CN209001112U - 中空六自由度调节机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种中空六自由度调节机构，包括底座(1)，底座(1)与竖直位移座(3)之间嵌套安装，竖直位移座(3)与水平位移座(4)之间嵌套安装，水平位移座(4)固定有方位座(5)，方位座(5)内嵌套有方位转向框(6)，方位转向框(6)内嵌套有俯仰转向座(7)，方位座(5)与方位转向框(6)以及方位转向框(6)与俯仰转向座(7)之间采用圆柱销(8)连接，并通过丝杆滑块机构(9)控制其相对角度，俯仰转向座(7)上设有开槽螺纹套筒，中心轴(11)穿过开槽螺纹套筒。本实用新型所设计的一种中空六自由度调节机构，结构简单、调节方便，能够在紧密阵列等安装空间受限制的场合中，对搭载对象的位置和姿态进行精确调节，并可进行光学辅助定位定向，方便穿行电缆。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种中空六自由度调节机构，属于机械设计领域。
背景技术
在射频仿真暗室中，模拟电磁环境的天线阵列需严格按各自的位置和姿态安装，才能合成满足相应要求的电磁场。而大型阵面因结构加工精度、安装精度及变形等因素存在，直接安装天线无法达到其位置和姿态要求，因此六自由度调节机构起到了一个很好的衔接作用。目前已有的调节机构，或结构复杂、体积庞大、沉重，或设计上未考虑中心通道，在紧密阵这类不能提供侧面通道的场合中，存在无法进行光学辅助定位定向甚至无法穿行电缆等情况。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，提供一种结构简单、方便调节的中空六自由度调节机构；进一步地，本实用新型提供一种能够在紧密阵场合中，进行光学辅助定位定向和穿行电缆的中空六自由度调节机构。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种中空六自由度调节机构，包括底座，所述底座与竖直位移座之间嵌套安装，所述竖直位移座与水平位移座之间嵌套安装，所述底座与所述竖直位移座之间以及所述竖直位移座与所述水平位移座之间均通过螺杆传动机构控制相对位置，所述水平位移座固定有方位座，所述方位座内嵌套有方位转向框，所述方位转向框内嵌套有俯仰转向座，所述方位座与所述方位转向框以及所述方位转向框与所述俯仰转向座之间转动运动，所述俯仰转向座上设有开槽螺纹套筒，中心轴穿过所述开槽螺纹套筒。
所述底座与所述竖直位移座之间的连接处为楔形槽，锁止片设置在所述楔形槽一侧所留缝隙中，锁止旋钮旋入所述底座并顶住所述锁止片。
所述竖直位移座与所述水平位移座之间的连接处为楔形槽，锁止片设置在所述楔形槽一侧所留缝隙中，锁止旋钮旋入所述水平位移座并顶住所述锁止片。
所述水平位移座与方位座之间通过螺钉固定连接。
所述方位座与所述方位转向框之间采用圆柱销作为转轴实现转动运动，所述方位转向框上设置有销轴，所述方位座上设置有拉动所述销轴移动的丝杆滑块调向机构。
所述方位转向框与所述俯仰转向座之间采用圆柱销作为转轴实现转动运动，所述俯仰转向座上设置有销轴，所述方位转向框上设置有拉动所述销轴移动的丝杆滑块调向机构。
所述开槽螺纹套筒顶端设有锥角，中轴止动螺母旋入所述开槽螺纹套筒上，通过挤压锥角使所述开槽螺纹套筒收缩。
所述中心轴为圆形薄壁管件。
所述中心轴一端安装有负载法兰，另一端安装有轴套。
本实用新型的有益效果：本发明/实用新型提供了中空六自由度调节机构，结构轻巧、中心镂空、完全满足笛卡尔坐标系内全部六个自由度方向的调节需要的设计方案。该方案能更好地适应紧密阵面的空间限制，特别是，当安装在有屏蔽面阻隔的场合时，该设计中所特有的前后贯通的中心通道，提供了一条方便观察、安装光学辅助定位定向装置、穿行电缆的途径。此外，该方案还能满足高精度调节、高承重能力、高稳定性的要求。
附图说明
图1为本实用新型中空六自由度调节机构的截面结构示意图；
图2为本实用新型中空六自由度调节机构的侧视结构示意图。
