CN218887532U - 一种基于六索并联驱动附加液压推杆的fast新型馈源舱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于六索并联驱动附加液压推杆的FAST新型馈源舱，其包括：星形框架、索驱动机构、液压推杆、下平台部件和馈源接收机；索驱动机构的伺服滑台机构或卷筒索驱动机构与星形框架上的座板，索驱动机构的下端与下平台部件连接；液压推杆的顶部与星形框架中的顶部结构连接，液压推杆的底部与下平台部件连接；所述馈源接收机固定在下平台部件上。本实用新型用索驱动机构，实现对下平台的并联驱动，代替现有馈源舱的AB转环机构和刚性并联机构，以解决现有馈源舱存在的控制角度小、馈源舱重量大等技术问题，可以将下平台整套装配部件的重量从10.5吨降低到6吨。用液压推杆与星形框架和下平台连接，增加下平台的抗干扰能力。

Description

一种基于六索并联驱动附加液压推杆的FAST新型馈源舱

技术领域

本实用新型属于精调机构技术领域，尤其是涉及一种基于六索并联驱动附加液压推杆的FAST新型馈源舱；该六索驱动机构安装在馈源舱内，可实现馈源的转动角度需求及精确定位，可以降低馈源舱重量，将FAST现有馈源舱内AB轴转动角度从±18°提升至大于±36°以上，液压推杆增加下平台部件抗干扰能力。

背景技术

500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radioTelescope，FAST)是全球最大的单口径射电天文望远镜，具有三项自主创新：利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址；主动变形反射面；基于两级并联机器人的轻型馈源支撑方案。

现在的FAST馈源支撑系统方案如下：采用六索组成的索并联机器人牵引30吨的馈源舱，馈源舱内有一个AB两轴转向机构(实现±18°转角)和六杆Stewart并联机器人，共同实现馈源在140m以上的高空，207m范围内的高精度定位，其定位精度达10mm。

受限于现在馈源舱30吨的安全阈值，FAST难以同时安装新型的馈源接收设备，并且也难以响应更大的观测天顶角。本实用新型涉及馈源舱内机构的升级改造，通过新实用新型实现FAST观测角度的大幅提升、并有效降低馈源舱重量，为望远镜的性能提升提供大力的支撑。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于六索并联驱动附加液压推杆的FAST新型馈源舱，本实用新型用索驱动机构，实现对下平台的并联驱动，代替现有馈源舱的AB转环机构和刚性并联机构，以解决现有馈源舱存在的控制角度小、馈源舱重量大等技术问题，可以将下平台整套装配部件的重量从10.5吨降低到6吨。用液压推杆与星形框架和下平台连接，增加下平台的抗干扰能力。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种基于六索并联驱动附加液压推杆的FAST新型馈源舱，包括：星形框架、索驱动机构、液压推杆、下平台部件和馈源接收机；其中，所述索驱动机构的伺服滑台机构或卷筒索驱动机构与所述星形框架上的座板，索驱动机构的下端与所述下平台部件连接；所述液压推杆的顶部与星形框架中的顶部结构连接，液压推杆的底部与下平台部件连接，通过索驱动机构中钢丝绳的移动或收放实现对下平台部件俯仰角度的调节；所述馈源接收机固定在下平台部件上。

进一步，所述索驱动机构由6套滑台索驱动机构组成，6套所述滑台索驱动机构的伺服滑台机构沿所述星形框架竖直中心线的圆周均布，分别安装于所述座板上；6套滑台索驱动机构的下端索用虎克铰在所述下平台部件上两两相邻安装做为1对，且相对于两套临近的伺服滑台机构的对称平面对称分布，3对所述下端索用虎克铰呈120°均布。

进一步，所述滑台索驱动机构包括：伺服滑台机构、两个索用虎克铰、销轴、开口销以及索部件；上部的所述索用虎克铰与伺服滑台固连，下部的索用虎克铰与所述下平台部件上的虎克铰安装座固连；上、下两套索用虎克铰之间通过所述轴销、开口销与所述索部件连接，形成转动副；所述伺服滑台机构由3套行程开关进行限位，L1为伺服滑台机构上行程；L2为伺服滑台机构下行程；L1、L2的数值由下平台部件的倾斜角度确定。

进一步，所述索驱动机构由卷筒索驱动机构、索及索用虎克铰组成；其中，所述卷筒索驱动机构通过卷筒的旋转驱动所述索收放，索运动拖动所述下平台部件转动；所述索用虎克铰安装于下平台部件上，索用虎克铰通过开式索节与索连接。

