CN106025552B - 一种带有高精度姿态调整装置的大型半转台天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有高精度姿态调整装置的大型半转台天线，具有结构简单、尺寸紧凑，可以保证丝杠轴线和丝母轴线重合的特点。本装置包括机架5、丝杠6、丝母8、驱动单元20和辊轮环形套10，辊轮环形套10与丝母8同轴安装，辊轮环形套10包括支撑环1、轴2、辊轮3和紧定螺钉4，其中轴2和辊轮3沿支撑环1的中心均匀分布；轴2和支撑环1之间通过紧定螺钉4固定连接；辊轮3安装在轴2上，辊轮3与丝杠6滚动摩擦，以支撑和定位丝杠6。本装置具有支撑和定位丝杠6并且保证丝杠6的轴线和丝母8的轴线重合的作用。

Description

一种带有高精度姿态调整装置的大型半转台天线

技术领域

本发明涉及天线设备领域，尤其适合天线设备中起到支撑俯仰动作的一种带有高精度姿态调整装置的大型半转台天线。

背景技术

大型半转台天线都包括天线面、方位机构和俯仰机构，天线面采用折叠的方式。方位机构采用转台的形式，使用电机驱动减速器转动，减速器的末级齿轮和转盘轴承的外圈齿轮啮合，进而实现天线沿方位轴的转动。俯仰机构需要实现跟踪功能，为了满足天线快速展开和跟星的要求，需要时时摆动天线反射面以保证信号强度，现有的半转台天线俯仰机构皆是通过丝杠和丝母实现螺旋传动，将转动自由度转化为移动自由度，进而推动天线运动，为了满足快速跟星的要求，丝杠和丝母相对转动的速度逐渐提高。由于半转台天线的结构尺寸限制，丝杠只有一端通过回转轴支撑，另一端没有支撑，如此就会带来一下几种问题：

丝杠形成悬臂支撑的结构。如此丝杠作为驱动件又作为承重件，天线的重力与丝杠轴线垂直，如此在天线的重力的作用下，丝杠在转动过程中其自由端会呈现弧形摆动(自由端画圆)，丝杠变形严重，这种情况叫做压杆失稳，丝杠和丝母的轴线交错，二者非重合状态，一般通过套筒来固定丝杠，防止丝杠变形，而往往适得其反，丝杠反而会磨损各个支撑件，降低精度，长期以来会导致轴线偏离导致传动效率急剧下降，甚至出现卡死的情况，并且丝杠在转动中压杆失稳会加剧丝杠弯曲的程度。

传统的丝杠丝母传动中，丝母都有导轨作支撑，通过调整导轨和丝杠的关系，来保证丝杠和丝母的轴线重合。而半转台天线由于外形尺寸的限制，俯仰机构的丝母没有支撑装置，丝母既承受轴向力，也承受其他方向的载荷，这就造成丝母和丝杠的轴线不重合。此种工况下，需要有一种灵活小巧的装置来保证丝杠和丝母的轴线重合。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、尺寸紧凑的一种带有高精度姿态调整装置的大型半转台天线，其可以定位丝杠并且保证丝杠和丝母的轴线重合。

为了完成上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种带有高精度姿态调整装置的大型半转台天线，其包括，基台5、丝杠6、丝母8、蜗轮箱体9和输出蜗轮19，输出蜗轮和丝母都位于蜗轮箱体9中，所述的丝母8同轴嵌套在输出蜗轮19内，与丝母8 相正对的在蜗轮箱体9上开有开口，每个开口内都嵌套有辊轮环形套10；所述丝杠6的一端固定在基台5上，所述的丝杠穿过丝母和辊轮环形套以穿过蜗轮箱体9；辊轮环形套10由支撑环1和多个辊轮3 组成，各个辊轮3以支撑环1的中心为中点均匀分布在支撑环1内，辊轮3的轴线与丝杠6的轴线在空间上相垂直，辊轮3与丝杠6相接，丝杠6外表面与支撑环1的内圈之间留有间隙。

