CN106908084A - 一种高精度多功能的带温控箱三轴转台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高精度多功能的带温控箱三轴转台，包括：工作台、中框、外框、基座、温箱系统、支架旋转密封阀系统、内轴系、中轴系和外轴系；其中，所述工作台与所述内轴系连接；所述内轴系设置于所述中框上；所述中框通过中轴系与所述外框相连接；所述外框通过外轴系与基座相连接；所述温箱系统与所述中框相连接；所述支架旋转密封阀系统分别与外框、外轴系、中轴系、温箱系统相连接。本发明能够避免转台各个轴系受热变形，保证轴系尺寸的稳定，实现整个温度范围的高精度。

Description

一种高精度多功能的带温控箱三轴转台

技术领域

本发明涉及惯导系统领域，尤其涉及一种高精度多功能的带温控箱三轴转台。

背景技术

惯性测量系统是运载火箭和导弹的重要部件之一，其各项参数是否合格及稳定性的好坏将直接影响发射的成败，因此惯性测量系统在出厂前和使用前都要使用测试设备对其进行校定检测，只有校定检测合格的惯性测量系统才允许上箭或上弹使用。测试设备是惯性测量系统进行校定检测的必要设备。近年来，惯导产品在给定环境温度条件下的标定、测试及仿真需求越来越广，因此带温控箱转台的应用也越来越广。

目前使用的三轴温箱转台多采用将转台整个转动部分置于温箱箱体内部的结构形式和液氮制冷的制冷方式。将转台整个转动部分置于温箱箱体内部的结构形式由于转台的大部分零部件和元器件均处于温箱箱体内部，增加了温箱箱体内的热载荷，影响了温箱的升降温速率和保温速度，也会影响转台的精度，甚至会损坏转台内使用的元器件；采用液氮制冷的制冷方式需要消耗大量的液氮，且液氮使用时存在安全隐患。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种高精度多功能的带温控箱三轴转台，该转台能够提供三个轴角速率的转动、任意角位置的定位和角振动仿真功能，并能提供被测件高低温环境温度条件。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种高精度多功能的带温控箱三轴转台，包括：工作台、中框、外框、基座、温箱系统、支架旋转密封阀系统、内轴系、中轴系和外轴系；其中，所述工作台与所述内轴系连接；所述内轴系设置于所述中框上；所述中框通过中轴系与所述外框相连接；所述外框通过外轴系与基座相连接；所述温箱系统与所述中框相连接；所述支架旋转密封阀系统分别与外框、外轴系、中轴系、温箱系统相连接。

上述高精度多功能的带温控箱三轴转台中，所述的温箱系统包括温箱箱体、压缩机和制冷管路；其中，所述温箱箱体设置于所述中框；所述压缩机放置在地面上；所述制冷管路与所述支架旋转密封阀系统相连接；所述温箱箱体通过所述制冷管路与压缩机相连接。

上述高精度多功能的带温控箱三轴转台中，所述的支架旋转密封阀系统包括外支架、内支架、外旋转密封阀和内旋转密封阀；其中，所述外支架与地基固定连接；所述内支架与所述外框固定连接；所述外旋转密封阀包括外旋转密封阀定子和外旋转密封阀转子；其中，所述外旋转密封阀定子和所述外旋转密封阀转子相连接；所述外旋转密封阀定子与所述外支架相连接；所述外旋转密封阀转子与所述内支架固定连接，并随外轴系同轴转动；所述内旋转密封阀包括内旋转密封阀定子和内旋转密封阀转子；其中，所述内旋转密封阀定子和所述内旋转密封阀转子相连接；所述内旋转密封阀定子与所述外框相连接；所述内旋转密封阀转子与所述中轴系固定连接，随中框同轴转动，并且与温箱箱体保持相对静止；所述制冷管路设置于外支架内部和内支架内部，温箱箱体、外旋转密封阀、内旋转密封阀之间通过制冷管路相连接。

上述高精度多功能的带温控箱三轴转台中，所述的内轴系包括内轴、带温控开关的加热带和轴承组件；其中，所述内轴通过轴承组件与所述中框相连接；所述带温控开关的加热带设置于所述内轴的轴孔内。

上述高精度多功能的带温控箱三轴转台中，还包括：隔温层和密封垫圈；其中，所述温箱箱体底部开口，使得内轴系能够伸到温箱箱体内；所述隔温层设置于所述内轴和所述工作台之间；所述密封垫圈设置于所述温箱箱体底部的开口处。

