CN102975184B - 卫星姿态调整两轴转台 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种用于卫星装配、测试和试验等用途的卫星姿态调整两轴转台。转台包括转台台体和方位俯仰系统。本发明的台体安装有驱动轮组，可以灵活移动，使用起来比较方便。采用曲柄滑块机构的形式，减轻了重量，而且导轨将承担很大一部分压力，减轻了俯仰转轴的负担，并且采用丝杠传动的方式，大大减轻了俯仰电机与减速机的压力，提到了转台承载能力；由于曲柄滑块机构中的连杆充当了俯仰系统，因此俯仰转轴以曲柄长度为半径相对于台体随俯仰角度变化而沿着圆弧运动，当俯仰角度为0度时，俯仰转轴高度达到最低位置，使得整个设备高度降低，从而减小占用空间，利于存放。本发明设计有过渡环，通过更换过渡环而适应不同类型的卫星，提高了通用性，节约资源。

Description

卫星姿态调整两轴转台
技术领域
本发明是一种用于卫星装配、测试和试验等用途的卫星姿态调整两轴转台。
背景技术
航天科技水平体现了一国的综合实力，目前，世界各大国都争相向空间领域发展，各式各样的人造卫星作为一种航天科技产品，不仅可以对人类的生活提供便利，而且对于一个国家的军事战略地位意义重大。
随着我国经济的不断增长，综合国力的不断提升，为维护国家的利益，保持大国地位，我国对各种卫星的需求量也在不断的增加。卫星在发射升空之前，需要在地面进行装配、联调、测试及试验等工作，与此同时需要卫星在不同姿态之间转换，为配合完成这些工作，两轴转台便应运而生，它可以辅助卫星完成各种姿态之间的转换，以便完成升空前的准备工作。
目前的两轴转台存在以下几方面的缺陷：
(1)基本上都不安装驱动轮，移动不灵活，使用起来很不方便。
(2)转台的俯仰转轴相对于台体是固定的，这种结构使得转轴的承压较大，对转轴不利，并且给驱动单元带来很大压力，承载有限；由于这种结构限制，使得转台体积较大，重量较大，占用空间较大。
(3)目前转台随着固定型号卫星总装任务的结束，转台就被淘汰，通用性很差，造成资源浪费。
发明内容
本发明正是针对上述现有设备中存在的问题而设计了一种卫星姿态调整两轴转台。
本发明采取了如下技术方案：
转台包括台体和方位俯仰系统：
(1)台体
台体的两侧安装有四个辅助支撑与四个驱动轮组，台体上平行安装两根导轨与一根丝杠，台体的一端垂直于丝杠方向安装有台体转轴，丝杠一端固定安装有丝杠减速机与丝杠交流电机；连接板跨接在两根导轨上，连接板安装滑块，滑块与导轨组成移动副，丝杠穿过固定安装在连接板上的丝母座；丝母座两侧垂直于丝杠方向固定安装有丝母座转轴，支腿安装在丝母座转轴上，俯仰编码器安装在丝母座转轴上并与支腿固定。
(2)方位俯仰系统
方位俯仰系统包括连接体、中空方位轴台、方位交流电机、方位减速机、拉杆、方位轴台旋转体、转盘轴承、过渡环、蜗轮、蜗杆，蜗轮安装在方位轴台旋转体上，方位交流电机、方位减速机和蜗杆均安装在中空方位轴台上，转盘轴承的内环与方位轴台旋转体固定，转盘轴承的外环与中空方位轴台固定，方位交流电机、方位减速机驱动蜗杆带动蜗轮旋转，环形光栅尺组件的光栅尺安装在方位轴台旋转体上，环形光栅尺组件的读数头安装在中空方位轴台上，过渡环安装在方位轴台旋转体的上表面，中空方位轴台通过连接体与支腿相连接，拉杆的一端安装在转台台体上的台体转轴上，拉杆的另一端与中空方位轴台通过销轴连接。
本发明具有的优点如下：本发明的台体安装有驱动轮组，可以灵活移动，使用起来比较方便。采用曲柄滑块机构的形式，减轻了重量，而且导轨将承担很大一部分压力，减轻了俯仰转轴的负担，并且采用丝杠传动的方式，大大减轻了俯仰电机与减速机的压力，提到了转台承载能力；由于曲柄滑块机构中的连杆充当了俯仰系统，因此俯仰转轴以曲柄长度为半径相对于台体随俯仰角度变化而沿着圆弧运动，当俯仰角度为0度时，俯仰转轴高度达到最低位置，使得整个设备高度降低，从而减小占用空间，利于存放。本发明设计有过渡环，通过更换过渡环而适应不同类型的卫星，提高了通用性，节约资源。