图中附图标记如下：1-底座；2-螺杆传动机构；3-竖直位移座；4-水平位移座；5-方位座；6-方位转向框；7-俯仰转向座；8-圆柱销；9-丝杆滑块调向机构；10-销轴；11-中心轴；12-中轴止动螺母；13-锁止片；14-锁止旋钮。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1和图2所示，中空六自由度调节机构，包括底座1，中空六自由度调节机构的对外安装接口设置在底座1上。底座1与竖直位移座3之间嵌套安装，底座1与竖直位移座3之间通过螺杆传动机构2控制相对位置，构成调节第一级自由度的运动副。竖直位移座3与水平位移座4之间嵌套安装，竖直位移座3与水平位移座4之间均通过螺杆传动机构2控制相对位置，构成调节第二级自由度的运动副。
底座1与竖直位移座3之间的连接处为楔形槽，锁止片13设置在楔形槽侧面所留缝隙中，锁止旋钮14旋入底座1并顶住锁止片13，使锁止片13与相接触的零件之间产生极大的摩擦力，旋紧之后可锁定底座1与竖直位移座3之间的相对运动。竖直位移座3与水平位移座4之间的连接方式同上，从而限制调节第一和第二自由度的运动副的运动，实现第一和第二自由度的状态锁定。
水平位移座4固定有方位座5，水平位移座4与方位座5之间通过螺钉固定连接。方位座5内嵌套有方位转向框6，方位座5与方位转向框6之间采用圆柱销8作为转轴实现转动运动。方位转向框6上设置有销轴10，销轴10设置在方位转向框6上偏离转轴一定距离的位置。方位座5上设置有拉动销轴10移动的丝杆滑块调向机构9，从而带动方位转向框6绕圆柱销5转动，构成调节第三级自由度的运动副。
方位转向框6内嵌套有俯仰转向座7，连接方式和方位座5与方位转向框6的连接方式相同。俯仰转向座7在方位转向框6内转向运动，构成调节第四级自由度的运动副。方位座5和方位转向框6之间以及方位转向框6和俯仰转向座7之间同样通过旋紧锁止旋钮14消除两两之间的间隙，形成极大的摩擦力，从而实现第三和第四自由度的状态锁定。
俯仰转向座7上设有开槽螺纹套筒，中心轴11穿过开槽螺纹套筒，可在其中进行轴向位移和横滚，从而构成调节第五和第六级自由度的运动副。所述第五和第六级自由度的调节共用一个运动副，这样可以极大地压缩结构体积，减轻机构重量；其余运动副为串联排布，调节过程相互独立，后一级自由度的调节不影响前一级的调节结果。
开槽螺纹套筒与中心轴为间隙配合，开槽螺纹套筒顶端设有锥角，中轴止动螺母12旋入开槽螺纹套筒上，通过挤压锥角，从而消除开槽螺纹套筒与中心轴11之间的配合间隙，使开槽螺纹套筒收缩锁死中心轴，实现第五和第六自由度的状态锁定。综上，所有六个自由度的状态均可完全锁定，使得六自由度调节机构的承载对象的位置和姿态能够长时间保存，且不会轻易被不确定因素改动。
底座1、竖直位移座3、水平位移座4、方位座5、方位转向框6和俯仰转向座7构成整个调节机构的主骨架，骨架中心做镂空设计，形成中心通道，使中心轴能贯穿整个调节机构，另一方面还可减轻整机重量。
中心轴11中心通透，可用于人眼观察，或架设微型激光器作为指向标记，进行负载位姿的初步调节。当调节机构架设在大面积不可透视的屏蔽面上时，可通过该中心通道形成良好的观察视野，方便对调节机构的指向角度作粗调处理；需要精确的位置和姿态调节时，该通道既可作为一个无障碍的辅助定位定向设备的安装通道，亦可作为线缆的穿行通道。通常情况下，负载端需要安装电子设备，如天线装置，现有技术中的六自由度调节机构安装完成后，四周并无电缆穿行的空间，而本实用新型设计的中空六自由度调节机构，中心轴的管内及其外侧的有限空间范围均可作为电缆穿行的通道。
中心轴11一端安装有负载法兰15，用于搭载位姿调节对象；另一端安装有轴套16，用于辅助移动或转动中心轴，并可防止其意外脱出。
上述主骨架构件中，底座1、竖直位移座3和水平位移座4中心开有大圆孔，方位座5、方位转向框6和俯仰转向座7为薄壁框架结构，中心轴11为圆形薄壁管件，因而大大降低了调节机构的总重量。另一方面，上述构件基本采用两两之间相互嵌套的安装形式，因此可最大限度地压缩调节机构的大小。
