CN103697909B - 导轨滑块型圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种导轨滑块型圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置及方法，包括：一个矩形底座、两个直线导轨、两个滑块、两个顶部固定块、一个单独的支撑架、两个夹具以及若干螺钉，两个直线导轨固定在矩形底座上且相隔一定距离；两个滑块分别沿两个直线导轨自由滑动；两个滑块上分别固定有一个顶部固定块；两个顶部固定块相对位置分别固定一个夹具；支撑架设置于两个直线导轨中间，固定于矩形底座或取下，用于陀螺的固定。本发明用于圆盘式微机械固体波动陀螺的固定，装配简单，可实现对陀螺的高度对准，大大减小了对陀螺振动时的影响。经检验，使用该装置装配的陀螺在测试时能得到更加准确的信号输出。

Description

导轨滑块型圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置及方法

技术领域

本发明涉及微机电和机械封装夹具技术领域，具体地，涉及一种导轨滑块型圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置及方法。

背景技术

微机械固体波动陀螺是基于科氏效应工作的惯性器件，在姿态控制和导航定位等领域有着非常重要的作用。工作时，陀螺处于有规律的振动状态，包括驱动模态和检测模态。

对于该类陀螺，测试时，需要将其安装在一个固定装置上，以免影响陀螺的固有振动，造成陀螺信号输出不精确。因此，对陀螺的固定有着严格的要求。安装时，我们必须将装置固定在陀螺的振动节点（即不动点，或陀螺上位移为零的点）上。但是，与陀螺接触时会产生支撑阻尼，造成陀螺振动时的能量损失，且接触点越多，支撑阻尼越大，造成的能量损失就越大，对陀螺输出信号的影响也就越明显。

所以，尽量减少固定点的数目是提高陀螺输出信号精度的一个关键因素。然而，固定住一个陀螺至少需要上、下两个固定点，即需要固定在陀螺上、下表面的中心位置。但是，如何能够保证精确对准在陀螺的中心、且固定以后保证陀螺处在水平位置是一个难题。同时，固定时操作方法的复杂程度也是不得不考虑的一个重要因素。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种导轨滑块型圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置及方法。

根据本发明的第一方面，提供一种导轨滑块型圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，包括：一个矩形底座，两个直线导轨，两个滑块，第一顶部固定块，第二顶部固定块，第一夹具，第二夹具，一个单独的支撑架，以及若干螺钉；其中：两个直线导轨固定于矩形底座的中线上且相隔一定距离；支撑架设置于两个直线导轨之间，可安装在矩形底座或取下，用于待测试陀螺的固定；两个直线导轨上分别安装有一个滑块，且两个滑块在各自的直线导轨上自由滑动；两个滑块上分别固定有第一顶部固定块、第二顶部固定块；第一顶部固定块与第二顶部固定块相对的侧面分别固定有第一夹具和第二夹具；第一夹具和第二夹具随滑块在直线导轨上自由滑动，且第一夹具在测量出待测定陀螺的直径后计算与之连接的滑块需要移动的相应距离并最终固定；第二夹具在放置待测定陀螺后滑动使待测定陀螺水平固定；螺钉用于固定两个直线导轨、两个滑块、第一顶部固定块、第二顶部固定块、第一夹具、第二夹具、支撑架和待测定陀螺。

优选地，所述支撑架初始时安装于矩形底座上，通过两个滑块在两个直线导轨的滑动，带动固定在第一顶部固定块上的第一夹具和固定在第二顶部固定块上的第二夹具移动并固定好待测定陀螺，拧紧支撑架上用于固定待测定陀螺的上、下两个螺钉后，将支撑架取下，并安装于测试电路板上。

优选地，矩形底座的中心处设置有螺孔，便于方便的旋拧支撑架底部的那个螺钉。

优选地，两个所述直线导轨上均设置有螺孔，矩形底座的中线上沿中心点对称设置有与两个直线导轨孔距及孔径大小一致的螺孔，通过螺钉实现矩形底座与两个直线导轨的固定。

优选地，所述直线导轨设置有与滑块配合的滑槽，滑块可沿滑槽在直线导轨上自由滑动。

优选地，所述两个滑块的上面和第一、第二顶部固定块上设置孔距及孔径大小一致的螺孔，通过螺钉实现两个滑块与第一顶部固定块、第二顶部固定块的固定。

优选地，所述第一顶部固定块、第二顶部固定块相对的的侧面和第一夹具、第二夹具的后端面分别设置孔距及孔径大小一致的螺孔，通过螺钉实现第一顶部固定块、第二顶部固定块与第一夹具、第二夹具的固定。

