CN111693067A - 一种高精度小型化双轴旋转双向锁紧定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高精度小型化双轴旋转双向锁紧定位装置，包括基座、外框转系、内框转系和双向锁紧升降机构；外框转系包括旋转模块Ⅰ、监测模块Ⅰ和外轴转框；内框转系包括旋转模块Ⅱ、监测模块Ⅱ、内框夹持板Ⅰ、内框夹持板Ⅱ、磁屏蔽模块和内框转轴；双向锁紧升降机构包括定位锁紧升降机构、辅助锁紧升降机构、定分度齿盘和定锁紧螺母。外框转系、内框转系实现旋转功能，双向锁紧升降机构实现定位锁紧功能；采用集成化模块设计，整体体积小、装配维修方便，可在免拆卸情况下实现待锁紧组件自标定、自对准、自检测等功能，且零部组件的选型加工保证了该装置具有优秀的锁紧力学环境，高精度的测角精度及定位锁紧重复性，高可靠性和长使用寿命。

Description

一种高精度小型化双轴旋转双向锁紧定位装置

技术领域

本发明涉及一种高精度小型化双轴旋转双向锁紧定位装置，尤其用于惯性测量装置的双轴旋转双向锁紧定位装置，属于锁紧定位领域。

背景技术

惯性测量装置的作用是为运动载体实时测量提供相关的运动参数和运动指令，控制运动载体实现预期轨迹的运动，因其对安装使用环境要求较高，故多安装在运动载体内部，但惯性测量装置的特性要求需对其不定期进行检测标定及维护等工作，而安装位置及环境导致使用维护过程繁琐复杂，成本高。针对上述弊端，在满足传统使用工作要求的基础上，对惯性测量装置提出了新的要求，即在免拆卸状态下实现自主标定、对准、检测等功能。

现有的装置定位锁紧功能的实现采用的方式有销钉插拔定位锁紧、凸轮旋转齿盘定位锁紧、单面齿盘定位锁紧等，以上方式虽然能实现锁定定位功能，但存在结构设计、装配方式复杂，可维修性及维修方便性较差，旋转锁紧耗时长，定位精度低，旋转平稳性差，力学环境适应性差等弊端，难易满足实际应用要求。

针对现有技术中存在的上述问题，本发明设计了一种高精度小型化双轴旋转双向锁紧定位装置，以实现搭载在装置上的惯性测量装置具有双轴平稳旋转和高精度定位锁紧功能，解决了定位精度低、可维修性差、力学环境适应性差等问题，同时具有整体体积小，总重量轻等优势，在实际应用中表现优异。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种实现惯性测量装置自主标定、对准、检测等功能的锁紧定位装置，采用端齿盘双向定位锁紧，部件模块化设计，弥补现有技术结构设计和装配方式复杂，可维修性及维修方便性较差，旋转锁紧时间长，定位精度低，旋转平稳性差，力学环境适应性差等不足，从而完成本发明。

本发明提供了的技术方案如下：

一种高精度小型化双轴旋转双向锁紧定位装置，包括基座、外框转系、内框转系、以及双向锁紧升降机构；其中，基座为所属装置的基础框架；双向锁紧升降机构安装在基座上，通过双向锁紧升降机构的升降部件的升降实施待锁紧组件的锁紧、脱开操作，通过力学传递实现内框转系和外框转系由自由状态到设定位置锁紧状态之间的转换；外框转系的转轴与双向锁紧升降机构的锁紧轴垂直且安装在基座上，双向锁紧升降机构脱开状态下，外框转系相对于基座只有一个围绕外框转系转轴的旋转自由度；内框转系转轴与外框转系转轴垂直且安装在外框转系上，在双向锁紧升降机构脱开状态下，内框转系相对于外框转系只有一个围绕内框转系转轴的旋转自由度；待锁紧组件安装在内框转系上，在双向锁紧升降机构锁紧状态下，待锁紧组件、内框转系和外框转系的所有自由度得到限制，实施锁紧定位。

根据本发明提供的一种高精度小型化双轴旋转双向锁紧定位装置，具有以下有益效果：

(1)本发明中的装置采用双轴转位、定位锁紧的创新性设计，在免拆卸状态下实现惯性测量组合的自主标定、对准、检测等功能；

(2)本发明中的装置采用集成一体化设计与模块化设计相结合的设计方式，在实现使用功能的前提下，具有装置整体体积相对较小，总重量相对较轻等优势；

(3)本发明装置包含的基座、外框转系、内框转系、双向锁紧升降机构、待锁紧组件等模块采用模块化、小型化设计，保证狭小空间下的安装使用要求、可维修性及维修成本低等设计要求，具有结构、维修方便等优势；

