CN111929511A - 一种高精度微型三轴转台 - Google Patents

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Abstract

本发明属于转台结构设计技术领域，公开了一种高精度微型三轴转台，适用于实现天线的滚动、方位与俯仰运动，由三轴轴系和限位机构组成。三轴轴系由滚动轴系、方位轴系与俯仰轴系组成。滚动轴为手动轴，方位轴与俯仰轴为电动轴。微型台面、天线、俯仰撞块和俯仰开关感应块共同为俯仰轴系的转动部分，俯仰框架、俯仰电机、俯仰蜗杆组件、俯仰蜗轮、俯仰限位机构、微型台面与天线共同为方位轴系的转动部分。方位电机及方位蜗杆组件固定在方位座上，方位座与滚动轴系的主轴座相连。方位轴限位机构安装在主轴座上，俯仰轴限位机构安装在微型台面和电机座上。本发明能够满足高精度、结构紧凑、体积小巧、适应性强等特点。

Description

一种高精度微型三轴转台
技术领域
本发明属于转台结构设计技术领域，尤其涉及一种高精度微型三轴转台。
背景技术
天线测试需要将天线安装在能够提供三自由度的平台上。现有天线测试转台大多采用电机直接驱动三轴框，这样就造成电机功率要求比较大，电机的体积大，导致天线测试转台的整体体积庞大，重量偏重，不易实现有限空间内的多自由度回转。
对于要求有限转角范围转动的转台就需要设置限位机构。以往的限位机构中，通常是转台转动达到要求的角度时，旋转部件上的撞块碰撞到基座上的微动开关和挡块，从而起到限位作用。这种限位机构中基座上安装微动开关和挡块时就要分别占据一定的角度空间，这种传统的设计方法在转台空间有限时，如转台转角范围要求为±5°的限位时，很难实现有效范围的限位作用。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种用于导弹天线罩测试的高精度微型天线座转台，适用于实现天线的滚动、方位与俯仰运动的电性能测试需求。该转台定位精度高、体积小且生产成本低，结构紧凑。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高精度微型三轴转台，所述微型三轴转台的方位轴与俯仰轴为十字轴11结构，主轴座3与底盘2连接，底盘2安装在天线座支杆上；
天线13安装在微型台面10上，微型台面10与俯仰轴系14连接，俯仰轴系14的俯仰轴驱动电机5、俯仰蜗杆组件8固定在俯仰框架6上；
微型台面10与天线13及安装在微型台面10上的俯仰限位机构组成俯仰轴系14的转动部分；
俯仰框架6安装在电机座7上，电机座7、俯仰框架6、俯仰蜗轮9、俯仰限位机构、微型台面10、天线13以及安装在俯仰框架6上的俯仰轴驱动电机5和俯仰蜗杆组件8组成方位轴系12的转动部分，且由方位轴驱动电机18通过方位蜗轮15蜗杆副驱动；
方位轴驱动电机(18)及方位蜗杆组件16固定在方位座17上，方位座17与滚动轴系1的主轴座3相连。
本发明技术方案的特点和进一步的改进为：
(1)所述滚动轴为手动轴，转动角度为360°，所述滚动轴上设置有锁定螺钉4，以0°为起始角度，间隔45°锁紧。
(2)所述方位轴与俯仰轴均为电动轴，运动范围均为±5°。
(3)所述俯仰蜗轮(9)和方位蜗轮(15)均为扇形蜗轮，俯仰蜗轮9安装在微型台面10上，方位蜗轮15安装在十字轴11上。
(4)所述俯仰限位机构包括：俯仰开关感应块24和俯仰轴机械限位撞块23，俯仰开关感应块24安装在俯仰轴机械限位撞块23上；
方位轴系12的方位微动开关20安装在方位蜗轮15相对侧的方位轴承压盖22的下方，方位开关感应块19安装在主轴座3上，电机座7、俯仰框架6、俯仰蜗轮9、俯仰开关感应块24、俯仰轴机械限位撞块23、微型台面10、天线13以及安装在俯仰框架6上的俯仰轴驱动电机5和俯仰蜗杆组件8共同组成方位轴系12的转动部分。
