CN103353302B - 一种光纤陀螺寻北仪的转位机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤陀螺寻北仪的转位机构，包括：齿盘座，其与寻北仪的旋转平台固定连接；动力驱动组件，其用于提供齿盘座在四测量位置往复转动的驱动力；分度组件，其与动力驱动组件动力相连，用于在其提供的驱动力作用下对齿盘座在周向上进行旋转分度；定位组件，其用于在转位机构转动到四测量位置中任一位置后对其进行定位；动力驱动组件驱动齿盘座带动旋转平台旋转，并利用分度组件进行分度使其旋转到测量位置后通过定位组件定位，从而实现旋转平台的旋转及旋转到各测量位置时的定位和锁紧。本发明采用摇臂手动输入方式实现转位机构的四位置转位、定位和锁紧，同时承载负载能力大、定位精度和回转精度高。

Description

一种光纤陀螺寻北仪的转位机构

技术领域

本发明属于光纤陀螺寻北仪领域，具体涉及一种光纤陀螺寻北仪的转位机构。

背景技术

光纤陀螺寻北仪是目前常用的惯性导航仪器，其利用光纤陀螺敏感地球自转角速度分量，并由此计算出角速度参考轴与真北方向夹角，实现寻北。转位机构是光纤陀螺寻北仪中重要部件，用于实现光纤陀螺的转位控制，其精度必须满足光纤陀螺寻北仪的精度。

目前的基于四位置的光纤陀螺寻北仪，其通过在水平面某一圆周上的0°、90°、180°、270°四个位置进行一次寻北操作，最后根据这四个位置测量解算出寻北仪基准边与真北方向的方位角。这种寻北仪对这四个位置的分度误差和每个位置的重复定位精度都有严格要求，特别在一些特殊应用场合，如：无可靠电源提供、由于线束布置原因，限制机构360°全向回转、要求寻北仪转位机构能够实现0°到270°以及270°到0°的转位功能。

中国专利文献201110402777.7公开了一种基于四位置寻北法的光纤陀螺寻北仪转位机构，该机构通过转动电机、锁紧电机实现转位、锁紧、解锁功能，需要提供可靠电源，对使用条件有一定限制。中国专利文献200810116865.9公开了一种光纤陀螺教学试验寻北仪的转位机构，该机构能够通过手摇输入实现各位置转位功能，但无法同时实现锁紧、解锁功能，同时其负载重量有限，定位精度不高，仅限于教学使用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种光纤陀螺寻北仪的转位机构，其目的在于通过端面凸轮与90°扇齿的配合使用，解决转位机构四位置的往复定位与锁紧问题。

实现本发明目的所采用的具体技术方案如下。

一种光纤陀螺寻北仪的转位机构，其特征在于，包括：

齿盘座，其与寻北仪的旋转平台固定连接，可同步转动；

动力驱动组件，其用于提供齿盘座在四位置往复转动的驱动力；

分度组件，其与动力驱动组件动力相连，用于在其提供的驱动力作用下对齿盘座在周向上进行旋转分度，以实现齿盘座准确旋转到四位置中任一位置；

定位组件，其用于在转位机构转动到四位置中任一位置后对其进行定位；

所述动力驱动组件驱动所述齿盘座带动旋转平台旋转，并利用所述分度组件进行分度使其旋转到测量位置后通过所述定位组件定位，从而实现旋转平台的旋转及旋转到各测量位置时的定位和锁紧。

作为本发明的进一步优选，所述分度组件包括同轴固定安装的从动齿轮和扇齿，其中，所述从动齿轮与动力驱动组件动力相连，所述扇齿为90°的直角扇齿，其与齿盘座动力相连，所述驱动力驱动从动齿轮转动一周即可带动所述扇齿转动90°，从而可实现齿盘座在周向上的四位置分度。

作为本发明的进一步优选，所述齿盘座具有中心旋转轴，其一端设置有第二从动齿轮，该第二从动齿轮与所述扇齿可啮合地配合，所述扇齿通过所述第二从动齿轮带动所述齿盘座旋转。

作为本发明的进一步优选，所述定位组件包括同轴套装的动齿盘、定齿盘和升降齿盘，其中，所述动齿盘与所述齿盘座同轴固连且可同步转动，所述定齿盘固定在基座上，所述升降齿盘具有内齿盘和外齿盘，其分别与所述动齿盘和定齿盘可脱离地啮合，所述通过升降齿盘的升降使得其与所述动齿盘和定齿盘同时啮合或脱离，实现齿盘座相对于定齿盘的定位或分度旋转。

