CN107588298A - 一种新型方位‑俯仰运动座架 - Google Patents

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段学超
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Abstract

本发明属于大型仪器座架技术领域，公开了一种新型方位‑俯仰运动座架，所述新型方位‑俯仰运动座架设置有：多个并联的驱动链；每一条驱动链上安装有独立的液压缸和曲柄；液压缸上端通过第二转动副与转动平台相连；液压缸下端通过第三转动副与曲柄上端相连。本发明能够实现0～90度的俯仰运动、‑180～180度的方位运动；结构轻便，操作简单，有效地改善了传统方位‑俯仰座架应用于大型、重型仪器设备时存在结构笨重的问题。

Description

一种新型方位-俯仰运动座架
技术领域
本发明属于大型仪器座架技术领域，尤其涉及一种新型方位-俯仰运动座架及太阳能帆板、摄像机。
背景技术
方位-俯仰座架是一种用以支撑各种仪器和设备并且可以使其绕着相互垂直的两个轴线做方位运动和俯仰运动的机构。方位运动即绕竖直轴线(方位轴)旋转，可以改变支撑对象的方位角；俯仰运动即绕水平轴线(俯仰轴)旋转，可以改变支撑对象的俯仰角。传统方位-俯仰座架的结构形式由两个相互垂直并且能够主动控制的转轴构成，通过伺服电机和减速齿轮系分别驱动每个转轴转动，结构简单，易于控制，适用于中小型支撑对象。一旦支撑对象为大型仪器设备时，由于设备本身质量庞大，加之运动时具有惯性载荷，座架的受力大大增加。为了使座架的变形较小，保证仪器设备的精度，势必会加大座架的质量和尺寸，导致这种座架结构变得非常笨重。重量的增加也将导致所需驱动功率增加。另一种方位-俯仰座架的结构采用并联的方式驱动两根连杆使其沿着圆形轨道运动，可承载大型设备，但是由于其支撑点位于支撑对象的中心处，因此立柱的高度必须大于支撑对象俯仰方向尺寸的二分之一，才能使其达到0～90度的俯仰运动而不与圆形轨道干涉，这导致座架的轴向尺寸大、重心高，立柱质量也会非常庞大以提高承载的可靠性。而且随着立柱的高度增加，圆形轨道尺寸也会加大，这将给加工和运输带来困难，其精度难以保证。
综上所述，现有技术存在的问题是：传统方位-俯仰座架存在移动不便，所需驱动功率大；轴向尺寸大、重心高，加工和运输较难。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种新型方位-俯仰运动座架及太阳能帆板、摄像机。
本发明是这样实现的，一种新型方位-俯仰运动座架，所述新型方位-俯仰运动座架设置有：
多个并联的驱动链；
每一条驱动链上安装有独立的液压缸和曲柄；
液压缸上端通过第二转动副与转动平台相连；液压缸下端通过第三转动副与曲柄上端相连。
进一步，所述曲柄由左右两片组成，分别通过第三转动副与液压缸下端的两侧相连。
进一步，液压缸、曲柄、驱动轴、俯仰驱动装置构成一条串联的驱动链。
进一步，所述新型方位-俯仰运动座架还设置有底座；
所述底座通过轴线竖直的转盘轴承连接到机架或地面上，转盘轴承由方位驱动装置所驱动；底座通过轴线水平的第一转动副与转动平台相连，曲柄下端通过驱动轴连接到底座上，驱动轴由俯仰驱动装置所驱动。
进一步，所述转盘轴承的轴线垂直于第一转动副的轴线；
所述俯仰驱动装置包括伺服电机、与伺服电机相连的减速机和齿轮副；
所述齿轮副包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，第二齿轮与驱动轴相连，齿轮副由伺服电机和减速机所驱动；
所述转盘轴承的外侧制有齿圈；
所述方位驱动装置包括伺服电机、与伺服电机相连的减速机和齿轮副；
所述齿轮副包括相互啮合的齿轮和齿圈，齿轮副由伺服电机和减速机所驱动。
本发明的另一目的在于提供一种安装有所述新型方位-俯仰运动座架的太阳能帆板。
本发明的另一目的在于提供一种安装有所述新型方位-俯仰运动座架的摄像机。
本发明的另一目的在于提供一种安装有所述新型方位-俯仰运动座架的日光反射镜。
本发明的另一目的在于提供一种安装有所述新型方位-俯仰运动座架的天文射电望远镜。
本发明的另一目的在于提供一种安装有所述新型方位-俯仰运动座架的雷达天线。
本发明的优点及积极效果为：能够实现0～90度的俯仰运动、-180～180度的方位运动；结构轻便，操作简单，有效地改善了传统方位-俯仰座架应用于大型、重型仪器设备时存在结构笨重的问题。本发明是一种串联机构，即转动平台的方位运动和俯仰运动各自独立，具有结构简单、易于控制的优势；通过同步驱动多条并联的驱动链实现转动平台的俯仰运动，提高了承载能力，若有N条驱动链，则可将单个驱动源部件的功率降低为1/N；每一条驱动链上液压缸和曲柄的驱动相互独立，分别采用独立的高精度伺服驱动，转动平台在一定范围的俯仰运动既可由液压缸或曲柄单独驱动所实现，又可由二者共同驱动实现，加之方位运动和俯仰运动也各自独立，因此可通过复杂、灵活的运动控制实现转动平台的运动。而且支撑点位于支撑对象的边沿，使得座架的重心降低为原来的1/3，进而减小方位轴变形，提高指向精度，可实现0～90度的俯仰角和-180～180度的方位角。
