CN112816432A - 紫外高光谱大气成分探测仪光路切换活动部件装配工艺 - Google Patents

紫外高光谱大气成分探测仪光路切换活动部件装配工艺 Download PDF

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刘凤垒
司福祺
张泉
武艺
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Abstract

本发明公开了一种紫外高光谱大气成分探测仪光路切换活动部件装配工艺,本发明的目的是针对星载旋转运动部件中的高可靠性要求,设计了合理的装配工艺,使得光路切换活动部件装调后的力矩裕度技术指标能符合设计指标,并且保证装配过程的可控。在星载仪器中,对活动部件具有较高的可靠性要求,活动部件在空间运行的寿命与可靠性是制约星载仪器在轨长期正常工作的关键因素之一。本发明根据光路切换转动部件中光路切换镜镜座一端与步进电机轴连接、另一端由深沟球轴承支撑旋转的结构形式,设计了活动部件装配方法,包括装配顺序和装配过程中需要测试的指标,最终可以保证最终装配的活动部件的技术指标满足设计指标与星载仪器对过程可控的要求。

Description

紫外高光谱大气成分探测仪光路切换活动部件装配工艺
技术领域
本发明涉及星载旋转活动部件装调的技术领域,具体涉及一种紫外高光谱大气成分探测仪光路切换活动部件装配工艺。
背景技术
现有的星载旋转类活动部件装配工艺,都是通过在部件电机轴上或者轴系旋转轴上连接力矩测试工装来测试力矩特性,测试起来较复杂,而且由于测试时间较长,会使得电机发热较大,使得力矩性能下降较多,导致力矩性能测试精度较低。
发明内容
本发明的目的是针对星载旋转运动部件中的高可靠性要求,设计了合理的装配工艺,使得光路切换活动部件装调后的力矩裕度技术指标能符合设计指标,并且保证装配过程的可控。在星载仪器中,对活动部件具有较高的可靠性要求,活动部件在空间运行的寿命与可靠性是制约星载仪器在轨长期正常工作的关键因素之一。所以活动部件不仅需要设计合理,也需要设计合理装配工艺,从而保证装配完成的活动部件实现设计的技术指标以及能够满足预期的寿命要求。
本发明的技术方案是:一种紫外高光谱大气成分探测仪光路切换活动部件装配工艺,根据光路切换转动部件中光路切换镜镜座7一端与步进电机1轴连接、另一端由深沟球轴承17支撑旋转的结构形式,设计了活动部件装配方法,包括装配顺序和装配过程中需要测试的指标,最终可以保证装配完成的活动部件的技术指标满足设计指标与星载仪器对过程可控的要求。紫外高光谱大气成分探测仪光路切换活动部件包括步进电机1,转动部件固定板2,电机座3,微动开关4,微动开关档杆5,光路切换镜6,光路切换镜镜座7,轴承座8,轴承座支座9,力矩测试轮10,限位块11,卷簧内端连接杆12,卷簧内端压板13,卷簧支撑座14,涡卷弹簧15,卷簧外端压板16和深沟球轴承17。电机座3,轴承座支座9,卷簧支撑座14三者都通过螺钉与转动部件固定板2连接;步进电机1通过螺钉与电机座3连接,光路切换镜镜座7通过螺钉与步进电机1的轴连接,轴承座8通过螺钉与轴承座支座9连接,深沟球轴承17安装在轴承座8内部;光路切换镜镜座7一端由步进电机1轴支撑,另一端由深沟球轴承17支撑;微动开关4通过螺钉固定在电机座3上,微动开关档杆5通过螺钉与光路切换镜镜座7连接,当光路切换镜镜座7转动到微动开关档杆5压通微动开关4时,通过收到微动开关导通信号可以确定光路切换镜座7转动位置,也就是通过微动开关档杆5和通微动开关4实现光路切换机构逆时针转动时(从电机轴方向看)的定位与限位;卷簧内端连接杆12一端与光路切换镜镜座7连接固定,另一端与卷簧内端压板13连接固定,卷簧内端压板13将涡卷弹簧15内端压固在卷簧内端连接杆12上,卷簧内端连接杆12将光路切换镜镜座7的轴进行了延伸,解决了涡卷弹簧15无法直接连接在光路切换镜镜座7轴上的问题;涡卷弹簧15的外端被卷簧外端压板16压固在卷簧支撑座14上;材料是聚酰亚胺的限位块11通过3M 2216胶粘剂在卷簧支撑座14上,通过修磨限位块11可以调整光路切换机构顺时针转动时(从电机轴方向看)转动极限位置;力矩测试轮10通过螺钉与光路切换镜镜座7连接,通过力矩测试轮10可以用悬线发测试光路切换机构的启动力矩、摩擦力矩、保持力矩。