优选地，所述矩形底座、两个直线导轨、两个滑块、第一顶部固定块、第二顶部固定块、第一夹具、第二夹具、支撑架和螺钉材料均为金属。

根据本发明的另一方面，提供一种所述陀螺封装装置的封装方法，包括如下步骤：

（a）把矩形底座放于水平桌面上，将两个带有滑块的直线导轨分别置于矩形底座上对应的位置，即将直线导轨的螺孔与矩形底座的螺孔对齐；在垂直于矩形底座位置放置一块挡板，保证挡板和导轨右侧面平行，然后将金属挡板和两个直线导轨的同一侧的两个面紧密接触；预拧紧固定导轨的螺钉，确定两个直线导轨严格对齐之后，将螺钉拧紧；

（b）将第一顶部固定块和第一夹具上对应的螺孔对准，在第一顶部固定块的上部放置一块挡板，保证第一顶部固定块与第一夹具的上表面对齐；预拧紧固定第一夹具的螺钉，确定第一夹具安装正确之后，拧紧螺钉；

（c）将第二顶部固定块和第二夹具上对应的螺孔对准，在第二顶部固定块的上部放置一块挡板，保证第二顶部固定块与第二夹具的上表面对齐；预拧紧固定第二夹具的螺钉，确定第二夹具安装正确之后，拧紧螺钉；

（d）将安装有第一夹具的第一固定块固定在左边的滑块上，以左侧面为基准，用挡板采取上述同样的方式固定好；将安装有第二夹具的第二固定块固定在右边的滑块上，以右侧面为基准，用金属挡板采取上述同样的方式固定好；

（e）滑动左边的滑块，使得第一夹具的后端面与左侧的直线导轨的前端面紧密接触；

（f）用游标卡尺测出待测定陀螺的直径为d，计算出第一夹具需要向右移动的距离L；

（g）将第一夹具向右移动L的距离，并固定；

（h）安装底部的螺钉，使之与第一夹具的支撑面等高；

（i）放置待测定陀螺，并移动右边的滑块，使得第二夹具将待测定陀螺水平夹紧；

（j）安装顶部的螺钉，并旋拧至与底部的螺钉将待测定陀螺牢牢固定住；

（k）将支撑架取下，在电路板上固定后用于待测定陀螺的参数测试。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、适用性广，各种尺寸的圆盘式微机械固体波动陀螺均能够使用该夹具进行固定；

2、与陀螺的接触点最少，只有上、下两个，从而大大减少了支撑阻尼的影响，保证了陀螺信号更精确的输出；

3、固定牢靠，可以将待测试陀螺牢固的水平固定；

4、采用机械加工的方法，由于零部件较少，便于加工制作，且加工精度能够达到预期要求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明的整体结构示意图；

图中：1为矩形底座，2为支撑架，3为第一夹具，4为第二夹具，5为直线导轨，6为滑块，7为第一顶部固定块，8为第二顶部固定块；

图2是本发明矩形底座的结构示意图；

图3是本发明支撑架的结构示意图；

图4是本发明第一夹具的结构示意图；

图5是本发明第二夹具的结构示意图；

图6是本发明直线导轨的示意图；

图7是本发明滑块的示意图；

图8是本发明第一、第二顶部固定块的示意图；

图9是本发明计算第一夹具移动距离的示意图。

图10为支撑架上安装顶部的螺钉和底部的螺钉之后的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1-图8所示，本实施例提供一种导轨滑块型圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，包括：一个矩形底座1，一个单独的支撑架2，第一夹具3，第二夹具4，两个直线导轨5，两个滑块6，第一顶部固定块7，第二顶部固定块8，以及若干用于固定支撑架2、第一夹具3、第二夹具4、两个直线导轨5、两个滑块6、第一顶部固定块7、第二顶部固定块8和待测定陀螺的螺钉；其中：两个直线导轨5固定于矩形底座1上且相隔一定距离；支撑架2设置于两个直线导轨5之间，用于待测试陀螺的固定，可安装在矩形底座1或取下；两个直线导轨5上分别安装有一个滑块6，两个滑块6在各自的直线导轨5上自由滑动；两个滑块6上分别固定有第一顶部固定块7、第二顶部固定块8；第一顶部固定块7与第二顶部固定块8相对的侧面分别固定有第一夹具3和第二夹具4；第一夹具3和第二夹具4随滑块6在直线导轨5上自由滑动，且第一夹具3在测量待测试陀螺的直径后计算出需要移动的相应距离并最终固定，第二夹具4在放置待测定陀螺后滑动使待测定陀螺水平固定。