进一步，所述索用虎克铰由回转支撑、铰链座以及十字连接块构成，所述回转支撑的外圈通过螺栓与所述下平台部件中的下平台体、所述伺服滑台固连，所述铰链座通过螺栓与回转支撑的内圈连接；所述十字连接块通过销轴和开口销与铰链座连接形成转动副，十字连接块以销轴的中心线为中心相对铰链座转动。

进一步，所述星形框架是焊接球网架结构，包括星形框架体、舱索锚固头座、顶部结构以及座板；所述座板与所述星形框架体的节点球、竖管及横管焊接为一体，作为所述索驱动机构的支撑；所述顶部结构上设置有连接所述液压推杆的虎克铰安装座。

进一步，所述索部件由1根索及所述索两端用合金浇铸固接的2个开式索节构成。

进一步，所述下平台部件由下平台体、1#接收机、2#接收机、3#接收机、4#接收机、5#接收机、虎克铰安装座和液压推杆连接座构成；其中，所述液压推杆连接座与所述下平台体通过螺栓固连，5种接收机与下平台体通过螺栓固连，6处所述虎克铰安装座用于安装索用虎克铰。

进一步，所述液压推杆的上部通过螺栓副与虎克铰固连，所述虎克铰通过螺栓固连于星形框架顶部结构的虎克铰安装座上；液压推杆的下部通过螺栓与球铰固连，所述球铰5通过螺栓与下平台体上固连的液压推杆连接座固连。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型用索驱动机构，实现对下平台的并联驱动，代替现有馈源舱的AB转环机构和刚性并联机构，以解决现有馈源舱存在的控制角度小、馈源舱重量大等技术问题，可以将下平台整套装配部件的重量从10.5吨降低到6吨。用液压推杆与星形框架和下平台连接，增加下平台的抗干扰能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的FAST馈源舱的整体结构示意图；

图2为本实用新型提供的FAST馈源舱的整体结构俯视图；

图3为本实用新型提供的FAST馈源舱星形框架的整体结构剖视图；

图4为本实用新型提供的FAST馈源舱星形框架轴侧图；

图5为本实用新型提供的星形框架顶部结构示意图；

图6为本实用新型提供的伺服滑台索驱动机构总成示意图；

图7为本实用新型提供的索用虎克铰链机构示意图；

图8为本实用新型提供的索部件示意图；

图9为本实用新型提供的卷筒索驱动机构示意图；

图10为本实用新型提供的下平台部件示意图；

图11为本实用新型提供的虎克铰的结构示意图；

图12为本实用新型提供的球铰的结构示意图；

图标：1—星形框架；2—滑台索驱动机构；3—虎克铰；4—液压推杆；5—球铰；6—上平台平面；7—下平台部件；8—下平台平面；9—回转中心；10—顶部结构；11—星形框架体；12—舱索锚固头座；13—虎克铰安装座；14—座板；15—伺服滑台机构；16—伺服滑台；17—索用虎克铰；18—销轴；19—开口销；20—索部件；21—行程开关；L1—伺服滑台机构上行程；L2—伺服滑台机构下行程；22—螺栓；23—回转支撑；24—铰链座；25—十字连接块；26—螺栓；27—开式索节；28—索；29—卷筒索驱动机构；30—下平台体；31—1#接收机；32—虎克铰安装座；33—2#接收机；34—3#接收机；35—4#接收机；36—液压推杆连接座；37—5#接收机；38—虎克铰座；39—Y轴；40—十字轴；41—X轴；42—Y轴连接座；43—球铰座；44—Y轴；45—十字轴；46—X轴；47—Y轴连接座；48—Z轴旋转座。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合图1-8和图10所示，本实施例提供一种六索并联驱动机构附加液压推杆的FAST新型馈源舱，由星形框架1、6套滑台索驱动机构2、虎克铰3、液压推杆4、球铰5、下平台部件7等构成。其中6套滑台索驱动机构2的伺服滑台机构15沿星形框架竖直中心线的圆周均布，分别安装于星形框架1座板14上。6套滑台索驱动机构2下端索用虎克铰17在下平台部件7上两两接近安装做为1对，相对于两套临近的伺服滑台机构15的对称平面对称分布，该3对索用虎克铰17呈120°均布。图1中A为上平台平面6至舱索锚固头座12中心面的距离；B为下平台平面8至星形框架体11底面的距离，该值由下平台最大倾斜角度确定，确保下平台部件7不与星形框架1底部干涉，星形框架1底部对1#～5#馈源接收机无遮挡；伺服滑台16用于安装索用虎克铰17。

在该实施例中，新型馈源舱的星形框架1是焊接球网架结构，主要由星形框架体11、舱索锚固头座12、顶部结构10以及座板14等构成，该座板14与星形框架体11的节点球、竖管及横管焊接为一体，作为伺服滑台机构15的支撑。顶部结构10上设置有与液压推杆4连接的虎克铰安装座13。