本方案主要采用滑动螺旋传动，调节过程简单方便，调节精度极高。结构紧凑，承重能力强，稳定性好，具备状态锁定功能。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种中空六自由度调节机构，其特征在于：包括底座(1)，所述底座(1)与竖直位移座(3)之间嵌套安装，所述竖直位移座(3)与水平位移座(4)之间嵌套安装，所述底座(1)与所述竖直位移座(3)之间以及所述竖直位移座(3)与所述水平位移座(4)之间均通过螺杆传动机构(2)控制相对位置，所述水平位移座(4)固定有方位座(5)，所述方位座(5)内嵌套有方位转向框(6)，所述方位转向框(6)内嵌套有俯仰转向座(7)，所述方位座(5)与所述方位转向框(6)以及所述方位转向框(6)与所述俯仰转向座(7)之间转动运动，所述俯仰转向座(7)上设有开槽螺纹套筒，中心轴(11)穿过所述开槽螺纹套筒。
2.根据权利要求1所述的中空六自由度调节机构，其特征在于：所述底座(1)与所述竖直位移座(3)之间的连接处为楔形槽，锁止片(13)设置在所述楔形槽一侧所留缝隙中，锁止旋钮(14)旋入所述底座(1)并顶住所述锁止片(13)。
3.根据权利要求1所述的中空六自由度调节机构，其特征在于：所述竖直位移座(3)与所述水平位移座(4)之间的连接处为楔形槽，锁止片(13)设置在所述楔形槽一侧所留缝隙中，锁止旋钮(14)旋入所述水平位移座(4)并顶住所述锁止片(13)。
4.根据权利要求1所述的中空六自由度调节机构，其特征在于：所述水平位移座(4)与方位座(5)之间通过螺钉固定连接。
5.根据权利要求1所述的中空六自由度调节机构，其特征在于：所述方位座(5)与所述方位转向框(6)之间采用圆柱销(8)作为转轴实现转动运动，所述方位转向框(6)上设置有销轴(10)，所述方位座(5)上设置有拉动所述销轴(10)移动的丝杆滑块调向机构(9)。
6.根据权利要求1所述的中空六自由度调节机构，其特征在于：所述方位转向框(6)与所述俯仰转向座(7)之间采用圆柱销(8)作为转轴实现转动运动，所述俯仰转向座(7)上设置有销轴(10)，所述方位转向框(6)上设置有拉动所述销轴(10)移动的丝杆滑块调向机构(9)。
7.根据权利要求1所述的中空六自由度调节机构，其特征在于：所述开槽螺纹套筒顶端设有锥角，中轴止动螺母(12)旋入所述开槽螺纹套筒上，通过挤压锥角使所述开槽螺纹套筒收缩。
8.根据权利要求1所述的中空六自由度调节机构，其特征在于：所述中心轴(11)为圆形薄壁管件。
9.根据权利要求1所述的中空六自由度调节机构，其特征在于：所述中心轴(11)一端安装有负载法兰(15)，另一端安装有轴套(16)。
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| CN (1) | CN209001112U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111239773A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-06-05 | 上海航天电子通讯设备研究所 | 一种全姿态调整试验装置 |
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2018
- 2018-11-13 CN CN201821859453.XU patent/CN209001112U/zh active Active
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| CN111239773A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-06-05 | 上海航天电子通讯设备研究所 | 一种全姿态调整试验装置 |
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