如图1、图2和图6所示，两个所述直线导轨5上均设置有螺孔，矩形底座1短边的中线上沿中心点对称设置有与直线导轨5孔距及孔径大小一致的螺孔，通过螺钉实现矩形底座1与两个直线导轨5的固定。

如图1、图2和图3所示，所述支撑架2底边的左右两侧均设置有一固定块，固定块上均设置有螺孔，矩形底座1长边的中线上沿中心点对称设置有与支撑架2孔距及孔径大小一致的螺孔，通过螺钉实现支撑架2与矩形底座1的固定。

如图1、图6和图7所示，所述直线导轨5上设置有与滑块6配合的滑槽，滑块6可沿滑槽在直线导轨5上自由滑动。

如图1、图7和图8所示，所述两个滑块6的上面和第一、第二顶部固定块7、8上设置孔距及孔径大小一致的螺孔，通过螺钉实现两个滑块6与第一顶部固定块7、第二顶部固定块8的固定。

如图1、图4、图5和图8所示，所述第一顶部固定块7、第二顶部固定块8相对的侧面和第一夹具3、第二夹具4的后端面分别设置孔距及孔径大小一致的螺孔，通过螺钉实现第一顶部固定块7与第一夹具3、第二顶部固定块8与第二夹具4的固定。

如图3所示，所述支撑架2底边的左右两侧分别设置有一固定块，固定块上均设置有螺孔，矩形底板1长边的中线上沿中心点对称设置有与固定块孔距及孔径大小一致的螺孔，通过螺钉实现支撑架2与矩形底座1的连接；支撑架2初始时通过螺钉安装于矩形底座1上，待通过移动第一夹具3和第二夹具4固定好待测试陀螺并拧紧用于固定待测试陀螺的上、下两个螺钉后，将支撑架2取下并安装于测试电路板上。

如图3所示，所述矩形底座1的中心处设置有螺孔，安装支撑架2时使矩形底座1与支撑架2的上下两边的螺孔对齐，底部的螺钉贯穿矩形底座1与支撑架2的下边的螺孔、顶部的螺钉穿过支撑架2的上边的螺孔，通过拧紧顶部和底部的两个螺钉精确固定在待测试陀螺的中心位置。

如图4所示，所述第一夹具3的后端面为固定端，固定端上设置有螺孔，螺钉通过该螺孔实现第一夹具3与第一顶部固定块7的固定，所述第一夹具3前端面处沿水平方向设置有Y型支撑架；如图5所示，所述第二夹具4的前端面处沿水平方向设置有长方形支撑架；所述第一夹具3的Y型支撑架和所述第二夹具4上的长方形支撑架相互配合，二者共同水平托起待测试陀螺，然后利用支撑架2上的顶部和底部的两个螺钉进行水平固定。

本实施例中，所述矩形底座1材料为金属。

本实施例中，所述支撑架2材料为金属。

本实施例中，所述第一夹具3、第二夹具4材料均为金属，用以辅助实现待测试陀螺的精确固定。

本实施例中，所述两个直线导轨5材料均为金属。

本实施例中，所述两个滑块6材料均为金属。

本实施例中，所述第一顶部固定块7、第二顶部固定块8材料均为金属。

本实施例中，所述螺钉材料均为金属。

具体封装操作过程如下：

（a）把矩形底座1放于水平桌面上，将两个带有滑块6的直线导轨5分别置于矩形底座1上对应的位置，即将直线导轨5上设置的螺孔与矩形底座1上设置的螺孔对齐；在垂直于矩形底座1位置放置一块挡板，并保证该挡板和直线导轨5的右侧面平行，然后将该挡板和两个直线导轨5的同一侧面紧密接触；预拧紧固定直线导轨5的螺钉，确定两个直线导轨5严格对齐之后，将螺钉拧紧（如图1所示）。

