一种二维指向机构用高精密周向分度装置制造方法及图纸

一种二维指向机构用高精密周向分度装置，它包括蜗杆主驱动机构和蜗轮旋转角度定位机构两部分；所述蜗杆主驱动机构包括由自消隙组合蜗杆、安装在自消隙组合蜗杆两端的方位轴系驱动电机、方位轴系角度传感器共同组成的闭环驱动控制轴系；所述蜗轮旋转角度定位机构则由蜗轮、径推组合轴承与旋转指向机构组成，其中所述蜗轮与旋转指向机构固连，通过径推组合轴承支撑于底座，其特征在于：所述的自消隙组合蜗杆包括固定蜗杆、通过限位螺母、弹簧、连接键、调整垫片安装在固定蜗杆光轴端的活动蜗杆。

A highly precise circumferential indexing device for two dimensional pointing mechanism

A high precision circumferential indexing device for two-dimensional pointing mechanism is provided, which comprises a worm main driving mechanism and a worm wheel rotation angle positioning mechanism.The worm main driving mechanism consists of a self-clearance-eliminating combination worm, an azimuth shaft drive motor mounted at both ends of the self-clearance-eliminating combination worm, and an azimuth shaft angle sensor. The worm wheel rotating angle positioning mechanism is composed of worm wheel, radial thrust combined bearing and rotating pointing mechanism, wherein the worm wheel is firmly connected with the rotating pointing mechanism and is supported on the base by radial thrust combined bearing, and is characterized in that the self-clearance elimination combined worm comprises a fixed worm and a passage limit. Position nut, spring, connecting key and adjusting shim are mounted on the movable worm of the fixed shaft of the worm.