(5)所述方位微动开关20置于方位开关感应块19中心位置，方位轴系12的方位机械限位撞块21安装在主轴座3上，两个方位机械限位撞块21分别置于方位轴承压盖22的左右两侧，两个方位机械限位撞块21作用于方位轴承压盖22的两侧实现机械限位，方位机械限位撞块21的位置及角度根据所述微型三轴转台限位的角度确定。
(6)俯仰轴系14的俯仰微动开关25安装于俯仰蜗轮9相对侧的电机座7上，俯仰开关感应块24安装在俯仰轴机械限位撞块23上，俯仰轴机械限位撞块23安装在微型台面10上，微型台面10与天线13及安装在微型台面10上的俯仰轴机械限位撞块23和俯仰开关感应块24共同为俯仰轴系12的转动部分。
(7)所述俯仰微动开关25置于电机座7中心位置，俯仰轴机械限位撞块23和俯仰开关感应块24安装在微型台面10上的中心位置，俯仰轴系14的俯仰轴机械限位撞块23安装在微型台面10上，置于电机座7的中心位置，俯仰轴机械限位撞块23作用于电机座7的两侧实现机械限位，俯仰轴机械限位撞块23的位置及斜角角度根据所述微型三轴转台限位的角度确定。
本发明具有的优点和有益效果：(1)该发明滚动轴为手动，方位与俯仰轴均为电动，实现小角度运动范围的电气限位和机械限位，占用的空间小，特别适合在结构空间有限的结构中应用；(2)大减速比提高了电机的驱动力矩，减小了电机体积和重量，使转台的重量减轻，结构更紧凑。(3)将圆形蜗轮不必要的齿和结构部分全部去除，减小了体积，使转台结构形式简单紧凑。(4)该发明实用性强，不仅便于安装和调整角度，同时便于多种形式转台或其他旋转设备使用，使转台运行的可靠性增强，有利提升了转台的安全性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种高精度微型三轴转台的正视图(俯仰视图)；
图2为图1向右旋转90°的视图(方位视图)；
图3为图1向左旋转90°的视图(方位轴限位机构示意图)；
图4为图3的仰视图(图3从下往上看的视图)；
图5为图3向左旋转90°的视图(俯仰轴限位机构示意图)；
图6为图5的仰视图(图5从下往上看的视图)；
其中，1-滚动轴系，2-底盘，3-主轴座，4-锁定螺钉，5-俯仰轴驱动电机，6-俯仰框架，7-电机座，8-俯仰蜗杆组件，9-俯仰涡轮，10-微型台面，11-十字轴，12-方位轴系，13-天线，14-俯仰轴系，15-方位涡轮，16-方位蜗杆组件，17-方位框架，18-方位轴驱动电机，19-方位开关感应块，20-方位微动开关，21-方位机械限位撞块，22-方位轴承压盖，23-俯仰轴机械限位撞块，24-俯仰开关感应块，25-俯仰微动开关。
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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见附图1和2所示，本发明实施例提供的一种高精度微型三轴转台，该转台滚动轴为手动轴，转动角度360°，滚动轴上设计有锁定螺钉4，以0°为起始角度，间隔45°锁紧。主轴座3与底盘2连接，底盘2安装在天线座支杆上。
微型天线座的方位轴与俯仰轴为十字轴11结构，两轴均为电动轴，运动范围均为±5°。微型台面10与天线13及安装在微型台面10上的俯仰轴机械限位撞块23和俯仰开关感应块24共同为俯仰轴系14的转动部分。天线13安装在微型台面10上，微型台面10与俯仰轴系14连接，俯仰轴系14的俯仰轴驱动电机5、俯仰蜗杆组件8固定在俯仰框架6上。俯仰框架6安装在电机座7上，电机座7、俯仰框架6以及安装在其上的俯仰轴驱动电机5和俯仰蜗杆组件8、俯仰蜗轮9、俯仰限位机构、微型台面10与天线13共同为方位轴系12的转动部分，由方位轴驱动电机18通过方位蜗轮15蜗杆副驱动，方位轴驱动电机(18)及方位蜗杆组件16固定在方位座17上，方位座17与最下面一级的滚动轴系1的主轴座3相连。转台俯仰与方位轴所选蜗轮均为扇形蜗轮，俯仰蜗轮9安装在微型台面10上，方位蜗轮15安装在十字轴11上。