(4)本发明装置中的外框转系、内框转系的转轴采用高精度设计装配，使各轴系具有良好的力学特点，保证其旋转平稳可靠，位置精度高，力学环境使用适应性强等优势特点；

(5)本发明装置中的监测模块嵌入外框转系、内框转系转轴中，实时监测反馈转轴的位置信息，具有实时性，高精度，高可靠性等优点；

(6)本发明装置中的升降电机模块、信息采集模块嵌入到双向锁紧升降机构中，蜗轮、蜗杆、梯形螺纹的设计应用将升降电机的旋转运动转换为升降部件的直线运动，结合直线运动球轴承的合理选择与应用，使双向锁紧升降机构具有体积小，运行平稳可靠，噪音小，结构简单紧凑，安装拆卸方便等优点；

(7)本发明装置中的定位锁紧升降机构、辅助锁紧升降机构实现双向定位锁紧，保证待锁紧组件两端对称受力，避免单向锁紧方式中转轴轴系单侧受力长时间工作后位置精度受损的缺点，双向定位锁紧提供合理可靠的力学环境，使搭载的惯性测量装置具有良好的位置精度和环境适应性；

(8)本发明装置适用于但不局限于惯性测量组合的锁紧定位，还可用于其他任何需要锁紧或者旋转定位的装置，适用范围广。

附图说明

图1示出本发明双向锁紧定位装置的结构示意图，该示意图中示出外框转系和内框转系位置关系；

图2示出本发明双向锁紧定位装置的结构示意图，该示意图中示出基座、双向锁紧升降机构位置关系；

图3示出外框转系剖视图；

图4示出内框转系剖视图；

图5示出双向锁紧升降机构剖视图；

图6示出锁紧升降机构纵向剖视图；

图7示出锁紧升降机构横向剖视图。

附图标号说明

1-基座、2-外框转系、201-旋转模块Ⅰ、2011-主动轴角接触球轴承Ⅰ、2012-旋转模块安装座Ⅰ、2013-转轴模块Ⅰ、202-监测模块Ⅰ、2021-从动轴角接触球轴承Ⅰ、2022-监测模块安装座Ⅰ、2023-信息模块Ⅰ、203-外轴转框、3-内框转系、301-旋转模块Ⅱ、3011-主动轴角接触球轴承Ⅱ、3012-旋转模块安装座Ⅱ、3013-转轴模块Ⅱ、302-监测模块Ⅱ、3021-从动轴角接触球轴承Ⅱ、3022-监测模块安装座Ⅱ、3023-信息模块Ⅱ、303-内框夹持板Ⅰ、304-内框夹持板Ⅱ、305-磁屏蔽模块、306-内框转轴、4-双向锁紧升降机构、401-定位锁紧升降机构、4011-锁紧座、4012-升降电机模块、4013-蜗杆、4014-蜗轮、4015-导向柱、4016-导向架、4017-直线运动球轴承Ⅰ、4018-直线运动球轴承Ⅱ、4019-角接触球轴承、4020-信息采集模块、4021-升降部件、402-辅助锁紧升降机构、403-定分度齿盘、404-定锁紧螺母、5-待锁紧组件。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

本发明提供了一种高精度小型化双轴旋转双向锁紧定位装置，如图1和图2所示，包括基座1、外框转系2、内框转系3、以及双向锁紧升降机构4；其中，基座1为所属装置的基础框架，为装置提供稳定的力学工作环境，保护内部组件正常工作；双向锁紧升降机构4安装在基座1上，通过双向锁紧升降机构的升降部件的升降完成待锁紧组件5的锁紧、脱开功能，通过力学传递进一步实现内框转系3和外框转系2由自由状态到设定位置锁紧状态之间的转换；外框转系2的转轴与双向锁紧升降机构4的锁紧轴垂直且安装在基座1上，双向锁紧升降机构4脱开状态下，外框转系2相对于基座1只有一个围绕外框转系2转轴的旋转自由度；内框转系3转轴与外框转系2转轴垂直且安装在外框转系2上，在双向锁紧升降机构4脱开状态下，内框转系3相对于外框转系2只有一个围绕内框转系3转轴的旋转自由度；待锁紧组件5安装在内框转系3上，在双向锁紧升降机构4锁紧状态下，待锁紧组件5、内框转系3和外框转系2的所有自由度得到限制，实现装置的锁紧定位功能。

