一种全闭环双轴转角台及同轴设计方法与流程

1.本发明涉及一种精密角度双轴调节装置，尤其是涉及一种全闭环双轴转角台及同轴设计方法。


背景技术：

2.在光学实验、武器装备跟踪系统及自动对接系统中，多轴转台的应用极其广泛，特别是带光栅尺的全闭环双轴转角台，当前民用领域双轴转角台最主要的问题是装配同轴度不高导致的台面径向跳动过大，以及结构设计不合理导致的转角台外形尺寸过大，不能满足紧凑性和精密性的设计需求。


技术实现要素：

3.为了满足双轴转角台紧凑性和精密性设计需求，本发明全闭环双轴转角台及同轴设计方法，可以实现扭转角和滚动角的双轴闭环调节。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.全闭环双轴转角台，包括扭转台、滚动台及电气插口，扭转台实现沿自身轴线的360度扭转，滚动台实现与扭转台轴线相垂直的360度滚动，电气插口实现扭转台和滚动台中动力和信号线的集成和输出。
6.所述扭转台，包括扭转台面、扭转阶梯轴组件、轴端法兰动力组件以及尾部圆光栅组件。轴端法兰动力组件采用力矩电机定子和转子实现动力输入，带动扭转阶梯轴组件中阶梯轴的旋转，继而实现与阶梯轴栓接的扭转台面精密回转。
7.所述扭转阶梯轴组件，包括扭转阶梯轴、扭转轴承座、扭转外环垫圈、扭转内环垫圈、杯底轴承、杯口轴承以及轴承压盖。将杯口轴承、扭转外环垫圈及扭转内环垫圈依次套入扭转阶梯轴上，再把装配好的组件旋压套入扭转轴承座中，最后将轴承压盖栓接，实现扭转阶梯轴组件的装配。
8.所述轴端法兰动力组件包括轴端法兰盘、扭转力矩电机定子和扭转力矩电机转子。扭转力矩电机定子采用盖板的方式在壳体上压装，扭转力矩电机转子与轴端法兰盘栓接。
9.所述尾部圆光栅组件包括扭转码盘、扭转读数头以及扭转读数头支座。扭转码盘安装于轴端法兰的末端，扭转读数头支座固定扭转台壳体上，保证扭转读数头与扭转码盘的位置和姿态。
10.扭转台的同轴设计方法包括：
11.s1：扭转阶梯轴的顶部内凸台与扭转台面的小间隙配合；
12.s2：扭转阶梯轴的轴承安装面与杯口轴承及杯底轴承的小间隙基孔制配合；
13.s3：扭转阶梯轴的尾部内凸台与轴端法兰盘顶部凸台的小间隙配合；
14.s4：轴端法兰盘中部凸台与扭转力矩电机转子的小间隙配合；
15.s5：轴端法兰盘底部直角面与扭转码盘的小间隙配合。
16.所述滚动台，包括滚动阶梯轴组件、轴端嵌套式动力组件以及头部圆光栅组件。轴端嵌套式动力组件同样采用力矩电机定子和转子实现动力输入，但是力矩电机组件与外部壳体、轴承座实现空间的嵌套，驱动滚动阶梯轴旋转，由阶梯轴法兰直接带动外部负载实现精密滚动。
17.所述滚动阶梯轴组件包括滚动阶梯轴、滚动轴承座、滚动外环垫圈、滚动内环垫圈、输出端轴承、动力端轴承以及压盖。将动力端轴承、滚动外环垫圈、滚动内环垫圈和输出端轴承依次按顺序装入滚动轴承座内，插入滚动阶梯轴，然后将压盖栓接至滚动阶梯轴上，实现输出端轴承的轴向定位。
18.所述轴端嵌套式动力组件包括嵌套法兰、滚动力矩电机转子和滚动力矩电机定子。滚动力矩电机定子采用盖板的方式在滚动台壳体上压装，滚动力矩电机转子与嵌套法兰栓接。
19.所述头部圆光栅组件包括头部码盘、头部读数头以及头部读数头支座。头部码盘安装于滚动阶梯轴的输出端，头部读数头支座固定于滚动台壳体上，保证头部读数头与头部码盘的位置和姿态。
20.滚动台的同轴设计方法包括：
21.s1：滚动阶梯轴的顶部内凸台与滚动力矩电机转子的小间隙配合；
22.s2：滚动阶梯轴的轴承安装面与输出端轴承和动力端轴承的基孔制配合；
23.s3：滚动阶梯轴的尾部内凸台与嵌套法兰顶部凸台的小间隙配合；
24.s4：嵌套法兰盘底部直角面与滚动力矩电机转子的小间隙配合。
25.由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明所述的一种全闭环双轴转角台及同轴设计方法，通过阶梯轴、力矩电机和编码器系统的结构设计实现了双轴转角台的精确角位移，满足了扭转轴系和滚动轴系紧凑性和精密性的设计需求。
附图说明
26.图1.双轴转角台结构图
27.图2.双轴转角台剖视图
28.图3.扭转台剖视图
29.图4.扭转阶梯轴结构和剖视图
30.图5.轴端法兰盘结构和剖视图
31.图6.滚动台剖视图
32.图7.滚动阶梯轴结构和剖视图
33.图8.嵌套法兰结构和剖视图
