CN109631879B - 一种正交锁紧的双轴转位机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种正交锁紧的双轴转位机构，包括外壳体、惯组本体、外框、锁紧机构Ⅰ、内框旋转电机、外框旋转电机、内框角度反馈组件和外框角度反馈组件，锁紧机构Ⅰ设置在所述外壳体的侧壁上，该锁紧机构Ⅰ包括锁紧电机Ⅰ、蜗杆Ⅰ、蜗轮Ⅰ、锁紧齿盘和本体锁定齿盘，该蜗轮Ⅰ靠近所述外框的一侧延伸有圆凸台Ⅰ，圆凸台Ⅰ上设置有外螺纹并且圆凸台Ⅰ通过该外螺纹连接所述锁紧齿盘；外框旋转电机的电机轴连接所述外框；内框旋转电机和内框角度反馈组件均安装在所述外框上。本发明通过采用正交锁紧的双轴转位机构，能够有效解决具有双轴旋转轴系的惯组在锁紧状态下实现刚性捷联的功能，可用于具有自标定和自对准功能的双轴转位机构中。

Description

一种正交锁紧的双轴转位机构
技术领域
本发明属于捷联式惯性导航系统领域，更具体地，涉及一种正交锁紧的双轴转位机构。
背景技术
传统捷联惯组在使用之间需要人工对准，人工对准所需光学仪器较大，而且瞄准时间较长，大大影响飞行器的响应机动性。在此背景下具有自标定和自对准的惯组应运而生，如何保证惯组在完成自标定和自对准功能后的刚性捷联便成为需要面对的首要问题。
惯性测量组合(简称惯组)作为飞行器控制系统的核心，其参数直接影响其使用精度。传统捷联惯组通过定期地面标定来校准惯组内部参数，由于惯组一次校准之后存放周期较短，故需要经常进行标定，而频繁的标定会降低惯组的工作效率。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种正交锁紧的双轴转位机构，在惯组本体实现自标定和自对准功能后完成对其锁紧，实现刚性捷联，具有良好的锁紧可靠性。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种正交锁紧的双轴转位机构，包括外壳体、惯组本体、外框、锁紧机构Ⅰ、内框旋转电机、外框旋转电机、内框角度反馈组件和外框角度反馈组件，其中，所述外框设置在所述外壳体内；
所述锁紧机构Ⅰ设置在所述外壳体的侧壁上，该锁紧机构Ⅰ包括锁紧电机Ⅰ、蜗杆Ⅰ、蜗轮Ⅰ、锁紧齿盘和本体锁定齿盘，所述锁紧电机Ⅰ与所述蜗杆Ⅰ连接，所述蜗杆Ⅰ连接所述蜗轮Ⅰ，所述蜗轮Ⅰ的中心线水平设置，该蜗轮Ⅰ靠近所述外框的一侧延伸有圆凸台Ⅰ，所述圆凸台Ⅰ上设置有外螺纹并且圆凸台Ⅰ通过该外螺纹连接所述锁紧齿盘，所述锁紧齿盘上设置有移动导向槽Ⅰ并且该移动导向槽Ⅰ与蜗轮Ⅰ的中心线平行，所述外壳体上设置有用于防止所述锁紧齿盘转动的限位凸台Ⅰ并且该限位凸台Ⅰ伸入所述移动导向槽Ⅰ内；所述本体锁定齿盘设置在所述外框上，以与所述锁紧齿盘啮合来限制所述外框的位移；
所述外框旋转电机和外框角度反馈组件均设置在所述外壳体上，所述外框旋转电机的电机轴连接所述外框并且该外框旋转电机的电机轴竖直设置，所述外框角度反馈组件用于测量所述外框转动的角度；
所述惯组本体安装在所述外框内，所述内框旋转电机和内框角度反馈组件均安装在所述外框上，所述内框旋转电机的电机轴与所述惯组本体连接该内框旋转电机的电机轴水平设置，所述内框角度反馈组件用于测量惯组本体转动的角度。
