CN202712431U - 一种含有固定调整机构的天线副反射面系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种含有固定调整机构的天线副反射面系统，它将天线副面作为六自由度并联机构的负载，将天线副反射面撑腿的桁架作为六自由度并联机构的支撑平台。副反射面位姿调整机构由六个相同的可以伸缩的分支运动杆通过铰链以特定的安装方式将上、下平台连接起来，包括直线运动单元、球铰、虎克铰、上平台和下平台等五部分。其优点是结构刚度大，承载能力强，静态误差小，响应速度快，具有很高的定位精度和可靠性，借助蜗轮蜗杆副的自锁特性来避免滚珠丝杠副的逆转，用以保证副反射面调整工作的稳定，能够实现天线副反射面的实时位姿调整和精度控制，补偿因重力变形或其它环境因素导致天线性能和指向的变化。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种含有固定调整机构的天线副反射面系统，尤其是用于需要精确定位和误差补偿的天线副反射面调整方面的技术领域。
背景技术
随着科学技术的发展，对于天线跟踪性能的要求越来越高，大型天线由于受重力变形及风扰的影响，副反射面的位置和姿态实时的发生变化，从而影响了天线的接收性能。
传统的副反射面位姿调整均采用串联构型，即多少个自由度就需要多少层运动副机械累加，体积和重量非常庞大，由于小型天线的副反射面变形较小，需要调整的自由度也少，且不需要实时调整，因此，串联构型即可以满足使用要求。
大型天线由于副反射面自重大、空间有限、调整时间短、性能先进、工作环境恶劣等要求，故副反射面位姿调整机构需要具备高刚度、结构紧凑、响应快、精度高、调整范围相对较小等性能，此时串联机构已不能满足使用要求。
经对现有文献检索发现，对于大型天线副反射面位姿进行自动调整的资料很少。中国专利200710188489.X公开了一种基于最佳调整角的大型天线反射面重力预调方法，该方法以天线结构力学分析为基础，通过建立天线反射面与最佳吻合面之间的优化数学模型，来求解和定位天线发射面的最佳调整角。通过分析发现，以上公开的天线反射面重力预调方法，其不足之处在于调整受天线实际工况的影响较为明显，响应速度慢，只能用于天线反射面一个自由度的位姿粗调，不能实现各种工况下六个自由度的的精确调整。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服以往大型天线副反射面位姿调整和误差补偿方面的缺陷，提供一种在天线工作状态时位姿的实时自动调整机构，以补偿由于重力变形及风扰引起的天线性能的变化和指向偏差，使其具有高的指向精度、环境适应性以及长期工作的可靠性，提高大型天线设备的信号接收性能。
本实用新型所采取的技术方案为：一种含有固定调整机构的天线副反射面系统，包括天线副反射面24和固定调整机构，其特征在于：所述的固定调整机构为六自由度并联机构；所述的六自由度并联机构包括上平台1、下平台2和位于上、下平台之间的用于联接上平台1和下平台2的六个伸缩杆；天线副反射面24的背面固定在下平台2上。
其中，所述伸缩杆的一端通过虎克铰5与上平台1进行活动联接，伸缩杆的另一端通过球铰13与下平台2进行活动联接。
其中，所述的伸缩杆包括套筒4、滚珠丝杠9、丝杠螺母8和滚珠花键11；由控制系统控制的伺服电机6通过蜗轮蜗杆减速器7与滚珠丝杠9进行联接。
其中，在套筒4上安装有与控制系统相连接的磁栅尺10。
其中，所述的下平台2由三块分支杆连接板20、工字钢骨架22和副面连接板23组成；其中，与天线副反射面的背面相连的下平台2的一面上为十六等边的箱体结构，相邻边的交点处设有用于与天线副反射面的背面相连的十六块副面连接板23；下平台2的另一面上设置有三块分支杆连接板20，在分支杆连接板20上设置有用于安装球铰13的定位销孔21。
本实用新型的有益效果：该天线副反射面位姿调整机构所采用的六自由度并联机构结构刚度大、承载能力强、静态误差小、响应速度快、具有很高的定位精度和可靠性，通过借助蜗轮蜗杆的自锁特性来避免滚珠丝杠副的逆转，用以保证副反射面调整工作的稳定，能够实现天线副反射面的实时位姿调整和精度控制，补偿因重力变形或其它环境因素导致天线性能和指向的变化，并能适应多频段馈源工作的要求，全天候保证天线工作于最佳状态。
附图说明
图1是本实用新型大型天线副反射面位姿调整机构的结构示意图；
图2是本实用新型直线运动单元的结构示意图；
图3是本实用新型虎克铰的结构示意图；
图4是本实用新型球铰的结构示意图；
图5、是本实用新型下平台正面的结构示意图；
图6是本实用新型下平台反面的结构示意图。
图中：1.上平台，2.下平台，3.连接箱体，4.套筒，5.虎克铰，6.伺服电机，7.蜗轮蜗杆减速器，8.丝杠螺母，9.滚珠丝杠，10.磁栅尺，11.滚珠花键，12.花键螺母，13.球铰，14.圆锥滚子轴承，15.短轴，16.连接法兰，17.长轴，18.底座，19.滚动轴承组，20.分支杆连接板，21.定位销孔，22.工字钢骨架，23.副面连接板，24.副反射面。
具体实施方式
