CN105883507B - 地平式望远镜低摩擦自驱动绕线装置 - Google Patents

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Abstract

地平式望远镜低摩擦自驱动绕线装置涉及大口径地平式望远镜绕线领域，此装置由两个功能部分组成：驱动装置和绕线收线装置。其中，驱动装置采用步进直流电机驱动内齿圈的结构方案；绕线收线装置采用了与轴承类似的结构原理。分别将两束线缆放入钢丝绳套后，一束按逆时针排布，另一束按照顺时针排布，并固定两束线缆的末端。当望远镜方位轴顺时针旋转时，驱动电机驱动本机构跟随方位轴运动，线缆外端会随之运动，此时，顺时针绕线的线缆将会带动保持架在内外环的V型槽中转动，实现线缆的放开；同时，由于保持架的顺时针转动，逆时针绕线的线缆实现了线缆的收紧功能。当绕线机构不运动时，两束线缆相同的绕线方式可实现保持架的自平衡。

Description

地平式望远镜低摩擦自驱动绕线装置
技术领域
本发明涉及大口径地平式望远镜绕线领域，特别涉及地平式望远镜低摩擦自驱动绕线装置。
背景技术
随着望远镜技术的提高，望远镜的功能也逐渐增多，与之对应的是在望远镜的机上会携带更多的设备形成一个多功能的有机结合的观测系统，这将必然会导致由机上引至机下的线路增多。对于小口径望远镜来说，所携带的设备数量有限，其缆线的数量与直径也不会太大。对于大口径望远镜，由于功能的增加，导致缆线的数量与直径都有大幅的增加，这些缆线在地平式望远镜进行方位运动时，会产生附加的力矩，严重的影响望远镜的运行。尤其是对于低速运行的天文观测系统，由于缆线拖拽所产生的力矩会使正在指向的望远镜系统产生微小的抖动从而造成像面的模糊。当走线复杂时会造成电缆局部过热，而打结对于大口径望远镜的安全使用也造成了一定的威胁。
之前的望远镜采用的绕线方式包括利用打孔的轻质圆盘以及类似于机床上广泛使用的拖链式绕线机构。对于前一种方式，相当于利用带孔轻质圆盘将每一根缆线的路线都梳理出来，该方法对于方位轴内部的空间要求较大，同时本身的转动空间也十分受限。对于第二种方法，其体积相对之前的方法有所降低，工作范围有所加大，但是其摩擦力大，同时依靠方位轴提供动力。对于大口径望远镜并无太大的通用性。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种地平式望远镜低摩擦自驱动绕线装置，该装置具有独立于望远镜方位系统的驱动系统，可以极大的减少缆线对于望远镜系统所引入的摩擦力矩，同时本发明还具有足够的运动范围。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
地平式望远镜低摩擦自驱动绕线装置，该装置包括：内齿圈、外环上部件、内环上部件、保持架、滚柱、滚珠、外环下部件、内环下部件、小齿轮和直流伺服电机及减速器；所述内齿圈安装在外环上部件的上部分；外环上部件和外环下部件固定；内环上部件和内环下部件固定；保持架安装在外环上部件和外环下部件的组合件与内环上部件和内环下部件的组合件之间；保持架内安装滚柱，保持架的上表面和下表面分别安装两列滚珠，滚珠分别在外环上部件和内环上部件的组合件的下表面的V型槽内，与外环下部件和内环下部件的组合件的上表面的V型槽内滚动；直流伺服电机及减速器上安装小齿轮，直流伺服电机及减速器通过小齿轮带动内齿圈转动；所述内齿圈、外环上部件、内环上部件、保持架、外环下部件、内环下部件同轴安装；小齿轮和内齿圈啮合，与直流伺服电机及减速器同轴安装。
本发明的有益效果是：本发明驱动的电机选取直流伺服电机，具有工作稳定，控制算法成熟，成本低等特点；保持架外部滚珠和保持架内部滚柱根据不同望远镜尺寸选择外购件，具有一致性好，成本低等优点；整体结构为铝制，可以降低质量，减少系统负载，控制驱动系统发热；保持架内部滚柱和隔块所形成框架结构可以利用有限的质量提供尽量多的刚度。本发明结构简单，空间紧凑，同时拥有较大的运动空间。自带独立的驱动系统，不会对于望远镜的方位轴造成附加力矩影响，可以使望远镜完成更加复杂精密的控制。
附图说明
图1本发明地平式望远镜低摩擦自驱动绕线装置结构图。
图2本发明地平式望远镜低摩擦自驱动绕线装置爆炸图。
图3本发明地平式望远镜低摩擦自驱动绕线装置绕线结构图。
图中：1、内齿圈，2、外环上部件，3、内环上部件，4、钢丝绳套，5、隔块，6、上保持架，7、滚柱，8、末端保持架，9、滚珠，10、下保持架，11、内环下部件，12、外环下部件，13、小齿轮，14、直流伺服电机及减速器和15、电机座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，地平式望远镜低摩擦自驱动绕线装置，该装置主要包括：驱动机构Ⅰ、线缆保持机构Ⅱ、固定及导向结构Ⅲ和线缆Ⅳ；此绕线装置可以实现独立驱动、同步收放线缆的功能，并且将滑动摩擦变为滚动摩擦，大大降低了绕线装置对于望远镜方位轴系的影响。
如图2所示，其中，驱动机构Ⅰ采用直流伺服电机驱动内齿圈的结构方案，由内齿圈1、小齿轮13、直流伺服电机及减速机14以及电机安装座15四部分组成。传动比大于1400:1，能够实现超低转速下的绕线需求。
线缆保持机构Ⅱ用来控制线缆的收线与放线，由隔块5、上保持架6、滚柱7、末端保持架8、滚珠9以及下保持架10组成，线缆保持机构Ⅱ通过5组隔块5用内六角螺钉进行连接保证保持架整体的刚度，适应大口径望远镜缆线直径粗的特征，同时分体式结构也免去了穿线所需要的工作量；其中，线缆Ⅳ围绕滚轮7布置，如图3所示，从而将线缆Ⅳ与缆线保持机构Ⅱ之间的滑动摩擦变为了滚动摩擦；上下保持架上安装有两列滚珠9，分别与外环上部件2、内环上部件3、内环下部件11、外环下部件12上的V型槽配合，构成一个类似于轴承的结构，缆线保持机构Ⅱ在绕线进行时也将发生转动。
线缆Ⅳ由外部承受拉力的钢丝绳套4与众多电缆组成。
如图3所示，缆线的一端从外环下部件12的进线口进入线缆保持机构Ⅱ，经由一侧的末端保持架8通过内环下部件11进入线缆保持机构Ⅱ内圈，另一端留在外环下部件12外；顺时针转动保持架360度后，将另一束线缆经由另一侧的末端保持架进入线缆保持机构Ⅱ内圈，逆时针转动保持架180度后，两束缆线各自的两端在分别位于内环下部件11内和外环下部件12外，一束按逆时针排布，另一束按照顺时针排布，并固定两束钢丝绳套的末端。当望远镜方位轴顺时针旋转时，直流伺服电机及减速机14驱动本机构跟随方位轴运动，顺时针绕线的线缆将会带动保持架在滚道中转动，实现线缆的放开；同时，由于保持架的顺时针转动，逆时针绕线的绳套实现了线缆的收紧功能，两束线缆各自在绕线装置内的长度固定不变，实现了收纳的功能。当绕线机构不运动时，两束线缆相同的绕线方式可实现保持架的自平衡。
当系统运行时，独立的操作系统驱动外部的结构，拖动缆线运动，具有钢丝绳套保护的缆线包络在线缆保持机构Ⅱ的滚柱7上，当发生相对运动时，滚柱7转动可以有效减少摩擦；缆线的运动情况与动滑轮较为类似，在不考虑线缆保持机构Ⅱ内、外圈半径差的情况下，保持架的运动速度为缆线速度的一半。并可以做接近正负270°的运动；末端保持架8一方面用来作为缆线进出线缆保持机构Ⅱ内、外圈的导向装置，另一方面，也可以避免由于重力所造成的缆线下滑，防止线缆卡在滚柱底部。

