CN102928944A - 一种空间用多棱台滤光轮机构 - Google Patents

Abstract

一种空间用多棱台滤光轮机构，属于航天领域。解决了传统较大口径滤光片的滤光轮机构的结构尺寸大，结构强度低，刚度低的问题，由多棱台滤光轮和滤光轮驱动机构组成；棱台滤光轮包括：多棱台基座、多个滤光片、多个滤光片保持架；滤光轮驱动机构包括：外筒、钢球、内筒、小齿轮、电机蜗轮蜗杆驱动组件、大齿圈、编码器组件、轴承内环、止推轴承环、钢球径向保持架、轴承外环、钢球轴向保持架，多棱台滤光轮在滤光轮驱动机构的驱动下旋转，当滤光轮工作时光线透过多棱台底面、侧面和滤光片垂直进入焦面成像。采用了多棱台式的滤光轮基座，滤光轮的尺寸被大大缩小，滤光轮直径比相同的圆盘式滤光轮直径小2/5，强度和刚度大大加强。

Description

一种空间用多棱台滤光轮机构

技术领域

本发明属于航天领域，涉及一种空间用多棱台滤光轮机构设计。

背景技术

当光学遥感器需要对某特定谱段光线进行成像时，需要在光学系统中放置滤光片使工作谱段光线透过滤光片进入光学系统进行成像，而其它谱段的光线则被截止。当需要多种特定谱段光线进行成像时，就需要在光学系统中设计出使多个滤光片进行自由切换的滤光轮机构。

目前，滤光轮机构主要有圆盘形透射式滤光轮机构和反射式滤光轮机构。圆盘形透射式滤光轮机构为在一个圆盘形多棱台基座上均匀安装透射式滤光片，圆盘形多棱台基座中间为滤光轮的驱动机构，驱动机构驱动滤光轮绕圆盘形滤光轮轴线转动以实现各个滤光片间的切换，光线通过不同的滤光片透射到焦面上进行成像。其缺点是：结构尺寸大，结构强度低，刚度差，火箭发射段产生的冲击振动易使结构产生破坏。反射式滤光轮机构为在一个正多棱柱结构件各侧面安装反射式滤光片，正多棱柱的两侧为滤光轮的驱动机构，驱动机构驱动滤光轮绕正多棱柱轴线旋转以实现各个滤光片间的切换，光线通过滤光片反射到焦面上进行成像。其缺点是：反射式滤光片制备工艺复杂，驱动机构转动精度要求高，滤光片装配精度要求高，结构件制造、装配难度大。

发明内容

为了解决传统较大口径滤光片的滤光轮机构的结构尺寸大，结构强度低，刚度低的问题，本发明提供了一种空间用多棱台滤光轮机构。

一种空间用多棱台滤光轮机构，由多棱台滤光轮和滤光轮驱动机构组成；

多棱台滤光轮包括：多棱台基座、多个滤光片、多个滤光片保持架；

滤光轮驱动机构包括：外筒、钢球、内筒、小齿轮、电机蜗轮蜗杆驱动组件、大齿圈、编码器组件、轴承内环、止推轴承环、钢球径向保持架、轴承外环、钢球轴向保持架，多棱台滤光轮和滤光轮驱动机构的内筒用螺钉固紧，每个滤光片与每个滤光片保持架胶粘在一起，每个滤光片保持架用螺钉与多棱台基座紧固。轴承内环与内筒过盈压紧，轴承外环与外筒过盈压紧，止推轴承环用螺钉与外筒固紧，将钢球分别装入钢球径向保持架和钢球轴向保持架后，放入外筒中，再将内筒套入，止推轴承环和钢球通过螺钉轴向固紧，大齿圈与内筒用螺钉紧固，小齿轮与电机蜗轮蜗杆驱动组件打销固定后与外筒用螺钉固紧，编码器组件与外筒用螺钉固紧。

本发明的工作原理：当光学遥感器工作时，需要对多种特定谱段光线进行成像。当光学遥感器对某谱段光线进行成像完成，将要对下一谱段光线进行成像时，就要求将其对应的滤光片放置到光路中，这需要滤光轮机构在光路中进行滤光片间的切换。滤光轮机构驱动电机转动并通过齿轮啮合带动蜗轮蜗杆减速器转动，进而带动小齿轮和大齿圈的转动，最终带动多棱台滤光轮进行转动，这也就实现了滤光片的切换。根据标定好的不同滤光片在滤光轮机构中的工作角度，在转动过程中用编码器组件进行滤光片切换的闭环控制。

本发明的积极效果：由于采用了多棱台式的多棱台基座，滤光轮的尺寸被大大缩小，滤光轮直径比相同的圆盘式滤光轮直径小2/5。同时滤光轮的强度和刚度大大加强，完全可以克服火箭发射段的冲击振动。由于采用了透射式的滤光片，因此其滤光片制备工艺，驱动机构转动精度要求，滤光片装配精度要求，都小于反射式滤光轮，易于实现。