优选地，还包括锁紧机构Ⅱ，所述锁紧机构Ⅰ和锁紧机构Ⅱ分别设置在所述外壳体的左侧壁和右侧壁上，所述外框位于所述锁紧机构Ⅰ和锁紧机构Ⅱ之间；
所述该锁紧机构Ⅱ包括锁紧电机Ⅱ、蜗杆Ⅱ、蜗轮Ⅱ、锁紧压块和本体锁定压块，所述锁紧电机Ⅱ与所述蜗杆Ⅱ连接，所述蜗杆Ⅱ连接所述蜗轮Ⅱ，所述蜗轮Ⅱ的中心线水平设置，该蜗轮Ⅱ靠近所述外框的一侧延伸有圆凸台Ⅱ，所述圆凸台Ⅱ上设置有外螺纹并且圆凸台Ⅱ通过该外螺纹连接所述锁紧压块，所述锁紧压块上设置有移动导向槽Ⅱ并且该移动导向槽Ⅱ与蜗轮Ⅱ的中心线平行，所述外壳体上设置有用于防止所述锁紧齿盘转动的限位凸台Ⅱ并且该限位凸台Ⅱ伸入所述移动导向槽Ⅱ内，所述本体锁定压块设置在所述外框上并且该本体锁定压块靠近锁紧压块的一侧设置有凸曲面，所述锁紧压块在靠近所述本体锁定压块的一侧设置有与所述凸曲面相应的凹曲面，以用于压住所述凸曲面，从而限制所述外框的位移。
优选地，所述蜗轮Ⅰ和蜗轮Ⅱ的中心线同线。
优选地，所述外壳体上设置有多个用于连接飞行器舱段的安装孔。
优选地，控制器基于外框角度反馈组件反馈的信息来控制外框旋转电机的转动，从而实现外框转位角度的闭环控制。
优选地，控制器基于内框角度反馈组件反馈的信息来控制内框旋转电机的转动，从而实现内框转位角度的闭环控制。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1)本发明所述的一种正交锁紧的双轴转位机构为双轴转位机构锁紧轴与外框轴和内框轴三轴正交。内框轴和外框轴分别为惯组提供绕内框轴和外框轴的旋转能力，以便惯组实现自标定和自对准功能。锁紧轴与内框轴和外框轴正交，能够在惯组锁紧时，为保证惯组足够的锁紧刚性，该双轴转位机构具有良好的锁紧可靠性。
2)本发明通过采用正交锁紧的双轴转位机构，能够有效解决具有双轴旋转轴系的惯组在锁紧状态下实现刚性捷联的功能，可用于具有自标定和自对准功能的双轴转位机构中。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中沿A-A线的剖视示意图。
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，以下结合附图及实施例，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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1、图2所示，一种正交锁紧的双轴转位机构，包括外壳体1、惯组本体2、外框3、锁紧机构Ⅰ4、内框旋转电机6、外框旋转电机8、内框角度反馈组件7和外框角度反馈组件9，其中，所述外框3设置在所述外壳体1内；
所述锁紧机构Ⅰ4设置在所述外壳体1的侧壁上，该锁紧机构Ⅰ4包括锁紧电机Ⅰ、蜗杆Ⅰ12、蜗轮Ⅰ11、锁紧齿盘13和本体锁定齿盘10，所述锁紧电机Ⅰ与所述蜗杆Ⅰ12连接，所述蜗杆Ⅰ12连接所述蜗轮Ⅰ11，所述蜗轮Ⅰ11的中心线水平设置，该蜗轮Ⅰ11靠近所述外框3的一侧延伸有圆凸台Ⅰ，所述圆凸台Ⅰ上设置有外螺纹并且圆凸台Ⅰ通过该外螺纹连接所述锁紧齿盘13，所述锁紧齿盘13上设置有移动导向槽Ⅰ并且该移动导向槽Ⅰ与蜗轮Ⅰ11的中心线平行，所述外壳体1上设置有用于防止所述锁紧齿盘13转动的限位凸台Ⅰ并且该限位凸台Ⅰ伸入所述移动导向槽Ⅰ内；所述本体锁定齿盘10设置在所述外框3上，以与所述锁紧齿盘13啮合来限制所述外框3的位移；
