CN216486926U - 一种三自由度调姿的自由释放悬挂装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种三自由度调姿的自由释放悬挂装置，包括自由释放单元机构、侧转机构、俯仰机构和滑移模组，所述自由释放单元机构包括用于吸附和释放物体的电磁铁、可拆卸的结合板、以及限位板；所述侧转机构和俯仰机构均包含U形支撑架，通过伺服电机驱动、精密回转台、传感器检测反馈的高精度回转台；所述的滑移模组采用滚珠丝杆传动，激光测距传感器或者光栅尺传感器与电机驱动之间形成闭环控制，保证目标的运动精度和姿态稳定；所述的精密回转台采用蜗轮蜗杆传动，内部的传感器与电机控制之间形成闭环控制，保证一定的传动精度、较大的传动转矩以及目标的姿态稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种三自由度调姿的自由释放悬挂装置，特别适用于需要通过全自动化进行物体自由释放的场合。
背景技术
对于某些自由释放实验场合，经常要求进行重复自由释放实验，且对实验的可重复性精度要求较高，有些实验场合不适合人直接参与，需要全自动化装置以满足实验的精度要求，同时能够在不适宜人员参与的场合实验。
常见实验设备需要人员精确手动控制，重复精度不能达到更高要求，不能实现全自动化控制。
实用新型内容
本实用新型的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种三自由度调姿的自由释放悬挂装置。
本实用新型的目的可通过下述技术措施来实现：
本实用新型的种三自由度调姿的自由释放悬挂装置包括自由释放单元机构、侧转机构、俯仰机构和滑移模组；所述自由释放单元机构包括吸附释放对象的电磁铁、以及底面与电磁铁固连且顶面通过连接件与侧转机构的侧转底板固连的结合板，在结合板一侧通过滑轨、滑槽相配合的方式安装有限位板、以及用于锁紧限位板的调节螺母；所述侧转机构包括两侧分别与俯仰机构内的左、右俯仰精密回转台内侧相固结的下开口式第二U形支撑架，固连在第二U形支撑架的对称面中轴线位置处的由侧转驱动伺服电机驱动的侧转精密回转台，以及固定安装在侧转精密回转台的回转端面的侧转底板；所述俯仰机构包括下开口式第一U形支撑架、对称固定安装在述第一U形支撑架的左右内壁上的左、右俯仰精密回转台，与左俯仰精密回转台相连接的俯仰驱动伺服电机，所述第一U形支撑架顶部通过连接板与滑移模组的滑移基板固连；所述滑移模组包括平行安装在滑移平台底面两侧的左右直线导轨、分别安装在左右直线导轨端部的限位块、两侧分别通过滑块与左右直线导轨相配合的滑移基板，在滑移基板的中心位置处固连有用于安装丝杠螺母的轴向丝母连接座，与丝杠螺母相配合的用于驱动滑移基板沿直线导轨作轴向位移运动的滚珠丝杆通过联轴器与滑移驱动伺服电机相结合。
本实用新型中所述侧转驱动伺服电机固定安装在第二U形支撑架的后端面，并与侧转精密回转台连接，实现侧转角度的调整；所述俯仰驱动伺服电机固连在第一U形支撑架后端面，并与左俯仰精密回转台连接，实现俯仰角度的调整。
本实用新型中自由释放单元的质心接近侧转机构的回转中心线与俯仰机构中心线交点位置，且质心位于滑移模组移动中心垂直平面内。
进一步说，本实用新型提出了基于滑移模组驱动、精密回转台俯仰与侧转的全自动化控制三自由度调姿悬挂装置。所述的滑移模组采用滚珠丝杆传动，激光测距传感器或者光栅尺传感器与电机驱动之间形成闭环控制，保证目标的运动精度和姿态稳定。本实用新型中所述的精密回转台采用蜗轮蜗杆传动，内部的传感器与电机控制之间形成闭环控制，保证一定的传动精度、较大的传动转矩以及目标的姿态稳定。
