸桿副；斜齒輪自身軸的一端通過另一個柔性聯軸器與編碼器連接，另一端與濾光輪轉盤固定連接；霍爾開關安裝在減速器箱體上，并正對著濾光輪轉盤，濾光片安裝在濾光輪轉盤上；驅動器通過斜齒輪蝸桿副的傳動，帶動濾光輪轉盤的轉動實現周期性的多譜段濾光。

進一步地，所述濾光輪傳動機構還包括蝸桿端深溝球軸承組、第一軸承座、斜齒輪軸端角接觸球軸承組、第二軸承座；

所述蝸桿兩端通過蝸桿端深溝球軸承組支撐，斜齒輪兩端通過斜齒輪軸端角接觸球軸承組支撐，蝸桿端深溝球軸承組的內圈安裝蝸桿的軸、外圈安裝于第一軸承座，斜齒輪軸端角接觸球軸承組的內圈安裝斜齒輪的軸、外圈安裝于第二軸承座；第一軸承座、第二軸承座安裝在減速器箱體上。