CN110043560A - 三维直线滚动导轨 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种三维直线滚动导轨，包括X向滑轨、XY向二维滑座、YZ一体二维滑轨和Z向滑座，其中，所述的YZ一体二维滑轨包括Y轴滑轨和与Y轴滑轨固定一体的至少一个Z轴滑轨，Z轴滑轨上连接有Z向滑座，Z向滑座沿Z轴滑动；Y轴滑轨上连接有至少一个XY向二维滑座，XY向二维滑座沿Y轴滑动；所述的XY向二维滑座连接有X向滑轨，X向滑轨沿X轴滑动。本发明组成转角限位器时，三维滑轨仅与安装光电设备的上安装板、与基础相连的下安装板相连，结构紧凑，取消了采用一维导轨结构的连接件（板）和大量的螺钉。并且结构刚性好，转角限位功能稳定可靠。
Description
技术领域
本发明涉及隔振器领域，具体是一种三维直线滚动导轨。
背景技术
目前，航姿测控光电设备如惯性导航仪、陀螺仪、雷达、光学平台等，在运载工具上的安装方式主要是刚性安装，也有少量的弹性安装。
1 刚性安装
刚性安装方式对该类电子设备初始标定的坐标（X0，Y0，Z0）和位姿参数（ѰX，ѰY，ѰZ）状态的稳定性和可靠性保持较好。但对该类电子设备自身的环境适应性要求较高，特别是对它们的抗强冲击和强烈振动能力要求更高。有时即使对它们进行电性能和结构加固也无法达到使用要求，造成无合格光电产品可用的状态。此时，不得不采用弹性支撑平台对其所承受的强冲击、振动进行隔离。
2弹性安装平台
弹性安装平台必须具有如下功能：
（1）对航姿测控光电设备进行有效的振动冲击隔离；
（2）保证平台只能有X、Y、Z三轴向的自由直线位移，而不允许有超出控制精度要求的微转角位移。
目前常用的微转角弹性支承平台有二类：一是转角位移误差有光电设备补偿的“一种高精度冲击隔离器”，专利申请公布编号CN 105020329 A。二是转角位移误差无光电信号设备补偿的“舰载激光惯导系统冲击隔离器的设计”中给出的六连杆冲击隔离器。
以上两种机构的机械原理是相同的，并且每个支承杆均采用了弹簧-阻尼形式。两者的十二个铰支点均被分别安排在上、下安装基面上。
由于支承杆是弹簧-阻尼形成，在强冲击过程中，上基座与下基座之间是无法保持平行，更没有转角位移限位功能，因此冲击过程中可能六个自由度均有相对位移，电子设备会丢失目标，只有在弹簧-阻尼力作用下，使上、下安装基座达到静止状态。此时上、下安装基面的相对转角位移（ѰX，ѰY，ѰZ）误差，就是该机构的“复位精度”，前者在专利文件中给出的复位精度为1分；后者的论文中给出的理论动态精度为33角秒。上述弹性安装结构形式有如下特点：
（1）阻尼力对复位时间、复位精度影响较突出。
（a）由于阻尼力小了，复位时间长（≥0.5秒）；
（b）阻尼力大了，则在复位时上、下安装平台恢复到相关平衡状态的误差大，复位时间少了，但复位精度差了。
（2）设备偏心对弹性支承杆的弹性特性影响。
当设备的重心在上安装面上有偏心时，六根支承杆中的弹簧刚度和阻尼力大小的分布和调节困难，不易实现隔振缓冲系统的解耦设计。
（3）液体阻尼优于干摩擦阻尼。
由于液体阻尼力正比于速度变化量，为此，当采用液体阻尼使强冲击时瞬态速度变化量ΔV大，阻尼大。冲击后，恢复时速度低、阻尼力小，复位时间较短，并且在冲击和复位过程中采用了光电补偿，故该方案指向性精度较高。
但必须指出的是：安装在下安装基座的光电仪器必须能承受强冲击环境，否则补偿不会有效。
究其原因，是其弹性阻尼特性无法根据其三轴向的隔振缓冲性能要求和复位功能要求，分别进行优化设计。
为需要进行精密角限位的光电设备，需要提供一种由角限位器组件和隔振缓冲器组成的平台。它既能对外界强烈的振动冲击进行有效隔离，又能对振动冲击过程中和冲击后的转角位移进行有效限制，从而确保了光电设备的精密定位精度。
精密转角限位器（以下简称转角限位器）可采用直线滚动导轨作为基本构件，配以必要的连接件组成。
一维直线滚动导轨（以下简称一维导轨）如图1所示，它主要由一维滑轨和一维滑座组成。
垂向一维导轨上置或下置取决于水平向和垂向冲击加速度大小，水平向冲击加速度大于垂向冲击加速度时，垂向导轨上置，可减少垂向导轨所受到的水平冲击力；反之，垂向导轨下置，可减轻水平导轨的垂向冲击力。采用一维直线导轨组成的垂向导轨上置的一维导轨转角限位器结构，优点是可根据光电设备的质量m0和振动冲击等工作环境选择相应的一维滑座，并按照允许的安装空间选取合适的连接件。