本实用新型的工作原理以及有益效果如下：
本实用新型中滑移模组机构，采用滚珠丝杆驱动整体平移运动，运动到位后，电动滑块锁紧，可保证传动精确，平移自动化，锁紧可靠，整个机械系统刚性好、可靠性高。
本实用新型中俯仰与侧转机构采用蜗轮蜗杆驱动、伺服电机与传感器检测系统闭环控制的方式，实现俯仰和侧转姿态的精确、稳定控制，保证试验产品的姿态调至最优。
本实用新型中自由释放单元便于拆卸和更换，可以适应多种自由释放要求，同时限位板可以提高自由释放物体的重复定位精度。
通过以上过程，达到了采用常规滚珠丝杆、蜗轮蜗杆驱动方式实现了自动化释放物体的功能，有效地解决了需要频繁、高精度自由释放物体试验的难题，在航天、航空、民用等领域均可以应用。
附图说明
图1为自由释放悬挂装置的主视图。
图2为自由释放悬挂装置的左视图。
图3为自由释放悬挂装置的俯视图。
图4为自由释放悬挂装置的右视图。
图中序号：1.释放对象， 2.电磁铁，3. 限位板，4.侧转底板，5. 结合板，6. 调节螺母，7.第二U形支撑架，8.侧转驱动伺服电机，9. 侧转精密回转台，10. 第一U形支撑架，11. 右俯仰精密回转台，12. 左俯仰精密回转台，13.俯仰驱动伺服电机，14.连接板，15.滑移基板，16. 滑移驱动伺服电机，17. 联轴器，18. 滚珠丝杆，19. 左右直线导轨，20. 滑移平台，21.限位块，22.丝杆螺母，23.轴向丝母连接座。
具体实施方式
以下将结合实例及附图对本实用新型作进一步描述。
如图1、2、3、4所示，本实用新型的种三自由度调姿的自由释放悬挂装置包括自由释放单元机构、侧转机构、俯仰机构和滑移模组；所述自由释放单元机构包括吸附释放对象1的电磁铁2、以及底面与电磁铁固连且顶面通过连接件与侧转机构的侧转底板4固连的结合板5，在结合板一侧通过滑轨、滑槽相配合的方式安装有限位板3、以及用于锁紧限位板的调节螺母6；所述侧转机构包括两侧分别与俯仰机构内的左、右俯仰精密回转台12、11内侧相固结的下开口式第二U形支撑架7，固连在第二U形支撑架7的对称面中轴线位置处的由侧转驱动伺服电机8驱动的侧转精密回转台9，以及固定安装在侧转精密回转台9的回转端面的侧转底板4；所述俯仰机构包括下开口式第一U形支撑架10、对称固定安装在述第一U形支撑架10的左右内壁上的左、右俯仰精密回转台12、11，与左俯仰精密回转台12相连接的俯仰驱动伺服电机13，所述第一U形支撑架10顶部通过连接板14与滑移模组的滑移基板15固连；所述滑移模组包括平行安装在滑移平台20底面两侧的左右直线导轨19、分别安装在左右直线导轨19端部的限位块21、两侧分别通过滑块与左右直线导轨19相配合的滑移基板15，在滑移基板的中心位置处固连有用于安装丝杠螺母22的轴向丝母连接座23，与丝杠螺母22相配合的用于驱动滑移基板15沿直线导轨19作轴向位移运动的滚珠丝杆18通过联轴器17与滑移驱动伺服电机16相结合。
本实用新型中所述侧转驱动伺服电机8固定安装在第二U形支撑架7的后端面，并与侧转精密回转台9连接，实现侧转角度的调整；所述俯仰驱动伺服电机13固连在第一U形支撑架10后端面，并与左俯仰精密回转台12连接，实现俯仰角度的调整。
本实用新型中自由释放单元的质心接近侧转机构的回转中心线与俯仰机构中心线交点位置，且质心位于滑移模组移动中心垂直平面内。