附图说明

图1是一种空间用多棱台滤光轮机构剖视图；

图2是一种空间用多棱台滤光轮机构俯视图；

图3是一种空间用多棱台滤光轮机构多棱台基座结构图；

图4是一种空间用多棱台滤光轮机构工作原理简图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1-3具体说明，一种空间用多棱台滤光轮机构，由多棱台滤光轮1和滤光轮驱动机构5组成；多棱台滤光轮1包括：多棱台基座2、多个滤光片3、多个滤光片保持架4；滤光轮驱动机构5包括：外筒6、钢球7、内筒8、小齿轮9、电机蜗轮蜗杆驱动组件10、大齿圈11、编码器组件12、轴承内环13、止推轴承环14、钢球径向保持架15、轴承外环16、钢球轴向保持架17，多棱台滤光轮1和滤光轮驱动机构5的内筒8用螺钉固紧，每个滤光片3与每个滤光片保持架4胶粘在一起，每个滤光片保持架4用螺钉与多棱台基座2紧固。轴承内环13与内筒8过盈压紧，轴承外环16与外筒6过盈压紧，止推轴承环14用螺钉与外筒6固紧，将钢球7分别装入钢球径向保持架15和钢球轴向保持架17后，放入外筒6中，再将内筒8套入，止推轴承环14和钢球7通过螺钉轴向固紧，大齿圈11与内筒8用螺钉紧固，小齿轮9与电机蜗轮蜗杆驱动组件10打销固定后与外筒8用螺钉固紧，编码器组件12与外筒8用螺钉固紧。

多棱台基座2为中空的正多棱台形结构，多棱台的顶面为滤光轮驱动机构5的连接接口，多棱台的底面为进行通光设计成开放式结构，多棱台的各侧面为通光设计成中心透光的结构，边缘为滤光片保持架4的连接接口，当滤光轮工作时光线透过多棱台底面、侧面和滤光片3垂直进入焦面成像。在多棱台基座2各面上辅以放射形筋板，以增强结构的强度和刚度。

多棱台基座2、外筒6、内筒8采用ZTC4材料制成；滤光片3采用熔石英制成；滤光片保持架4采用弹簧钢制成；钢球7采用GCr15制成；轴承内环13、止推轴承环14、轴承外环16采用GCr15SiMn材料制成；小齿轮9、电机蜗轮蜗杆驱动组件10、大齿圈11采用1Cr17Ni2材料制成。

本发明不限于上述实施方式，多棱台基座2结构形式为正多棱台形结构，滤光片数量只要在三个以上，结构为正三棱台以上即可。因此凡是在本发明权利要求1技术方案基础上作出的任何简单变形，都在本发明意图保护范围之内。

Claims (3)

1.一种空间用多棱台滤光轮机构，由多棱台滤光轮（1）和滤光轮驱动机构（5）组成；

多棱台滤光轮（1）包括，多棱台基座（2）、多个滤光片（3）、多个滤光片保持架（4）；

滤光轮驱动机构（5）包括，外筒（6）、钢球（7）、内筒（8）、小齿轮（9）、电机蜗轮蜗杆驱动组件（10）、大齿圈（11）、编码器组件（12）、轴承内环（13）、止推轴承环（14）、钢球径向保持架（15）、轴承外环（16）、钢球轴向保持架（17），多棱台滤光轮（1）和滤光轮驱动机构（5）的内筒（8）用螺钉固紧，其特征在于：每个滤光片（3）与每个滤光片保持架（4）胶粘在一起，每个滤光片保持架（4）用螺钉与多棱台基座（2）紧固，轴承内环（13）与内筒（8）过盈压紧，轴承外环（16）与外筒（6）过盈压紧，止推轴承环（14）用螺钉与外筒（6）固紧，将钢球（7）分别装入钢球径向保持架（15）和钢球轴向保持架（17）后，放入外筒（6）中，再将内筒（8）套入，止推轴承环（14）和钢球（7）通过螺钉轴向固紧，大齿圈（11）与内筒（8）用螺钉紧固，小齿轮（9）与电机蜗轮蜗杆驱动组件（10）打销固定后与外筒（8）用螺钉固紧，编码器组件（12）与外筒（8）用螺钉固紧。

2.根据权利要求1所述一种空间用多棱台滤光轮机构，其特征在于：多棱台基座（2）为中空的正多棱台形结构，并将滤光片（3）安装在正多棱台的各侧面上。

3.根据权利要求1所述一种空间用多棱台滤光轮机构，其特征在于：多棱台基座（2）各面上辅以放射形筋板。

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