CN109374984B - 一种可调高度的紧凑型高精度极化转台 - Google Patents

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Abstract

一种可调高度的紧凑型高精度极化转台，由极化组件和升降组件2个部分组成，升降组件通过6个支撑脚组件支撑在暗室的发射端支架上，极化台面(19)与极化转盘轴承组件(14)用螺钉联接；极化组件由极化框架(1)与升降台面(23)用螺钉固联在一起；在升降框架(27)的后端安装有配重组件，用来配平极化组件的重力；发射端标准增益天线安装在极化台面(19)端面，可实现发射天线绕极化轴360度旋转运动和上下130mm范围内高度调整，并且能够精确定位旋转角度和升降距离。

Description

一种可调高度的紧凑型高精度极化转台
(一)技术领域
本发明涉及一种极化转台，尤其是涉及一种可调高度的紧凑型高精度极化转台。可应用于天线远场自动测试系统，特别是应用于测量天线增益、天线轴比和圆极化方向图等指标。
(二)背景技术
远场天线测试系统由中频本振单元、双轴转台、极化转台、转台控制器、功率放大器组件、功放-倍频器-耦合器组件、同步信号触发组件、标准增益天线、专业测试处理分析软件等组成。
为了正确测试天线的辐射特性、增益等参数，必须有一个合适的天线测试场。理想的天线测试场应是一个能够提供均匀平面电磁波照射被测天线场地，实际的测试环境是不可能达到的。通常会专门建设一个专门供天线测试用的微波暗室，暗室内的主要电性能参数都接近于理想测试环境。
在远场天线测试系统的接收端，用户将被测天线安装在双轴转台台面上，提供方位和俯仰运动；在远场天线测试系统的发射端，标准增益天线安装在极化转台台面上，提供极化运动；通过转台控制器将两种转台组合运动，便可完成天线的全向辐射测试；但是，这种测试方式仅针对接收端固定的被测天线，如果被测天线外型尺寸有变化，安装后的被测天线将不能与发射天线对齐。
因此，在设计极化转台时要考虑用户后续产品的更新，并且调整机构的驱动方式以及结构形式要方便极化轴系在高度方向上调整，才能满足这种需求。
(三)发明内容
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
采用带蜗轮轮缘的四点接触球转盘轴承支撑标准增益天线，极化轴系内部采用角接触球轴承辅助支撑，并在极化轴上安装角度编码器进行位置闭环控制；
蜗杆组件可整体沿蜗轮径向或切向微量调整中心距，减小蜗轮蜗杆的啮合间隙，提高极化轴系的机械回差，最终保证极化轴系的定位精度；极化伺服电机安装在蜗杆的输入端，将扭矩经蜗轮蜗杆机构传递给极化台面，带动标准增益天线按测试方案旋转。
升降组件通过顶部的2个定滑轮，经钢丝绳在升降框架的两端分别悬挂升降台面和配重支架；升降台面整体安装极化组件，配重支架安装有6个配重块，用来配平极化组件的重量，配平误差控制在整套机构的摩擦力范围内，升降组件由升降伺服电机经蜗轮蜗杆减速机、升降丝杠和升降螺母推动整个极化组件上下移动，同时激光束可以投影在接收的调整面上，指引升降机构的移动方向和距离。
(四)发明特点
在进行多种接收天线测试时，为了能够尽可能的方便用户完成天线中心对准，本发明提供了一种可调高度的紧凑型高精度极化转台，这种可调高度的紧凑型高精度极化转台具有以下特点：
