CN114670160B - 一种大负载高精度可变换式多维转动测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种大负载高精度可变换式多维转动测试装置，可测试产品目标跟踪的各项性能，目标源可进行多圈旋转运动。本发明为解决大负载下高精度测量的问题，在传动轴系中使用实心轴作为固定轴，可为装置提供径向固定力，实现负载转移，保证整体结构的稳定。为解决高精度测量问题，同时考虑到系统结构稳定性与高精度编码器内径的限制，固定实心轴末端连接有细轴，可穿过编码器与固定轴调节装置相连。平台结构设计有多个螺钉孔和定位止口，方便对产品进行测试方位变换。本发明适用于大负载转台机构，相比于传统测试装置具有测试方位可变、精度高、结构稳定可靠、重量轻等优势。

Description

一种大负载高精度可变换式多维转动测试装置

技术领域

本发明涉及机械转台领域，尤其适用于多维测试转台领域。

背景技术

转台在航空、军事、通讯等领域有重要应用，是雷达、射电天文望远镜、测试转台等装备的基础组成部分。传统大负载转台测试装备在测试过程中面临功能单一，即是说单个测试转台只可用于测试产品的单一轴(俯仰轴、横滚轴、偏航轴)跟踪运动情况。随着科学技术的进步，军工、通讯等行业的实际使用需求对产品跟踪性能、精度都提出了更高的要求，也进一步导致了对测试转台运动精度要求的日益提升，同时也为大负载测试转台的结构设计带来了挑战。因此，设计出大负载高精度可变换式的多维转动测试装置对推动雷达、光学跟踪产品等设备性能提升具有重要意义。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种大负载高精度可变换式多维转动测试装置，可实现连续多圈旋转、变换测试产品方位的功能，同时具有无级刹车等安全保障。本发明通过对传统转台驱动轴系结构的改造，不仅克服了多维转动测试平台在大负载要求下的精度低、无法连续多圈旋转的不足，还降低了转动测试装置重量，同时通过变换被测产品的安装方位实现单台装置对被测产品的三轴测试，解决了传统测试转动平台测试功能单一问题。设计结构稳定可靠，具有较高实际应用价值。

为实现上述目的，本发明为一种大负载高精度可变换式多维转动测试装置，具有多圈旋转、无级刹车、测试产品方位可调等功能。该装置的主体分为旋转臂、旋转框、平台、底座、传动轴系、无级刹车装置、目标源固定平台。传动轴系中又包括滚针轴承、固定实心轴、细轴、传动轴、电机、滑环、高精度编码器、固定轴连接装置、轮毂等。平台上设计具有多个螺钉孔以及定位止口，方便对设备进行固定连接，可在平台任意位置对测试产品进行固定，方便测试产品在不同姿态下固定以测试不同方位轴下的跟踪性能，使测试装置具有变换性。平台压在固定轴上通过对固定轴的轴系固定保证平台的稳定性，同时又与滚针轴承的外圈相连，一方面使其自身的重量负载通过滚针轴承传递给转台的旋转臂和底座，另一方面通过固定实心轴为其提供径向固定力，从而巧妙的实现了负载转移。旋转臂上安装有目标源固定平台，其作用为固定、调节目标源的安装位置，目标源固定平台为丝杠滑轨结构，通过手摇轮可人工微调目标源的位置，方便目标源对测试产品不同姿态进行位置适应性调整。固定实心轴可为整个装置提供径向固定力，起到稳定支撑作用，与固定实心轴下端相连的是细轴和固定轴调节装置，固定轴调节装置通过过渡件将固定实心轴与底座、自旋臂连接在一起，使整个装置具有良好的稳定性，细轴上端与固定实心轴末端通过胀套连接，细轴下端穿过高精度编码器与固定轴调节装置相连，其目的是与固定轴调节装置相连，起到固定轴系的作用。细轴材质为陶瓷，具有高出金属1～2倍的抗扭强度，在高精度编码器内径的尺寸限制下依然具有良好的承载能力，是传动轴系和固定轴调节装置之间实现稳固承载结构的关键元件；细轴外部套有金属套，其一端与传动轴固定，同时穿过高精度编码器，可实现高精度编码器对传动轴转过角度的精确测量。电机的定子与底座相连，转子与传动轴相连，为传动轴直接提供动力。传动轴具有辅助支撑、动力传递等作用，传动轴外套于固定实心轴，其通过螺钉连接与自旋臂相连，带动自旋臂进行旋转，传动轴与轮毂间装有多个轴承，以保证其转动的稳定性。自旋臂内部和传动轴上开有一孔，其作用是方便自旋臂上插座、陀螺仪等电器元件的导线通过走线孔与滑环相连，滑环的功能可以实现自旋臂在多圈旋转下不会绞线。自旋臂上插座的设置可以为测试产品以及自旋平台上的目标源提供高压交流电，驱动其正常运转。同时自旋臂和底座间装无级刹车装置，其原理是通过手动拉动手柄下压刹车片使得旋转臂在摩擦力的作用下实现锁紧固定。

