本实用新型专利技术涉及一种基于柔性支撑和音圈电机组成的两轴四框架转动机构，其中包括外框架方位驱动、外框架俯仰驱动、内框架方位驱动、内框架俯仰驱动四个部分；外俯仰和外方位采用无刷电机配合滚动轴承的设计，内方位和内俯仰采用音圈电机配合柔性支撑的设计，是回转运动的驱动组成部分，实现所在轴系方向的回转运动；四框架回转均配有角度传感器，采集角度信息，实现回转运动的精准控制；外框架与内框架之间通过减震器连接；本实用新型专利技术通过柔性支撑和音圈电机实现两轴的运动，转角度精准，工作带宽高；在有限的体积尺寸内，有效提高了电机出力，在伺服转台控制中，对带宽的提高提供了有力支撑；减少了零件数量，降低了装配时间，简化加工了过程。化加工了过程。化加工了过程。
【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性支撑和音圈电机组成的两轴四框架转动机构
[0001]本技术属于光电平台机械设计
，涉及一种基于柔性支撑和音圈电机组成的两轴四框架转动机构。
技术介绍
[0002]对于系统机械结构设计，主要区别在于对内部俯仰方位轴结构的重新设计。传统的轴系结构形式具有轴系结构惯量和摩擦力矩大的问题，导致控制系统存在严重的非线性，系统响应慢，控制精度低的缺点。针对现有光电系统对频率响应特性要求高，要求系统无摩擦，体积小，结构紧凑，而传统的转动机构价格贵，体积大，设备复杂，难以维护。
[0003]通过外部轴系可以实现大角度范围转动，再通过内部轴系实现完成机构精确、快速、低交叉耦合的两轴转动。
[0004]同时传统两轴转动机构部分设计均是基于滚动轴承和无线刷电机驱动，由电机与轴系进行装配，同时角度传感器也安装在轴向方向。会使轴向距离增大，实际载荷空间被压缩，尺寸很难缩小。
技术实现思路
[0005]本技术要解决的技术问题是提供一种基于音圈电机和柔性支撑组成的两轴转动机构，该机构能够实现两轴低交叉耦合转动，并具有快速响应性能。
[0006]为解决上述技术问题，本技术是采用如下技术方案实现的，结合
[0007]附图说明如下：
[0008]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0009]为了解决上述技术问题，本技术的基于柔性支撑、音圈电机、滚珠轴承、无刷电机、谐波轮减速器组成的两轴转动机构包括内外两套轴系，其中外部的方位和俯仰两个轴系采用的是无刷电机和滚珠轴承组成。内部的方位和俯仰轴系则是由音圈电机和柔性支撑组成。外方位的基座与载机、汽车及船舶等相连，同时利用外方位轴与外方位基座、滚动轴承和无刷电机相连接，以完成对外方位的驱动。同时外方位轴与外方位基座之间装有角度传感器，可以精准判断外方位旋转的角度。外俯仰框架与外方位轴相连，外俯仰轴与外俯仰框架、滚动轴承和无刷电机连接，外俯仰电机与谐波轮减速器连接以完成对外俯仰的驱动。既可以满足大扭距输出又可以减小结构空间。同时外俯仰轴与外俯仰框架之间装有角度传感器，可以精准判断外俯仰旋转的角度。外方位采用转动轴承和无刷电机驱动实现了大范围角度上的转动。
[0010]减震器固定座通过减震器与外俯仰框架相连。通过减震可以将高频振动进行过滤，为内部轴系快速、小角度的精准定位提供了稳定的环境。
[0011]内方位框架与减震器通过柔性支撑连接，音圈电机固定在减震器固定坐上，转子与内方位框架相连。并且内方位框架上装有角度传感器以检测内方位运动的角度，实现精准控制。内俯仰框架与位框架通过柔性支撑连接，音圈电机固定在内方位框架上，转子与内俯仰框架相连。并且内俯仰框架上装有角度传感器以检测内方位运动的角度，实现精准控制。音圈电机的使用，为结构设计提供了更小尺寸、更大力矩的驱动单元。柔性支撑的使用，为伺服控制提供了无摩擦、无空回的回转支撑环节，是伺服控制效果得到了更大的提升。
[0012]一种基于柔性支撑和音圈电机组成的两轴四框架转动机构，包括外俯仰轴系、外方位轴系、内俯仰轴系和内方位轴系四个轴系，其中外俯仰轴系和外方位轴系采用的是无刷电机和滚动轴承设计，内方位轴系和内俯仰轴系采用的是音圈电机和柔性支撑设计；
[0013]所述外方位轴系是固定的，所述外俯仰轴系安装在外方位轴系上，所述内方位轴系安装在外俯仰轴系上，所述内俯仰轴系安装在内方位轴系上。
[0014]进一步地，所述的四个轴系上安装均设有角度传感器，通过角度传感器信号实现对角度精准控制。
[0015]进一步地，所述外方位轴系包括外方位基座1.1、外方位电机1.2、旋转轴承1.3、外方位轴1.4、方位角度传感器1.6；
[0016]外方位轴1.4通过旋转轴承1.3和压盖固定在外方位基座1.1上，外方位轴1.4的另一端与外方位电机1.2的转子通过螺钉固定；外方位电机的定子固定在外方位基座1.1上，外方位轴1.4的延伸段上装有方位角度传感器1.6。
[0017]一种基于柔性支撑和音圈电机组成的两轴四框架转机构，还包括外俯仰角度传感器1.9、外俯仰轴承1.11；
[0018]所述外方位轴1.4的输出端通过螺钉固定在外俯仰框架1.5，外俯仰框架1.5的一侧通过外俯仰轴承1.11将外俯仰轴1.8固定在外俯仰框架1.5 上，外俯仰轴1.8上装有外俯仰角度传感器1.9；外俯仰框架1.5的另外一侧外俯仰轴承1.11将外俯仰轴1.8固定在外俯仰框架1.5上，外俯仰轴1.8 的一端与外俯仰驱动电机1.7通过螺钉相连；
