CN109366385A - 一种大偏载轴系电液混合驱动五轴复合转台 - Google Patents

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刘喜平
李科
钟明华
肖小刚
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Abstract

本发明涉及一种大偏载轴系电液混合驱动五轴复合转台，由一个独立的三轴转台和一个独立的两轴转台复合而成。三轴转台由底座、外环方位轴系、中环俯仰轴系和内环滚转轴系组成，三轴系相互正交；两轴转台由底座、外环俯仰轴系和内环滚转轴系组成，两轴系相互正交。转台的五轴相交于空间的一点，两轴转台为红外目标提供俯仰和滚转的两维旋转运动；三轴转台为被测件提供方位、俯仰和滚转的三维旋转运动。两转台的俯仰轴系采用液压马达驱动，马达上设计有冷却油道，通入循环流动的低温液压油可以将马达运行产生的热量带走，保证俯仰轴系在有大偏载的情况下长时间工作转台温升可控。两独立的转台各有独立的底座，避免了两个转台之间的轴系运动的相互干扰。

Description

一种大偏载轴系电液混合驱动五轴复合转台
技术领域
本发明涉及一种大偏载轴系电液混合驱动五轴复合转台，是由一个独立的三轴转台和一个独立的两轴转台复合而成的五轴转台。
背景技术
电液混合驱动五轴复合转台是为了满足红外导引头测试需要而产生的，而红外导引头的测试需要控制测试设备的温升，以避免对测试结果造成影响。转台作为承载导引头并为红外导引头提供旋转运动的设备，转台的温升必须在可控的范围内。对于具有较大偏载且因测试需要无法在结构上配平的轴系无法采用力矩电机直驱，通常采用伺服电机加减速机的间驱结构，以克服轴系的偏载。但间驱结构中机械传动链不可避免存在回程间隙，导致轴系精度底，机械传动链导致系统相应时间大大增加，无法满足快速响应的动态测试需要。因此两个具有偏载的俯仰轴系采用液压马达直接驱动，马达内部设计有冷却油道，通入循环流动的低温液压油可以将马达运行产生的热量带走，从而控制转台的温升。
另外现有的五轴转台通常设计为共底座的一体化结构，这种结构任一轴系的运动不可避免地会通过共同的底座影响其它轴系的精度，轴系互相干扰。
发明内容
为了克服大偏载轴系间驱的运动精度低，动态响应时间长，一体化转台轴系运动有互相干扰的缺点，本发明提供一种对大偏载轴系采用液压马达直接驱动，从而实现轴系的高精度运动和快速响应；五个回转轴系由两个独立的转台复合而成的结构形式，避免了两个转台之间的轴系运动的相互干扰。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：一个独立的三轴转台和一个独立的两轴转台联合使用形成五轴复合转台，转台的五轴相交于空间的一点，三轴转台的三个轴系相互正交，两轴转台的两个轴系相互正交。三轴转台三个轴系分别为外环方位轴系、中环俯仰轴系和内环滚转轴系；外环方位轴系由转盘轴承、无刷力矩电机和钢栅尺测角组成的电动轴系。中环俯仰轴系是由液压马达和编码器组成的液压驱动轴系。内环滚转轴系是由大中空的转盘轴承，无刷力矩电机和钢栅尺测角组成的电动轴系。滚转轴系的大中空结构可以满足被测导引头安装所需的空间。两轴转台两轴轴系分别为外环俯仰轴系和内环滚转轴系，外环俯仰轴系由液压马达和编码器组成的液压轴系，滚转轴系由大中空的转盘轴承、无刷力矩电机和钢栅尺测角组成；滚转轴系的大中空结构可以满足目标件红外模拟器安装所需的空间。
大偏载的俯仰轴系均采用液压马达驱动，液压马达设计有冷却油道，通入循环流动的低温液压油以控制转台的温升。
两轴转台底座中间镂空以便放置三轴转台，两个转台相互独立，两个转台落在相互隔离的隔振地基上，避免了两个转台之间的轴系运动的相互干扰。
本发明可以实现三轴台外环方位轴系±60゜的转角范围，中环俯仰轴系±90゜和内环滚转轴系±120゜的转角范围，两轴台外环俯仰轴系±90゜和内环滚转轴系±120゜的转角范围。为保证转台的安全运行转台各轴系设计有软件，电气和机械三级限位。