进一步的，还包括驱动电机15、蜗杆18和平行齿减速器21，所述的驱动电机15与平行齿减速器21的输入齿轮16相连，平行齿减速器21的输出齿轮17与蜗杆18相连，蜗杆18与输出蜗轮19相啮合。

进一步的，在输出蜗轮19的外圈与蜗轮箱体9的内壁之间卡有轴承22。

进一步的，还包括弹簧7，该弹簧7同轴配装在丝杠6上，弹簧 7位于基台5与蜗轮箱体9之间。

进一步的，辊轮3和轴2之间为转动连接。

进一步的，还包括连接套筒12，连接套筒12内卡有辊轮环形套 10，丝杠6穿过辊轮环形套10，在连接套筒12外固定连接有用于与天线反射面相连的连接托台13。

进一步的，位于蜗轮箱体9与连接套筒12之间还设有支撑套筒 11，支撑套筒11的一端与蜗轮箱体9固定连接，支撑套筒11的另一端与连接套筒12固定相连，支撑套筒11的内壁与丝杠6的外表面之间留有间隙。

进一步的，在丝杠6上还同心配装有保护套14，该保护套14与连接套筒12固定连接。

本发明的有益效果是：

在丝杠悬臂支撑的情况下，依旧可以保证丝杠和丝母的轴线重合。

不再使用丝杠旋转的方式，通过固定丝杠保证设备工作状态中丝杠的稳定，丝杠不再旋转，即便丝杠仍然会承受到轴向压力，消除了丝杠摆动磨损问题，防止丝杠出现压杆失稳的情况。

丝杠作为易损件和确保精度的部件，现有技术中对丝杠磨损很大，采用丝母旋转行走的方式，消除了丝杠出现压杆失稳的可能性，并且丝母自身作为主动件依靠丝杠穿行，始终是丝母旋转丝杠固定，对丝杠上的螺纹的磨损较小，延长设备寿命。

采用辊轮环形套将水平滑动改变为辊轮的滚动，通过辊轮环形套来支撑定位丝杠，当丝母沿丝杠滑动时辊轮沿着丝杠滚动滑行，保证了丝杠、丝母、辊轮环形套之间三者皆无磨损，排除了因为磨损掉落铁屑而导致精度降低的可能性。

通过改进，本发明适用于超大型天线的姿态调整装置，消除了现有技术中丝杠和丝母轴线不重合的的影响因素，可以提高丝杠丝母传动的效率，消除丝杠和其他结构件的滑动磨损，提高丝杠的使用寿命。

