CN105973187B - 卫星高精度测量运动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种卫星高精度测量运动装置，包括：环形转台、竖直升降机构和中心停放台；环形转台包括相互配合的转动台及转动机构；其中转动台包括：转台台体，在转台台体为环形；第一悬臂及第二悬臂，第一悬臂及第二悬臂分别设置在转台台体的两侧；中心停放台设置在转台台体内；转动机构设置在转台台体的下方，转动机构与转台台体同轴设置；竖直升降机构设置在第一悬臂上。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：很好地解决了柱坐标系下精密运动实现的问题。具有运动精度高、静态稳定性好、装拆操作简便的特点。不仅能够满足卫星地面总装阶段单机安装角度测量的实际需求，还可应用于光学系统标定、目标追踪试验等场合，具备一定的技术移植性。

Description

卫星高精度测量运动装置

技术领域

本发明涉及的是一种运动装置，具体涉及一种柱坐标系下的卫星高精度测量运动装置。

背景技术

卫星地面总装时，需要使用测量仪器对星敏感器、太阳敏感器、飞轮等姿态控制用单机的初始安装精度进行测量。采用光电自准直仪等高精度角测量仪器测量时，需要借助于一套运动装置，使光电自准直仪能够在卫星外轮廓圆柱面内运动，且在任意位置精确定位。由于光电自准直仪为精密测量仪器，使用时容易受外界环境影响，因此要求该运动装置具备足够的静态稳定性。同时，为了实现自动化测量及发射场使用，该装置应具备足够的空间运动精度，以及简便的装拆操作。

面对以上实际需求，传统的地面环形导轨式方案，龙门式方案均已不再适用，需要发明一种新的运动装置，以弥补此方面的应用需求。

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运动精度高、静态稳定性好、装拆操作简便的卫星高精度测量运动装置。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种卫星高精度测量运动装置，包括：环形转台、竖直升降机构和中心停放台；所述环形转台包括相互配合的转动台及转动机构；其中所述转动台包括：转台台体，在所述转台台体为环形；第一悬臂及第二悬臂，所述第一悬臂及所述第二悬臂分别设置在所述转台台体的两侧；所述中心停放台设置在所述转台台体内；所述转动机构设置在所述转台台体的下方，所述转动机构与所述转台台体同轴设置；所述竖直升降机构设置在所述第一悬臂上。

优选地，所述转动机构包括：转台底座，所述转台底座为环形，所述转台底座与所述转台台体同轴设置在所述转台台体下方；转台动力总成，所述转台动力总成设置在所述转台底座的侧面；齿轮，所述齿轮设置在所述转台底座的顶部，所述齿轮与所述转台动力总成连接；传动组件，所述传动组件设置在所述转台底座的顶部，所述传动组件与所述转台台体连接，所述传动组件与所述齿轮啮合。

优选地，所述传动组件为四点接触轴承；其中所述四点接触轴承的内圈设置在所述转台底座上，所述四点接触轴承的外圈与所述转台台体连接，所述外圈与所述齿轮啮合。

优选地，所述中心停放台包括：停放底座，所述停放底座为中空的圆柱体；转接盘，所述转接盘设置在所述停放底座顶部。

优选地，在所述停放底座的侧面设有调节螺杆，所述调节螺杆的一端伸入所述停放底座内，所述调节螺杆的另一端与所述转台底座的内圈相抵。

优选地，所述竖直升降机构包括：立架，所述立架的底部设置在所述第一悬臂上；直线导轨副，所述直线导轨副设置在所述立架的侧面；升降台，所述升降台通过所述直线导轨副设置在所述立架上；卸载机构，所述卸载机构设置在所述立架的顶部；升降配重块，所述升降配重块设置在所述立架的侧面，所述升降配重块通过所述卸载机构与所述升降台连接；升降动力总成，所述升降动力总成设置在所述立架上，所述升降动力总成通过精密滚珠丝杠副与所述升降台连接。

