专利名称：高精度转角机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属民用航天器姿态控制及其它需要场合使用的高精度转角机构。
背景技术：
在航天器的姿态控制和很多高科技领域中，均要求很高的角度控制。目前，我国航天器姿态控制装置精度只能达到秒级，世界上最高水平的美国哈勃天文望远镜，其定向精度已经达到10-5，所以高精度转角机构是航天等产业发展急需解决的问题。
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发明内容
本实用新型的目的是提供一种用于民用航天器姿态控制及其它需要高精度角度控制的高科技领域使用的高精度转角机构。
本实用新型的技术内容为一种高精度转角机构，包括伺服电机，其特征在于包括第一级密切圆减速器，和0～3级双螺旋减速器；在减速器的左面为用发兰固定在伺服电机上的刹车盘，右面为固定在驱动轴上的驱动盘，刹车盘和驱动盘分别具与各级减速器对应的刹车电磁铁和驱动电磁铁，减速器控制脉冲由伺服电机输入，通过各减速器逐步输出所需的转角值来逐步提高所需的转角精度，由减速器的外环输出转角值。
本实用新型与相应的测量仪和微机系统结合后，通过各减速器逐步输出所需的转角值来逐步提高所需的转角精度，实现高达10-6精度的任意转角调节。
以下结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是整个高精度转角机构的结构示意图。
图2是
图1中第一减速器部分的结构示意图。
图3是
图1中第三减速器部分的结构示意图。
第2减速器的结构与第3减速器相同，仅参数不同，故从略。
图4是三向轴承的堵塞结构图。
图5是图4的B-B截面图。
图6是图4的C视图。
图中1.伺服电机，2.键，3.驱动轴，4.刹车盘，5.第一减速器的偏心轮毂，6.活齿架，7.第一刹车电磁铁，8.第一减速器的外环，9.第二刹车电磁铁，10.第三刹车电磁铁，11.第二减速器的丝杆，12、17.第二减速器的钢球，14.第二减速器的输出螺旋套(即第二级减速器三向止推轴承的内套)，15.钢球，16.第二减速器的输入螺旋套，18.第三驱动电磁铁，19.第二驱动电磁铁，20.总输出套(即第三级减速器三向止推轴承的内套)，21.连接第一与第二减速器的花键副，22.滚珠，23.第一减速器的轴承外套，24.钢球，25.第一驱动电磁铁，26.驱动盘，27.键，28.弹簧圈，29.内滚动轴承，30.套，31.外滚动轴承，32.外套，33.第三减速器的丝杆，34.第二螺旋同步套，35.钢球，36.钢球，37.第一螺旋套，38.第一螺旋同步套，39.钢球，40.堵头，41.锁销。
具体实施方式
以下结合附图给出的一个非限定性的实施例作进一步说明。
图1为整个高精度转角机构的结构示意图。整个机构由伺服电机1的端盖固定，由伺服电机1输入，由总输出套20输出。三个减速器依次同轴径向排列，三个减速器间由滚动花键连接。在减速器的左面为用发兰固定在电机上的刹车盘4，由刹车电磁铁保持转角的稳定性，保持角位置精度，转好一部分保持一部分。右面的驱动盘26将电机依次接通各减速器。中间的轴系3、4、29用于保持上述各组件的相对位置精度。
本机构的工作过程如下当驱动电磁铁25接通而其它电磁铁断开时，伺服电机1带动驱动轴3和驱动盘26旋转，第一级密切圆减速器工作，第一级减速器由外环8输出，带动第二、第三级减速器与总输出套20整体转动，输出转角的名义值，精度可达4″。当刹车电磁铁7和驱动电磁铁19接通而其它电磁铁断开时，第二级减速器工作，带动第三级减速器与总输出套20转动，输出转角的名义余值，此时的转角精度可达0.001″，输出转角范围约±8″。当刹车电磁铁9和驱动电磁铁18接通而其它电磁铁断开时，第三级减速器工作，由总输出套20输出转角的名义余值，精度可达到0.000001″，即10-6，输出转角范围约±0.002″。这样，通过三级减速器逐步输出所需的转角值来逐步提高所需的转角精度，就可以实现任意角度高达10-6精度的转角调节。
图2为机构中第一级减速器的结构示意图，采用密切圆减速器。它的工作原理为偏心轮毂外径的中心为601，与整个减速器的中心O存在偏心，偏心轮毂转一圈各钢球依次脉动一次。活齿架6固定在刹车盘4上，限制钢球只能作径向运动。由于外环8的内齿数比活齿架的齿数少1齿，当偏心轮毂5顺时针转动时，外环作逆时针转动，由外环8上的滚动花键输出。为了保证本减速器的静平衡和动平衡，采用了偏心轮毂5实现。