作为本发明的进一步优选，所述升降齿盘通过一推杆与一端面凸轮的凸轮端面抵接，该端面凸轮与所述分度组件的从动齿轮同轴固连，该从动齿轮的转动带动所述端面凸轮旋转，其凸轮端面驱动所述推杆推动所述升降齿盘往复升降移动。

作为本发明的进一步优选，所述齿盘座的旋转轴上套接有弹簧，其与所述升降齿盘连接，用于提供与所述凸轮端面的推杆推动所述升降齿盘相反方向的预紧力，实现对推杆在凸轮端面的压紧。

作为本发明的进一步优选，所述动力驱动组件包括与从动齿轮啮合的主动齿轮，与该主动齿轮同轴固连的从动锥齿轮以及与该从动锥齿轮啮合的主动锥齿轮，该主动锥齿轮与摇臂同轴固连，通过驱动该摇臂转动，驱动所述主动锥齿轮带动所述从动锥齿轮转动，进而带动所述主动齿轮同步转动，从而驱动与其啮合的从动齿轮转动，实现动力传递。

作为本发明的进一步优选，该转位机构还包括设置在齿盘座外周面上的锁紧限位组件，其用于在定位组件对所述齿盘座在任一位置定位后锁紧该齿盘座以在测量位置的限位。

作为本发明的进一步优选，所述锁紧组件包括设置在齿盘座外周侧面上的限位座，该限位座中开有孔，孔中设置有钢球和与其抵接的限位弹簧，其中该限位弹簧套接在一顶丝上，所述钢球通过该限位弹簧抵接于齿盘座外周侧面上，并通过所述顶丝调节限位弹簧对钢球的预紧力。

本发明中，分度组件由90°扇齿及整齿组成，通过扇齿旋转一周整齿旋转90°实现转位机构的粗定位。端面凸轮与扇齿及从动齿轮同轴安装，有利于将齿轮的旋转运动转变为直线运动，减小空间尺寸及零件数量。

本发明中，定位组件的定齿盘与动齿盘组合加工且安装在同一基准面，升降齿盘包括内齿圈和外齿圈，且内齿圈和外齿圈同时加工，保证能与定齿盘、动齿盘同时啮合。定齿盘安装在基座上，保证不变的定位基准，动齿盘安装在端面轴承的内圈上，保证圆周方向上的跳动值。同时动齿盘与齿盘座固定相连，承担负载，升降齿盘负责同时与定齿盘、动齿盘啮合从而实现定位目的。

本发明中，限位组件中的钢球、限位弹簧、塞柱、顶丝安装在限位座内部，通过顶丝调节限位弹簧弹力，从而调节钢球与齿盘座之间的接触力，实现转位机构在转位过程中齿盘座的位置一致性。

本发明中，驱动摇臂的动力可以是人力，采用摇臂手动输入方式成功实现了转位机构的四位置转位、定位、锁紧功能，同时承载负载能力大、操作简单、结构紧凑、重量轻，具有定位精度、回转精度高的特点，同时通过摇臂旋转就能实现锁紧与解锁功能。本发明的转位机构能够实现定位精度不大于5″（3δ），静态位置重复性不大于5″（3δ），各位置水平回转精度不大于10″（3δ）的性能。

附图说明

图1为本发明实施例的转位机构的整体装配示意图。

其中：1-基座，2-动齿盘，3-齿盘座，4-定齿盘，5-导向柱，6-压缩弹簧，7-升降齿盘组件，8-端面凸轮，9-端面轴承，10-钢球，11-限位弹簧，12-顶丝，13-限位座，14-旋转轴，15-二级从动轮，16-一级从动轮，17-扇齿，18-一级主动轮，19-大锥齿轮（从动锥齿轮），20-小锥齿轮（主动锥齿轮），21-摇臂。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。此处说明若涉及到具体实例时仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

如图1所示，本发明的机构包括驱动组件、分度组件、定位组件，还可以包括限位锁紧组件。

如图1，动力驱动组件包括与从动齿轮16啮合的主动齿轮18，与该主动齿轮18同轴固连的从动锥齿轮19以及与该从动锥齿轮19啮合的主动锥齿轮20，该主动锥齿轮20与摇臂21同轴固连，通过驱动该摇臂21转动，驱动主动锥齿轮20带动从动锥齿轮19转动，进而带动主动齿轮18同步转动，从而驱动与其啮合的从动齿轮16转动。