优选地，所述卸载机构包括：定滑轮组件，两台所述定滑轮组件分别设置在所述立架的顶部；钢丝绳，所述钢丝绳卡接在所述定滑轮组件的滑轮内，所述钢丝绳的两端分别连接所述升降配重块及所述升降台。

优选地，在所述第一悬臂的底部设有辅助支撑装置，所述辅助支撑装置由直线轴承、气缸、和支撑板构成。

优选地，在所述第二悬臂上设有转台配重块。

优选地，在所述转动机构及所述中心停放台的底部分别设有转台垫铁及停放台垫铁。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：很好地解决了柱坐标系下精密运动实现的问题。具有运动精度高、静态稳定性好、装拆操作简便的特点。不仅能够满足卫星地面总装阶段单机安装角度测量的实际需求，还可应用于光学系统标定、目标追踪试验等场合，具备一定的技术移植性。

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为本发明卫星高精度测量运动装置结构示意图；

图2为本发明卫星高精度测量运动装置环形转台结构示意图；

图3为本发明卫星高精度测量运动装置转动机构结构示意图；

图4为本发明卫星高精度测量运动装置转动台结构示意图；

图5为本发明卫星高精度测量运动装置竖直升降机构结构示意图；

图6为本发明卫星高精度测量运动装置中心停放台结构示意图。

图中：

10-环形转台 20-竖直升降机构 30-中心停放台

40-转动机构 50-转动台 11-转台台体

12-转台配重块 13-第一悬臂 14-第二悬臂

15-辅助支撑装置 21-立架 22-直线导轨副

23-精密滚珠丝杠副 24-升降台 25-升降动力总成

26-卸载机构 27-升降配重块 31-停放台垫铁

32-停放底座 33-转接盘 34-调节螺杆

35-斜肋板 41-转台垫铁 42-转台底座

43-转台动力总成 44-四点接触轴承 45-齿轮

46-内圈 47-外圈

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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1～图6，本发明卫星高精度测量运动装置包括环形转台10(包括转动机构40和转动台50)、竖直升降机构20、中心停放台30组成，环形转台10能够实现水平面内的圆弧运动，竖直升降机构20安装在环形转台10上，能够完成垂直于大地水平方向的直线运动，通过两种运动的结合，实现载物台空间圆柱坐标系下的运动，满足试验设备能够在空间范围内圆柱面轨迹的运动，且能够在圆柱面任意位置精确定位的需求。中心停放台30安装在环形转台内部，与圆柱坐标系同轴，用于安装试验设备。

参照图1～图4，转动机构40由转台垫铁41、转台底座42、转台动力总成43、四点接触轴承44构成；转动台50由转台台体11、第一悬臂13、第二悬臂14、辅助支撑装置15、转台配重块12组成，用于实现水平面内的圆弧运动。

转台底座42是环形转台10的安装基础，由铸铁制成，整体为空心圆环状。转台底座42上表面预留四点接触轴承44的安装接口，侧面预留转台动力总成43的安装接口，底面为平面，通过转台垫铁41支撑停放在地面，通过调整转台垫铁41的高度调整转动台50的水平。转动台50通过转台动力总成43实现高精度的旋转运动，转台动力总成43包括伺服电机、减速机、齿轮等，由于使用了双电机消隙技术，转动台50在运动过程中几乎没有反向间隙。四点接触轴承44的内圈46通过螺钉安装在转台底座42上，外圈47与转台台体11通过螺钉连接，外圈47与转台动力总成43的齿轮45啮合，将转台动力总成43的运动传递至转台台体11的旋转运动。转动台50为扁担形，合金钢焊接而成，采用加强筋结构形式提高其刚度、强度，采用焊接后回火等热处理方式提高结构的稳定性。转台台体11中间环形部分通过螺钉安装在四点接触轴承44的外圈47上，可在平面内完成360°的旋转运动。转台台体11两侧设有第一悬臂13和第二悬臂14，第一悬臂13为竖直升降机构20提供了安装接口，第二悬臂14为转台配重块12提供了安装空间和接口。辅助支撑装置15由直线轴承、气缸、支撑板组成，安装在转台台体11的第一悬臂13的下方。工作时，支撑板在气缸驱动、直线轴承导向的共同作用下，进行辅助支撑，用于在测量过程中对转台台体11的第一悬臂13给予一定的竖直支撑，提高结构部分的稳定性。辅助支撑装置15支撑力大小通过气源压力设定。转台配重块12由铅板组成，通过螺钉固定安装在转台台体11的另一侧的第二悬臂14上方，用于调整装置质心至旋转中心处，减小转台台体11的偏心力矩，提高装置稳定性。