还设置有弹簧，弹簧一用于缓冲，二用于储存能量，当负载过大时，弹簧可以提供额外的驱动力；

使用辊轮环形套支撑定位丝杠，保证定位精度，辊轮与丝杠之间为线接触，滚动摩擦阻力小，提高丝杠的使用寿命；

支撑套筒连接蜗轮箱体和连接套筒，起到支撑的作用；保护套和连接套筒连接，可以保护丝杠，并保证组件运动的连贯性；

蜗轮蜗杆传动可以实现自锁，有效防止了电机断电后，丝母在载荷作用下沿丝杠轴向移动。

整体机构的装配组成合理，各个部件之间可以协同工作，消除了磨损影响，更新动力传递方式及部件的运动方式，丝杠不存在压杆失稳的情况。

附图说明

图1是本发明整体结构图

图2是本俯仰机构的半剖正视图；

图3是本发明中辊轮环形套的半剖视图；

图4是辊轮环形套的正视图；

图5是本发明俯仰机构的侧视图；

图6是方位机构的结构示意图。

图中，反射面a、俯仰机构b、方位机构d、支撑环1，轴2，辊轮3，紧定螺钉4，基台5，丝杠6，弹簧7，丝母8，蜗轮箱体9，辊轮环形套10，支撑套筒11，连接套筒12，连接托台13，保护套 14，驱动电机15，输入齿轮16，输出齿轮17，蜗杆18，输出蜗轮 19，平行齿减速器21，轴承22。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明由反射面，支撑环1，轴2，辊轮3，紧定螺钉4，基台5，丝杠6，弹簧7，丝母8，蜗轮箱体9，辊轮环形套10，支撑套筒11，连接套筒12，连接托台13，保护套14，驱动电机15，输入齿轮16，输出齿轮17，蜗杆18，输出蜗轮19，平行齿减速器21，轴承22组成。

实施例一，如图1和图2所示，包括用于收发信号的主反射面，在主反射面的下表面连接有方位机构和俯仰机构，方位机构、俯仰机构和基台都位于主反射面下方，方位机构和俯仰机构都设置在基台上，方位机构和俯仰机构都连接到基台的底面。

如图1、图2所示，所述的俯仰机构还包括基台5，丝杠6的一端与基台5通过销钉连接固定，在丝杠6上依次设有弹簧、丝母、支撑套筒11，连接套筒12、保护套14，且弹簧、丝母、支撑套筒11、连接套筒12、保护套14与丝杠6同轴，各个部件的接口处使用弹性挡圈做轴向定位，丝母与蜗轮同轴嵌套在一起，蜗轮通过多个轴承 22卡在蜗轮箱体内，在蜗轮箱体上开有用于允许丝杠穿过的开口，开口处安装有辊轮套，蜗轮箱体与支撑套筒固定连接，丝母与丝杠相配装，丝杠穿过蜗轮箱体。

如图2所示，弹簧位于丝母与基台之间，支撑套筒11一端与蜗轮箱体固定连接，连接套筒12一端与支撑套筒11固定连接，保护套 14与连接套筒12固定连接，位于连接套筒12与丝杠之间卡有辊轮环形套，丝杠的外表面与支撑套筒11、连接套筒12、保护套14的内壁之间留有间隙。

如图5所示，在蜗轮箱体9上方设有驱动电机15，驱动电机15 与平行齿减速器21的输入齿轮16键相连接，平行齿减速器21的输出齿轮17与蜗杆18通过键相连接，蜗杆18与输出蜗轮19相啮合。

如图3、图4所示，所述的辊轮环形套由支撑环1和四个辊轮3 组成，支撑环1上加工四个均匀分布的凹槽，每个凹槽内都安装有一转轴，在每个转轴上都配装有一辊轮，各个辊轮3以支撑环1的中心为中点均匀分布在支撑环1内，辊轮3通过轴2与支撑环相枢接，辊轮3的轴线与丝杠6的轴线在空间上相垂直，辊轮3与丝杠6相接，丝杠6外表面与支撑环1的内圈之间留有间隙。

如图1所示，在连接套筒12外铰接有连接托台13，相互之间有转动自由度。

如图6所示，所述的方位机构包括底座、方位框架、驱动装置、转盘轴承和同步装置。其中底座和转盘轴承的内圈连接；转盘轴承的外圈和方位框架连接；驱动装置安装到方位框架上，驱动装置包括电机、减速器和末级齿轮，电机和减速器连接，减速器和末级齿轮连接，末级齿轮和转盘轴承外圈的齿轮啮合传动；同步装置安装在方位框架上，同步装置包括码盘、传动轴和双片齿轮，码盘和传动轴的一端连接，传动轴的另一端和双片齿轮连接，双片齿轮和转盘轴承外圈的齿轮啮合传动。

根据附图对本装置的运行机理进行说明:

