三轴旋转定位机构的制作方法

本公开一般涉及航空航天领域，具体涉及三轴旋转定位机构。

背景技术：

三轴旋转机构广泛应用于各种场合，最典型的是三轴陀螺仪。三轴陀螺仪能够同时测定6个方向的位置，移动轨迹，加速。单轴的只能测量两个方向的量，也就是一个系统需要三个陀螺仪，而3轴的一个就能替代三个单轴的。3轴的体积小、重量轻、结构简单、可靠性好，是激光陀螺发展的基础元件。现有的大多数三轴旋转机构仅仅为三个自由度旋转，并且旋转本身不受控制或仅有固定阻挡机构，无法实现每个轴的角度精确旋转定位。

技术实现要素：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种实现三轴自由旋转后精确定位的三轴旋转定位机构。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

本发发明提供一种三轴旋转定位机构，包括第一自锁机构和能够旋转的转台，所述转台上固定有圆轨道，所述圆轨道内圈设有转动环，所述转动环能够在圆轨道上转动，所述转动环上设有转轴，所述转轴相对于所述转动环能够转动；

所述转轴上固定设有定位转子，所述定位转子上设有阻挡部；

所述第一自锁机构包括第一销轴、第一套筒和第一回位弹簧，所述第一销轴上依次套设有第一回位弹簧和第一套筒，所述第一套筒固定在自锁平台上，所述第一回位弹簧一端与第一销轴连接，另一端与所述第一套筒连接，所述第一销轴的一端能够伸入所述阻挡部中，当所述第一销轴脱离所述阻挡部时，能够使所述第一回位弹簧产生弹性形变，随着定位转子的旋转，弹性形变所产生的弹性作用力能够使所述第一销轴进入旋转后定位转子的另一个阻挡部中，用于阻止所述转轴进行旋转；

所述自锁平台固定在所述转动环上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过设置第一自锁机构，可实现转轴在任意位置旋转后的自锁定，本发明通过设置多个阻挡部，第一自锁机构插入定位转子上均布M个阻挡部中可实现360°/M的间隔定位，并且在第一回力弹簧力作用下互锁，从而实现转轴的精准定位。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的三轴旋转定位机构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的三轴旋转定位机构的侧视图；

图3为本发明实施例提供的自锁机构与圆轨道、转动环连接的结构示意图；

图4为图2中I处放大图；

图5为本发明实施例提供的三轴旋转定位机构的一种旋转后的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的三轴旋转定位机构的另一种旋转后的结构示意图；

图7为图6的主视图；

图8为本发明实施例提供的第一自锁机构的局部剖视图；

图9为本发明实施例提供的第一自锁机构的正视图；

图10-图14为本发明实施例提供的自锁定位机构自锁定位的过程图。

图中：1转台；2第一自锁机构，20第一销轴，21第一套筒，22第一回位弹簧，23第一堵头，24第一轴肩，25第一垫片；3第二自锁机构，30第二销轴，31第二套筒，32第二回位弹簧，33第二堵头，34第二轴肩，35第二垫片；4法兰盖；5圆轨道；6转动环；7定位部；8滚花螺母；9自锁平台；10定位转子，10a第一凹槽，10b第二凹槽，10c第三凹槽，10d第四凹槽，10e弧形导向部；11固定平台；12固定座，12a导向孔；13转轴；14阻挡部；15支撑座；16底座；17轴承。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参见图1、图2、图3和图4，一种三轴旋转定位机构，包括第一自锁机构2和能够旋转的转台1，转台1上固定有圆轨道5，圆轨道5内圈设有转动环6，转动环6能够在圆轨道5上转动，转动环6上固定有转轴13，转轴13相对于转动环6能够转动，优选地，转轴13沿圆轨道5的径向设置；

转轴13上固定设有定位转子10，定位转子10上设有阻挡部14；

所述第一自锁机构2包括第一销轴20、第一套筒21和第一回位弹簧22，第一销轴20上依次套设有第一回位弹簧22和第一套筒21，第一套筒21固定在自锁平台9上，第一回位弹簧22一端与第一销轴20连接，另一端与第一套筒21连接，第一销轴20的一端能够伸入阻挡部14中，当第一销轴20脱离阻挡部14时，能够使第一回位弹簧22产生弹性形变，随着定位转子10的旋转，弹性形变所产生的弹性作用力能够使第一销轴20进入旋转后定位转子的另一个阻挡部14中，用于阻止转轴13进行旋转；

自锁平台9固定在转动环6上。

本实施例在上述实施例的基础上，还包括第二自锁机构3；

圆轨道5上设有若干定位部7；

第二自锁机构3包括第二销轴30、第二套筒31和第二回位弹簧32，第二销轴30上依次套设有第二回位弹簧32和第二套筒31，第二套筒31固定在固定平台11上，第二回位弹簧32一端与第二销轴30连接，另一端与第二套筒31连接，第二销轴30的一端能够伸入定位部7中，当第二销轴30脱离定位部7时，能够使第二回位弹簧32发生弹性形变，随着转台1的旋转，圆轨道5连同转台1一起旋转，第二回位弹簧32产生的弹性形变所产生的弹性作用力能够使第二销轴30进入旋转后圆轨道5的另一个定位部7中，用于阻止转动环6进行旋转。

本发明同时实现三轴不同位置自锁定位。

本实施例在上述实施例的基础上，阻挡部14为设置在定位转子10边缘的凹槽，定位部7为设置在圆轨道5上的定位孔。

本实施例在上述实施例的基础上，转动环6的旋转平面与转台1的旋转平面的夹角为60°-90°。当然也可选用70°或其他角度，选用90°适用于使用标准直角坐标系的控制系统。