本发明与现有技术相比的效果为:
本发明针对星载活动部件中常见的一端由电机支撑、一端由轴承支撑的旋转累活动部件,设计了装配工艺流程,通过设计过程中需要测试的技术指标,可以保证装配完成活动部件可以满足星载活动部件过程可控、实际装配完成的活动部件的力矩裕度指标能满足设计的力矩裕度指标。
本发明对应影响活动部件最终力矩性能的所有过程的指标都进行了定量测试,通过对装配全过程中对影响活动部件力学性能指标的测试,对于活动部件力矩性能指标的决定因素可以进行定量原因分析。
本发明既通过悬线挂砝码法测试电机以及活动部件测试摩擦力矩、启动力矩和保持转矩;也通过步进电机驱动电路和控制软件测试电机以及活动部件最小启动电流,因为步进电机驱动力矩与的电机驱动电流成正相关关系,也就相当于通过测试最小启动电流方法测试了步进电机或者活动部件的摩擦力矩,最小电流测试摩擦力矩方法相较悬线挂砝码方法具有测试便捷的优点。
附图说明
图1为是光路切换活动部件的模型装配图;
图2为光路切换活动部件的模型爆炸图;
图3为步进电机力矩性能测试步骤图;
图4为步进电机装入电机座测试步骤图;
图5为电机轴与光路切换镜镜座连接固定测试步骤图;
图6为轴承装入轴承座测试步骤图;
图7为轴承装入光路切换镜镜座测试步骤图;
图8为电机座、轴承座支座与活动部件连接板连接固定测试步骤图;
图9为涡卷弹簧与卷簧内端连接杆连接固定图;
图10为涡卷弹簧与卷簧支撑座连接固定图;
图11为卷簧支撑座与活动部件连接板、卷簧内端连接杆与光路切换镜镜座连接固定图;
其中,各零件名称如下:
1为步进电机;
2为转动部件固定板;
3为电机座;
4为微动开关;
5为微动开关档杆;
6为光路切换镜;
7为光路切换镜镜座;
8为轴承座;
9为轴承座支座;
10为力矩测试轮;
11为限位块;
12为卷簧内端连接杆;
13为卷簧内端压板;
14为卷簧支撑座;
15为涡卷弹簧;
16为卷簧外端压板;
17为深沟球轴承;
18为电机力矩测试工装;
19为砝码;
20为偏摆检查仪。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。
本发明的内容是根据光路切换转动部件中件7光路切换镜镜座一端与件1步进电机轴连接、另一端由件17深沟球轴承支撑旋转的结构形式,设计了活动部件装配方法,包括装配顺序和装配过程中需要测试的指标,最终可以保证最终装配的活动部件的技术指标满足设计指标与星载仪器对过程可控的要求。如图1、图2所示是光路切换活动部件的模型装配图和爆炸图,包括步进电机1,转动部件固定板2,电机座3,微动开关4,微动开关档杆5,光路切换镜6,光路切换镜镜座7,轴承座8,轴承座支座9,力矩测试轮10,限位块11,卷簧内端连接杆12,卷簧内端压板13,卷簧支撑座14,涡卷弹簧15,卷簧外端压板16和深沟球轴承17。电机座3,轴承座支座9,卷簧支撑座14三者都通过螺钉与转动部件固定板2连接;步进电机1通过螺钉与电机座3连接,光路切换镜镜座7通过螺钉与步进电机1的轴连接,轴承座8通过螺钉与轴承座支座9连接,深沟球轴承17安装在轴承座8内部;光路切换镜镜座7一端由步进电机1轴支撑,另一端由深沟球轴承17支撑;微动开关4通过螺钉固定在电机座3上,微动开关档杆5通过螺钉与光路切换镜镜座7连接,当光路切换镜镜座7转动到微动开关档杆5压通微动开关4时,通过收到微动开关导通信号可以确定光路切换镜座7转动位置,也就是通过微动开关档杆5和通微动开关4实现光路切换机构逆时针转动时(从电机轴方向看)的定位与限位;卷簧内端连接杆12一端与光路切换镜镜座7连接固定,另一端与卷簧内端压板13连接固定,卷簧内端压板13将涡卷弹簧15内端压固在卷簧内端连接杆12上,卷簧内端连接杆12将光路切换镜镜座7的轴进行了延伸,解决了涡卷弹簧15无法直接连接在光路切换镜镜座7轴上的问题;涡卷弹簧15的外端被卷簧外端压板16压固在卷簧支撑座14上;材料是聚酰亚胺的限位块11通过3M 2216胶粘剂在卷簧支撑座14上,通过修磨限位块11可以调整光路切换机构顺时针转动时(从电机轴方向看)转动极限位置;力矩测试轮10通过螺钉与光路切换镜镜座7连接,通过力矩测试轮10可以用悬线发测试光路切换机构的启动力矩、摩擦力矩、保持力矩。