如图1和图3所示，外框转系2包括旋转模块Ⅰ201、监测模块Ⅰ202和外轴转框203，旋转模块Ⅰ201为外轴转框203的转动提供动力，监测模块Ⅰ202实时监测反馈外轴转框203的位置信息，外轴转框203负载内框转系3。

进一步地，外框转系2通过旋转模块Ⅰ201和监测模块Ⅰ202安装在基座1上，旋转模块Ⅰ201和监测模块Ⅰ202均带有外框转系2的转轴，旋转模块Ⅰ201和监测模块Ⅰ202分别安装在外轴转框203的两端，转轴插入外轴转框203中，使旋转模块Ⅰ201、监测模块Ⅰ202和外轴转框203转动连接。

如图3所示，旋转模块Ⅰ201包括主动轴角接触球轴承Ⅰ2011、旋转模块安装座Ⅰ2012和转轴模块Ⅰ2013。旋转模块安装座Ⅰ2012为带有柱状轴承支撑件的壳体结构，与基座1固连；主动轴角接触球轴承Ⅰ2011和转轴模块Ⅰ2013依次安装在旋转模块安装座Ⅰ2012内部，且主动轴角接触球轴承Ⅰ2011的内圈与旋转模块安装座Ⅰ2012的柱状轴承支撑件配合安装(优选过盈配合)，外圈与转轴模块Ⅰ2013具有的轴承孔配合安装(优选过盈配合)，通过限位设计实现转轴模块Ⅰ2013只绕旋外框转系2转轴一个自由度旋转，转轴模块Ⅰ2013与外轴转框203固连且带动外轴转框203转动。

具体地，转轴模块Ⅰ2013带动外轴转框203转动的方式包括但不限于将电机的定子与旋转模块安装座Ⅰ2012固连，转子与转轴模块Ⅰ2013固连，转子转动带动转轴模块Ⅰ2013进而带动外轴转框203转动。

转轴模块Ⅰ2013与转轴一体化或单独设计，一体化设计时，转轴模块Ⅰ2013具有一段凸出的轴体，轴体插入外轴转框203中后再进行两者的固连；单独设计时，转轴两端分别插入转轴模块Ⅰ2013和外轴转框203中后再进行三者的固连。

监测模块Ⅰ202包括从动轴角接触球轴承Ⅰ2021、监测模块安装座Ⅰ2022和信息模块Ⅰ2023。监测模块安装座Ⅰ2022为带有柱状轴承支撑件的壳体结构，与基座1固连；从动轴角接触球轴承Ⅰ2021和信息模块Ⅰ2023依次安装在监测模块安装座Ⅰ2022内部，且从动轴角接触球轴承Ⅰ2021内圈与监测模块安装座Ⅰ2022的柱状轴承支撑件配合安装(优选过盈配合)，外圈与信息模块Ⅰ2023具有的轴承孔配合安装(优选过盈配合)，通过限位设计实现信息模块Ⅰ2023只绕旋外框转系2转轴一个自由度旋转，信息模块Ⅰ2023与外轴转框203固连且实时监测反馈外轴转框203的位置信息。

如图1和图4所示，内框转系3包括旋转模块Ⅱ301、监测模块Ⅱ302、内框夹持板Ⅰ303、内框夹持板Ⅱ304和内框转轴306。内框转系3通过旋转模块Ⅱ301和监测模块Ⅱ302安装在外轴转框203上，旋转模块Ⅱ301和监测模块Ⅱ302分别位于内框转轴306的两端且均带有内框转系3的转轴，旋转模块Ⅱ301为内框转轴306的转动提供动力，监测模块Ⅱ302实时监测反馈内框转轴306的位置信息；内框夹持板Ⅰ303固连在旋转模块Ⅱ301上，内框夹持板Ⅱ304固连在监测模块Ⅱ302上，内框转轴306两端分别与内框夹持板Ⅰ303、内框夹持板Ⅱ304固连。