1.上述结构形式的极化组件，将转盘轴承和蜗轮蜗杆驱动的优点结合在一起，既有较强的承载能力，又减小了极化轴向的尺寸；并且在角度编码器的左端安装了角接触球轴承进行辅助支撑，这种极化轴系扁平化的布局方式，在满足使用要求的前提下，不仅能够降低自身台体的重量，还可也减少配重块的重量，最终降低整个机构的总体重量，使得整个设备的小巧美观，方便移动和装调，提高了测试的效率，节省了人工成本。
2.上述结构形式的极化组件，由于在极化轴线上安装了一只激光笔，在初期调试时可使激光束和极化轴线重合误差控制在允许的范围内；因此在激光束的引导下，有利于接收端被测天线的安装，可提高工作效率，但这种开销与整个设备的成本相比可忽略不计。
3.上述结构型式的升降组件，在顶端配置有两个滑轮组件，这种布置方式将钢丝绳两端的受力方向改变为同一个方向；在极化台面上，标准增益天线安装完成后，受力大小一定，即可通过增减配重块的方式来配平两端的重力，对于微量的配平可以通过增减砝码来完成；同时，在驱动机构中还配置了有自锁功能的蜗轮蜗杆减速机，因此，在两端没有配平的情况下，整个极化台体也不会突然上下移动，这种配置方式可减小电机的驱动功率，提高整个设备使用的安全性。
(五)附图说明
图1是本发明主视图
图2是本发明俯视图
图3是本发明立体图
图4是本发明右视图
图5是本发明示意图
图6是本发明整体组件示意图
图7是本发明极化组件卧式示意图
图8是本发明极化组件立式示意图
图9是本发明升降组件示意图
(六)具体实施方式
一种可调高度的紧凑型高精度极化转台，包括极化组件和升降组件，如图6所示；
所述极化组件包括极化框架(1)、极化轴承座(2)、极化锁紧螺母(3)、编码器支架(4)、编码器(5)、旋转关节支架(6)、台面插座(7)、台面插座板(8)、旋转关节(9)、极化轴(10)、旋转关节拨架(11)、极化角接触球轴承(12)、极化轴承端盖(13)、极化转盘轴承组件(14)、极化伺服电机(15)、极化电机支架(16)、极化联轴器(17)、蜗杆角接触球轴承(18)、极化台面(19)、蜗杆(20)、蜗杆支架(21)、蜗杆轴承端盖(22)、蜗杆锁紧螺母(23)，极化框架(1)的外侧法兰面与极化转盘轴承组件(14)内圈联接，极化转盘轴承组件(14)的外圈固定极化台面(19)；极化框架(1)的内部法兰面安装极化轴承座(2)，在极化轴承座(2)上依次安装极化角接触球轴承(12)和极化轴承端盖(13)；极化轴(10)插入极化角接触球轴承(12)内圈，右端与极化台面(19)联接，左端用极化锁紧螺母(3)固定，并且在极化轴(10)的中段安装有编码器(5)，编码器(5)的壳体通过编码器支架(4)固定在极化框架(1)内部；旋转关节(9)通过法兰端与旋转关节支架(6)联接，旋转关节支架(6)与极化轴(10)左端面联接，由主轴带动旋转关节旋转；旋转关节拨架(11)外侧固定在极化框架(1)内部，旋转关节拨架(11)的中心方孔限制旋转关节(9)的尾部旋转；台面插座(7)和激光笔(52)固定在台面插座板(8)的螺纹孔内。
蜗杆支架(21)安装在极化框架(1)外侧，内部安装有两个蜗杆角接触球轴承(18)和蜗杆(20)，蜗杆(20)的尾端用蜗杆锁紧螺母(23)固定，蜗杆(20)的输入端通过极化联轴器(17)与极化伺服电机(15)的输出轴联接；极化电机支架(16)固定在蜗杆支架(21)的首端压紧轴承外圈，蜗杆轴承端盖(22)在蜗杆支架(21)的尾端压紧轴承外圈；在极化电机支架(16)的上端安装极化伺服电机(15)，如图1和图2所示；