摇臂21通过转接轴与小锥齿轮20同轴安装，大锥齿轮19与小锥齿轮20啮合，其旋转轴垂直，一级主动轮18与大锥齿轮19同轴安装，可同步转动。一级主动轮18与一级从动轮16外啮合，扇齿17与一级从动轮16以及端面凸轮8同轴安装，均可随一级从动轮16同步转动。

分度组件包括旋转轴14、二级从动轮15、扇齿17。从动齿轮16与动力驱动组件动力相连，扇齿17为90°的直角扇齿，其与齿盘座3动力相连，齿盘座3具有中心旋转轴14，其一端设置有第二从动齿轮15，该第二从动齿轮15与扇齿17啮合配合，扇齿17通过第二从动齿轮15带动齿盘座3旋转。

摇臂21旋转时，小锥齿轮20带动一级主动轮18带动一级从动轮16转动，扇齿17与端面凸轮8通过圆柱销和安装螺钉随一级从动轮16同向运动。转动摇臂21时，小锥齿轮20带动大锥齿轮19转动，大锥齿轮19与一级主动轮18通过半圆卞同轴安装，90°扇齿17与一级从动轮16通过圆柱销连接，摇臂21转一圈，扇齿17也转一圈，因此旋转轴14转过90°，实现转位机构的粗定位和分度。

定位组件包括同轴套装的动齿盘2、定齿盘4和升降齿盘7，其中，动齿盘2与齿盘座3同轴固连且可同步转动，定齿盘4固定在基座1上，升降齿盘7具有内齿盘和外齿盘，其分别与动齿盘2和定齿盘4可脱离地啮合，通过升降齿盘7的升降使得其与动齿盘2和定齿盘4同时啮合或脱离，实现齿盘座3相对于定齿盘4的定位或分度旋转。

定位组件还包括压缩弹簧6、端面凸轮8、一级从动轮16。端面凸轮8通过键、安装螺钉与一级从动轮16同轴安装，升降齿盘7上的升降推杆与端面凸轮8在压缩弹簧6作用下保持线接触。升降齿盘7通过推杆与端面凸轮8的凸轮端面抵接，该端面凸轮8与所述分度组件的从动齿轮16同轴固连，该从动齿轮的转动带动端面凸轮8旋转，其凸轮端面驱动推杆推动升降齿盘7往复升降移动。

齿盘座3的旋转轴上套接有弹簧6，其与升降齿盘7连接，用于提供与凸轮端面8的推杆推动升降齿盘相反方向的预紧力，实现对推杆在凸轮端面的压紧。

基座1上安装两个导向柱5，保证升降齿盘7只能做升降运动，上升段，升降齿盘7在端面凸轮8轴向力作用下沿导向柱5做向上直线运动。下降段，升降齿盘组件7在压缩弹簧6压力作用下沿导向柱5做向下直线运动。

动齿盘2与定齿盘3安装在同一基准面，升降齿盘7上有内齿圈与外齿圈分别与动齿盘2和定齿盘3同时啮合/脱出，根据端齿啮合原理只需一定的预紧力，就能实现精确定位功能。由于定齿盘4与动齿盘2安装在同一平面，当升降齿盘7上升时，其与动齿盘2和定齿盘4同时脱出，此时扇齿17与二级从动轮15进入啮合。当扇齿17啮出时，二级从动轮15刚好旋转90°，此时，在端面凸轮8及压缩弹簧6作用下，升降齿盘7进入下降段，进一步同向转动摇臂，升降齿盘7与动齿盘2和定齿盘4同时啮合，当啮合到一定程度时齿盘组件7上行程开关24碰触动齿盘2支耳，给出锁紧到位信号。

锁紧限位组件设置在齿盘座3外周面上，用于在定位组件对齿盘座3在任一位置定位后锁紧该齿盘座以在测量位置的限位。该锁紧组件包括设置在齿盘座3外周侧面上的限位座13，该限位座13中开有孔，孔中设置有钢球10和与其抵接的限位弹簧11，其中该限位弹簧11套接在一顶丝12上，钢球通过该限位弹簧11抵接于齿盘座3外周侧面上，并通过顶丝12调节限位弹簧11对钢球10的预紧力。钢球10在限位弹簧11作用下压紧在齿盘座3上，达到限位目的，此时旋转平台26完成+90°转位。由于端面凸轮8展开面呈180°对称，因此反向转动摇臂22，旋转平台26完成-90°转位。同时，为了保证旋转平台的回转精度，在基座1上安装端面轴承9，动齿盘2通过轴承盖安装在端面轴承9内圈上。