进一步地，内框转系3还包括磁屏蔽模块305，磁屏蔽模块305安装在内框夹持板Ⅰ303和旋转模块Ⅱ301之间，用于屏蔽旋转模块Ⅱ301端电机产生的磁干扰。

如图4所示，旋转模块Ⅱ301包括主动轴角接触球轴承Ⅱ3011、旋转模块安装座Ⅱ3012和转轴模块Ⅱ3013。旋转模块安装座Ⅱ3012为带有柱状轴承支撑件的壳体结构，与外轴转框203固连；主动轴角接触球轴承Ⅱ3011和转轴模块Ⅱ3013依次安装在旋转模块安装座Ⅱ3012内部，且主动轴角接触球轴承Ⅱ3011的内圈与旋转模块安装座Ⅱ3012的柱状轴承支撑件配合安装(优选过盈配合)，外圈与转轴模块Ⅱ3013具有的轴承孔配合安装(优选过盈配合)，通过限位设计实现转轴模块Ⅱ3013只绕旋内框转系3转轴一个自由度旋转，转轴模块Ⅱ3013依次与内框夹持板Ⅰ303、内框转轴306固连，带动内框夹持板Ⅰ303和内框转轴306转动。

进一步地，转轴模块Ⅱ3013带动内框夹持板Ⅰ303和内框转轴306转动的方式包括但不限于将电机的定子与旋转模块安装座Ⅱ3012固连，转子与转轴模块Ⅱ3013固连，转子转动带动转轴模块Ⅱ3013进而带动内框夹持板Ⅰ303和内框转轴306转动。

转轴模块Ⅱ3013与转轴一体化或单独设计，一体化设计时，转轴模块Ⅱ3013具有一段凸出的轴体，轴体穿过内框夹持板Ⅰ303后插入内框转轴306中并进行三者的固连；单独设计时，转轴两端分别插入转轴模块Ⅱ3013、穿过内框夹持板Ⅰ303后插入内框转轴306中再进行四者的固连。

监测模块Ⅱ302包括从动轴角接触球轴承Ⅱ3021、监测模块安装座Ⅱ3022和信息模块Ⅱ3023。监测模块安装座Ⅱ3022为带有柱状轴承支撑件的壳体结构，与外轴转框203固连；从动轴角接触球轴承Ⅱ3021和信息模块Ⅱ3023依次安装在监测模块安装座Ⅱ3022内部，且从动轴角接触球轴承Ⅱ3021内圈与监测模块安装座Ⅱ3022的柱状轴承支撑件配合安装(优选过盈配合)，外圈与信息模块Ⅱ3023具有的轴承孔配合安装(优选过盈配合)，通过限位设计实现信息模块Ⅱ3023只绕旋内框转系3转轴一个自由度旋转，信息模块Ⅱ3023依次与内框夹持板Ⅱ304和内框转轴306固连且实时监测反馈内框夹持板Ⅱ304和/或内框转轴306的位置信息。

如图2和图5所示，双向锁紧升降机构4包括定位锁紧升降机构401、辅助锁紧升降机构402、定分度齿盘403、以及定锁紧螺母404。定分度齿盘403和定锁紧螺母404所在轴为内框转系3的锁紧轴，且定分度齿盘403和定锁紧螺母404分别固连在内框转系3锁紧轴方向的两端，锁紧轴与旋转模块Ⅱ301、监测模块Ⅱ302上的转轴垂直，锁紧轴在设定位置锁紧时，定分度齿盘403和定锁紧螺母404分别与定位锁紧升降机构401和辅助锁紧升降机构402啮合锁紧，对内框转轴306的所有自由度进行约束，进而对待锁紧组件5的所有自由度进行约束。

如图5至图7所示，定位锁紧升降机构401和辅助锁紧升降机构402结构形式相同，都包括锁紧座4011、升降电机模块4012、蜗杆4013、蜗轮4014、导向柱4015、导向架4016、直线运动球轴承Ⅰ4017、直线运动球轴承Ⅱ4018、角接触球轴承4019、信息采集模块4020和升降部件4021。