34.图中标注为：1扭转台，1.1扭转台面，1.2扭转阶梯轴，1.3扭转轴承座，1.4轴承压盖，1.5轴端法兰盘，1.6扭转力矩电机转子，1.7扭转力矩电机定子，1.8扭转码盘，1.9电气盒，1.10密封盖，1.11杯口轴承，1.12扭转外环垫圈，1.13扭转内环垫圈，1.14杯底轴承，1.15扭转台壳体，1.16扭转读数头支座，1.17扭转读数头，2滚动台，2.1嵌套法兰，2.2滚动力矩电机转子，2.3滚动力矩电机定子，2.4滚动轴承座，2.5滚动台壳体，2.6头部码盘，2.7滚动阶梯轴，2.8滚动台盖，2.9压盖，2.10滚动内环垫圈，2.11滚动外环垫圈，2.12动力端轴承，2.13输出端轴承，3电气插口。
具体实施方式
35.参照附图1，一种全闭环双轴转角台，包括1扭转台、2滚动台及3电气插口，1扭转台实现沿自身轴线的360度扭转，2滚动台实现与扭转台轴线相垂直的360度滚动，3电气插口实现扭转台和滚动台中动力和信号线的集成和输出。
36.如图3所示，所述1扭转台，包括1.1扭转台面、扭转阶梯轴组件、轴端法兰动力组件以及尾部圆光栅组件。轴端法兰动力组件采用力矩电机定子和转子实现动力输入，带动扭转阶梯轴组件中阶梯轴的旋转，继而实现与阶梯轴栓接的扭转台面精密回转。
37.所述扭转阶梯轴组件，包括1.2扭转阶梯轴、1.3扭转轴承座、1.12扭转外环垫圈、1.13扭转内环垫圈、1.14杯底轴承、1.11杯口轴承以及1.4轴承压盖。将1.11杯口轴承、1.12扭转外环垫圈及1.13扭转内环垫圈依次套入1.2扭转阶梯轴上，再把装配好的组件旋压套入1.3扭转轴承座中，最后将1.4轴承压盖栓接，实现扭转阶梯轴组件的装配。
38.所述轴端法兰动力组件包括1.5轴端法兰盘、1.7扭转力矩电机定子和1.6扭转力矩电机转子。1.7扭转力矩电机定子采用盖板的方式在壳体上压装，1.6扭转力矩电机转子与1.5轴端法兰盘栓接。
39.所述尾部圆光栅组件包括1.8扭转码盘、1.17扭转读数头以及1.16扭转读数头支座。1.8扭转码盘安装于1.5轴端法兰的末端，1.16扭转读数头支座固定于1.15扭转台壳体上，保证1.16扭转读数头与1.8扭转码盘的位置和姿态。
40.1扭转台的同轴设计方法包括：
41.s1：1.2.1扭转阶梯轴的顶部内凸台与1.1扭转台面的小间隙配合；
42.s2：1.2.2扭转阶梯轴的轴承安装面与1.11杯口轴承及1.14杯底轴承的小间隙基孔制配合；
43.s3：1.2.3扭转阶梯轴的尾部内凸台与1.5.1轴端法兰盘顶部凸台的小间隙配合；
44.s4：1.5.2轴端法兰盘中部凸台与1.6扭转力矩电机转子的小间隙配合；
45.s5：1.5.3轴端法兰盘底部直角面与1.8扭转码盘的小间隙配合。
46.所述2滚动台，包括滚动阶梯轴组件、轴端嵌套式动力组件以及头部圆光栅组件。轴端嵌套式动力组件同样采用力矩电机定子和转子实现动力输入，但是力矩电机组件与外部壳体、轴承座实现空间的嵌套，驱动滚动阶梯轴旋转，由阶梯轴法兰直接带动外部负载实现精密滚动。
47.所述滚动阶梯轴组件包括2.7滚动阶梯轴、2.4滚动轴承座、2.11滚动外环垫圈、2.10滚动内环垫圈、2.13输出端轴承、2.12动力端轴承以及2.9压盖。将2.12动力端轴承、2.11滚动外环垫圈、2.10滚动内环垫圈和2.13输出端轴承依次按顺序装入2.4滚动轴承座内，插入2.7滚动阶梯轴，然后将2.9压盖栓接至2.7滚动阶梯轴上，实现2.13输出端轴承的轴向定位。
48.所述轴端嵌套式动力组件包括2.1嵌套法兰、2.2滚动力矩电机转子和2.3滚动力矩电机定子。2.3滚动力矩电机定子采用盖板的方式在2.5滚动台壳体上压装，2.2滚动力矩电机转子与2.1嵌套法兰栓接。
49.所述头部圆光栅组件包括2.6头部码盘、2.14头部读数头以及2.15头部读数头支座。2.6头部码盘安装于2.7滚动阶梯轴的输出端，2.15头部读数头支座固定2.5滚动台壳体上，保证2.14头部读数头与2.6头部码盘的位置和姿态。
50.2滚动台的同轴设计方法包括：
51.s1：2.7.1滚动阶梯轴的顶部内凸台与2.2滚动力矩电机转子的小间隙配合；
52.s2：2.7.2滚动阶梯轴的轴承安装面与2.13输出端轴承和2.12动力端轴承的基孔制配合；
53.s3：2.7.3滚动阶梯轴的尾部内凸台与2.1.1嵌套法兰顶部凸台的小间隙配合；
54.s4：2.1.2嵌套法兰盘底部直角面与2.2滚动力矩电机转子的小间隙配合。
55.由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明所述的一种全闭环双轴转角台及同轴设计方法，通过阶梯轴、力矩电机和编码器系统的结构设计实现了双轴转角台的精确角位移，满足了扭转轴系和滚动轴系紧凑性和精密性的设计需求。