当对精度要求不是很高的时候，转角机构可以只采用上述一个密切圆减速器。
图3是机构中的第三减速器，它是一种双螺旋减速器，由两个升角不同的螺旋副和止推副组成，其内花键孔与第二减速器组成滚动花键副。当驱动电磁铁带动小升角滚动螺旋副的第一螺旋套37转动时，由于升角很小，形成第一次减速，丝杆33作微量轴向移动。丝杆33又与钢球35、总输出套20组成大升角滚动螺旋副，当丝杆33轴向移动时，总输出套20作微量转动并输出转角。三向止推副由总输出套20、钢球36、第一螺旋套37组成，它可代替径向，正、反轴向三个轴承的功能。
由于第二减速器和第三减速器的结构是一样的，故略去第二减速器的描述。
图4～图6为三向止推轴承局部结构，它由第一螺旋套37、总输出套20、钢球35、堵头40和锁销41组成。在加工时，先在第一螺旋套37上加工孔，安装好堵头40及锁销41，并做好相位记号701后(图6)，车、磨第一螺旋套37的滚到表面及各面。在装配时，取下堵头40和锁销41，将钢球35由第一螺旋套37的径向孔中装入，在轴承的整个圆周装满钢球后，将堵头40的滚道面磨出消气间隙702(图4)，将第一螺旋套37孔的内转角处磨出倒角703(图5)，然后装上堵头40及锁销41，使钢球能平滑的经过堵头与外环的过渡线。
上述高精度转角机构在使用时，与测量仪、自动控制微机结合使用。它的工作过程如下当要实现的转角指令输入到微机后，由测量仪测量出实际角度，微机计算出转角差值。经过微机计算，控制电磁铁和电机驱动第一级减速器执行转角差值中4″的最大可约数部分转角。跟着控制电磁铁和电机驱动第二级减速器和第三级减速器执行转角差值中10-3和10-6的最大可约数部分转角。如要实现的转角误差为96°34′15.681186″的角度，则第一级减速器执行96°34′12″角度，第二级减速器转过3.681″角度，第三级减速器再转过0.000186″角度，完成96°34′15.681186″的转角。
权利要求1.一种高精度转角机构，包括伺服电机，其特征在于包括第一级密切圆减速器，和0～3级双螺旋减速器，减速器之间依次同轴径向排列；在减速器的左面为用发兰固定在伺服电机上的刹车盘(4)，右面为固定在驱动轴上的驱动盘(26)，刹车盘和驱动盘分别具与各级减速器对应的刹车电磁铁和驱动电磁铁，减速器控制脉冲由伺服电机输入，通过各减速器逐步输出所需的转角值来逐步提高所需的转角精度，由减速器的外环输出转角值。
2.根据权利要求1所述的高精度转角机构，其特征为第一级密切圆减速器，采用偏心轮毂(5)实现静平衡和动平衡；其中通过驱动盘上的驱动电磁铁(25)与偏心轮毂离合，运动由该减速器外环(8)通过花键副输出。
3.根据权利要求1所述的高精度转角机构，其特征为第二、三级双螺旋减速器各自的输入螺旋套和输出螺旋套之间采用了三向止推轴承；三向止推轴承包括第一螺旋套(37)、总输出套(20)、钢球(35)、堵头(40)和锁销(41)，其中采用径向孔装入钢球，再用堵塞补齐滚道。
4.根据权利要求1所述的高精度转角机构，其特征是减速器的右边布置分级驱动装置通过驱动电磁铁(19、18)分别与第二、三级双螺旋减速器的输入螺旋套离合；左边布置逐级刹车装置，通过刹车电磁铁(9、10)分别与第二、三级双螺旋减速器各自的输出螺旋套离合。
专利摘要一种高精度转角机构，属于民用航天器姿态控制及其它需要高精度角度控制的领域。其特征在于包括第一级密切圆减速器，和0～3级双螺旋减速器，减速器之间依次同轴径向排列；在减速器的左面为用法兰固定在伺服电机上的刹车盘4，右面为固定在驱动轴上的驱动盘，刹车盘4和驱动盘分别具与各级减速器对应的刹车电磁铁和驱动电磁铁，减速器控制脉冲由伺服电机输入，通过各减速器逐步输出所需的转角值来逐步提高所需的转角精度，由减速器的外环输出转角值。它与相应的测量仪和微机系统结合，通过各减速器逐步输出所需的转角值来逐步提高所需的转角精度，实现高达10
文档编号B64G1/24GK2859598SQ20052000940
公开日2007年1月17日 申请日期2005年6月2日 优先权日2005年6月2日
发明者梁锡昌, 王家序, 陈小安 申请人:梁锡昌, 王家序, 陈小安