优选地，平台上设计有多个定位止口和螺钉孔，方便测试产品安装在平台的任意位置。

优选地，目标源固定平台方位可调，可通过手摇轮对目标源方位进行微调；

优选地，细轴材质采用陶瓷，比金属合金的抗扭强度高出1～2倍。

优选地，自旋臂上设计有插座，可为测试产品和目标源提供电源接口。

优选地，自旋臂和传动轴上开有一孔，方便陀螺仪、自旋臂插座导线的走线。

优选地，轴系内安装有滑环，可使旋转臂在多圈旋转的情况下内部线路不绞线。

优选地，平台与轴系之间通过滚针轴承相连，其结构紧凑、壁厚薄、重量轻、刚度好、旋转精度高、负荷容量大、启动摩擦力矩小、安装孔数量多，具有较高的径向和轴向承载能力，保证了装置的高精度。

优选地，固定实心轴与细轴之间通过胀套过盈连接，可避免螺钉等方式对陶瓷结构进行损坏，影响装置可靠性。

优选地，传动轴系的设计实现了负载转移同时有效利用空间，降低了传动轴系的重量。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

本发明在旋转测试平台大负载、高精度的要求下，采用滚针轴承、实心轴、细轴、高精度编码器、传动轴的轴系结构取代传统测试平台实心传动轴的轴系结构，使得装置可实现连续多圈旋转。整个系统结构稳定，安全可靠，同时还降低了装置的重量，外形美观，在实际应用中具有较强优势。

附图说明

下面结合附图对本发明进行说明。其中：

图1是根据本发明一个实施方式中以固定实心轴为基准的侧剖图；

图2是轴系下端的剖视图；

图3是平台和测试产品测试轴变换的示意图；

图4是目标源固定台的示意图；

图5是无级刹车装置的结构示意图；

具体实施方式

下文将结合附图详细说明本发明的具体实施方式。应当理解，下面说明的实施方式仅仅是示例性的，而非限制性。

如图1和图2所示，大负载高精度可变换式多维转动测试装置主要包括旋转臂1、底座2、旋转框3、平台4、传动轴系5、目标源6、无级刹车装置9。其中传动轴系5又主要包括电机7、固定轴10、细轴11、滑环12、高精度角度编码器13、滚针轴承14、传动轴15、固定轴调节装置19、轮毂22等。

如图1和图2所示，平台4上应安装有测试产品，目标源6通过螺钉安装于旋转臂1上的固定平台，通过旋转臂1旋转带动目标源6发生位置变化，以测试产品的跟踪性能。旋转臂1材质为铸铝，其结构采用分体式设计通过定位止口与旋转框3相连而成。平台4底部与滚针轴承14通过螺钉连接在一起，再通过过渡件与旋转框3相连，保证平台4与传动轴系之间的高精度和稳定性。滚针轴承14与固定实心轴10通过过渡件相连，可为整个系统提供稳定的支撑。传动轴15通过螺钉与自旋框3紧固相连，从而达到传递动力的作用。自旋臂1上设计有插座8，方便对目标源6和测试产品供电。插座8的电气线路通过自旋臂1内部的出线口18，穿过传动轴15和固定实心轴10之间的间隙与滑环12连接，可避免自旋臂1因多圈旋转带来的绞线问题。无级刹车装置9通过螺钉与自旋框3相连，通过拉动手柄使得刹车片的下压，可实现任意位下的无级制动，防止自旋臂1停止转动后电机意外启动。

如图2所示，固定实心轴10的下端有一细轴11，二者通过胀套16连接在一起，细轴11穿过高精度角度编码器13与固定轴调节装置19通过胀套相固定，达到调节轴系位置、减轻滚针轴14承负载的目的。传动轴15与底座2之间安装有轮毂22，轮毂22通过螺钉与底座连接，其内部可安装轴承20、定距套21等轴系元件，达到稳定传动轴系的作用。轴承20通过传动轴15的轴肩和轮毂22内部的定位止口完成定位。传动轴下端轴系元件通过定距套21完成定位实现位置固定，进一步加强了传动轴系的稳定性。电机7通过螺钉与传动轴15相连，可直接带动传动轴15旋转。固定轴调节装置19通过过渡件与底座2相连，起到调节、稳定轴系结构的作用。