其缺点是：
1、连接件的加工精度和形位公差要求要很高；
2、多层螺钉安装，造成整体的结构刚度较差，在强冲击下，转角限位精度下降。
二维直线导轨（以下简称二维导轨）如图2所示，它由一个二维滑座和X向滑轨、Y向滑轨组成。其优点是X、Y向滑座是一个整体，减少了X轴和Y轴滑座间的连接件，其缺点是Z轴仍需附加连接件。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种三维直线滚动导轨，组成转角限位器单元，Y轴滑轨仅与安装光电设备的上安装板相连，Z轴滑座与下安装板相连，结构紧凑，取消了采用一维导轨结构的连接件（板）和大量的螺钉。并且结构刚性好，转角限位功能稳定可靠。
本发明包括X向滑轨、XY向二维滑座、YZ一体二维滑轨和Z向滑座，其中，所述的YZ一体二维滑轨包括Y轴滑轨与Y轴滑轨固定的至少一个Z轴滑轨，Z轴滑轨上连接有Z向滑座，Z向滑座沿Z轴滑动；Y轴滑轨上连接有至少一个XY向二维滑座，XY向二维滑座沿Y轴滑动；所述的XY向二维滑座连接有X向滑轨，X向滑轨沿X轴滑动。
进一步改进，所述的Y轴滑轨上固定有一个Z轴滑轨和一个XY向二维滑座组成T型结构。
进一步改进，所述的Y轴滑轨上固定有两个Z轴滑轨和两个XY向二维滑座组成π型结构。π型三维导轨轴向的抗水平冲击能力优于T型三维导轨。
进一步改进，所述的Z向滑座为直线滚珠轴承座。所述的滑轨截面可以为圆形、双V形或花键形。
本发明有益效果在于：组成转角限位器时，Y轴滑轨仅与安装光电设备的上安装板相连，Z轴滑座与下安装板相连，结构紧凑，取消了采用一维导轨结构的连接件（板）和大量的螺钉。并且结构刚性好，转角限位功能稳定可靠。
附图说明
图1为一维直线滚动导轨示意图。
图2为二维直线滚动导轨示意图。
图3为本发明T型结构示意图。
图4为本发明π型结构示意图。
图5为本发明T型结构主视图。
图6为双V形滑轨截面示意图。
图7为花键形滑轨截面示意图。
图8为直线滚珠轴承座示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明结构如图3和图4所示，包括X向滑轨1、XY向二维滑座2、YZ一体二维滑轨3和Z向滑座4，其中，所述的YZ一体二维滑轨包括Y轴滑轨与Y轴滑轨固定的至少一个Z轴滑轨，Z轴滑轨上连接有Z向滑座，Z向滑座沿Z轴滑动；Y轴滑轨上连接有至少一个XY向二维滑座，XY向二维滑座沿Y轴滑动；所述的XY向二维滑座连接有X向滑轨，X向滑轨沿X轴滑动。
所述的Z向滑座为直线滚珠轴承座，如图8所示。所述的滑轨截面可以为圆形、双V形（如图6所示）或花键形（如图7所示）。
实施例1
Y轴滑轨上固定有一个Z轴滑轨和一个XY向二维滑座组成如图3所示的T型结构，其主视图如图5所示。
实施例2
Y轴滑轨上固定有两个Z轴滑轨和两个XY向二维滑座组成如图4所示的π型结构。π型三维导轨轴向的抗水平冲击能力优于T型三维导轨。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种三维直线滚动导轨，其特征在于：包括X向滑轨、XY向二维滑座、YZ一体二维滑轨和Z向滑座，其中，所述的YZ一体二维滑轨包括Y轴滑轨与Y轴滑轨固定的至少一个Z轴滑轨，Z轴滑轨上连接有Z向滑座，Z向滑座沿Z轴滑动；Y轴滑轨上连接有至少一个XY向二维滑座，XY向二维滑座沿Y轴滑动；所述的XY向二维滑座连接有X向滑轨，X向滑轨沿X轴滑动。
2.根据权利要求1所述的三维直线滚动导轨，其特征在于：所述的YZ一体二维滑轨由Y轴滑轨刚性连接一个Z轴滑轨组成T型二维滑轨结构。
3.根据权利要求1所述的三维直线滚动导轨，其特征在于：所述的YZ一体二维滑轨由Y轴滑轨刚性连接两个Z轴滑轨组成π型二维滑轨结构。
4.根据权利要求1所述的三维直线滚动导轨，其特征在于：所述的Z向滑座为直线滚珠轴承座。
5.根据权利要求1所述的三维直线滚动导轨，其特征在于：所述的滑轨截面可以为圆形、双V形或花键形。
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