Claims (6)

1.地平式望远镜低摩擦自驱动绕线装置，其特征在于，该装置包括：内齿圈、外环上部件、内环上部件、保持架、滚柱、滚珠、外环下部件、内环下部件、小齿轮和直流伺服电机及减速器；所述内齿圈安装在外环上部件的上部分；外环上部件和外环下部件固定；内环上部件和内环下部件固定；保持架安装在外环上部件和外环下部件的组合件与内环上部件和内环下部件的组合件之间；保持架内安装滚柱，保持架的上表面和下表面分别安装两列滚珠，滚珠分别在外环上部件和内环上部件的组合件的下表面的V型槽内，与外环下部件和内环下部件的组合件的上表面的V型槽内滚动；直流伺服电机及减速器上安装小齿轮，直流伺服电机及减速器通过小齿轮带动内齿圈转动；所述内齿圈、外环上部件、内环上部件、保持架、外环下部件、内环下部件同轴安装；小齿轮和内齿圈啮合，与直流伺服电机及减速器同轴安装。
2.根据权利要求1所述的地平式望远镜低摩擦自驱动绕线装置，其特征在于，该装置还包括：电机座；所述直流伺服电机及减速器安装在电机座内。
3.根据权利要求1所述的地平式望远镜低摩擦自驱动绕线装置，其特征在于，该装置还包括：钢丝绳套；所述钢丝绳套为环形结构，安装在保持架内，罩在滚柱外侧，与保持架同轴安装。
4.根据权利要求1所述的地平式望远镜低摩擦自驱动绕线装置，其特征在于，该装置还包括：隔块；所述隔块安装在保持架内支撑保持架。
5.根据权利要求1所述的地平式望远镜低摩擦自驱动绕线装置，其特征在于，该装置还包括：两个末端保持架；所述末端保持架安装在保持架内。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的地平式望远镜低摩擦自驱动绕线装置，其特征在于，分别将两束线缆放入钢丝绳套后，一束按逆时针排布，另一束按照顺时针排布，并固定两束线缆的四个末端；当望远镜方位轴顺时针旋转时，直流伺服电机及减速器带动绕线装置跟随方位轴运动，线缆外端会随之运动，此时，顺时针绕线的线缆将会带动保持架在内外环的V型槽中转动，实现线缆的放开；同时，由于保持架的顺时针转动，逆时针绕线的线缆收紧，实现两束线缆各自在绕线装置内的长度固定不变。
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