附图说明
图1是本发明实施例提供的新型方位-俯仰运动座架结构示意图；
图2是本发明实施例提供的俯仰驱动装置和驱动原理的示意图；
图3是本发明实施例提供的转盘轴承及其外侧的齿圈示意图；
图4是本发明实施例提供的方位驱动装置和驱动原理的示意图；
图中：1、转盘轴承；1-1、轴承内圈；1-2、轴承外圈；2、底座；3、第一转动副；4、转动平台；5、第二转动副；6、液压缸；7、第三转动副；8、曲柄；9、俯仰驱动装置；10、方位驱动装置；11、第一齿轮副；11-1、第一齿轮；11-2、第二齿轮；12、第一伺服电机；13、第一减速机；14、驱动轴；15、第二齿轮副；15-1、齿轮；15-2、齿圈；16、第二减速机；17、第二伺服电机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的新型方位-俯仰运动座架包括：转盘轴承1、底座2、第一转动副3、转动平台4、第二转动副5、液压缸6、第三转动副7、曲柄8、俯仰驱动装置9、方位驱动装置10、第一齿轮副11和第二齿轮副15、第一伺服电机12和第二伺服电机17、第一减速机13和第二减速机16、驱动轴14。
承载仪器设备的转动平台4通过轴线水平的第一转动副3连接到底座2上，底座2通过轴线竖直的转盘轴承1连接到地面或机架上，液压缸6的上端通过第二转动副5与转动平台4相连，液压缸6的下端通过第三转动副7与曲柄8的上端相连，曲柄8的下端通过驱动轴14连接到底座2上；转盘轴承1的轴线垂直于第一转动副3的轴线，转盘轴承1由方位驱动装置10所驱动；驱动轴14由俯仰驱动装置9所驱动；液压缸6、曲柄8、驱动轴14、俯仰驱动装置9构成一条串联的驱动链，总共可有多条驱动链呈并联形式；多条驱动链采用同步并联驱动技术。
如图2所示，俯仰驱动装置9包括第一伺服电机12、与第一伺服电机12相连的第一减速机13和第一齿轮副11，第一齿轮副11的第一齿轮11-1和第二齿轮11-2相互啮合；第二齿轮11-2与驱动轴14相连，第一齿轮副11由第一伺服电机12和第一减速机13所驱动。
如图3所示，转盘轴承1由轴承内圈1-1和轴承外圈1-2组成，轴承内圈1-1通过螺栓连接到地面或机架上，轴承外圈1-2通过螺栓与底座2相连；轴承外圈1-2的外侧制有齿圈15-2。
如图4所示，方位驱动装置10包括第二伺服电机17、与第二伺服电机17相连的第二减速机16和第二齿轮副15，第二齿轮副15的齿轮15-1和齿圈15-2相互啮合，由第二伺服电机17和第二减速机16所驱动。
本发明是一种串联机构，转动平台的方位运动和俯仰运动各自独立，因此具有结构简单、易于控制的优势；通过同步驱动多条并联的驱动链实现转动平台的俯仰运动，减轻了座架的重量，提高了承载能力；每一条驱动链上液压缸6和曲柄8的驱动相互独立，提高了运动控制的灵活性。曲柄8的转动和液压缸6的伸缩运动引起转动平台4的俯仰运动，可以实现0～90度的俯仰角；转盘轴承1的转动引起转动平台4的方位运动，可以实现任意的方位角。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型方位-俯仰运动座架，其特征在于，所述新型方位-俯仰运动座架设置有：
多个并联的驱动链；
每一条驱动链上安装有独立的液压缸和曲柄；
液压缸上端通过第二转动副与转动平台相连；液压缸下端通过第三转动副与曲柄上端相连。
2.如权利要求1所述的新型方位-俯仰运动座架，其特征在于，所述曲柄由左右两片组成，分别通过第三转动副与液压缸下端的两侧相连。
3.如权利要求1所述的新型方位-俯仰运动座架，其特征在于，液压缸、曲柄、驱动轴、俯仰驱动装置构成一条串联的驱动链。
4.如权利要求1所述的新型方位-俯仰运动座架，其特征在于，所述新型方位-俯仰运动座架还设置有底座；
所述底座通过轴线竖直的转盘轴承连接到机架或地面上，转盘轴承由方位驱动装置所驱动；底座通过轴线水平的第一转动副与转动平台相连，曲柄下端通过驱动轴连接到底座上，驱动轴由俯仰驱动装置所驱动。
5.如权利要求4所述的新型方位-俯仰运动座架，其特征在于，所述转盘轴承的轴线垂直于第一转动副的轴线；
所述俯仰驱动装置包括伺服电机、与伺服电机相连的减速机和齿轮副；
所述齿轮副包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，第二齿轮与驱动轴相连，齿轮副由伺服电机和减速机所驱动；
所述转盘轴承的外侧制有齿圈；
所述方位驱动装置包括伺服电机、与伺服电机相连的减速机和齿轮副；
所述齿轮副包括相互啮合的齿轮和齿圈，齿轮副由伺服电机和减速机所驱动。
6.一种安装有权利要求1-5任意一项所述新型方位-俯仰运动座架的太阳能帆板。
7.一种安装有权利要求1-5任意一项所述新型方位-俯仰运动座架的摄像机。
8.一种安装有权利要求1-5任意一项所述新型方位-俯仰运动座架的日光反射镜。
9.一种安装有权利要求1-5任意一项所述新型方位-俯仰运动座架的天文射电望远镜。
10.一种安装有权利要求1-5任意一项所述新型方位-俯仰运动座架的雷达天线。
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