当反射面需要改变俯仰角时，根据需求正转或反转驱动电机，驱动电机通过减速箱带动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮旋转，蜗轮和丝母固定连接，丝母沿着丝杠运动，近而带动蜗轮及蜗轮箱体、支撑套筒 11、连接套筒12、保护套14沿着丝杠滑移，在滑移过程中因为蜗轮箱体及连接套筒内设有辊轮环形套，辊轮会沿着丝杠滚动，其摩擦力极小，丝杠始终与辊轮环形套、支撑套筒11、连接套筒12和保护套 14保持同心，当滑移到相应部位后点击停动，蜗轮与蜗杆之间发生自锁，反射面保持调整后的姿态，当需要实现追星功能时，反射面需要始终处于姿态调整过程中，此时本装置相对于现有技术而言可以实现极好的调整效果，并且一旦停动蜗轮蜗杆发生自锁，保持位置姿态降低丝母与丝杠之间压力，保护丝杠丝母。

Claims (8)

1.一种带有高精度姿态调整装置的大型半转台天线，其特征在于：包括反射面(a)、俯仰机构(b)和基台(5)，所述的俯仰机构安装在基台上，俯仰机构与天线面的底面相连接；所述的俯仰机构包括，丝杠(6)、丝母(8)、蜗轮箱体(9)和输出蜗轮(19)，输出蜗轮和丝母都位于蜗轮箱体(9)中，所述的丝母(8)同轴嵌套在输出蜗轮(19)内，与丝母相正对的在蜗轮箱体上开有开口，每个开口内都嵌套有辊轮套(10)；所述丝杠(6)的一端固定在基台(5)上，所述的丝杠穿过丝母和辊轮套以穿过蜗轮箱体；辊轮套(10)由支撑环(1)和多个辊轮(3)组成，各个辊轮(3)以支撑环(1)的中心为中点均匀分布在支撑环(1)内，辊轮(3)的轴线与丝杠的轴线在空间上相垂直，辊轮(3)与丝杠相接，丝杠(6)外表面与支撑环(1)的内圈之间留有间隙。

2.根据权利要求1所述的一种带有高精度姿态调整装置的大型半转台天线，其特征在于：还包括驱动电机(15)、蜗杆(18)和平行齿减速器(21)，所述的驱动电机(15)位于蜗轮箱体上方，驱动电机(15)与平行齿减速器(21)的输入齿轮(16)相连，平行齿减速器(21)的输出齿轮(17)与蜗杆(18)相连，蜗杆(18)与输出蜗轮(19)相啮合。

3.根据权利要求1所述的一种带有高精度姿态调整装置的大型半转台天线，其特征在于：在输出蜗轮(19)的外圈与蜗轮箱体(9)的内壁之间卡有轴承(22)。

4.根据权利要求1所述的一种带有高精度姿态调整装置的大型半转台天线，其特征在于：还包括弹簧(7)，该弹簧(7)同轴配装在丝杠(6)上，弹簧(7)位于基台(5)与蜗轮箱体(9)之间。

5.根据权利要求1所述的一种带有高精度姿态调整装置的大型半转台天线，其特征在于：所述的辊轮(3)通过轴(2)枢接在支撑环(1)上。

6.根据权利要求1所述的一种带有高精度姿态调整装置的大型半转台天线，其特征在于：还包括连接套筒(12)，连接套筒(12)内卡有辊轮套(10)，丝杠(6)穿过辊轮套(10)，在连接套筒(12)外连接有用于与天线反射面相连的连接托台(13)。

7.根据权利要求6所述的一种带有高精度姿态调整装置的大型半转台天线，其特征在于：位于蜗轮箱体(9)与连接套筒(12)之间还设有支撑套筒(11)，支撑套筒(11)的一端与蜗轮箱体(9)固定连接，支撑套筒(11)的另一端与连接套筒(12)固定相连，支撑套筒(11)的内壁与丝杠(6)的外表面之间留有间隙。

8.根据权利要求1所述的一种带有高精度姿态调整装置的大型半转台天线，其特征在于：在丝杠(6)上还同心配装有保护套(14)，该保护套(14)与连接套筒(12)固定连接。