上述高精度多功能的带温控箱三轴转台中，温箱箱体通过八块角铁安装在转台中框上，与中框一起旋转。

上述高精度多功能的带温控箱三轴转台中，所述外支架通过膨胀螺栓与地基固定连接，所述内支架通过螺钉与所述外框固定连接。

上述高精度多功能的带温控箱三轴转台中，还包括：第一止动销钉；其中，所述外旋转密封阀定子通过两个第一止动销钉与所述外支架相连接。

上述高精度多功能的带温控箱三轴转台中，还包括：第二止动销钉和连接支架；其中，所述连接支架的一端与所述外框相连接，所述连接支架的另一端通过所述第二止动销钉与所述内旋转密封阀定子相连接。

上述高精度多功能的带温控箱三轴转台中，所述内轴为中空圆柱体结构；所述带温控开关的加热带粘贴在内轴的轴孔内。

上述高精度多功能的带温控箱三轴转台中，所述隔温层为大理石隔温层。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

(1)本发明中台体采用立式U-U-T型结构形式，主要由工作台、中框、外框、基座、温箱系统、支架旋转密封阀系统、内轴系、中轴系和外轴系等组成。其中，只有工作台位于温箱箱体内，避免转台各个轴系受热变形，保证轴系尺寸的稳定，实现整个温度范围的高精度；避免温度变化对电子元器件的热冲击，达到更长的使用寿命；

(2)本发明中温箱系统采用混合非共沸制冷剂，可循环使用，环保安全，降低了设备的使用成本；

(3)本发明中温箱系统的控制及压缩机部分与温箱箱体分开。其中温箱箱体安装在转台的中框上，同中框一起转动，压缩机放置在地面上，降低了温箱箱体的体积和压缩机的功率，节约空间和能源，节省成本；

(4)本发明中位于温箱箱体内的工作台与内轴系之间设有大理石隔温层，防止温箱箱体内温度对内轴系的辐射；

(5)本发明中在温箱箱体开孔部位，箱壁的内外两侧环绕转台内轴系处分别装有密封垫圈，保证了温箱箱体的密封性和温箱箱体开孔部位的温度稳定；

(6)本发明中温箱箱体和压缩机之间通过制冷管路和两个专用的旋转密封阀传输制冷剂，两个旋转密封阀均安装在外框上，一个与中轴系同轴，另一个与外轴系同轴，实现制冷剂在不同轴系上的传输；

(7)本发明中内轴系轴孔安装带温控开关的加热带，当内轴温度降到一定温度时温控开关闭合，加热带开始工作，维持轴系温度在一定范围内，即能防止内轴系因温度变化过大产生较大的热变形，又能防止因温度过低产生冷凝水及结霜现象。

附图说明

图1为本发明的高精度多功能的带温控箱三轴转台的结构示意图；

图2为图1中的A区域的放大图；

图3为图1中的B区域的放大图；

图4为图1中的C区域的放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的高精度多功能的带温控箱三轴转台的结构示意图。从图1可知，本发明中涉及的一种高精度多功能的带温控箱三轴转台主要包括工作台1、中框2、外框3、基座4、温箱系统、支架旋转密封阀系统、内轴系7、中轴系8和外轴系9。其中，工作台1与内轴系7连接；内轴系7安装在中框2上；中框2和外框3通过中轴系8相互连接；外框3和基座4通过外轴系9相互连接；温箱系统与中框2相连接；支架旋转密封阀系统分别与外框3、外轴系9、中轴系8、温箱系统相连接。

如图1所示，温箱系统包括温箱箱体27、压缩机28和制冷管路16。其中，温箱箱体27安装在中框2上；压缩机28放置在地面上；制冷管路16用于连接温箱箱体27和压缩机28。温箱系统采用的混合非共沸制冷剂通过支架旋转密封阀系统和制冷管路16在温箱箱体27和压缩机28之间循环使用，环保安全，降低了设备的使用成本。

具体的，温箱箱体27通过八块角铁10安装在中框2上，与中框2一起旋转。如图4所示，温箱箱体27底部开口，便于内轴系7伸到温箱箱体27内，内轴22上端有一段大理石隔温层21将内轴22与负载安装的工作台1隔开。使得仅有工作台1位于温箱箱体27内，而内轴22的部分没有位于温箱箱体27内，从而防止温箱箱体27内外的温差引起内轴22的变形，进而影响内轴系7的精度。温箱箱体27开孔处的内外两侧环绕转台内轴22分别装有密封垫圈23，以保证温箱箱体27的密封性。

如图1所示，支架旋转密封阀系统包括外支架11、内支架12、外旋转密封阀13、内旋转密封阀14和止动销钉15。其中，外支架11通过膨胀螺栓与地基固定连接；内支架12通过螺钉与外框3固定连接。

如图1和图2所示，外旋转密封阀13包括外旋转密封阀定子17和外旋转密封阀转子18，其中，外旋转密封阀定子17通过两个第一止动销钉15与外支架11相连接，从而使得外旋转密封阀定子17与外支架11保持静止；外旋转密封阀转子18与内支架12固定连接，随外轴系9同轴转动。