所述升降组件包括升降台面(24)、升降滑块(25)、升降导轨(26)、升降框架(27)、滑轮支架(28)、滑轮(29)、滑轮轴(30)、滑轮角接触球轴承(31)、滑轮轴承端盖(32)、滑轮轴承座(33)、配重块(34)、配重滑块(35)、配重导轨(36)、配重支架(37)、钢丝绳(38)、支撑脚组件(39)、升降伺服电机(40)、蜗轮蜗杆减速机(41)、升降轴承端盖(42)、升降锁紧螺母(43)、升降轴承座(44)、升降角接触球轴承(45)、升降限位块(46)、升降丝杠(47)、遮光片(48)、升降螺母(49)、升降转接支架(50)、光电传感器(51)、激光笔(52)，升降框架(27)前端固定有2根升降导轨(26)，升降导轨(26)上分别安装有1个升降滑块(25)，2个升降滑块(25)共同支撑升降台面(24)沿升降导轨(26)上下滑动；升降丝杠(47)上下两端分别由1组轴承组件支撑，该轴承组件由升降轴承端盖(42)、升降锁紧螺母(43)、升降轴承座(44)、升降角接触球轴承(45)和升降限位块(46)5种零部件组成，升降丝杠(47)的中间部分配合有升降螺母(49)，升降螺母(49)的法兰面与升降转接支架(50)联接，升降转接支架(50)与升降台面(24)联接；升降丝杠(47)的输入端依次与蜗轮蜗杆减速机(41)和升降伺服电机(40)联接，蜗轮蜗杆减速机(41)通过法兰面固定在升降框架(27)上；
升降框架(27)前端安装有2个光电传感器(51)，通过固定在升降台面(24)侧面的遮光片(48)限定升降范围；
升降框架(27)后端固定有1根配重导轨(36)，配重导轨(36)上安装有1个配重滑块(35)，配重滑块(35)上固定有配重支架(37)沿配重导轨(36)上下滑动，在配重支架(37)的安装面上固定有6块配重块(34)；
升降框架(27)顶端固定有滑轮支架(28)，在滑轮支架(28)的2个安装孔内分别安装有1套滑轮组件，滑轮组件由滑轮(29)、滑轮轴(30)、滑轮角接触球轴承(31)、滑轮轴承端盖(32)和滑轮轴承座(33)5种零件组成，其中轮角接触球轴承(31)、滑轮轴承端盖(32)和滑轮轴承座(33)3种零件都是成对使用；
升降框架(27)底端由6组支撑脚组件(39)支撑整个设备的重量，如图3和图4所示。
实施例：
以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步描述：
如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施用于一种可调高度的紧凑型高精度极化转台，包括：极化框架(1)、极化轴承座(2)、极化锁紧螺母(3)、编码器支架(4)、编码器(5)、旋转关节支架(6)、台面插座(7)、台面插座板(8)、旋转关节(9)、极化轴(10)、旋转关节拨架(11)、极化角接触球轴承(12)、极化轴承端盖(13)、极化转盘轴承组件(14)、极化伺服电机(15)、极化电机支架(16)、极化联轴器(17)、蜗杆角接触球轴承(18)、极化台面(19)、蜗杆(20)、蜗杆支架(21)、蜗杆轴承端盖(22)、蜗杆锁紧螺母(23)、升降台面(24)、升降滑块(25)、升降导轨(26)、升降框架(27)、滑轮支架(28)、滑轮(29)、滑轮轴(30)、滑轮角接触球轴承(31)、滑轮轴承端盖(32)、滑轮轴承座(33)、配重块(34)、配重滑块(35)、配重导轨(36)、配重支架(37)、钢丝绳(38)、支撑脚组件(39)、升降伺服电机(40)、蜗轮蜗杆减速机(41)、升降轴承端盖(42)、升降锁紧螺母(43)、升降轴承座(44)、升降角接触球轴承(45)、升降限位块(46)、升降丝杠(47)、遮光片(48)、升降螺母(49)、升降转接支架(50)、光电传感器(51)、激光笔(52)。