所述外框旋转电机8和外框角度反馈组件9均设置在所述外壳体1上，所述外框旋转电机8的电机轴连接所述外框3并且该外框旋转电机8的电机轴竖直设置，所述外框角度反馈组件9用于测量所述外框3转动的角度；
所述惯组本体2安装在所述外框3内，所述内框旋转电机6和内框角度反馈组件7均安装在所述外框3上，所述内框旋转电机6的电机轴与所述惯组本体2连接该内框旋转电机的电机轴水平设置，所述内框角度反馈组件7用于测量惯组本体2转动的角度。
进一步，还包括锁紧机构Ⅱ5，所述锁紧机构Ⅰ4和锁紧机构Ⅱ5分别设置在所述外壳体1的左侧壁和右侧壁上，所述外框3位于所述锁紧机构Ⅰ4和锁紧机构Ⅱ5之间；
所述该锁紧机构Ⅱ5包括锁紧电机Ⅱ、蜗杆Ⅱ、蜗轮Ⅱ、锁紧压块14和本体锁定压块15，所述锁紧电机Ⅱ与所述蜗杆Ⅱ连接，所述蜗杆Ⅱ连接所述蜗轮Ⅱ，所述蜗轮Ⅱ的中心线水平设置，该蜗轮Ⅱ靠近所述外框3的一侧延伸有圆凸台Ⅱ，所述圆凸台Ⅱ上设置有外螺纹并且圆凸台Ⅱ通过该外螺纹连接所述锁紧压块14，所述锁紧压块14上设置有移动导向槽Ⅱ并且该移动导向槽Ⅱ与蜗轮Ⅱ的中心线平行，所述外壳体1上设置有用于防止所述锁紧齿盘13转动的限位凸台Ⅱ并且该限位凸台Ⅱ伸入所述移动导向槽Ⅱ内，所述本体锁定压块15设置在所述外框3上并且该本体锁定压块15靠近锁紧压块14的一侧设置有凸曲面，所述锁紧压块14在靠近所述本体锁定压块15的一侧设置有与所述凸曲面相应的凹曲面，以用于压住所述凸曲面，从而限制所述外框3的位移。
进一步，所述蜗轮Ⅰ11和蜗轮Ⅱ的中心线同线。
进一步，所述外壳体1上设置有多个用于连接飞行器舱段的安装孔。
进一步，控制器基于外框角度反馈组件9反馈的信息来控制外框旋转电机8的转动，从而实现外框3转位角度的闭环控制。
进一步，控制器基于内框角度反馈组件7反馈的信息来控制内框旋转电机8的转动，从而实现内框转位角度的闭环控制。
锁紧组件Ⅰ4和锁紧组件Ⅱ5分别设置于外壳体1两侧，其中锁紧组件Ⅰ4中设置有锁紧齿盘13，锁紧组件Ⅱ中设置有锁紧压块14。
外框旋转电机8和外框角度反馈组件9分别设置于外壳体1另外两端。其中外框旋转电机8为外框3旋转提供驱动力矩，外框角度反馈组件9为外框3旋转提供角度位置监测。
外框旋转电机8和外框角度反馈组件9之间设置有外框3。
外框3上设置有内框旋转电机6和内框角度反馈组件7。其中内框旋转电机6为惯组本体2旋转提供驱动力矩，内框角度反馈组件7为惯组本体2旋转提供角度位置监测。
内框旋转电机6和内框角度反馈组件7之间设置有惯组本体2。
开始时，惯组处于锁紧状态，当惯组要实现自标定和自对准功能时，锁紧组件Ⅰ4和锁紧组件Ⅱ5响应，设置于锁紧组件Ⅰ4和锁紧组件Ⅱ5中的锁紧电机得到信号开始旋转，锁紧电机正转驱动蜗杆11转动，蜗轮12在蜗杆11的驱动下进行旋转，锁紧齿盘13和锁紧压块14和蜗轮12通过螺纹连接，在锁紧组件的防转限位作用下锁紧齿盘13和锁紧压块14做直线运动，逐渐远离本体锁定齿盘10和本体锁定压块15，完成解锁。之后内框旋转电机6和外框旋转电机8工作，和内框角度反馈组件7和外框角度反馈组件9共同组成内外框旋转闭环系统，通过内、外框旋转完成惯组自标定和自对准功能。自标定和自对准完成后，锁紧组件Ⅰ4和锁紧组件Ⅱ5响应，设置于锁紧组件Ⅰ4和锁紧组件Ⅱ5上的锁紧电机反转，带动锁紧齿盘13和锁紧压块14向惯组本体2靠拢，最终锁紧齿盘13和本体锁定齿盘10啮合，锁紧压块14和本体锁定压块15贴合，完成锁紧。
