CN103791001A - 方位轴系机械式制动器 - Google Patents

Abstract

方位轴系机械式制动器，本发明涉及一种望远镜、经纬仪用制动器，电机安装板固连在基座上板的下表面，步进电机固连在电机安装板上，驱动齿轮固连在步进电机的转动轴上，电磁铁固连在电磁铁固定板上，电磁铁固定板固连在电机安装板上，传感器固连在电机安装板上，位置销压缩复位弹簧与电磁铁的伸缩杆固连，固定座固连在基座上板的上表面，导向轴穿在固定座的轴孔中，可沿轴向移动，摩擦片压缩预载弹簧与导向轴固连，丝杆螺母与摩擦片固连，滚珠丝杆通过轴承组件与固定座形成转动副连接，丝杆齿轮固连在滚珠丝杆的一端，与驱动齿轮啮合，本发明中的制动器结构紧凑，占用空间小，不发热，更有利于方位轴系的结构排布。

Description

方位轴系机械式制动器

技术领域

本发明涉及一种制动器，特别涉及一种望远镜、经纬仪用方位轴系制动器。

背景技术

大型望远镜的方位轴系转动惯量很大，转动过程中突然掉电，很难在短时间内停止转动，需加装制动器使其快速制动。市场上的制动器主要分为两种，一种是电磁制动器，一种是液压制动器，电磁制动器工作模式是通电释放，掉电制动，仪器工作时制动器一直处于通电状态，长时间通电会产生较大的热量，不利于望远镜光学系统的观测；液压制动器需配备液压缸，占用空间较大，给望远镜方位轴系的结构设计增加困难。

发明内容

本发明针对望远镜、经纬仪方位轴系的特殊要求，设计一种占用空间小、不发热的机械式制动器，一种方位轴系机械式制动器，包括：步进电机、丝杆齿轮、驱动齿轮、电机安装板、固定座、两个预载弹簧、摩擦片、丝杆螺母、导向轴、滚珠丝杆、轴承组件、传感器、位置销、复位弹簧、电磁铁固定板、电磁铁。电机安装板固连在基座上板的下表面，步进电机固连在电机安装板上，驱动齿轮固连在步进电机的转动轴上，电磁铁固连在电磁铁固定板上，电磁铁固定板固连在电机安装板上，传感器固连在电机安装板上，位置销压缩复位弹簧与电磁铁的伸缩杆固连，固定座固连在基座上板的上表面，导向轴穿在固定座的轴孔中，可沿轴向移动，摩擦片压缩预载弹簧与导向轴固连，丝杆螺母与摩擦片固连，滚珠丝杆通过轴承组件与固定座形成转动副连接，丝杆齿轮固连在滚珠丝杆的一端，与驱动齿轮啮合。

附图说明

图1为方位轴系机械式制动器的制动状态示意图；

图2为方位轴系机械式制动器的释放状态示意图；

图3为方位轴系机械式制动器的侧面示意图；

图4为方位轴系机械式制动器中位置销的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做具体描述：

如图1和2所示，望远镜、经纬仪不工作时，此时摩擦片8在预载弹簧7的作用下与转台下端表面接触，制动器处于制动状态以保持方位轴系固定不动，当望远镜准备工作时，步进电机1按设定的步数转动，驱动齿轮3随步进电机1的转动轴一起转动，从而驱动丝杆齿轮2转动，丝杆齿轮2带动滚珠丝杆11在轴承组件12中转动，驱动丝杆螺母9向下移动，丝杆螺母9带动摩擦片8和导向轴10克服预载弹簧7的弹力向下移动，导向轴10沿固定座6的轴孔向下移动，步进电机1转动设定的步数，此时丝杆齿轮2上的销孔与电机安装板4上的销孔对正，位置销14在复位弹簧15的作用下插入丝杆齿轮2的销孔，同时位置销14压住传感器13上的弹片产生高电平告知上位机制动器处于释放状态，仪器方位轴系可自由转动，步进电机1断电，位置销14限制丝杆齿轮2的转动，制动器保持释放状态。

当望远镜、经纬仪出现“飞车”等意外状况需紧急制动时，给电磁铁17上电，电磁铁17的伸缩杆缩回，与其固连的位置销14克服复位弹簧15的弹力，从丝杆齿轮2的销孔中拔出，因滚珠丝杆11与丝杆螺母9不具有自锁性，丝杆齿轮2也不再受位置销14的限制，摩擦片8在预载弹簧7作用下向上快速移动，与转台下端表面摩擦制动，位置销14与传感器13的弹片脱离，传感器13产生低电平告知上位机制动器处于制动状态。

本发明中的制动器摩擦力的大小取决于预载弹簧7的预载和摩擦片8与转台的摩擦系数，预载弹簧7的预载越大，提供的正压力越大，产生的摩擦力越大，摩擦片8与转台的摩擦系数越大产生的摩擦力越大。仪器制动所需摩擦力为f，摩擦片8与转台的摩擦系数为μ，则预载弹簧7所需预载力P为f/μ，步进电机1的保持转矩为T₁，驱动齿轮3与丝杆齿轮2的减速比为i，丝杆齿轮2的转矩为i·T₁，滚珠丝杆11将转矩转化为轴向力克服预载弹簧7的预载力P，滚珠丝杆11的螺距为L，传动效率为η，按下式计算步进电机转矩：

$T_1=\frac{P\·L}{2\mathrm{\π}\·\mathrm{\η}\·i}=\frac{f\·L}{2\mathrm{\π}\·\mathrm{\η}\·i\·\mathrm{\μ}}$

本例中，仪器所需制动摩擦力1000N，摩擦片与转台摩擦系数0.2，滚珠丝杆螺距4mm，滚珠丝杆传动效率0.95，驱动齿轮与丝杆齿轮减速比为2，经计算得步进电机的转矩为1.68N·m，小型步进电机即可满足要求。

Claims (2)

1.方位轴系机械式制动器，包括：步进电机（1）、丝杆齿轮（2）、驱动齿轮（3）、固定座（6）、两个预载弹簧（7）、摩擦片（8）、丝杆螺母（9）、导向轴（10）、滚珠丝杆（11）、轴承组件（12）、传感器（13）、位置销（14）、复位弹簧（15）和电磁铁（17），其特征是，驱动齿轮（3）固连在步进电机（1）的转动轴上，传感器（13）固连在电机安装板（4）上，位置销（14）压缩复位弹簧（15）与电磁铁（17）的伸缩杆固连，固定座（6）固连在基座上板（5）的上表面，导向轴（10）穿在固定座（6）的轴孔中，摩擦片（8）压缩预载弹簧（7）与导向轴（10）固连，丝杆螺母（9）与摩擦片（8）固连，滚珠丝杆（11）通过轴承组件（12）与固定座（6）形成转动副连接，丝杆齿轮（2）固连在滚珠丝杆（11）的一端，与驱动齿轮（3）啮合。

2.根据权利要求1所述的方位轴系机械式制动器，其特征在于，还包括电机安装板（4）和电磁铁固定板（16），步进电机（1）固连在电机安装板（4）上，电机安装板（4）固连在基座上板（5）的下表面，电磁铁（17）固连在电磁铁固定板（16）上，电磁铁固定板（16）固连在电机安装板（4）上。

Images