一种可调高度的紧凑型高精度极化转台由极化组件和升降组件两个部分组成，如图6、图7、图8和图9所示；
极化组件的主要支撑部件是极化转盘轴承组件(14)，将其内圈与极化框架(1)的外侧法兰面联接，将其外圈安装极化台面(19)；极化框架(1)的内部法兰面安装极化轴承座(2)，在极化轴承座(2)上依次安装极化角接触球轴承(12)和极化轴承端盖(13)；极化轴(10)插入极化角接触球轴承(12)内圈，右端与极化台面(19)联接，左端用极化锁紧螺母(3)固定，并且在极化轴(10)的中段安装有编码器(5)，编码器(5)的壳体通过编码器支架(4)固定在极化框架(1)内部；
在极化轴系内部，除上述零部件以外，还安装有其它附加零部件，安装方式如下：旋转关节(9)通过法兰端与旋转关节支架(6)联接，旋转关节支架(6)与极化轴(10)左端面联接，由主轴带动旋转关节旋转；旋转关节拨架(11)外侧固定在极化框架(1)内部，旋转关节拨架(11)的中心方孔限制旋转关节(9)的尾部旋转；台面插座(7)和激光笔(52)固定在台面插座板(8)的螺纹孔内。
极化轴系在安装完毕支撑部分，还需安装蜗杆驱动组件，将蜗杆支架(21)安装在极化框架(1)外侧，内部安装有两个蜗杆角接触球轴承(18)和蜗杆(20)，蜗杆(20)的尾端用蜗杆锁紧螺母(23)固定，蜗杆(20)的输入端通过极化联轴器(17)与极化伺服电机(15)的输出轴联接；极化电机支架(16)固定在蜗杆支架(21)的首端压紧轴承外圈，蜗杆轴承端盖(22)在蜗杆支架(21)的尾端压紧轴承外圈；在极化电机支架(16)的上端安装极化伺服电机(15)。
升降组件的主要支撑部件是升降台面(24)、升降滑块(25)和升降导轨(26)支撑极化组件，升降框架(27)前端固定有2根升降导轨(26)，升降导轨(26)上分别安装有1个升降滑块(25)，2个升降滑块(25)共同支撑升降台面(24)沿升降导轨(26)上下滑动；升降丝杠(47)上下两端分别由1组轴承组件支撑，该轴承组件由升降轴承端盖(42)、升降锁紧螺母(43)、升降轴承座(44)、升降角接触球轴承(45)和升降限位块(46)5种零部件组成，升降丝杠(47)的中间部分配合有升降螺母(49)，升降螺母(49)的法兰面与升降转接支架(50)联接，升降转接支架(50)与升降台面(24)联接；升降丝杠(47)的输入端依次与蜗轮蜗杆减速机(41)和升降伺服电机(40)联接，蜗轮蜗杆减速机(41)通过法兰面固定在升降框架(27)上；升降框架(27)前端安装有2个光电传感器(51)，通过固定在升降台面(24)侧面的遮光片(48)限定升降范围。
配重滑块(35)、配重导轨(36)和配重支架(37)支撑配重块(34)，这4中零件构成配重组件；升降框架(27)后端固定有1根配重导轨(36)，配重导轨(36)上安装有1个配重滑块(35)，配重滑块(35)上固定有配重支架(37)沿配重导轨(36)上下滑动，在配重支架(37)的安装面上固定有6块配重块(34)。
升降框架(27)顶端固定有滑轮支架(28)，在滑轮支架(28)的2个安装孔内分别安装有1套滑轮组件，滑轮组件由滑轮(29)、滑轮轴(30)、滑轮角接触球轴承(31)、滑轮轴承端盖(32)和滑轮轴承座(33)5种零件组成，其中轮角接触球轴承(31)、滑轮轴承端盖(32)和滑轮轴承座(33)3种零件都是成对使用。