锁紧座4011为加工有轴承孔的壳体结构，固连在基座1上，角接触球轴承4019、蜗杆4013和蜗轮4014安装在锁紧座4011内部，且角接触球轴承4019外圈与锁紧座4011的轴承孔配合安装(优选过盈配合)，内圈与蜗杆4013和蜗轮4014的两轴端外表面配合安装；直线运动球轴承Ⅰ4017、升降部件4021安装在锁紧座4011内部，且直线运动球轴承Ⅰ4017外圈与锁紧座4011轴承孔配合安装(优选过盈配合)，内圈与升降部件4021配合安装(优选过盈配合)；导向架4016固连在锁紧座4011上，直线运动球轴承Ⅱ4018安装在导向架4016内部(优选过盈配合)，导向柱4015固连在升降部件4021上，且深入到直线运动球轴承Ⅱ4018内圈(优选过盈配合)，通过上述设计约束升降部件4021只有在锁紧座4011轴承孔轴向移动一个自由度。

升降电机模块4012固连安装在锁紧座4011上，带动蜗杆4013转动，蜗杆4013带动蜗轮4014做旋转运动，蜗轮4014与升降部件4021通过螺纹副连接(优选梯形螺纹)，将蜗轮4014的旋转运动转换为升降部件4021的直线运动，进而实现定位锁紧升降机构401、辅助锁紧升降机构402的脱开和锁紧功能；所述的信息采集模块4020安装在锁紧座4011上，实时采集反馈升降部件4021的位置信息。

进一步地，所述升降部件4021在定位锁紧升降机构401、辅助锁紧升降机构402中分别为高精度升降分度齿齿盘和曲面升降螺母；高精度升降分度齿齿盘可以与定分度齿盘403啮合锁紧，曲面升降螺母可以与定锁紧螺母404啮合锁紧。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (17)

1.一种高精度小型化双轴旋转双向锁紧定位装置，其特征在于，包括基座(1)、外框转系(2)、内框转系(3)、以及双向锁紧升降机构(4)；其中，基座(1)为所属装置的基础框架；双向锁紧升降机构(4)安装在基座(1)上，通过双向锁紧升降机构的升降部件的升降实施待锁紧组件(5)的锁紧、脱开操作，通过力学传递实现内框转系(3)和外框转系(2)由自由状态到设定位置锁紧状态之间的转换；外框转系(2)的转轴与双向锁紧升降机构(4)的锁紧轴垂直且安装在基座(1)上，双向锁紧升降机构(4)脱开状态下，外框转系(2)相对于基座(1)只有一个围绕外框转系(2)转轴的旋转自由度；内框转系(3)转轴与外框转系(2)转轴垂直且安装在外框转系(2)上，在双向锁紧升降机构(4)脱开状态下，内框转系(3)相对于外框转系(2)只有一个围绕内框转系(3)转轴的旋转自由度；待锁紧组件(5)安装在内框转系(3)上，在双向锁紧升降机构(4)锁紧状态下，待锁紧组件(5)、内框转系(3)和外框转系(2)的所有自由度得到限制，实施锁紧定位。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，外框转系(2)包括旋转模块Ⅰ(201)、监测模块Ⅰ(202)和外轴转框(203)，旋转模块Ⅰ(201)为外轴转框(203)的转动提供动力，监测模块Ⅰ(202)实时监测反馈外轴转框(203)的位置信息，外轴转框(203)负载内框转系(3)；

外框转系(2)通过旋转模块Ⅰ(201)和监测模块Ⅰ(202)安装在基座(1)上，旋转模块Ⅰ(201)和监测模块Ⅰ(202)均带有外框转系(2)的转轴，旋转模块Ⅰ(201)和监测模块Ⅰ(202)分别安装在外轴转框(203)的两端，转轴插入外轴转框(203)中，使旋转模块Ⅰ(201)、监测模块Ⅰ(202)和外轴转框(203)转动连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，旋转模块Ⅰ(201)包括主动轴角接触球轴承Ⅰ(2011)、旋转模块安装座Ⅰ(2012)和转轴模块Ⅰ(2013)；

旋转模块安装座Ⅰ(2012)为带有柱状轴承支撑件的壳体结构，与基座(1)固连；主动轴角接触球轴承Ⅰ(2011)和转轴模块Ⅰ(2013)依次安装在旋转模块安装座Ⅰ(2012)内部，且主动轴角接触球轴承Ⅰ(2011)的内圈与旋转模块安装座Ⅰ(2012)的柱状轴承支撑件配合安装，外圈与转轴模块Ⅰ(2013)具有的轴承孔配合安装；转轴模块Ⅰ(2013)只绕旋外框转系(2)转轴一个自由度旋转，转轴模块Ⅰ(2013)与外轴转框(203)固连且带动外轴转框(203)转动。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，监测模块Ⅰ(202)包括从动轴角接触球轴承Ⅰ(2021)、监测模块安装座Ⅰ(2022)和信息模块Ⅰ(2023)；