滑台索驱动机构2由伺服滑台机构15、索用虎克铰17、销轴18、开口销19、索部件20等组成，上部的索用虎克铰17与伺服滑台16固连，下部的索用虎克铰17与下平台体30上的虎克铰安装座32固连；上、下两套索用虎克铰17之间通过轴销18、开口销19与索部件20连接，形成转动副；伺服滑台机构15由3套行程开关21进行限位，L1为伺服滑台机构上行程；L2为伺服滑台机构下行程；L1、L2的数值由下平台的倾斜角度确定。

索用虎克铰17由回转支撑23、铰链座24、十字连接块25等构成，回转支撑23外圈通过螺栓22与下平台体30、伺服滑台16固连，铰链座24通过螺栓26与回转支撑23的内圈连接。十字连接块25通过销轴18和开口销19与铰链座24连接形成转动副，十字连接块25以销轴18的中心线为中心相对铰链座24转动。

索部件20由1根索28及索28两端用合金浇铸固接的2个开式索节27构成。

下平台部件7由下平台体30、1#接收机31、2#接收机33、3#接收机34、4#接收机35、5#接收机37、虎克铰安装座32和液压推杆连接座36等构成；其中液压推杆连接座36与下平台体30通过螺栓固连，5种接收机与下平台体通过螺栓固连，6处虎克铰安装座32用于安装索用虎克铰17。

液压推杆4上部通过螺栓副与虎克铰3固连，虎克铰3通过螺栓固连于星形框架顶部结构10的虎克铰安装座13上。虎克铰3可以同时绕2个互相垂直相交的轴转动，满足液压推杆4的摆动要求，绕液压推杆4轴线的转动被约束。液压推杆4下部通过螺栓与球铰5固连，球铰5通过螺栓与下平台体30上固连的液压推杆连接座36固连。球铰5可以绕3个互相垂直的轴线旋转，满足液压推杆摆动、下平台部件7绕其回转中心9转动时不卡滞。

结合图11所示，本申请的虎克铰3包括虎克铰座38，虎克铰座38是虎克铰3的支撑，十字轴40的2个X轴颈安装到虎克铰座38的2个耳孔内，形成滚动的旋转副。十字轴40的Y轴孔安装Y轴39，Y轴39与Y轴连接座42安装为一体，形成滚动的旋转副，其中X轴41与Y轴39的轴线相交于一点，为虎克铰的旋转中心。Y轴连接座42可以同时绕X轴41与Y轴39的轴线旋转。

结合图12所示，本申请的球铰5包括球铰座43，球铰座43是球铰的支撑，十字轴45的2个X轴颈46安装到球铰座43的2个耳孔内，形成滚动的旋转副。十字轴45的Y轴孔安装Y轴44，Y轴44与Y轴连接座47安装为一体，形成滚动的旋转副，其中X轴46与Y轴44的轴线相交于一点，为球铰的旋转中心。Y轴连接座47可以同时绕X轴46与Y轴44的轴线旋转。其中Z轴连接座48与Y轴连接座47的轴径同心安装，形成滚动的旋转副，Z轴连接座48可绕Y轴连接座47的轴径中心线旋转，该中心过球铰的旋转中心。

6套滑台索驱动机构2的伺服滑台16做上下直线运动(或6套卷筒索驱动机构29的卷筒旋转做收放索运动)，并联驱动下平台绕其回转中心9转动，单侧最大转动角度大于36°。

结合图9所示，索驱动机构也可由卷筒索驱动机构29、索28及安装于下平台体30上的索用虎克铰17等构成，卷筒索驱动机构29通过卷筒的旋转驱动索28收放，索28运动拖动下平台部件7转动；索用虎克铰17安装于下平台部件7上，索用虎克铰17通过开式索节27与索28连接。

综上，本实用新型的六索并联驱动机构附加液压推杆的FAST新型馈源舱，是对现有馈源舱进行升级改造，该六索并联驱动附加液压推杆馈源舱由星形框架1、六套滑台索驱动机构2、液压推杆4、下平台部件7、馈源接收机等组成。六套滑台索驱动机构2由竖直安装的伺服滑台机构15、索用虎克铰17、索部件20等组成，共6台驱动电机。6套伺服滑台机构上、下行程中间某位置过虎克铰回转中心所在平面设为上平台平面，与下平台连接的6套虎克铰的中心所在平面设为下平台控制平面。该机构通过6套滑台上下运动，牵拉绳索拖动下平台部件的俯仰角度变化(通过轨迹规划实现馈源角度补偿，也可称为角度控制)，液压推杆上部通过虎克铰与星形框架固连，下部通过球铰与下平台部件固连，下平台理论上以下平台控制平面中心为回转中心转动，液压推杆的作用主要是增加下平台的抗干扰能力。