进一步说，本实用新型提出了基于滑移模组驱动、精密回转台俯仰与侧转的全自动化控制三自由度调姿悬挂装置。所述的滑移模组采用滚珠丝杆传动，激光测距传感器或者光栅尺传感器与电机驱动之间形成闭环控制，保证目标的运动精度和姿态稳定。本实用新型中所述的精密回转台采用蜗轮蜗杆传动，内部的传感器与电机控制之间形成闭环控制，保证一定的传动精度、较大的传动转矩以及目标的姿态稳定。
更具体说，所述释放对象1通过电磁铁2的通电和断电实现吸附和自由释放，释放对象1通过可以沿滑槽移动、由调节螺母23锁紧的限位板3保证释放对象轴线方向位置，所述电磁铁2通过螺栓连接在结合板5的下端；所述结合板5通过侧转底板4与侧转精密回转台9的回转端面固结，所述侧转精密回转台9的底座固连在第二U形支撑架7的对称面中轴线位置，侧转精密回转台9通过固定在第二U形支撑架7的后侧端面的侧转驱动伺服电机8驱动，实现侧转角度的调整；所述第二U形支撑架7两边外侧安装一对固连第一U形支撑架9两边内测的左、右俯仰精密回转台12和11，所述左俯仰精密回转台12通过固连在第一U形支撑架10后侧端面的俯仰驱动伺服电机13驱动，实现俯仰角度的调整；所述第一U形支撑架10上端通过连接板14固连在滑移模组的滑移基板15，所述滑移基板15通过轴向丝母连接座23与丝杆螺母22固连，丝杆螺母与通过联轴器和滑移驱动伺服电机16连接的滚珠丝杆18构成移动副，实现直线位置调整；所述滑移基板15两侧分别通过滑块与在平行安装在滑移平台20底面两侧的左右直线导轨19相配合，实现整体移动结构的支撑，保证整体机构的稳定性和安全性。
Claims (3)
1.在此一种三自由度调姿的自由释放悬挂装置，其特征在于：所述悬挂装置包括自由释放单元机构、侧转机构、俯仰机构和滑移模组；所述自由释放单元机构包括吸附释放对象（1）的电磁铁（2）、以及底面与电磁铁固连且顶面通过连接件与侧转机构的侧转底板（4）固连的结合板（5），在结合板一侧通过滑轨、滑槽相配合的方式安装有限位板（3）、以及用于锁紧限位板的调节螺母（6）；所述侧转机构包括两侧分别与俯仰机构内的左、右俯仰精密回转台（12、11）内侧相固结的下开口式第二U形支撑架（7），固连在第二U形支撑架的对称面中轴线位置处的由侧转驱动伺服电机（8）驱动的侧转精密回转台（9），以及固定安装在侧转精密回转台的回转端面的侧转底板（4）；所述俯仰机构包括下开口式第一U形支撑架（10）、对称固定安装在述第一U形支撑架的左右内壁上的左、右俯仰精密回转台（12、11），与左俯仰精密回转台（12）相连接的俯仰驱动伺服电机（13），所述第一U形支撑架（10）顶部通过连接板（14）与滑移模组的滑移基板（15）固连；所述滑移模组包括平行安装在滑移平台（20）底面两侧的左右直线导轨（19）、分别安装在左右直线导轨端部的限位块（21）、两侧分别通过滑块与左右直线导轨（19）相配合的滑移基板（15），在滑移基板的中心位置处固连有用于安装丝杠螺母（22）的轴向丝母连接座（23），与丝杠螺母相配合的用于驱动滑移基板（15）沿直线导轨作轴向位移运动的滚珠丝杆（18）通过联轴器（17）与滑移驱动伺服电机（16）相结合。
2.根据权利要求1所述的三自由度调姿的自由释放悬挂装置，其特征在于：所述侧转驱动伺服电机（8）固定安装在第二U形支撑架（7）的后端面，并与侧转精密回转台（9）连接；所述俯仰驱动伺服电机（13）固连在第一U形支撑架（10）后端面，并与左俯仰精密回转台（12）连接。
3.根据权利要求1所述的三自由度调姿的自由释放悬挂装置，其特征在于：所述自由释放单元的质心接近侧转机构的回转中心线与俯仰机构中心线交点位置，且质心位于滑移模组移动中心垂直平面内。
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