根据星载活动部件设计要求,力矩裕度是活动部件最主要的技术指标,力矩裕度分为动力矩裕度和静力矩裕度,在额定供电、活动部件运动部分转动惯量、转动速度一定的情况下,力矩裕度主要取决于步进电机的启动力矩和轴系的摩擦力矩,所以首先测试步进电机在额定供电、指定转速下的启动力矩,接下来就需要测试所有装配过程中会影响轴系摩擦力矩相关的零件或者装配体的参数。
装配工艺主要步骤如下:
(1)、步进电机性能测试:
用步进电机驱动电路与控制软件驱动步进电机转动,悬线法测试步进电机在指定电流、转速下的启动转矩、保持转矩,另外测试步进电机自定位转矩;具体的,将图3中电机力矩测试工装18固定在电机轴上,使用细线穿过电机力矩测试工装18上小孔,细线下悬挂砝码,这样便可测量电机在指定电流下的启动转矩、保持转矩。
(2)、如图4,将零件1步进电机与零件3电机座固定连接,运用千分表测量电机轴的跳动值,用三坐标测量仪测量电机轴旋转中线相对基准面A的平行度。
(3)、如图5将件5微动开关档杆与件7光路切换镜镜座用螺钉连接,将步进电机1轴穿入件7光路切换镜镜座电机轴孔,并且用螺钉穿过电机轴上螺纹孔与7光路切换镜镜座通孔固定连接。用偏摆检查仪顶住步进电机尾部和7光路切换镜镜座V型孔,然后通过步进电机驱动控制电路和软件控制部件电机转动,运用千分表测量7光路切换镜镜座轴承安装位置跳动值。根据得到的跳动值选择深沟球轴承,需要跳动值小于深沟球轴承的径向游隙,这样可以保证轴系摩擦力矩较小。
(4)、如图6,将件17深沟球轴承与件8轴承座装配,均匀选取圆周4点,测量轴承外圈与轴承座轴承安装孔端面距离,确保轴承安装到位。
(5)如图7,将工序(4)组合件装入件7凹面镜安装挡板支承轴一端。测量轴伸长度,确保轴承安装到位。
(6)如图8,将件9轴承座支座与件8轴承座用螺钉连接,但不紧固螺钉,使两者相对位置可微调;用螺钉将件3电机座与件2活动部件连接板固定连接;用螺钉将件9轴承座支座与件2活动部件连接,但不紧固螺钉,使两者相对位置可微调;
用件1步进电机的驱动电路与控制程序控制电机匀速转动,实现自动找正,调整电机电路的电流,测试出能够驱动电机转动的最小电流,然后将件9轴承座支座与件8轴承座连接螺钉、件9轴承座支座与件2活动部件连接板连接螺钉逐步锁紧,并且在锁紧过程中保证驱动电机转动的最小电流无明显变化。这样可以保证轴系装配后不会有明显的摩擦力增加。
用螺钉将件10力矩测试轮与件7光路切换镜镜座连接固定。参照步骤(1)中电机启动力矩测试方法,用悬线法测量轴系的摩擦力矩、启动力矩、保持力矩。
用3M 2216胶将件6光路切换镜与件7光路切换镜镜座粘接固定。
(7)如图9,用紧固件将件12卷簧内端连接杆、件13卷簧内端固定压块和件15涡卷弹簧三者连接固定。
如图10,用紧固件将图6组合体中件15涡卷弹簧、件16卷簧外端压板和件14卷簧支撑座三者固定连接;将件11限位块用3M胶粘接装入件14卷簧支撑座。
(8)将工序(7)组合体与工序(6)组合体连接固定。其中首先用紧固件将件14卷簧支撑座与件2转动部件固定板连接,但是不锁紧螺钉,使其相对位置可微调;用紧固件将件12卷簧内端连接杆与件7光路切换镜镜座连接,但是不锁紧螺钉,使其相对位置可以微调。调整件12卷簧内端连接杆与件7光路切换镜镜座相对位置、件14卷簧支撑座与件2转动部件固定板,保证件7光路切换镜镜座转动过程中,件12卷簧内端连接杆不与其他零件干涉或者摩擦。
(9)运用步进电机驱动电路和软件测试该部件最小能够使得微动开关导通的电流,运用悬线发测量活动部件的启动力矩。