本实施例中，所述挡板不是本发明的必要组成部件和结构特征，只是在装配该夹具时起到一个校正的作用，保证装置在装配时能够精确对准。

（b）将第一顶部固定块7侧面上设置的螺孔和第一夹具3上对应设置的螺孔对准，在第一顶部固定块7的上部放置一块挡板，并保证第一顶部固定块7与第一夹具3的上表面对齐；预拧紧固定第一夹具3的螺钉，确定第一夹具3安装正确之后，拧紧螺钉。

（c）将第二顶部固定块8侧面上设置的螺孔和第二夹具4上对应设置的螺孔对准，在第二顶部固定块8的上部放置一块挡板，并保证第二顶部固定块8与第二夹具4的上表面对齐；预拧紧固定第二夹具4的螺钉，确定第二夹具4安装正确之后，拧紧螺钉。

（d）将安装有第一夹具3的第一顶部固定块7固定在左边的滑块6上，以左侧面为基准，用挡板采取上述同样的方式固定好；将安装有第二夹具4的第二顶部固定块8固定在右边的滑块6上，以右侧面为基准，用挡板采取上述同样的方式固定好。.

（e）滑动左边的滑块6，使得第一夹具3的后端面（即图1中的面B）与左侧的直线导轨5的前端面（即图1中的面A）紧密接触。

（f）用游标卡尺测出待测定陀螺的直径为d，计算出第一夹具3需要向右移动的距离L，计算方法如下：

如图9所示，在设计夹具时可计算出第一夹具3上Y型支撑架的内拐点与第一夹具3后端面（即图4中的面B）的距离为c，则第一夹具3需要向右移动的距离为：

L=（e-c）-a

其中：a=d-b，

L为第一夹具3需要向右移动的距离，

e为支撑架中心孔到左侧直线导轨5前端面（即图1中的面A）的距离，

c为第一夹具3上Y型支撑架的内拐点与第一夹具3后端面（即图4中的面B）的距离，

d为待测试陀螺的直径，

b为为第一夹具3上Y型支撑架两个内侧面相交之后的线与内拐点之间的距离（即图9中第一夹具3上点F与直线GH之间的距离，点F为第一夹具3上直线MG与直线NH的交点）；

（g）将第一夹具3向右移动L的距离，并固定；

（h）安装底部的螺钉，使该螺钉与第一夹具3的支撑面等高；

（i）放置待测定陀螺，并移动右边的滑块6，使得第二夹具4将待测定陀螺水平夹紧；

（j）安装顶部的螺钉，并旋拧至与底部的螺钉将待测定陀螺牢牢固定住。如图10所示。

（k）将支撑架2取下，在电路板上固定后用于待测定陀螺的参数测试。

本发明适用性广，各种尺寸的圆盘式微机械固体波动陀螺均能够使用该夹具进行固定；所述装置与圆盘式微机械固体波动陀螺的接触点最少，从而大大减少了支撑阻尼的影响，保证了圆盘式微机械固体波动陀螺信号更精确的输出；所述装置固定牢靠，可以将圆盘式微机械固体波动陀螺牢固的水平固定；所述装置采用机械加工的方法，便于加工制作，且加工精度能够达到预期要求。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种导轨滑块型圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，其特征在于，包括：一个矩形底座，两个直线导轨，两个滑块，第一顶部固定块，第二顶部固定块，第一夹具，第二夹具，一个单独的支撑架，以及若干螺钉；其中：两个直线导轨固定于矩形底座的中线上且相隔一定距离；支撑架设置于两个直线导轨之间，安装在矩形底座上或取下，用于待测试陀螺的固定；两个直线导轨上分别安装有一个滑块，且两个滑块在各自的直线导轨上自由滑动；两个滑块上分别固定有第一顶部固定块、第二顶部固定块；第一顶部固定块与第二顶部固定块相对的侧面分别固定有第一夹具和第二夹具；第一夹具和第二夹具随滑块在直线导轨上自由滑动，且第一夹具在测量出待测定陀螺的直径后计算与之连接的滑块需要移动的相应距离并最终固定；第二夹具在放置待测定陀螺后滑动使待测定陀螺水平固定；螺钉用于固定两个直线导轨、两个滑块、第一顶部固定块、第二顶部固定块、第一夹具、第二夹具、支撑架和待测定陀螺。