本实施例在上述实施例的基础上，为了保证转动环的稳定性，转台1上设有支撑座15，支撑座15两侧设有底座16，支撑座15上设有圆轨道5。

本实施例在上述实施例的基础上，圆轨道5螺纹连接法兰盖4，法兰盖4与转动环6形成间隙配合。

本实施例在上述实施例的基础上，转轴13的两端分别设有一固定座12；固定座12固定在转动环6上；

每个固定座12内设有一轴承17，转轴13一端设置在轴承17内，另一端连接定位转子10，定位转子10设置在另一轴承17内，内设置有定位转子10的固定座12上设有导向孔，第一销轴20能够通过导向孔伸入阻挡部14。

优选的固定方式：一个固定座12的上下两端固定连接固定平台11，上下两端的固定平台11还通过螺丝连接转动环6，另一个固定座12的上端设有自锁平台9，下端设有固定平台11，自锁平台9、固定座12和固定平台11通过螺丝连接，自锁平台9、转动环6和固定平台11依次通过螺丝连接。

参见图4、图8和图9，本实施例在上述实施例的基础上，第一销轴20上套设有第一堵头23，第一堵头23通过螺纹连接第一套筒21，第一销轴20上设有第一轴肩24，第一回位弹簧22设置在第一轴肩24和第一套筒21的顶端之间，或第一回位弹簧22一端固定在第一堵头23上，另一端固定在第一轴肩24上。

本实施例在上述实施例的基础上，第二销轴30上套设有第二堵头33，第二堵头33通过螺纹连接第二套筒31，第二销轴30上设有第二轴肩34，第二回位弹簧32设置在第二轴肩34和第二套筒31的顶端之间，或第二回位弹簧32一端固定在第二堵头33上，另一端固定在第二轴肩34上。

当本发明的回位弹簧位于轴肩和套筒之间时，向上拉出销轴，回位弹簧处于压缩状态，使销轴回位的力为弹簧由压缩状态恢复自由状态的弹力；当本发明的回位弹簧一端固定在堵头上，另一端固定在第二轴肩上，向上拉出销轴，回位弹簧处于拉伸状态，使销轴回位的力为弹簧由拉伸状态恢复自由状态的弹力。

参见图4和图8，本实施例在上述实施例的基础上，第一销轴20和/或第二销轴30的顶端通过螺纹连接滚花螺母8。方便操作者拧住滚花螺母8以拉出销轴。

参见图4，本实施例在上述实施例的基础上，为了便于固定，第一套筒21固定连接第一垫片25，第一垫片25通过螺丝连接自锁平台9，自锁平台9通过螺丝依次连接固定座12和固定平台11，和/或第二套筒31固定连接第二垫片35，第二垫片35通过螺丝连接自锁平台9。

参见图1、图4、图5、图6和图7，转台1为圆形转台，转台1为由传统电机驱动的单轴旋转装置，转动环6能够绕圆轨道5转动，转轴13相对于转动环6转动，本发明第二自锁机构3与圆轨道5构成Y轴定位机构。第二自锁机构3插入圆轨道5上均布N个定位孔可实现360°/N的间隔定位，并且在第二回力弹簧32的力作用下互锁。

第一自锁机构2与定位转子10构成X轴定位机构。第一自锁机构2插入定位转子10上均布M个凹槽中可实现360°/M的间隔定位，并且在第一回力弹簧力22作用下互锁。

本发明在实现三轴自由旋转的同时，还可实现每个轴的定角度精确定位。实现三轴自由无干涉旋转在不同角度自锁定位。

下面以第一自锁定位机构为例来进行详细说明自锁定位机构的自锁操作过程。

参见图8和图9，本申请所提供的自锁定位机构上若均匀开设有n个相同的凹槽(n为自然数，n不小于2)，相邻两凹槽相对于定位转子10中心的夹角为360/n°。自锁定位装置工作过程为，将第一销轴20从凹槽内拉出；当定位转子10在转动轴的带动下开始转动时，松开第一销轴20，第一销轴20在松开后能够在第一回位弹簧22的回复力的作用下沿导向孔12a所在的方向快速往定位转子10所在的位置运动，当第一销轴20的第一端接触到定位转子10时，定位转子的转动幅度远小于360/n°，第一销轴20紧贴定位转子10的弧形导向部，在定位转子10的运转下第一销轴20依据弧形导向部的导向作用下进入紧邻的下一个凹槽内，实现对转轴的自锁。

如图10-图14所示，本申请中定位转子10预设的圆周方向设定为瞬时针方向，定位转子10的边缘上均匀开设了4个相同的凹槽，如图第一凹槽10a、第二凹槽10b、第三凹槽10c、第四凹槽10d，相邻两凹槽相对于定位转子10中心的夹角为90°。如图10所示，第一销轴20被拉出第一凹槽10a；如图11，定位转子10开始运动时，松开第一销轴20，第一销轴20在第一回位弹簧22的回复力的作用下沿导向孔的方向快速往定位转子10所在的位置运动，定位转子转动的幅度远小于90°(均匀开设4个凹槽的情况下，一般第一销轴20的第一端接触到定位转子10时，定位转子10转动5°-10°)，第一销轴20的第一端接触于定位转子10的弧形导向部10e；如图11-图14所示，定位转子在与其相连的转轴的带动下继续运转，第一销轴20随弧形导向部的移动趋近于第二凹槽10b；如图14所示，第一销轴20进入第二凹槽10b，实现自锁定位。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。