Claims (1)

1.一种紫外高光谱大气成分探测仪光路切换活动部件装配工艺,其特征在于:根据光路切换转动部件中光路切换镜镜座(7)一端与步进电机(1)轴连接、另一端由深沟球轴承(17)支撑旋转的结构形式,设计了活动部件装配方法,包括装配顺序和装配过程中需要测试的指标,最终可以保证最终装配的活动部件的技术指标满足设计指标与星载仪器对过程可控的要求,紫外高光谱大气成分探测仪光路切换活动部件包括步进电机(1),转动部件固定板(2),电机座(3),微动开关(4),微动开关档杆(5),光路切换镜(6),光路切换镜镜座(7),轴承座(8),轴承座支座(9),力矩测试轮(10),限位块(11),卷簧内端连接杆(12),卷簧内端压板(13),卷簧支撑座(14),涡卷弹簧(15),卷簧外端压板(16)和深沟球轴承(17);电机座(3),轴承座支座(9),卷簧支撑座(14)三者都通过螺钉与转动部件固定板(2)连接;步进电机(1)通过螺钉与电机座(3)连接,光路切换镜镜座(7)通过螺钉与步进电机(1)的轴连接,轴承座(8)通过螺钉与轴承座支座(9)连接,深沟球轴承(17)安装在轴承座(8)内部;光路切换镜镜座(7)一端由步进电机(1)轴支撑,另一端由深沟球轴承(17)支撑;微动开关(4)通过螺钉固定在电机座(3)上,微动开关档杆(5)通过螺钉与光路切换镜镜座(7)连接,当光路切换镜镜座(7)转动到微动开关档杆(5)压通微动开关(4)时,通过收到微动开关导通信号可以确定光路切换镜座(7)转动位置,也就是通过微动开关档杆(5)和通微动开关(4)实现光路切换机构从电机轴方向看逆时针转动时的定位与限位;卷簧内端连接杆(12)一端与光路切换镜镜座(7)连接固定,另一端与卷簧内端压板(13)连接固定,卷簧内端压板(13)将涡卷弹簧(15)内端压固在卷簧内端连接杆(12)上,卷簧内端连接杆(12)将光路切换镜镜座(7)的轴进行了延伸,解决了涡卷弹簧(15)无法直接连接在光路切换镜镜座(7)轴上的问题;涡卷弹簧(15)的外端被卷簧外端压板(16)压固在卷簧支撑座(14)上;材料是聚酰亚胺的限位块(11)通过3M 2216胶粘剂在卷簧支撑座(14)上,通过修磨限位块(11)可以调整光路切换机构从电机轴方向看顺时针转动时转动极限位置;力矩测试轮(10)通过螺钉与光路切换镜镜座(7)连接,通过力矩测试轮(10)可以用悬线发测试光路切换机构的启动力矩、摩擦力矩、保持力矩。
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