监测模块安装座Ⅰ(2022)为带有柱状轴承支撑件的壳体结构，与基座(1)固连；从动轴角接触球轴承Ⅰ(2021)和信息模块Ⅰ(2023)依次安装在监测模块安装座Ⅰ(2022)内部，且从动轴角接触球轴承Ⅰ(2021)内圈与监测模块安装座Ⅰ(2022)的柱状轴承支撑件配合安装，外圈与信息模块Ⅰ(2023)具有的轴承孔配合安装；信息模块Ⅰ(2023)只绕旋外框转系(2)转轴一个自由度旋转，信息模块Ⅰ(2023)与外轴转框(203)固连且实时监测反馈外轴转框(203)的位置信息。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，主动轴角接触球轴承Ⅰ(2011)的内圈与旋转模块安装座Ⅰ(2012)的柱状轴承支撑件过盈配合，外圈与转轴模块Ⅰ(2013)具有的轴承孔过盈配合。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，从动轴角接触球轴承Ⅰ(2021)内圈与监测模块安装座Ⅰ(2022)的柱状轴承支撑件过盈配合，外圈与信息模块Ⅰ(2023)具有的轴承孔过盈配合。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，内框转系(3)包括旋转模块Ⅱ(301)、监测模块Ⅱ(302)、内框夹持板Ⅰ(303)、内框夹持板Ⅱ(304)和内框转轴(306)；

内框转系(3)通过旋转模块Ⅱ(301)和监测模块Ⅱ(302)安装在外轴转框(203)上，旋转模块Ⅱ(301)和监测模块Ⅱ(302)分别位于内框转轴(306)的两端且均带有内框转系(3)的转轴，旋转模块Ⅱ(301)为内框转轴(306)的转动提供动力，监测模块Ⅱ(302)实时监测反馈内框转轴(306)的位置信息；内框夹持板Ⅰ(303)固连在旋转模块Ⅱ(301)上，内框夹持板Ⅱ(304)固连在监测模块Ⅱ(302)上，内框转轴(306)两端分别与内框夹持板Ⅰ(303)、内框夹持板Ⅱ(304)固连。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，内框转系(3)还包括磁屏蔽模块(305)，磁屏蔽模块(305)安装在内框夹持板Ⅰ(303)和旋转模块Ⅱ(301)之间，屏蔽旋转模块Ⅱ(301)端电机产生的磁干扰。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，旋转模块Ⅱ(301)包括主动轴角接触球轴承Ⅱ(3011)、旋转模块安装座Ⅱ(3012)和转轴模块Ⅱ(3013)；

旋转模块安装座Ⅱ(3012)为带有柱状轴承支撑件的壳体结构，与外轴转框(203)固连；主动轴角接触球轴承Ⅱ(3011)和转轴模块Ⅱ(3013)依次安装在旋转模块安装座Ⅱ(3012)内部，且主动轴角接触球轴承Ⅱ(3011)的内圈与旋转模块安装座Ⅱ(3012)的柱状轴承支撑件配合安装，外圈与转轴模块Ⅱ(3013)具有的轴承孔配合安装；转轴模块Ⅱ(3013)只绕旋内框转系(3)转轴一个自由度旋转，转轴模块Ⅱ(3013)依次与内框夹持板Ⅰ(303)、内框转轴(306)固连，带动内框夹持板Ⅰ(303)和内框转轴(306)转动。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，监测模块Ⅱ(302)包括从动轴角接触球轴承Ⅱ(3021)、监测模块安装座Ⅱ(3022)和信息模块Ⅱ(3023)；