参照图1、图5，竖直升降机构20由竖直立架21、直线导轨副22、精密滚珠丝杠副23、升降台24、升降动力总成25、卸载机构26、升降配重块27组成，用于实现垂直于大地水平方向的直线运动。竖直立架21为箱形空腔件，使用合金钢焊接制成，通过增加筋板增强刚度、强度。竖直立架21底部通过14个M36的内六角螺钉安装在转台台体11上，竖直立架21侧面(竖直面)预留安装直线导轨副22的安装面及靠块，另一侧面(斜面)加工有供升降配重块27运动的槽道。直线导轨副22通过螺钉安装在竖直立架21上，内侧通过靠块定位，外侧通过紧定螺钉顶紧，实现直线运动的导向和对升降台24的承载。精密滚珠丝杠副23用于直线运动的动力传递，精密滚珠丝杠副23为单螺母错位预压型滚珠丝杠，通过螺母内部左右螺纹的相位差，消除轴向反向间隙。精密滚珠丝杠副23的安装方式为一端固定、一端游动型，固定端轴承座内安装有一对角接触球轴承实现轴向和径向的定位。升降台24为侧“T”字型，合金钢板焊接制成，采用斜撑筋板增大刚度、强度。升降台24横板提供安装试验设备的机械接口，竖板分别与直线导轨副22的滑块和精密滚珠丝杠副23的螺母连接。升降动力总成25由伺服电机、同步带轮副组成，两只同步带轮分别安装在伺服电机输出轴和精密滚珠丝杠副23的输入轴端，由于同步带传动精度较高、耐冲击，升降动力总成25输出的动力可精确、平稳地传递至精密滚珠丝杠副23，最终变为升降台24的精密运动。卸载机构26由两台定滑轮机构、钢丝绳、夹头等组成，定滑轮机构由螺钉安装固定在竖直立架21顶部，钢丝绳穿过滑轮，一端通过夹头与升降台24连接，另一端通过夹头与升降配重块27连接。卸载机构26可将升降台24及安装在其上的试验装置的重力通过升降配重块27进行卸载，以降低精密滚珠丝杠副23的负载情况，减小丝杠直径、减小伺服电机功率、提高运动精度。升降配重块27为方形，由不锈钢制成，侧面安装四只深沟球轴承作为滚轮，使用时可沿竖直立架21侧面(斜面)的槽道运动。

参照图1、图6，中心停放台30由停放台垫铁31、停放底座32、转接盘33、调节螺杆34组成，其安装中心与环形转台10的旋转中心同轴，用于试验装置(对象)的安装停放。停放底座32为环状结构，由合金钢焊接制成，侧面加斜肋板35增加刚度、强度。停放底座32套装在环形转台10内部，通过8个停放台垫铁31停放在地面，调整停放台垫铁31的高度即可实现停放台3的水平度调整。转接盘33通过螺钉安装在停放底座32上，用于卫星等试验装备的安装，根据不同的安装接口需要可进行方便更换。调节螺杆34共四只，均布在停放底座32侧面，通过调节螺杆34的头部顶住环形转台底座42内侧，实现中心停放台30与环形转台10同轴度的调节。