本发明的优点是：采用液压马达直接驱动大偏载轴系，避免了机械传动的回程误差，实现了轴系的高精度运动和快速响应，液压马达设计有冷却油道，通入循环流动的低温液压油可以将马达运行产生的热量带走，从而控制转台的温升。两个独立的转台复合形成五轴转台避免了两转台之间的轴系的运动的相互干扰。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的总体结构示意图
图2是本发明三轴转台结构示意图
图3是本发明两轴转台结构示意图
如下图中所示：
1、三轴转台 2、两轴转台 3、液压油路转接阀块 4、液压油管 5、三轴转台底座 6、三轴转台外环机械限位 7、三轴台U型框架 8、三轴台左右马达 9、三轴台俯仰轴系角度编码器 10、三轴台俯仰机械限位 11、三轴台内环框架 12、三轴台内环机械限位 13、三轴台内环转台轴承 14、被测件导引头 15、两轴台底座 16、左支架 17、两轴台左右马达 18、两轴台U型框架 19、红外目标 20、两轴台内环中空轴 21、两轴台俯仰角度编码器 22、两轴台俯仰机械限位 23、右支架。
具体实施方法
图1所示，三轴转台(1)落在两轴转台(2)底座中间，两轴台(2)底座(15)为中间为镂空结构，两个转台结构上相互独立，可以避免两转台之间的轴系运动的相互干扰。两轴台俯仰轴系和三轴台俯仰轴系均为大偏载结构。液压油路转接阀块(3)与来自油源的管路连接，通过液压油管(4)将高压液压油输入液压马达(8，17)，系统通过控制伺服阀的开口大小调节进入液压马达(8，17)的油量从而控制轴系的转动。
图2所示，三轴台(1)为外环方位轴系、中环俯仰轴系和内环滚转轴系的结构。三轴转台底座(5)固定于隔振地基上，三轴台U型框架(7)通过转盘轴承与三轴转台底座(5)连接形成外环方位轴系，轴系通过无刷力矩电机驱动，钢栅尺作为角度反馈元件。三轴台左右马达(8)定子固定于三轴台U型框架(7)上，三轴台内环框架(11)固定于三轴台左右马达(8)主轴上，液压油驱动马达主轴旋转带动三轴台内环框架(11)旋转形成三轴台俯仰轴系，三轴台俯仰轴系角度编码器(9)作为三轴台俯仰轴系的角度反馈元件。三轴台内环转盘轴承(13)外圈固定于三轴台内环框架(11)上，内圈直接与无刷力矩电机转子连接，电机驱动三轴台内环转盘轴承(13)内圈转动形成三轴台滚转轴系，滚转轴系通过安装于三轴台内环转盘轴承(13)上的钢栅尺作为角度反馈元件。三轴台三个回转轴系相交于空间的一点，轴系两两正交。
图3所示，两轴转台(2)为外环俯仰轴系和内环滚转轴系的结构。两轴转台底座(15)固定于隔振地基上，左支架(16)和右支架(23)固定于两轴台底座(15)上，两轴台左右马达(17)定子固定于左、右支架(16，23)上，两轴台U型框架(18)固定于两轴台左右马达(17)主轴上，液压油驱动马达主轴旋转带动两轴台U型框架(18)旋转形成两轴台俯仰轴系，两轴台俯仰轴系角度编码器(21)作为两轴台俯仰轴系的角度反馈元件。两轴台内环转盘轴承(20)外圈固定于两轴台U型框架(18)上，内圈直接与无刷力矩电机转子连接，电机驱动两轴台内环转盘轴承(20)内圈转动形成两轴台滚转轴系，滚转轴系通过安装于两轴台内环转盘轴承(20)上的钢栅尺作为角度反馈元件。两轴台的两个回转轴系相交于空间的一点，两轴系正交。
两个转台的五轴相较于空间的一点，两转台的俯仰轴系重合。
工作方式：将红外目标装在两轴台滚转中空轴内，转台可以为目标提供俯仰和滚转的两轴旋转运动，将被测件导引头装在三轴台中空滚转轴内，三轴转台可以为被测件提供方位、俯仰和滚转的三轴旋转运动，根据测试需要控制转台的五个轴系做旋转运动完成导引头的红外目标测试。

Claims (1)

1.一种大偏载轴系电液混合驱动五轴复合转台，其特征在于：
(1)一种大偏载轴系电液混合驱动五轴复合转台由一台独立的三轴转台和一台独立的两轴转台复合组成，两轴转台和三轴转台结构上相互独立，避免了两个转台之间的轴系运动的相互干扰。
(2)大偏载俯仰轴系均采用液压马达直接驱动，且马达上设计有冷却油道，通入循环流动的低温液压油可以将马达运行产生的热量带走，可以控制转台长时间运行的温升。
(3)转台的五个回转轴系相交于空间的一点，轴系两两正交。
(4)两个转台内环轴系均为大尺寸中空结构，方便目标和被测件的安装。
(5)本发明涉及的大偏载液压轴系的实现方式可同样用到无偏载转台轴系中。
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