监测模块安装座Ⅱ(3022)为带有柱状轴承支撑件的壳体结构，与外轴转框(203)固连；从动轴角接触球轴承Ⅱ(3021)和信息模块Ⅱ(3023)依次安装在监测模块安装座Ⅱ(3022)内部，且从动轴角接触球轴承Ⅱ(3021)内圈与监测模块安装座Ⅱ(3022)的柱状轴承支撑件配合安装，外圈与信息模块Ⅱ(3023)具有的轴承孔配合安装；信息模块Ⅱ(3023)只绕旋内框转系(3)转轴一个自由度旋转，信息模块Ⅱ(3023)依次与内框夹持板Ⅱ(304)和内框转轴(306)固连且实时监测反馈内框夹持板Ⅱ(304)和/或内框转轴(306)的位置信息。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，主动轴角接触球轴承Ⅱ(3011)的内圈与旋转模块安装座Ⅱ(3012)的柱状轴承支撑件过盈配合，外圈与转轴模块Ⅱ(3013)具有的轴承孔过盈配合。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，从动轴角接触球轴承Ⅱ(3021)内圈与监测模块安装座Ⅱ(3022)的柱状轴承支撑件过盈配合，外圈与信息模块Ⅱ(3023)具有的轴承孔过盈配合。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，双向锁紧升降机构(4)包括定位锁紧升降机构(401)、辅助锁紧升降机构(402)、定分度齿盘(403)和定锁紧螺母(404)；

定分度齿盘(403)和定锁紧螺母(404)所在轴为内框转系(3)的锁紧轴，且定分度齿盘(403)和定锁紧螺母(404)分别固连在内框转系(3)锁紧轴方向的两端，锁紧轴锁紧时，定分度齿盘(403)和定锁紧螺母(404)分别与定位锁紧升降机构(401)和辅助锁紧升降机构(402)啮合锁紧，对内框转轴(306)的所有自由度进行约束，进而对待锁紧组件(5)的所有自由度进行约束。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，定位锁紧升降机构(401)和辅助锁紧升降机构(402)结构形式相同，都包括锁紧座(4011)、升降电机模块(4012)、蜗杆(4013)、蜗轮(4014)、导向柱(4015)、导向架(4016)、直线运动球轴承Ⅰ(4017)、直线运动球轴承Ⅱ(4018)、角接触球轴承(4019)、信息采集模块(4020)和升降部件(4021)；

锁紧座(4011)为加工有轴承孔的壳体结构，固连在基座(1)上，角接触球轴承(4019)、蜗杆(4013)和蜗轮(4014)安装在锁紧座(4011)内部，且角接触球轴承(4019)外圈与锁紧座(4011)的轴承孔配合安装，内圈与蜗杆(4013)和蜗轮(4014)的两轴端外表面配合安装；直线运动球轴承Ⅰ(4017)、升降部件(4021)安装在锁紧座(4011)内部，且直线运动球轴承Ⅰ(4017)外圈与锁紧座(4011)轴承孔配合安装，内圈与升降部件(4021)配合安装；导向架(4016)固连在锁紧座(4011)上，直线运动球轴承Ⅱ(4018)安装在导向架(4016)内部，导向柱(4015)固连在升降部件(4021)上，且深入到直线运动球轴承Ⅱ(4018)内圈，升降部件(4021)只在锁紧座(4011)轴承孔轴向移动一个自由度；

升降电机模块(4012)固连安装在锁紧座(4011)上，带动蜗杆(4013)转动，蜗杆(4013)带动蜗轮(4014)做旋转运动，蜗轮(4014)与升降部件(4021)通过螺纹副连接，将蜗轮(4014)的旋转运动转换为升降部件(4021)的直线运动，进而实现定位锁紧升降机构(401)、辅助锁紧升降机构(402)的脱开和锁紧功能；

信息采集模块(4020)安装在锁紧座(4011)上，实时采集反馈升降部件(4021)的位置信息。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述升降部件(4021)在定位锁紧升降机构(401)、辅助锁紧升降机构(402)中分别为升降分度齿齿盘和曲面升降螺母；升降分度齿齿盘可以与定分度齿盘(403)啮合锁紧，曲面升降螺母可以与定锁紧螺母(404)啮合锁紧。

16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，蜗轮(4014)与升降部件(4021)上的螺纹为梯形螺纹。

17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，角接触球轴承(4019)外圈与锁紧座(4011)的轴承孔过盈配合；

直线运动球轴承Ⅰ(4017)外圈与锁紧座(4011)轴承孔过盈配合，内圈与升降部件(4021)过盈配合；

导向架(4016)固连在锁紧座(4011)上，直线运动球轴承Ⅱ(4018)安装在导向架(4016)内部且为过盈配合，导向柱(4015)固连在升降部件(4021)上，且深入到直线运动球轴承Ⅱ(4018)内圈且为过盈配合。

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