限位弹簧11提供一定的预紧力，保证在扇齿17在非啮合过程中，钢球10与齿盘座3紧密配合，保证旋转平台26能够在特殊情况下（如转动环境）保持原位。旋转到位时，通过限位弹簧11把钢球10压紧在动齿盘座3的凹槽上，实现限位功能。

该机构还具有行程开关24，该行程开关24通过转接支架安装在升降齿盘7上，升降推杆通过螺钉固定在升降齿盘7上，当升降齿盘下降到一定行程时，行程开关24触碰动齿盘2上支耳，给出锁紧到位信号。

旋转平台通过圆柱销及安装螺钉固定在齿盘座3上，并保证旋转中心与齿盘座3中心同轴。

该机构还可以设置限位座I，其通过螺钉固定在齿盘座3上，且与齿盘座3成10°夹角，防止旋转平台26在270°到位后进一步转动。

Claims (13)

1.一种光纤陀螺寻北仪的转位机构，其可实现在四测量位置的往复旋转及旋转到位时的定位锁紧，其特征在于，该转位机构包括：

齿盘座(3)，其与寻北仪的旋转平台固定连接，二者同步转动；

动力驱动组件，其用于提供齿盘座(3)在四测量位置往复转动的驱动力；

分度组件，其与所述动力驱动组件动力相连，用于在其提供的驱动力作用下对齿盘座(3)在周向上进行旋转分度，以实现齿盘座(3)准确旋转到各测量位置；

定位组件，其用于在所述齿盘座(3)转动到四测量位置中任一位置后对其进行定位；以及

设置在所述齿盘座(3)外周面上的锁紧限位组件，其用于在所述定位组件对所述齿盘座(3)在任一测量位置定位后锁紧该齿盘座(3)以在测量位置进行限位；

所述动力驱动组件驱动所述齿盘座(3)带动旋转平台旋转，并利用所述分度组件进行分度使齿盘座(3)和旋转平台旋转到测量位置后通过所述定位组件定位，从而实现旋转平台的旋转及旋转到各测量位置时的定位和锁紧。

2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺寻北仪的转位机构，其特征在于，所述分度组件包括同轴固定安装的第一从动齿轮(16)和扇齿(17)，其中，所述第一从动齿轮(16)与动力驱动组件动力相连，所述扇齿(17)为90°的直角扇齿，其与所述齿盘座(3)动力相连，所述驱动力驱动所述第一从动齿轮(16)转动一周即可带动所述扇齿(17)转动90°，从而可实现所述齿盘座(3)在周向上的四位置分度。

3.根据权利要求1或2所述的一种光纤陀螺寻北仪的转位机构，其特征在于，所述齿盘座(3)具有中心旋转轴(14)，其一端设置有第二从动齿轮(15)，该第二从动齿轮(15)与所述扇齿(17)可啮合地配合，该扇齿(17)转动的每圈中的1/4圈与所述第二从动齿轮(15)啮合，从而带动所述齿盘座(3)在各测量位置之间间歇旋转。

4.根据权利要求1或2所述的一种光纤陀螺寻北仪的转位机构，其特征在于，所述定位组件包括同轴套装的动齿盘(2)、定齿盘(4)和升降齿盘(7)，其中，所述动齿盘(2)与所述齿盘座(3)同轴固连且可同步转动，且所述定齿盘(2)固定在基座(1)上，所述升降齿盘(7)具有内外同轴布置的内齿盘和外齿盘，其用于分别与所述动齿盘(2)和定齿盘(4)可脱离地啮合，通过所述升降齿盘(7)的升降使得其与所述动齿盘(2)和定齿盘(4)同时啮合或脱离啮合，实现所述齿盘座(3)相对于定齿盘(4)的定位或分度旋转。

5.根据权利要求3所述的一种光纤陀螺寻北仪的转位机构，其特征在于，所述定位组件包括同轴套装的动齿盘(2)、定齿盘(4)和升降齿盘(7)，其中，所述动齿盘(2)与所述齿盘座(3)同轴固连且可同步转动，且所述定齿盘(2)固定在基座(1)上，所述升降齿盘(7)具有内外同轴布置的内齿盘和外齿盘，其用于分别与所述动齿盘(2)和定齿盘(4)可脱离地啮合，通过所述升降齿盘(7)的升降使得其与所述动齿盘(2)和定齿盘(4)同时啮合或脱离啮合，实现所述齿盘座(3)相对于定齿盘(4)的定位或分度旋转。