本实用新型六套滑台索驱动机构也可以由6套卷筒索驱动机构代替，共6台驱动电机。6套卷筒索驱动机构的卷筒中心所在平面设为上平台平面。该机构通过卷筒驱动6根绳索的收放实现下平台的俯仰角度变化(通过轨迹规划实现馈源角度补偿，也可称为角度控制)。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种基于六索并联驱动附加液压推杆的FAST新型馈源舱，其特征在于，包括：星形框架、索驱动机构、液压推杆、下平台部件和馈源接收机；其中，所述索驱动机构的伺服滑台机构或卷筒索驱动机构与所述星形框架上的座板，索驱动机构的下端与所述下平台部件连接；所述液压推杆的顶部与星形框架中的顶部结构连接，液压推杆的底部与下平台部件连接，通过索驱动机构中钢丝绳的移动或收放实现对下平台部件俯仰角度的调节；所述馈源接收机固定在下平台部件上。

2.根据权利要求1所述的基于六索并联驱动附加液压推杆的FAST新型馈源舱，其特征在于，所述索驱动机构由6套滑台索驱动机构组成，6套所述滑台索驱动机构的伺服滑台机构沿所述星形框架竖直中心线的圆周均布，分别安装于所述座板上；6套滑台索驱动机构的下端索用虎克铰在所述下平台部件上两两相邻安装做为1对，且相对于两套临近的伺服滑台机构的对称平面对称分布，3对所述下端索用虎克铰呈120°均布。

3.根据权利要求2所述的基于六索并联驱动附加液压推杆的FAST新型馈源舱，其特征在于，所述滑台索驱动机构包括：伺服滑台机构、两个索用虎克铰、销轴、开口销以及索部件；上部的所述索用虎克铰与伺服滑台固连，下部的索用虎克铰与所述下平台部件上的虎克铰安装座固连；上、下两套索用虎克铰之间通过所述销轴、开口销与所述索部件连接，形成转动副；所述伺服滑台机构由3套行程开关进行限位，L1为伺服滑台机构上行程；L2为伺服滑台机构下行程；L1、L2的数值由下平台部件的倾斜角度确定。

4.根据权利要求1所述的基于六索并联驱动附加液压推杆的FAST新型馈源舱，其特征在于，所述索驱动机构由卷筒索驱动机构、索及索用虎克铰组成；其中，所述卷筒索驱动机构通过卷筒的旋转驱动所述索收放，索运动拖动所述下平台部件转动；所述索用虎克铰安装于下平台部件上，索用虎克铰通过开式索节与索连接。

5.根据权利要求3所述的基于六索并联驱动附加液压推杆的FAST新型馈源舱，其特征在于，所述索用虎克铰由回转支撑、铰链座以及十字连接块构成，所述回转支撑的外圈通过螺栓与所述下平台部件中的下平台体、所述伺服滑台固连，所述铰链座通过螺栓与回转支撑的内圈连接；所述十字连接块通过销轴和开口销与铰链座连接形成转动副，十字连接块以销轴的中心线为中心相对铰链座转动。

6.根据权利要求1所述的基于六索并联驱动附加液压推杆的FAST新型馈源舱，其特征在于，所述星形框架是焊接球网架结构，包括星形框架体、舱索锚固头座、顶部结构以及座板；所述座板与所述星形框架体的节点球、竖管及横管焊接为一体，作为所述索驱动机构的支撑；所述顶部结构上设置有连接所述液压推杆的虎克铰安装座。

7.根据权利要求3所述的基于六索并联驱动附加液压推杆的FAST新型馈源舱，其特征在于，所述索部件由1根索及所述索两端用合金浇铸固接的2个开式索节构成。

8.根据权利要求1所述的基于六索并联驱动附加液压推杆的FAST新型馈源舱，其特征在于，所述下平台部件由下平台体、1#接收机、2#接收机、3#接收机、4#接收机、5#接收机、虎克铰安装座和液压推杆连接座构成；其中，所述液压推杆连接座与所述下平台体通过螺栓固连，5种接收机与下平台体通过螺栓固连，6处所述虎克铰安装座用于安装索用虎克铰。

9.根据权利要求1所述的基于六索并联驱动附加液压推杆的FAST新型馈源舱，其特征在于，所述液压推杆的上部通过螺栓副与虎克铰固连，所述虎克铰通过螺栓固连于星形框架顶部结构的虎克铰安装座上；液压推杆的下部通过螺栓与球铰固连，所述球铰5通过螺栓与下平台体上固连的液压推杆连接座固连。

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