升降框架(27)底端安装了6组支撑脚组件(39)，方便调平并支撑整个设备的重量。
极化组件和配重组件两者产生的重力由钢丝绳(38)向上拉起并悬挂在两套滑轮组件上，由于经过两套定滑轮组件，因此钢丝绳(38)一端的重力方向经过两次变换，在另一端变成了拉力。
激光笔(52)在完成接收端天线初始对准后便可拆卸下来，在极化台面(19)上安装工装以及标准增益天线。
极化组件内部配置有旋转关节(9)，通过该部件可以将标准增益天线的高频信号传输至测试仪器，因此极化轴系可连续旋转。
在升降组件内部，升降丝杠(47)的两端都有升降限位块(46)做机械限位；在升降组件外部，升降框架(27)的上下两端安装有光电传感器(51)，通过升降台面(24)上安装的遮光片(48)上下移动做电气限位。
极化组件内部所使用的角度反馈信息由独立的角度编码器提供，升降高度信息由电机自带的多圈绝对式角度编码器和丝杠的导程共同计算的得出。
本发明未详细描述内容未本领域技术人员公知技术。

Claims (6)

1.一种可调高度的紧凑型高精度极化转台，其特征在于包括：极化组件和升降组件；所述极化组件包括：极化框架(1)、极化轴承座(2)、极化锁紧螺母(3)、编码器支架(4)、编码器(5)、旋转关节支架(6)、台面插座(7)、台面插座板(8)、旋转关节(9)、极化轴(10)、旋转关节拨架(11)、极化角接触球轴承(12)、极化轴承端盖(13)、极化转盘轴承组件(14)、极化伺服电机(15)、极化电机支架(16)、极化联轴器(17)、蜗杆角接触球轴承(18)、极化台面(19)、蜗杆(20)、蜗杆支架(21)、蜗杆轴承端盖(22)、蜗杆锁紧螺母(23)、激光笔(52)；所述升降组件包括：升降台面(24)、升降滑块(25)、升降导轨(26)、升降框架(27)、滑轮支架(28)、滑轮(29)、滑轮轴(30)、滑轮角接触球轴承(31)、滑轮轴承端盖(32)、滑轮轴承座(33)、配重块(34)、配重滑块(35)、配重导轨(36)、配重支架(37)、钢丝绳(38)、支撑脚组件(39)、升降伺服电机(40)、蜗轮蜗杆减速机(41)、升降轴承端盖(42)、升降锁紧螺母(43)、升降轴承座(44)、升降角接触球轴承(45)、升降限位块(46)、升降丝杠(47)、遮光片(48)、升降螺母(49)、升降转接支架(50)、光电传感器(51)；
极化框架(1)的外侧法兰面与极化转盘轴承组件(14)内圈联接，极化转盘轴承组件(14)的外圈固定极化台面(19)；极化框架(1)的内部法兰面安装极化轴承座(2)，在极化轴承座(2)上依次安装极化角接触球轴承(12)和极化轴承端盖(13)；极化轴(10)插入极化角接触球轴承(12)内圈，右端与极化台面(19)联接，左端用极化锁紧螺母(3)固定，并且在极化轴(10)的中段安装有编码器(5)，编码器(5)的壳体通过编码器支架(4)固定在极化框架(1)内部；旋转关节(9)通过法兰端与旋转关节支架(6)联接，旋转关节支架(6)与极化轴(10)左端面联接，由主轴带动旋转关节旋转；旋转关节拨架(11)外侧固定在极化框架(1)内部，旋转关节拨架(11)的中心方孔限制旋转关节(9)的尾部旋转；台面插座(7)和激光笔(52)固定在台面插座板(8)的螺纹孔内；