上述转台结构将圆形蜗轮不必要的齿和结构部分全部去除，减小了体积，俯仰与方位轴所选直流力矩驱动电机5、18相同，直径小于20mm，俯仰与方位轴所选蜗轮蜗杆副相同。天线13安装在微型台面10上，微型天线座外形尺寸小于长×宽×高＝80mm×70mm×110mm。大减速比提高了电机的驱动力矩，减小了电机体积和重量，使转台的重量减轻，结构更紧凑。
参见附图3和4所示，该转台方位轴的电气限位机构和机械限位机构。电气限位机构选用体积小的微动开关满足限位需求。方位轴系12的方位微动开关20安装在方位蜗轮15相对侧的方位轴承压盖22的下方，方位开关感应块19安装在主轴座3上，电机座7、俯仰框架6以及安装在其上的俯仰轴驱动电机5和俯仰蜗杆组件8、俯仰蜗轮9、俯仰限位机构、微型台面10与天线13共同为方位轴系12的转动部分。
其中方位微动开关20置于方位开关感应块19中心位置，P是轴系中心，Q为行程开关初始位置，轴系中心P与行程开关中心Q以及方位开关感应块中心在一条直线上，方位开关感应块19斜角角度γ＝γ1+γ2，γ1根据转台限位的负角度、距离H及开关差动行程确定，γ2根据转台限位的正角度、距离H以及开关差动行程确定，γ角的两侧边为C边和D边，C边和D边的长度相等，方位开关感应块19C边压下微动开关20到差动行程距离实现负角度限位，开关感应块19D边压下方位微动开关20到差动行程距离实现正角度限位。
方位轴系12的方位机械限位撞块21安装在主轴座3上，两个方位机械限位撞块21分别置于方位轴承压盖22的左右两侧，两个方位机械限位撞块21作用于方位轴承压盖22的两侧实现机械限位，方位机械限位撞块21的位置及角度根据转台限位的角度确定。
参见附图5和6所示，该转台俯仰轴的电气限位机构和机械限位机构。电气限位机构选用体积小的微动开关满足限位需求。俯仰轴系14的俯仰微动开关25安装于与俯仰蜗轮9相对侧的电机座7上，俯仰开关感应块24安装在俯仰轴机械限位撞块23上，俯仰轴机械限位撞块23安装在微型台面10上，微型台面10与天线13及安装在微型台面10上的俯仰轴机械限位撞块23和俯仰开关感应块24共同为方位轴系12的转动部分。
其中俯仰微动开关25置于电机座7中心位置，俯仰轴机械限位撞块23和俯仰开关感应块24安装在微型台面10上的中心位置。P是轴系中心，O为俯仰行程开关初始位置，轴系中心P与行程开关中心O以及俯仰感应块中心在一条直线上，俯仰开关感应块24斜角角度α＝α1+α2，α1根据转台限位的负角度、距离L及开关差动行程确定，α2根据转台限位的正角度、距离L以及开关差动行程确定，α角的两侧边为A边和B边，A边和B边的长度相等，俯仰开关感应块24A边压下俯仰微动开关25到差动行程距离实现负角度限位，俯仰开关感应块24B边压下俯仰微动开关25到差动行程距离实现正角度限位。
俯仰轴系14的俯仰轴机械限位撞块23安装在微型台面10上，置于电机座7的中心位置，俯仰轴机械限位撞块23的E边和F边作用于电机座7的两侧实现机械限位，俯仰轴机械限位撞块23的位置及斜角角度根据转台限位的角度确定。
以上是对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明，只适用于帮助理解本发明实施例的原理，并非因此限制本发明的专利范围。凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种高精度微型三轴转台，其特征在于，