本具体实施方式的工作过程：

转台动力总成43的伺服电机启动，通过减速机、齿轮副、四点接触轴承44带动转台台体11旋转。反向运动时，使用另一套伺服电机、减速机，实现无反向间隙旋转。安装在转台台体11上的竖直升降机构20随之旋转。升降动力总成25的伺服电机启动，通过同步带传动副、精密滚珠丝杠副23，带动升降台24沿直线导轨副22运动，卸载机构26及升降配重块27随之上下运动，实现了升降台24竖直方向的运动。两个运动合成后，即可实现安装在升降台24上的测量仪器等试验设备在空间范围内圆柱面轨迹的运动以及在圆柱面任意位置的精确定位。

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化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种卫星高精度测量运动装置，其特征在于，包括：环形转台、竖直升降机构和中心停放台；所述环形转台包括相互配合的转动台及转动机构；其中

所述转动台包括：

转台台体，所述转台台体为环形；

第一悬臂及第二悬臂，所述第一悬臂及所述第二悬臂分别设置在所述转台台体的两侧；

所述中心停放台设置在所述转台台体内；

所述转动机构设置在所述转台台体的下方，所述转动机构与所述转台台体同轴设置；

所述竖直升降机构设置在所述第一悬臂上；

所述转动机构包括：

转台底座，所述转台底座为环形，所述转台底座与所述转台台体同轴设置在所述转台台体下方；

转台动力总成，所述转台动力总成设置在所述转台底座的侧面；

齿轮，所述齿轮设置在所述转台底座的顶部，所述齿轮与所述转台动力总成连接；

传动组件，所述传动组件设置在所述转台底座的顶部，所述传动组件与所述转台台体连接，所述传动组件与所述齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的卫星高精度测量运动装置，其特征在于，所述传动组件为四点接触轴承；其中

所述四点接触轴承的内圈设置在所述转台底座上，所述四点接触轴承的外圈与所述转台台体连接，所述外圈与所述齿轮啮合。

3.根据权利要求1所述的卫星高精度测量运动装置，其特征在于，所述中心停放台包括：

停放底座，所述停放底座为中空的圆柱体；

转接盘，所述转接盘设置在所述停放底座顶部。

4.根据权利要求3所述的卫星高精度测量运动装置，其特征在于，在所述停放底座的侧面设有调节螺杆，所述调节螺杆的一端伸入所述停放底座内，所述调节螺杆的另一端与所述转台底座的内圈相抵。

5.根据权利要求1所述的卫星高精度测量运动装置，其特征在于，所述竖直升降机构包括：

立架，所述立架的底部设置在所述第一悬臂上；

直线导轨副，所述直线导轨副设置在所述立架的侧面；

升降台，所述升降台通过所述直线导轨副设置在所述立架上；

卸载机构，所述卸载机构设置在所述立架的顶部；

升降配重块，所述升降配重块设置在所述立架的侧面，所述升降配重块通过所述卸载机构与所述升降台连接；

升降动力总成，所述升降动力总成设置在所述立架上，所述升降动力总成通过精密滚珠丝杠副与所述升降台连接。

6.根据权利要求5所述的卫星高精度测量运动装置，其特征在于，所述卸载机构包括：

定滑轮组件，两台所述定滑轮组件分别设置在所述立架的顶部；

钢丝绳，所述钢丝绳卡接在所述定滑轮组件的滑轮内，所述钢丝绳的两端分别连接所述升降配重块及所述升降台。

7.根据权利要求1所述的卫星高精度测量运动装置，其特征在于，在所述第一悬臂的底部设有辅助支撑装置，所述辅助支撑装置由直线轴承、气缸、和支撑板构成。

8.根据权利要求1所述的卫星高精度测量运动装置，其特征在于，在所述第二悬臂上设有转台配重块。

9.根据权利要求1所述的卫星高精度测量运动装置，其特征在于，在所述转动机构及所述中心停放台的底部分别设有转台垫铁及停放台垫铁。