2.根据权利要求1所述的一种导轨滑块型圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，其特征在于，所述支撑架初始时安装于矩形底座上，通过两个滑块在两个直线导轨的滑动，带动固定在第一顶部固定块上的第一夹具和固定在第二顶部固定块上的第二夹具移动并固定好待测定陀螺，拧紧支撑架上用于固定待测定陀螺的上、下两个螺钉后，将支撑架取下，并安装于测试电路板上。

3.根据权利要求1所述的一种导轨滑块型圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，其特征在于，两个所述直线导轨上均设置有螺孔，矩形底座的中线上沿中心点对称设置有与两个直线导轨孔距及孔径大小一致的螺孔，通过螺钉实现矩形底座与两个直线导轨的固定。

4.根据权利要求1所述的一种导轨滑块型圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，其特征在于，所述直线导轨设置有与滑块配合的滑槽，滑块可沿滑槽在直线导轨上自由滑动。

5.根据权利要求1所述的一种导轨滑块型圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，其特征在于，所述两个滑块的上面和第一、第二顶部固定块上设置孔距及孔径大小一致的螺孔，通过螺钉实现两个滑块与第一顶部固定块、第二顶部固定块的固定。

6.根据权利要求1所述的一种导轨滑块型圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，其特征在于，所述第一顶部固定块、第二顶部固定块相对的的侧面和第一夹具、第二夹具的后端面分别设置孔距及孔径大小一致的螺孔，通过螺钉实现第一顶部固定块、第二顶部固定块与第一夹具、第二夹具的固定。

7.根据权利要求1所述的一种导轨滑块型圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，其特征在于，所述矩形底座、两个直线导轨、两个滑块、第一顶部固定块、第二顶部固定块、第一夹具、第二夹具、支撑架和螺钉材料均为金属。

8.一种权利要求1所述陀螺封装装置的封装方法，其特征在于，包括如下步骤：

(a)把矩形底座放于水平桌面上，将两个带有滑块的直线导轨分别置于矩形底座上对应的位置，即将直线导轨的螺孔与矩形底座的螺孔对齐；在垂直于矩形底座位置放置一块挡板，保证挡板和导轨右侧面平行，然后将挡板和两个直线导轨的同一侧的两个面紧密接触；预拧紧固定导轨的螺钉，确定两个直线导轨严格对齐之后，将螺钉拧紧；

(b)将第一顶部固定块和第一夹具上对应的螺孔对准，在第一顶部固定块的上部放置一块挡板，保证第一顶部固定块与第一夹具的上表面对齐；预拧紧固定第一夹具的螺钉，确定第一夹具安装正确之后，拧紧螺钉；

(c)将第二顶部固定块和第二夹具上对应的螺孔对准，在第二顶部固定块的上部放置一块挡板，保证第二顶部固定块与第二夹具的上表面对齐；预拧紧固定第二夹具的螺钉，确定第二夹具安装正确之后，拧紧螺钉；

(d)将安装有第一夹具的第一顶部固定块固定在左边的滑块上，以左侧面为基准，用挡板采取上述同样的方式固定好；将安装有第二夹具的第二固定块固定在右边的滑块上，以右侧面为基准，用金属挡板采取上述同样的方式固定好；

(e)滑动左边的滑块，使得第一夹具的后端面与左侧的直线导轨的前端面紧密接触；

(f)用游标卡尺测出待测定陀螺的直径为d，计算出第一夹具需要向右移动的距离L；

(g)将第一夹具向右移动L的距离，并固定；

(h)安装底部的螺钉，使之与第一夹具的支撑面等高；

(i)放置待测定陀螺，并移动右边的滑块，使得第二夹具将待测定陀螺水平夹紧；

(j)安装顶部的螺钉，并旋拧至与底部的螺钉将待测定陀螺牢牢固定住；

(k)将支撑架取下，在电路板上固定后用于待测定陀螺的参数测试。

9.根据权利要求8所述的陀螺封装装置的封装方法，其特征在于，所述步骤(f)中，第一夹具需要向右移动的距离计算方法如下：

在设计夹具时计算出第一夹具上Y型支撑架的内拐点与第一夹具后端面的距离为c，则第一夹具需要向右移动的距离为：

L＝(e-c)-a

其中：a＝d-b，

L为第一夹具需要向右移动的距离，

e为支撑架中心孔到左侧直线导轨的前端面的距离，

c为第一夹具上Y型支撑架的内拐点与第一夹具后端面的距离，

d为待测试陀螺的直径，

b为第一夹具上Y型支撑架两个内侧面相交之后的线与内拐点之间的距离。