【技术实现步骤摘要】
一种二维指向机构用高精密周向分度装置
本专利技术涉及一种二维指向机构用高精密周向分度装置，是光学仪器、伺服控制中经常用到的一种精密分度机构，广泛应用于探月、深空探测仪器与太阳能帆板的精确指向，以及国防武器瞄准系统的精确定位。
技术介绍
指向机构是深空探测中太阳能帆板、光学探测装置、信号传送装置等深空探测设备中重要的回转机构，关系到整个探测器的安全可靠运行。其中，大减速比少无回差蜗轮蜗杆副是指向机构中常用的周向精密回转装置，以往多采用双导程结构设计，但在火星探测任务中，由于工作环境温差大（-130℃~70℃）、定位指向要求更高，已很难满足任务需求，需进一步开发适应不同工况，具有回转侧隙自调整功能的新型周向精密分度装置。
技术实现思路
本专利技术的目的正是为了满足深空探测探测任务的需要，而开发的一种具有自消隙功能蜗轮蜗杆副精密回转定位装置。本专利技术的目的可通过以下技术措施来实现：本专利技术的二维指向机构用高精密周向分度装置包括蜗杆主驱动机构和蜗轮旋转角度定位机构两部分；所述蜗杆主驱动机构包括由自消隙组合蜗杆、安装在自消隙组合蜗杆两端的方位轴系驱动电机、方位轴系角度传感器共同组成的闭环驱动控制轴系；所述蜗轮旋转角度定位机构则由蜗轮、径推组合轴承与旋转指向机构组成，其中所述蜗轮与旋转指向机构固连，通过径推组合轴承支撑于底座；所述的自消隙组合蜗杆包括固定蜗杆、通过限位螺母、弹簧、连接键、调整垫片安装在固定蜗杆光轴端的活动蜗杆。本专利技术中所述蜗杆主驱动机构和蜗轮旋转角度定位机构两部分的蜗轮蜗杆副形成双侧无间隙空间共轭啮合关系，从而组成传动比80:1（大速比）周向精密回转分度装置。进一步说，自消隙组合蜗杆与蜗轮接触面组成空间共轭啮合副，形成方位轴系驱动电机驱动——自消隙组合蜗杆蜗轮副大速比（传动比80:1）降速——旋转指向机构精密分度的传动形式；同时，方位轴系角度传感器形成测量反馈单元，与方位轴系驱动电机共同组成闭环控制系统，可从机械结构和控制系统两个方面，实现二维指向机构的周向旋转精确定位。所述的自消隙组合蜗杆由螺母、弹簧、活动蜗杆、调整垫片与固定蜗杆组成，蜗轮蜗杆副由于设计、制造、装配、温差所形成的变量侧隙，可通过螺母的调控，促使弹簧和调整垫片产生相应的变形，形成活动蜗杆相对于固定蜗杆匹配于侧隙量的轴向微量运动，消除反向运动中由于侧隙所形成的回差，实现旋转指向传动机构的精密化。在控制系统设计上，位于自消隙组合蜗杆两端的方位轴系驱动电机和方位轴系角度传感器组成闭环控制系统，工作过程中，方位轴系角度传感器作为控制系统中的测量反馈单元，不断将蜗轮蜗杆副的实际旋转角度反馈给控制器，控制器通过设定值与实际值的实时比较处理，对方位轴系驱动电机不断发出修正指令，实现旋转指向电控系统的精密化。机械系统上蜗轮蜗杆副的正反转自消隙设计和控制系统上测量反馈处理单元的实时修正调整，共同实现了指向机构的高精密周向分度。本专利技术的有益效果如下：由于本专利技术在机械结构上采用的双段蜗杆预紧组合蜗杆结构设计，控制系统上也形成了闭环控制，可有效避免制造装配误差对变向运动过程中回差的影响，在功能设计上，多工况适应火星探测环境温度变化大的任务需求，为我国火星探测及更高层次上的深空探测提供一种合适的高精密周向分度装置。附图说明图1是本专利技术的结构示意图（立体图）。图1中序号：1--蜗轮，2—壳体，3—方位轴系驱动电机，4—透盖，5—深沟球轴承，6—自消隙组合蜗杆，7—底座，8—径推组合轴承，9—主轴，10—角接触球轴承，11—透盖，12—方位轴系角度传感器。图2是图1中自消隙组合蜗杆的剖面图。图2中序号：6-1—限位螺母，6-2—弹簧，6-3—分段蜗杆，6-4—连接键，6-5—调整垫，6-6—蜗杆。具体实施方式本专利技术以下将结合实例（附图）做进一步描述：如图1和图2所示，本专利技术的二维指向机构用高精密周向分度装置包括蜗杆主驱动机构和蜗轮旋转角度定位机构两部分；所述蜗杆主驱动机构包括由自消隙组合蜗杆6、安装在自消隙组合蜗杆两端的方位轴系驱动电机3、方位轴系角度传感器12共同组成的闭环驱动控制轴系；所述蜗轮旋转角度定位机构则由蜗轮1、径推组合轴承8与旋转指向机构组成，其中所述蜗轮1与旋转指向机构固连，通过径推组合轴承8支撑于底座；蜗杆主驱动机构和蜗轮旋转角度定位机构两部分的蜗轮蜗杆副形成双侧无间隙空间共轭啮合关系，从而组成传动比80:1（大速比）周向精密回转分度装置；所述自消隙组合蜗杆包括固定蜗杆6-6、通过限位螺母6-1、弹簧6-2、连接键6-4、调整垫片6-5安装在固定蜗杆6-6光轴端的活动蜗杆6-3。主轴9和蜗轮1用螺栓连接，底座7和壳体2采用螺栓连接，径推轴承8内圈和主轴9小过盈配合，径推轴承8外圈和壳体2过渡配合；径推轴承8对主轴9起到轴向和径向限位。进一步说，自消隙组合蜗杆与蜗轮接触面组成空间共轭啮合副，形成方位轴系驱动电机驱动——自消隙组合蜗杆蜗轮副大速比（传动比80:1）降速——旋转指向机构精密分度的传动形式；同时，方位轴系角度传感器形成测量反馈单元，与方位轴系驱动电机共同组成闭环控制系统，可从机械结构和控制系统两个方面，实现二维指向机构的周向旋转精确定位。所述的自消隙组合蜗杆由螺母、弹簧、活动蜗杆、调整垫片与固定蜗杆组成，蜗轮蜗杆副由于设计、制造、装配、温差所形成的变量侧隙，可通过螺母的调控，促使弹簧和调整垫片产生相应的变形，形成活动蜗杆相对于固定蜗杆匹配于侧隙量的轴向微量运动，消除反向运动中由于侧隙所形成的回差，实现旋转指向传动机构的精密化。在控制系统设计上，位于自消隙组合蜗杆两端的方位轴系驱动电机和方位轴系角度传感器组成闭环控制系统，工作过程中，方位轴系角度传感器作为控制系统中的测量反馈单元，不断将蜗轮蜗杆副的实际旋转角度反馈给控制器，控制器通过设定值与实际值的实时比较处理，对方位轴系驱动电机不断发出修正指令，实现旋转指向电控系统的精密化。机械系统上蜗轮蜗杆副的正反转自消隙设计和控制系统上测量反馈处理单元的实时修正调整，共同实现了指向机构的高精密周向分度。本专利技术的具体工作过程如下：方位轴系驱动电机带动自消隙组合蜗杆旋转，自消隙组合蜗杆与蜗轮的接触面形成空间共轭啮合关系，从而实现蜗轮带动旋转指向机构的周向精密分度，在工作过程中，方位轴系角度传感器对自消隙组合蜗杆的旋转角度不断进行测量，并与设定值不断进行比较判断，通过不断的修正调整，可实现旋转指向机构周向分度的精密定位；尤其需要说明的是蜗轮蜗杆副不可避免的制造装配误差一直是阻扰提高旋转指向机构精度的瓶颈，本专利技术的蜗杆采用双段蜗杆预紧结构设计，工作过程中，通过螺母的调控，促使弹簧和调整垫片产生相应的变形，形成活动蜗杆相对于固定蜗杆匹配于侧隙量的轴向微量运动，消除了反向运动中由于侧隙所形成的回差，实现了传动机构硬件的精密化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维指向机构用高精密周向分度装置，它包括蜗杆主驱动机构和蜗轮旋转角度定位机构两部分；所述蜗杆主驱动机构包括由自消隙组合蜗杆、安装在自消隙组合蜗杆两端的方位轴系驱动电机、方位轴系角度传感器共同组成的闭环驱动控制轴系；所述蜗轮旋转角度定位机构则由蜗轮、径推组合轴承与旋转指向机构组成，其中所述蜗轮与旋转指向机构固连，通过径推组合轴承支撑于底座，其特征在于：所述的自消隙组合蜗杆包括固定蜗杆、通过限位螺母、弹簧、连接键、调整垫片安装在固定蜗杆光轴端的活动蜗杆。

【技术特征摘要】
1.一种二维指向机构用高精密周向分度装置，它包括蜗杆主驱动机构和蜗轮旋转角度定位机构两部分；所述蜗杆主驱动机构包括由自消隙组合蜗杆、安装在自消隙组合蜗杆两端的方位轴系驱动电机、方位轴系角度传感器共同组成的闭环驱动控制轴系；所述蜗轮旋转角度定位机构则由蜗轮、径推组合轴承与旋转指向机构组成，其中所述蜗轮与旋转指向机构固连，通过径推组...

【专利技术属性】
技术研发人员：何见停，李季强，刘世军，李志胜，
申请(专利权)人：郑州机械研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41