所述微型三轴转台的方位轴与俯仰轴为十字轴(11)结构，主轴座(3)与底盘(2)连接，底盘(2)安装在天线座支杆上；
天线(13)安装在微型台面(10)上，微型台面(10)与俯仰轴系(14)连接，俯仰轴系(14)的俯仰轴驱动电机(5)、俯仰蜗杆组件(8)固定在俯仰框架(6)上；
微型台面(10)与天线(13)及安装在微型台面(10)上的俯仰限位机构组成俯仰轴系(14)的转动部分；
俯仰框架(6)安装在电机座(7)上，电机座(7)、俯仰框架(6)、俯仰蜗轮(9)、俯仰限位机构、微型台面(10)、天线(13)以及安装在俯仰框架(6)上的俯仰轴驱动电机(5)和俯仰蜗杆组件(8)组成方位轴系(12)的转动部分，且由方位轴驱动电机(18)通过方位蜗轮(15)蜗杆副驱动；
方位轴驱动电机(18)及方位蜗杆组件(16)固定在方位座(17)上，方位座(17)与滚动轴系(1)的主轴座(3)相连。
2.根据权利要求1所述的一种高精度微型三轴转台，其特征在于，
所述滚动轴为手动轴，转动角度为360°，所述滚动轴上设置有锁定螺钉(4)，以0°为起始角度，间隔45°锁紧。
3.根据权利要求1所述的一种高精度微型三轴转台，其特征在于，
所述方位轴与俯仰轴均为电动轴，运动范围均为±5°。
4.根据权利要求1所述的一种高精度微型三轴转台，其特征在于，
所述俯仰蜗轮(9)和方位蜗轮(15)均为扇形蜗轮，俯仰蜗轮(9)安装在微型台面(10)上，方位蜗轮(15)安装在十字轴(11)上。
5.根据权利要求1所述的一种高精度微型三轴转台，其特征在于，所述俯仰限位机构包括：俯仰开关感应块(24)和俯仰轴机械限位撞块(23)，俯仰开关感应块(24)安装在俯仰轴机械限位撞块(23)上；
方位轴系(12)的方位微动开关(20)安装在方位蜗轮(15)相对侧的方位轴承压盖(22)的下方，方位开关感应块(19)安装在主轴座(3)上，电机座(7)、俯仰框架(6)、俯仰蜗轮(9)、俯仰开关感应块(24)、俯仰轴机械限位撞块(23)、微型台面(10)、天线(13)以及安装在俯仰框架(6)上的俯仰轴驱动电机(5)和俯仰蜗杆组件(8)共同组成方位轴系(12)的转动部分。
6.根据权利要求5所述的一种高精度微型三轴转台，其特征在于，
所述方位微动开关(20)置于方位开关感应块(19)中心位置，方位轴系(12)的方位机械限位撞块(21)安装在主轴座(3)上，两个方位机械限位撞块(21)分别置于方位轴承压盖(22)的左右两侧，两个方位机械限位撞块(21)作用于方位轴承压盖(22)的两侧实现机械限位，方位机械限位撞块(21)的位置及角度根据所述微型三轴转台限位的角度确定。
7.根据权利要求1所述的一种高精度微型三轴转台，其特征在于，
俯仰轴系(14)的俯仰微动开关(25)安装于俯仰蜗轮(9)相对侧的电机座(7)上，俯仰开关感应块(24)安装在俯仰轴机械限位撞块(23)上，俯仰轴机械限位撞块(23)安装在微型台面(10)上，微型台面(10)与天线(13)及安装在微型台面(10)上的俯仰轴机械限位撞块(23))和俯仰开关感应块(24)共同为俯仰轴系(12)的转动部分。
8.根据权利要求7所述的一种高精度微型三轴转台，其特征在于，
所述俯仰微动开关(25)置于电机座(7)中心位置，俯仰轴机械限位撞块(23)和俯仰开关感应块(24)安装在微型台面(10)上的中心位置，俯仰轴系(14)的俯仰轴机械限位撞块(23)安装在微型台面(10)上，置于电机座(7)的中心位置，俯仰轴机械限位撞块(23)作用于电机座(7)的两侧实现机械限位，俯仰轴机械限位撞块(23)的位置及斜角角度根据所述微型三轴转台限位的角度确定。
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