如图1和图3所示，内旋转密封阀14包括内旋转密封阀定子20和内旋转密封阀转子19；其中，内旋转密封阀定子20通过两个第二止动销钉151与连接支架152的一端相连接，连接支架152的另一端与外框3相连接，从而使得内旋转密封阀定子20与外框3保持相对静止；内旋转密封阀转子19与中轴系8固定连接，随中框2同轴转动，并且与温箱箱体27保持相对静止。

制冷管路16设置于外支架11内部和内支架12内部，温箱箱体27、外旋转密封阀13、内旋转密封阀14之间通过制冷管路16连接。调整外旋转密封阀13与外轴系9同轴度优于0.02mm，内旋转密封阀14与中轴系8同轴度优于0.02mm，保证支架旋转密封阀系统的良好工作，从而实现温箱系统的长时间稳定工作。

如图4所示，内轴系7包括内轴22、带温控开关的加热带24、轴承组件26。其中，内轴22为中空圆柱体结构，通过轴承组件26连接与中框2；带温控开关的加热带24粘贴在内轴22的轴孔内；轴承组件26包括两个相同的精密向心推力球轴承，采用背靠背的安装方式，通过施加预紧力消除轴承游隙，保证回转轴系的回转精度。需要说明的是，中轴系8、外轴系9采用与内轴系7相同的结构型式和类似的安装方式，所以中轴系8、外轴系9与内轴系7相同的结构型式和类似的安装方式均在本实施例的保护范围内，本实施例不再详细赘述。

内轴22轴孔内安装有带温控开关的加热带24，当探测点温度低于15℃时，温控开关闭合，加热带24工作，维持内轴系7稳定在合适的温度，保证内轴系7的精度，防止内轴系7内形成冷凝水。

本发明的工作过程是：

温箱系统和支架旋转密封阀系统形成回路，实现温箱箱体27内降温工作环境。压缩机28内的混合非共沸制冷剂通过支架旋转密封阀系统和制冷管路16的一路进入温箱箱体27内，实现温箱箱体27内温度降低，随后制冷剂通过支架旋转密封阀系统和制冷管路16的另一路回到压缩机28内，完成制冷剂的循环使用。

温箱系统和中轴系8、外轴系9形成回路，实现温箱箱体27内升温工作环境。压缩机28通过中轴系8和外轴系9提供电能给温箱箱体27的加热器，加热器工作提高温箱箱体27内的温度。

温箱箱体27内通过降温或升温工作，可以提供-70℃至+120℃区间的升降温循环工作环境，及区间内任意温度点的高精度恒温工作环境。

转台的内轴系7、中轴系8和外轴系9能够提供单一轴系或三轴联动的高精度角速率转动、任意角位置定位和角振动仿真等功能。

本实施例中涉及的一种高精度多功能的带温控箱三轴转台即可单独使用温箱功能，也可单独使用转台功能，又可同时使用转台和温箱的功能。

本发明中台体采用立式U-U-T型结构形式，主要由工作台、中框、外框、基座、温箱系统、支架旋转密封阀系统、内轴系、中轴系和外轴系等组成。其中，只有工作台位于温箱箱体内，避免转台各个轴系受热变形，保证轴系尺寸的稳定，实现整个温度范围的高精度；避免温度变化对电子元器件的热冲击，达到更长的使用寿命；并且本发明中温箱系统采用混合非共沸制冷剂，可循环使用，环保安全，降低了设备的使用成本；并且本发明中温箱系统的控制及压缩机部分与温箱箱体分开。其中温箱箱体安装在转台的中框上，同中框一起转动，压缩机放置在地面上，降低了温箱箱体的体积和压缩机的功率，节约空间和能源，节省成本；并且本发明中位于温箱箱体内的工作台与内轴系之间设有大理石隔温层，防止温箱箱体内温度对内轴系的辐射；并且本发明中在温箱箱体开孔部位，箱壁的内外两侧环绕转台内轴系处分别装有密封垫圈，保证了温箱箱体的密封性和温箱箱体开孔部位温度稳定；并且本发明中温箱箱体和压缩机之间通过制冷管路和两个专用的旋转密封阀传输制冷剂，两个旋转密封阀均安装在外框上，一个与中轴系同轴，另一个与外轴系同轴，实现制冷剂在不同轴系上的传输；并且本发明中内轴系轴孔安装带温控开关的加热带，当内轴温度降到一定温度时温控开关闭合，加热带开始工作，维持轴系温度在一定范围内，即能防止内轴系因温度变化过大产生较大的热变形，又能防止因温度过低产生冷凝水及结霜现象。