6.根据权利要求4所述的一种光纤陀螺寻北仪的转位机构，其特征在于，所述升降齿盘(7)通过一推杆与一端面凸轮(8)的凸轮端面抵接，该端面凸轮(8)与所述分度组件的第一从动齿轮(16)同轴固连，该第一从动齿轮(16)的转动带动所述端面凸轮(8)旋转，其凸轮端面驱动所述推杆推动所述升降齿盘(7)往复升降移动。

7.根据权利要求5所述的一种光纤陀螺寻北仪的转位机构，其特征在于，所述升降齿盘(7)通过一推杆与一端面凸轮(8)的凸轮端面抵接，该端面凸轮(8)与所述分度组件的第一从动齿轮(16)同轴固连，该第一从动齿轮(16)的转动带动所述端面凸轮(8)旋转，其凸轮端面驱动所述推杆推动所述升降齿盘(7)往复升降移动。

8.根据权利要求1、2和5-7中任一项所述的一种光纤陀螺寻北仪的转位机构，其特征在于，所述齿盘座(3)的旋转轴(14)上套接有弹簧(6)，其与所述升降齿盘(7)连接，用于提供一与所述端面凸轮(8)的推杆推动所述升降齿盘(7)的推动力相反的预紧力，实现所述推杆在凸轮端面的压紧。

9.根据权利要求1、2和5-7中任一项所述的一种光纤陀螺寻北仪的转位机构，其特征在于，所述动力驱动组件包括与所述第一从动齿轮(16)啮合的主动齿轮(18)，与该主动齿轮(18)同轴固连的从动锥齿轮(19)以及与该从动锥齿轮(19)啮合的主动锥齿轮(20)，该主动锥齿轮(20)与一摇臂(21)同轴固连，通过驱动该摇臂(21)转动，驱动所述主动锥齿轮(20)带动所述从动锥齿轮(19)转动，进而带动所述主动齿轮(18)同步转动，从而驱动与其啮合的所述第一从动齿轮(16)转动，实现动力传递。

10.根据权利要求3所述的一种光纤陀螺寻北仪的转位机构，其特征在于，所述动力驱动组件包括与所述第一从动齿轮(16)啮合的主动齿轮(18)，与该主动齿轮(18)同轴固连的从动锥齿轮(19)以及与该从动锥齿轮(19)啮合的主动锥齿轮(20)，该主动锥齿轮(20)与一摇臂(21)同轴固连，通过驱动该摇臂(21)转动，驱动所述主动锥齿轮(20)带动所述从动锥齿轮(19)转动，进而带动所述主动齿轮(18)同步转动，从而驱动与其啮合的所述第一从动齿轮(16)转动，实现动力传递。

11.根据权利要求4所述的一种光纤陀螺寻北仪的转位机构，其特征在于，所述动力驱动组件包括与所述第一从动齿轮(16)啮合的主动齿轮(18)，与该主动齿轮(18)同轴固连的从动锥齿轮(19)以及与该从动锥齿轮(19)啮合的主动锥齿轮(20)，该主动锥齿轮(20)与一摇臂(21)同轴固连，通过驱动该摇臂(21)转动，驱动所述主动锥齿轮(20)带动所述从动锥齿轮(19)转动，进而带动所述主动齿轮(18)同步转动，从而驱动与其啮合的所述第一从动齿轮(16)转动，实现动力传递。

12.根据权利要求8所述的一种光纤陀螺寻北仪的转位机构，其特征在于，所述动力驱动组件包括与所述第一从动齿轮(16)啮合的主动齿轮(18)，与该主动齿轮(18)同轴固连的从动锥齿轮(19)以及与该从动锥齿轮(19)啮合的主动锥齿轮(20)，该主动锥齿轮(20)与一摇臂(21)同轴固连，通过驱动该摇臂(21)转动，驱动所述主动锥齿轮(20)带动所述从动锥齿轮(19)转动，进而带动所述主动齿轮(18)同步转动，从而驱动与其啮合的所述第一从动齿轮(16)转动，实现动力传递。

13.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺寻北仪的转位机构，其特征在于，所述锁紧组件包括设置在齿盘座(3)外周侧面上的限位座(13)，该限位座(13)中开有孔，孔中设置有钢球(10)和与其抵接的限位弹簧(11)，其中该限位弹簧(11)套接在一顶丝(12)上，所述钢球(10)通过该限位弹簧(11)抵接于齿盘座(3)外周侧面上，并通过所述顶丝(12)调节限位弹簧(11)对钢球(10)的预紧力。