图3左侧为测试产品在平台上安装的两种不同的姿态，产品的固定可通过过渡件连接实现。图3右侧平台上设计有多条定位止口44和螺钉孔43，方便对不同尺寸的测试产品进行安装固定，可实现对测试产品的方位变换，实现对产品的多轴测试。平台中心处设计有定位止口和螺钉孔，可安装光学校准装置实现对平台位置的精确定位。

图4是旋转臂上平台的示意图，该平台主要用来固定目标源，主要包括丝杠26、滑块27、导轨28、可调平台29、支架30、目标源6、可调平台底座31。其中丝杠26通过轴承与平台底座31相连，丝杠26的一端与手摇轮直接相连。滑块27与丝杠26通过螺纹相连，丝杠26转动可使滑块27位置发生变化从而实现直线运动。滑块27与可调平台29通过螺钉相连，使得滑块27和可调平台29一起运动。可调平台29的两侧具有导轨28，导轨—滑块系统可保证可调平台29在丝杠26的转动下平稳运动。支架30通过螺钉和平台上的螺钉孔相连，使得支架30紧固在可调平台29上，支架30上安装有目标源6，通过转动手摇轮，可调整可调平台29及目标源6的位置，以适应测试产品的安装位置。

图5是无级刹车装置的一种实现形式，无级刹车装置9包括手柄32、丝杠33、端盖34、外壳35、定距套36、过渡件37、弹簧38、固定连接件39、摩擦片40、轴承端盖41、轴承42。如图5所示，手柄32与丝杠33通过螺钉紧固连接，丝杠33与端盖34之间通过螺纹配合在一起，通过旋转手柄32可实现丝杠33的前进，进而按压轴承端盖41实现轴承端盖41、轴承42、过渡件37的受力按压弹簧38；弹簧38受压产生弹力推动固定连接件39和安装在其上的摩擦片40，实现摩擦片40与底座2之间的压力接触，达到受压摩擦、无级制动的效果。

基于该公开，在图示和说明特征的配置和操作序列中的许多变形例对于本领域技术人员而言是明显的。因而，应当领略的是，在不偏离权利要求主题的精神和范畴的情况下，可以对本专利做出各种改变。

Claims (1)

1.一种大负载高精度可变换式多维转动测试装置，主要包括旋转臂(1)、底座(2)、旋转框(3)、平台(4)、传动轴系(5)；传动轴系又主要包括滚针轴承(14)、固定实心轴(10)、细轴(11)、传动轴(15)、电机(7)、滑环(12)、高精度编码器(13)、固定轴连接装置(19)、轮毂(22)；其特征在于平台(4)上设有多组安装孔位，可对测试产品方位进行变换；旋转臂(1)通过定位止口与旋转框(3)连接；旋转臂(1)上设有插座(8)可为目标源(6)提供电压，插座内部电气线路通过旋转框(3)上设计的通线孔(18)穿过传动轴(15)与固定实心轴(10)间的间隙与滑环相连，可实现多圈旋转而不发生绞线；旋转框(3)上装有无级刹车装置(9)，通过拉动手柄(32)可实现摩擦片(40)与底座(2)的接触进而实现无级固定的效果；平台(4)与滚针轴承(14)通过螺钉紧密连接在一起；通过螺钉实现滚针轴承(14)与过渡件连接、过渡件与旋转框(3)连接；平台(4)、旋转框(3)、旋转臂(1)、滚针轴承(14)连接在一起，压在固定实心轴(10)之上；固定实心轴(10)通过胀套(16)与细轴(11)相连，细轴(11)通过固定轴连接装置(19)与底座(2)连接，保证传动轴系下端的固定；电机(7)通过过渡件与传动轴(15)相固定，传动轴(15)通过螺钉与旋转框(3)相固定；传动轴(15)外套有轴承(20)，再通过轮毂(22)上的限位沿、定距套(21)与轮毂(22)相连，电机(7)通过螺钉与轮毂(22)相连；电机(7)通过密封圈(23)、轴承端盖(24)与其上端轴承隔绝；细轴(11)外部套有金属轴套(25)，其通过过渡件与传动轴(15)连接，同时其外部套在高精度编码器(13)内以实现角度测量。

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