如下是本实用新型公开的一个实施例，参照附图1至图6，本实施例中的大型天线副反射面位姿调整机构是由6个相同的可以伸缩的分支运动杆通过铰链以特定的安装方式将上平台和下平台连接起来的一种调整机构，由直线运动单元、球铰、虎克铰、以及上、下平台五部分构成。
所述的直线运动单元由滚珠丝杠9、套筒4、滚珠花键11、磁栅尺10等共同组成。其中：套筒4一端与梯形花键固连，另一端以螺栓与连接箱体3相连；连接箱体3用以安装减速器7并且连接伸缩杆和虎克铰5，用来承受分支轴向载荷，在其上一侧开口用以安装伺服电机6，伺服电机6和滚珠丝杠副9之间安装有蜗轮蜗杆减速器7，借蜗轮蜗杆传动的自锁特性来避免滚珠丝杠副9的逆转，用以保证副反射面调整工作的稳定。由滚珠丝杠9组成的伸缩杆是运动输入构件，可以通过改变6个伸缩杆的长度来改变动平台2的位置、姿态以及运动的速度和加速度。滚珠花键11将滚珠丝杠9的旋转变换为分支杆的直线位移，以实现高精度导向，确保旋转与直线运动转化的可靠、顺畅、无迟滞。滚珠花键11是利用经精密研磨的花键轴滚动沟槽在花键螺母12内的钢球上作平滑的直线运动，当电机转动带动滚珠丝杠9转动，丝杠螺母8将带动滚珠花键11在滚珠丝杠9上做直线运动，磁栅尺10安装在套筒4上，利用磁致伸缩技术精确测量分支杆运动的变化
所述的铰链由虎克铰5和球铰13两部分组成。其中：虎克铰5具有两个旋转自由度(绕X、Y轴的转动)，以法兰形式与减速器外箱体端盖相连，主要由短轴15、连接法兰16、长轴17和底座18四部分组成，短轴15和长轴17对称组装构成十字轴结构，短轴15两端与圆锥滚子轴承14与连接法兰16相连，长轴17通过两端的圆锥滚子轴承14支撑在底座18上。两转轴摆角分别可达50°和20°。球铰13具有3个旋转自由度(绕X、Y、Z轴的转动)，在上述虎克铰5的基础上设计完成，即把虎克铰5连接法兰16上端的形状改变，增加一个滚动轴承组19，使虎克铰5可绕中心轴线作360°的旋转，从而实现第3个旋转自由度。各铰链底座18与上、下平台之间的定位均通过两个定位销孔21来实现。虎克铰5和球铰13分置于直线运动单元的两端，连接构成分支杆整体。
所述的下平台2由分支杆连接板20、工字钢骨架22和副面连接板23三部分组成。通过整体加工以保证三块分支杆连接板20的整体平面度和分支杆铰链定位精度；其中：下平台2设计成十六等边的箱体结构，相邻边的交点处设有十六块副面连接板23，以螺栓与副反射面相连，另一面设置有分支杆连接板20，其箱体由四块钢板组成，在上、下两平行钢板中间焊以两立板，分支杆连接板20上设有定位销孔21，可确定球铰13与下平台2连接安装位置，副反射面24安装在下平台2上。
与上平台1固结的虎克铰5和与下平台2固结的球铰13通过6个由滚珠丝杠9组成的伸缩杆连接起来，构成天线副反射面的位姿调整机构，6个伸缩杆共同约束掉了下平台2绕垂直于上平台1方向的转动自由度，其他5个自由度被保留。
本实用新型的工作原理是根据要求调整天线副反射面的位姿，由控制系统接收信号，发出指令，驱动6个分支运动杆上的伺服电机6转动，伺服电机6转动后带动滚珠丝杠9转动，同时丝杠螺母8将带动滚珠花键11在滚珠丝杠9上做直线运动，由磁栅尺组成的闭环控制系统来精确控制各分支杆的移动位移量，调整下平台2相对上平台1的位姿，直至满足所要求的位姿以后，指令停止，分支杆停止运动，此时天线副反射面的位姿满足要求。
Claims (5)
1.一种含有固定调整机构的天线副反射面系统，包括天线副反射面(24)和固定调整机构，其特征在于：所述的固定调整机构为六自由度并联机构；所述的六自由度并联机构包括上平台(1)、下平台(2)和位于上、下平台之间的用于联接上平台(1)和下平台(2)的六个伸缩杆；天线副反射面(24)的背面固定在下平台(2)上。
2.根据权利要求1所述的一种含有固定调整机构的天线副反射面系统，其特征在于：所述伸缩杆的一端通过虎克铰(5)与上平台(1)进行活动联接，伸缩杆的另一端通过球铰(13)与下平台(2)进行活动联接。
3.根据权利要求1所述的一种含有固定调整机构的天线副反射面系统，其特征在于：所述的伸缩杆包括套筒(4)、滚珠丝杠(9)、丝杠螺母(8)和滚珠花键(11)；由控制系统控制的伺服电机(6)通过蜗轮蜗杆减速器(7)与滚珠丝杠(9)进行联接。
4.根据权利要求3所述的一种含有固定调整机构的天线副反射面系统，其特征在于：在套筒(4)上安装有与控制系统相连接的磁栅尺(10)。
5.根据权利要求1所述的一种含有固定调整机构的天线副反射面系统，其特征在于：所述的下平台(2)由三块分支杆连接板(20)、工字钢骨架(22)和副面连接板(23)组成；其中，与天线副反射面的背面相连的下平台(2)的一面上为十六等边的箱体结构，相邻边的交点处设有用于与天线副反射面的背面相连的十六块副面连接板(23)；下平台(2)的另一面上设置有三块分支杆连接板(20)，在分支杆连接板(20)上设置有用于安装球铰(13)的定位销孔(21)。
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