[0019]所述外方位基座1.1与实际应用的场景相连，同时利用外方位轴1.4与外方位基座1.1、旋转轴承1.3和外方位电机1.2连接，以完成对外方位的驱动；
[0020]所述外方位轴1.4与外方位基座1.1之间装有外俯仰角度传感器1.9；外俯仰框架1.5与外方位轴1.4相连，外俯仰轴1.8与外俯仰框架1.5、外俯仰轴承 1.11和外俯仰驱动电机1.7连接，以完成对外俯仰的驱动。
[0021]进一步地，所述内方位轴系包括内框架2.1、减震器2.2、内方位固定座2.3、内方位音圈电机2.4；
[0022]外俯仰轴1.8与内框架2.1通过螺钉相连，以实现内外框架的连接。
[0023]内框架2.1上下两端装有对称的减震器2.2；内方位固定座2.3通过螺钉固定在减震器2.2上；
[0024]进一步地，所述内俯仰轴系包括俯仰框架侧轴承固定座2.8、内俯仰框架 2.9、内俯仰音圈电机2.10、内俯仰柔性支撑固定座轴承2.11、内俯仰柔性支撑2.12、载荷侧轴承固定座2.13、载荷支架2.14；
[0025]俯仰框架侧轴承固定座2.8通过预紧于柔性支撑2.5进行固定；俯仰框架侧轴承固定座2.8通过螺钉与内俯仰框架2.9固定；
[0026]内俯仰框架2.9设有驱动力臂，驱动力臂与内方位音圈电机2.4的转子通过螺钉相连，音圈电机的定子与方位固定座2.3通过螺钉相连；
[0027]内俯仰柔性支撑固定座轴承2.11通过螺钉固定在内俯仰框架2.9，内俯仰柔性支撑固定座轴承2.11为圆盘形并开有缝隙；通过螺钉预紧将内俯仰柔性支撑2.12固定在内俯仰柔性支撑固定座轴承2.11上；载荷侧轴承固定座2.13通过预紧于内俯仰柔性支撑2.12进行固定；内俯仰柔性支撑固定座轴承2.11通过螺钉与载荷支架2.14固定。
[0028]进一步地，所述外俯仰轴1.8与外俯仰框架1.5之间装有外俯仰角度传感器1.9；减震器固定座通过减震器2.2与外俯仰本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于柔性支撑和音圈电机组成的两轴四框架转动机构，其特征在于：包括外俯仰轴系、外方位轴系、内俯仰轴系和内方位轴系四个轴系，其中外俯仰轴系和外方位轴系采用的是无刷电机和滚动轴承设计，内方位轴系和内俯仰轴系采用的是音圈电机和柔性支撑设计；所述外方位轴系是固定的，所述外俯仰轴系安装在外方位轴系上，所述内方位轴系安装在外俯仰轴系上，所述内俯仰轴系安装在内方位轴系上。2.根据权利要求1所述的基于柔性支撑和音圈电机组成的两轴四框架转动机构，其特征在于：所述的四个轴系上安装均设有角度传感器，通过角度传感器信号实现对角度精准控制。3.根据权利要求2所述的基于柔性支撑和音圈电机组成的两轴四框架转动机构，其特征在于：所述外方位轴系包括外方位基座(1.1)、外方位电机(1.2)、旋转轴承(1.3)、外方位轴(1.4)、方位角度传感器(1.6)；外方位轴(1.4)通过旋转轴承(1.3)和压盖固定在外方位基座(1.1)上，外方位轴(1.4)的另一端与外方位电机(1.2)的转子通过螺钉固定；外方位电机的定子固定在外方位基座(1.1)上，外方位轴(1.4)的延伸段上装有方位角度传感器(1.6)。4.根据权利要求3所述的基于柔性支撑和音圈电机组成的两轴四框架转动机构，其特征在于：还包括外俯仰角度传感器(1.9)、外俯仰轴承(1.11)；所述外方位轴(1.4)的输出端通过螺钉固定在外俯仰框架(1.5)，外俯仰框架(1.5)的一侧通过外俯仰轴承(1.11)将外俯仰轴(1.8)固定在外俯仰框架(1.5)上，外俯仰轴(1.8)上装有外俯仰角度传感器(1.9)；外俯仰框架(1.5)的另外一侧外俯仰轴承(1.11)将外俯仰轴(1.8)固定在外俯仰框架(1.5)上，外俯仰轴(1.8)的一端与外俯仰驱动电机(1.7)通过螺钉相连；所述外方位基座(1.1)与实际应用的场景相连，同时利用外方位轴(1.4)与外方位基座(1.1)、旋转轴承(1.3)和外方位电机(1.2)连接，以完成对外方位的驱动；所述外方位轴(1.4)与外方位基座(1.1)之间装有外俯仰角度传感器(1.9)；外俯仰框架(1.5)与外方位轴(1.4)相连，外俯仰轴(1.8)与外俯仰框架(1.5)、外俯仰轴承(1.11)和外俯仰驱动电机(1.7)连接，以完成对外俯仰的驱动。5.根据权利要求4所述的基于柔性支撑和音圈电机组成的两轴四框架转动机构，其特征在于：所述内方位轴系包括内框架(2.1)、减震器(2.2)、内方位固定座(2.3)、内方位音圈电机(2.4)；外俯仰轴(1.8)与内框架(2.1)通过螺...
【专利技术属性】
技术研发人员：荀斯文，张鹏，陈亮，黄猛，汪永阳，高健，
申请(专利权)人：长春萨米特光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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