蜗杆支架(21)安装在极化框架(1)外侧，内部安装有两个蜗杆角接触球轴承(18)和蜗杆(20) ，蜗杆(20)的尾端用蜗杆锁紧螺母(23)固定，蜗杆(20)的输入端通过极化联轴器(17)与极化伺服电机(15)的输出轴联接；极化电机支架(16)固定在蜗杆支架(21)的首端压紧轴承外圈，蜗杆轴承端盖(22)在蜗杆支架(21)的尾端压紧轴承外圈；在极化电机支架(16)的上端安装极化伺服电机(15)；
升降框架(27)前端固定有2根升降导轨(26)，升降导轨(26)上分别安装有1个升降滑块(25)，2个升降滑块(25)共同支撑升降台面(24)沿升降导轨(26)上下滑动；升降丝杠(47)上下两端分别由1组轴承组件支撑，该轴承组件由升降轴承端盖(42)、升降锁紧螺母(43)、升降轴承座(44)、升降角接触球轴承(45)和升降限位块(46)5种零部件组成，升降丝杠(47)的中间部分配合有升降螺母(49)，升降螺母(49)的法兰面与升降转接支架(50)联接，升降转接支架(50)与升降台面(24)联接；升降丝杠(47)的输入端依次与蜗轮蜗杆减速机(41)和升降伺服电机(40)联接，蜗轮蜗杆减速机(41)通过法兰面固定在升降框架(27)上；
升降框架(27)前端安装有2个光电传感器(51)，通过固定在升降台面(24)侧面的遮光片(48)限定升降范围；
升降框架(27)后端固定有1根配重导轨(36) ，配重导轨(36)上安装有1个配重滑块(35)，配重滑块(35)上固定有配重支架(37)沿配重导轨(36)上下滑动，在配重支架(37)的安装面上固定有6块配重块(34)；
升降框架(27)顶端固定有滑轮支架(28)，在滑轮支架(28)的2个安装孔内分别安装有1套滑轮组件，滑轮组件由滑轮(29)、滑轮轴(30)、滑轮角接触球轴承(31)、滑轮轴承端盖(32)和滑轮轴承座(33)5种零件组成，其中轮角接触球轴承(31)、滑轮轴承端盖(32)和滑轮轴承座(33)3种零件都是成对使用；
升降框架(27)底端由6组支撑脚组件(39)支撑整个设备的重量。
2.根据权利要求1所述的一种可调高度的紧凑型高精度极化转台，其特征是：极化转盘轴承组件(14)是由转盘轴承和蜗轮组成的，蜗轮的内圆柱面与转盘轴承外圈的外圆柱面过盈配合，并安装6个骑缝螺钉加以固定。
3.根据权利要求1所述的一种可调高度的紧凑型高精度极化转台，其特征是：激光笔(52)固定在台面插座板(8)的螺纹孔内，激光笔(52)发出的激光束与极化轴线重合，激光束在任意面上的投影即为极化轴的投影。
4.根据权利要求1所述的一种可调高度的紧凑型高精度极化转台，其特征是：极化伺服电机(15)、极化电机支架(16)、极化联轴器(17)、蜗杆角接触球轴承(18)、蜗杆(20)、蜗杆支架(21)、蜗杆轴承端盖(22)和蜗杆锁紧螺母(23)8种零部件构成的蜗杆组件可整体装卸；以极化转盘轴承组件(14)为参照，在蜗杆支架(21)的安装面上开有3个径向和3个切向“一字”沉孔，方便调整蜗轮和蜗杆的配合精度。
5.根据权利要求1所述的一种可调高度的紧凑型高精度极化转台，其特征是：配重块(34)在钢丝绳(38)和2个定滑轮(29)的作用下，使极化组件向下的重力和钢丝绳(38)向上的拉力配平，误差可控制在摩擦力范围内。
6.根据权利要求1所述的一种可调高度的紧凑型高精度极化转台，其特征是：升降伺服电机(40)经蜗轮蜗杆减速机(41)、升降丝杠(47)、升降螺母(49)、升降转接支架(50)和升降台面(24)，最终将扭矩转化为推力或拉力，带动整个极化组件上下运动，进而调整极化轴线的高度。
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