本发明的转台台体安装在转台台体两侧的四个驱动轮组以及四个辅助支撑；安装在转台台体上的俯仰轴与方位轴系统。其中，每个驱动轮组都包含一个直流行走驱动电机和一个直流转向电机，行走驱动电机用来带动驱动轮的转动，转向电机用来调整驱动轮的转向，驱动轮转向轴上安装有转向编码器，用来精确控制驱动轮转向方位，转台台体在四个驱动轮组的带动下可以进行前进、后退、左右平移及原地旋转等动作，辅助支撑用来在台体移动到位后支撑台体并手动调整台体的水平度及小范围内实现台体的整体升降；俯仰轴与方位轴系统是由支腿、连接体及中空方位轴台固联组成，并通过拉杆及丝母座连接板与转台台体相连，支腿与丝母座连接板可以相对转动，转台台体上固定平行安装有导轨与丝杠，丝杠一端装有丝杠减速机及丝杠交流电机，当在突然断电的情况下，丝杠交流电机可被更换成丝杠直流电机临时使用，丝母座连接板可以在丝杠的带动下，沿导轨滑动，从而带动方位轴台在0～90度之间做俯仰运动，支腿转动轴上安装有高精度俯仰编码器，用来精确控制俯仰角度，方位轴台安装有方位交流电机和方位减速机，并通过蜗轮蜗杆驱动方位轴台面旋转，旋转角度任意，方位轴台面安装过渡环，用于与卫星相连接，方位轴台旋转体上贴有环形光栅尺并配套安装读数头，用于精确控制方位轴台面的转动角度。除此之外，还包括一些必须的电气设备，如控制柜、电器柜、变压器以及给直流电机供电的蓄电池等。该两轴转台具有移动灵活，运转稳定可靠，负载能力强及一定通用性等优点。
附图说明
图1为本发明整体系统结构轴侧图。
图2为本发明连接板处连接方式细节图(图1中A向视图)。
图3为本发明整体系统结构左视图。
图4为本发明中空方位轴台剖视图。
图5为本发明中空方位轴台台面细节图。
图6为本发明整体系统结构主视图。
图7为本发明整体系统结构俯视图。
图8为本发明方位轴台俯仰0度轴测图。
图9为本发明方位轴台俯仰90度轴测图。
具体实施方式
以下将结合图1～图9对本发明做进一步地详述：
如图1～5所示，本实施例主要包含：台体7和方位俯仰系统，其中：
台体7的两侧安装有四个辅助支撑6与四个驱动轮组1；台体7上平行安装两根导轨8与一根丝杠9；台体7的一端垂直于丝杠方向安装有台体转轴17；丝杠9一端固定安装有丝杠减速机15与丝杠交流电机16；连接板3跨接在两根导轨8上；连接板3安装滑块2，滑块2与导轨8组成移动副；丝杠9穿过固定安装在连接板3上的丝母座4；丝母座4两侧垂直于丝杠方向固定安装有丝母座转轴24；支腿11安装在丝母座转轴24上；俯仰编码器5安装在丝母座转轴24上并与支腿11固定。
方位俯仰系统主要包括连接体10、中空方位轴台12、方位交流电机19、方位减速机18、拉杆14、方位轴台旋转体21、转盘轴承20、过渡环13、蜗轮22、蜗杆23。蜗轮22安装在方位轴台旋转体21上，方位交流电机19、方位减速机18和蜗杆23均安装在中空方位轴台12上；转盘轴承20的内环与方位轴台旋转体21固定，转盘轴承20的外环与中空方位轴台12固定，方位交流电机19、方位减速机18驱动蜗杆23带动蜗轮22旋转，环形光栅尺组件的光栅尺25安装在方位轴台旋转体21上，环形光栅尺组件的读数头26安装在中空方位轴台12上，过渡环13安装在方位轴台旋转体21的上表面，中空方位轴台12通过连接体10与支腿11相连接，拉杆14的一端安装在转台台体7上的台体转轴17上，拉杆14的另一端与中空方位轴台12通过销轴连接。
其中，台体7与两侧的四个辅助支撑6及四个驱动轮组1的相对位置可从图7中很直观的表示出来，台体7在四个驱动轮组1的带动下，可以很灵活地移动。辅助支撑6用来在台体7移动到位后支撑台体7并手动调整台体7的水平度及小范围内实现台体7的整体升降。