以上所述的实施例只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种高精度多功能的带温控箱三轴转台，其特征在于包括：工作台(1)、中框(2)、外框(3)、基座(4)、温箱系统、支架旋转密封阀系统、内轴系(7)、中轴系(8)和外轴系(9)；其中，

所述工作台(1)与所述内轴系(7)连接；

所述内轴系(7)设置于所述中框(2)上；

所述中框(2)通过中轴系(8)与所述外框(3)相连接；

所述外框(3)通过外轴系(9)与基座(4)相连接；

所述温箱系统与所述中框(2)相连接；

所述支架旋转密封阀系统分别与外框(3)、外轴系(9)、中轴系(8)、温箱系统(5)相连接。

2.根据权利要求1所述的高精度多功能的带温控箱三轴转台，其特征在于：所述的温箱系统包括温箱箱体(27)、压缩机(28)和制冷管路(16)；其中，

所述温箱箱体(27)设置于所述中框(2)；

所述压缩机(28)放置在地面上；

所述制冷管路(16)与所述支架旋转密封阀系统相连接；

所述温箱箱体(27)通过所述制冷管路(16)与压缩机(28)相连接。

3.根据权利要求1所述的高精度多功能的带温控箱三轴转台，其特征在于：所述的支架旋转密封阀系统包括外支架(11)、内支架(12)、外旋转密封阀(13)和内旋转密封阀(14)；其中，

所述外支架(11)与地基固定连接；

所述内支架(12)与所述外框(3)固定连接；

所述外旋转密封阀(13)包括外旋转密封阀定子(17)和外旋转密封阀转子(18)；其中，所述外旋转密封阀定子(17)和所述外旋转密封阀转子(18)相连接；所述外旋转密封阀定子(17)与所述外支架(11)相连接；所述外旋转密封阀转子(18)与所述内支架(12)固定连接，并随外轴系(9)同轴转动；

所述内旋转密封阀(14)包括内旋转密封阀定子(20)和内旋转密封阀转子(19)；其中，所述内旋转密封阀定子(20)和所述内旋转密封阀转子(19)相连接；所述内旋转密封阀定子(20)与所述外框(3)相连接；所述内旋转密封阀转子(19)与所述中轴系(8)固定连接，随中框(2)同轴转动，并且与温箱箱体(27)保持相对静止；

所述制冷管路(16)设置于外支架(11)内部和内支架(12)内部，温箱箱体(27)、外旋转密封阀(13)、内旋转密封阀(14)之间通过制冷管路(16)相连接。

4.根据权利要求1所述的高精度多功能的带温控箱三轴转台，其特征在于：所述的内轴系(7)包括内轴(22)、带温控开关的加热带(24)和轴承组件(26)；其中，

所述内轴(22)通过轴承组件(26)与所述中框(2)相连接；

所述带温控开关的加热带(24)设置于所述内轴(22)的轴孔内。

5.根据权利要求4所述的高精度多功能的带温控箱三轴转台，其特征在于，还包括：隔温层(21)和密封垫圈(23)；其中，

所述温箱箱体(27)底部开口，使得内轴系(7)能够伸到温箱箱体(27)内；

所述隔温层(21)设置于所述内轴(22)和所述工作台(1)之间；

所述密封垫圈(23)设置于所述温箱箱体(27)底部的开口处。

6.根据权利要求2所述的一种高精度多功能的带温控箱三轴转台，其特征在于：所述温箱箱体(27)通过八块角铁(10)安装在转台中框(2)上，与中框(2)一起旋转。

7.根据权利要求3所述的高精度多功能的带温控箱三轴转台，其特征在于：所述外支架(11)通过膨胀螺栓与地基固定连接，所述内支架(12)通过螺钉与所述外框(3)固定连接。

8.根据权利要求3所述的高精度多功能的带温控箱三轴转台，其特征在于，还包括：第一止动销钉(15)；其中，

所述外旋转密封阀定子(17)通过两个第一止动销钉(15)与所述外支架(11)相连接。

9.根据权利要求3所述的高精度多功能的带温控箱三轴转台，其特征在于，还包括：第二止动销钉(151)和连接支架(152)；其中，

所述连接支架(152)的一端与所述外框(3)相连接，所述连接支架(152)的另一端通过所述第二止动销钉(151)与所述内旋转密封阀定子(20)相连接。

10.根据权利要求4所述的高精度多功能的带温控箱三轴转台，其特征在于：所述内轴(22)为中空圆柱体结构；所述带温控开关的加热带(24)粘贴在内轴(22)的轴孔内。

11.根据权利要求5所述的高精度多功能的带温控箱三轴转台，其特征在于：所述隔温层(21)为大理石隔温层。