本领域的技术人员容易理解，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 (5)

1.一种正交锁紧的双轴转位机构，其特征在于，包括外壳体、惯组本体、外框、锁紧机构Ⅰ、锁紧机构Ⅱ、内框旋转电机、外框旋转电机、内框角度反馈组件和外框角度反馈组件，其中，所述外框设置在所述外壳体内；
所述锁紧机构Ⅰ设置在所述外壳体的侧壁上，该锁紧机构Ⅰ包括锁紧电机Ⅰ、蜗杆Ⅰ、蜗轮Ⅰ、锁紧齿盘和本体锁定齿盘，所述锁紧电机Ⅰ与所述蜗杆Ⅰ连接，所述蜗杆Ⅰ连接所述蜗轮Ⅰ，所述蜗轮Ⅰ的中心线水平设置，该蜗轮Ⅰ靠近所述外框的一侧延伸有圆凸台Ⅰ，所述圆凸台Ⅰ上设置有外螺纹并且圆凸台Ⅰ通过该外螺纹连接所述锁紧齿盘，所述锁紧齿盘上设置有移动导向槽Ⅰ并且该移动导向槽Ⅰ与蜗轮Ⅰ的中心线平行，所述外壳体上设置有用于防止所述锁紧齿盘转动的限位凸台Ⅰ并且该限位凸台Ⅰ伸入所述移动导向槽Ⅰ内；所述本体锁定齿盘设置在所述外框上，以与所述锁紧齿盘啮合来限制所述外框的位移；
所述外框旋转电机和外框角度反馈组件均设置在所述外壳体上，所述外框旋转电机的电机轴连接所述外框并且该外框旋转电机的电机轴竖直设置，所述外框角度反馈组件用于测量所述外框转动的角度；
所述惯组本体安装在所述外框内，所述内框旋转电机和内框角度反馈组件均安装在所述外框上，所述内框旋转电机的电机轴与所述惯组本体连接并且该内框旋转电机的电机轴水平设置，所述内框角度反馈组件用于测量惯组本体转动的角度；
所述锁紧机构Ⅰ和锁紧机构Ⅱ分别设置在所述外壳体的左侧壁和右侧壁上，所述外框位于所述锁紧机构Ⅰ和锁紧机构Ⅱ之间；
所述该锁紧机构Ⅱ包括锁紧电机Ⅱ、蜗杆Ⅱ、蜗轮Ⅱ、锁紧压块和本体锁定压块，所述锁紧电机Ⅱ与所述蜗杆Ⅱ连接，所述蜗杆Ⅱ连接所述蜗轮Ⅱ，所述蜗轮Ⅱ的中心线水平设置，该蜗轮Ⅱ靠近所述外框的一侧延伸有圆凸台Ⅱ，所述圆凸台Ⅱ上设置有外螺纹并且圆凸台Ⅱ通过该外螺纹连接所述锁紧压块，所述锁紧压块上设置有移动导向槽Ⅱ并且该移动导向槽Ⅱ与蜗轮Ⅱ的中心线平行，所述外壳体上设置有用于防止所述锁紧齿盘转动的限位凸台Ⅱ并且该限位凸台Ⅱ伸入所述移动导向槽Ⅱ内，所述本体锁定压块设置在所述外框上并且该本体锁定压块靠近锁紧压块的一侧设置有凸曲面，所述锁紧压块在靠近所述本体锁定压块的一侧设置有与所述凸曲面相应的凹曲面，以用于压住所述凸曲面，从而限制所述外框的位移。
2.根据权利要求1所述的一种正交锁紧的双轴转位机构，其特征在于，所述蜗轮Ⅰ和蜗轮Ⅱ的中心线同线。
3.根据权利要求1所述的一种正交锁紧的双轴转位机构，其特征在于，所述外壳体上设置有多个用于连接飞行器舱段的安装孔。
4.根据权利要求1所述的一种正交锁紧的双轴转位机构，其特征在于，控制器基于外框角度反馈组件反馈的信息来控制外框旋转电机的转动，从而实现外框转位角度的闭环控制。
5.根据权利要求1所述的一种正交锁紧的双轴转位机构，其特征在于，控制器基于内框角度反馈组件反馈的信息来控制内框旋转电机的转动，从而实现内框转位角度的闭环控制。
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