台体7、连接板3、中空方位轴台12、连接体10、支腿11与拉杆14这几部分共同组成一个曲柄滑块机构。其中：拉杆14可视为曲柄；连接板3通过与之固联的丝母座4与滑块2可以在丝杠9的带动下沿导轨8滑动，因而可视为滑块；中空方位轴台12、连接体10与支腿11组成的系统可视为连接曲柄与滑块的连杆，该曲柄滑块机构可以从图1与图6中很直观的表示出来，所以，连杆随着滑块的往复运动可以做俯仰运动。连接曲柄与连杆的铰链可视为俯仰转轴，因此，随俯仰角度变化，俯仰转轴相对于台体7以曲柄长度为半径做圆弧运动。安装有俯仰编码器5可精确控制俯仰角度，当俯仰角度处于正常工作状态90度时(图9所示)，俯仰转轴高度达到最高位置；当不使用设备时，俯仰角度为0度(图8所示)，俯仰转轴高度达到最低位置，使得整个设备高度降低，从而减小占用空间，利于存放。另外，采用曲柄滑块与丝杠传动提高了两轴转台的承载能力。
结合图3与图4，方位交流电机19与方位减速机18通过蜗轮22蜗杆23带动方位轴台旋转体21旋转，从而带动过渡环13旋转，旋转角度任意，同时安装有光栅尺25与读数头26，可以精确控制旋转角度。如需承载不同型号的卫星，只需要更换与卫星适配的过渡环13即可，一定程度上实现了通用性。另外，由于中空方位轴台12设计为中空式结构，所以便于对卫星底部进行观察与维修。
本实施例初始状态中空方位轴台12俯仰角度为0度(如图8所示)，具体操作流程为：
1.台体7在驱动轮组1的带动下移动到指定位置后，利用辅助支撑6将台体7支撑到合适高度并调节台体7至水平，此时台体7的驱动轮组1离地。
2.将卫星固定在呈水平状态(俯仰角度为0度)的过渡环13上(如图8所示)，然后将中空方位轴台12缓缓俯仰到90度位置(如图9所示)，并根据需要旋转过渡环13，用来完成对卫星的各项装配，测试与试验。
3.待完成任务之后，将中空方位轴台12俯仰到0度状态(如图8所示)，卸掉卫星，通过辅助支撑6调节台体7高度使得驱动轮组1完全接触地面。
4.在驱动轮组1的带动下，将台体7移动到合适的位置停放待用。

Claims (1)

1.一种卫星姿态调整两轴转台，其特征在于：转台包括台体(7)和方位俯仰系统，
(1)台体(7)
台体(7)的两侧安装有四个辅助支撑(6)与四个驱动轮组(1)，台体(7)上平行安装两根导轨(8)与一根丝杠(9)，台体(7)的一端垂直于丝杠方向安装有台体转轴(17)，丝杠(9)一端固定安装有丝杠减速机(15)与丝杠交流电机(16)；连接板(3)跨接在两根导轨(8)上，连接板(3)安装滑块(2)，滑块(2)与导轨(8)组成移动副，丝杠(9)穿过固定安装在连接板(3)上的丝母座(4)；丝母座(4)两侧垂直于丝杠方向固定安装有丝母座转轴(24)，支腿(11)安装在丝母座转轴(24)上，俯仰编码器(5)安装在丝母座转轴(24)上并与支腿(11)固定；
(2)方位俯仰系统
方位俯仰系统包括连接体(10)、中空方位轴台(12)、方位交流电机(19)、方位减速机(18)、拉杆(14)、方位轴台旋转体(21)、转盘轴承(20)、过渡环(13)、蜗轮(22)、蜗杆(23)，蜗轮(22)安装在方位轴台旋转体(21)上，方位交流电机(19)、方位减速机(18)和蜗杆(23)均安装在中空方位轴台(12)上，转盘轴承(20)的内环与方位轴台旋转体(21)固定，转盘轴承(20)的外环与中空方位轴台(12)固定，方位交流电机(19)、方位减速机(18)驱动蜗杆(23)带动蜗轮(22)旋转，环形光栅尺组件的光栅尺(25)安装在方位轴台旋转体(21)上，环形光栅尺组件的读数头(26)安装在中空方位轴台(12)上，过渡环(13)安装在方位轴台旋转体(21)的上表面，中空方位轴台(12)通过连接体(10)与支腿(11)相连接，拉杆(14)的一端安装在转台台体(7)上的台体转轴(17)上，拉杆(14)的另一端与中空方位轴台(12)通过销轴连接。
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