实现三轴转台单轴化的装置和方法
【专利摘要】一种实现三轴转台单轴化的装置和方法，该实现三轴转台单轴化的装置包含若干俯仰框架定位装置、若干偏航框架定位装置、若干俯仰框架调整装置、以及框架式水平仪，利用俯仰框架定位装置连接固定三轴转台外支架和三轴转台俯仰框架，用于实现三轴转台俯仰框架的水平固定和垂直固定，利用偏航框架定位装置连接固定三轴转台俯仰框架和三轴转台偏航框架，用于实现三轴转台偏航框架的固定，利用俯仰框架调整装置连接三轴转台底座，并接触三轴转台俯仰框架，用于扶正三轴转台俯仰框架，协助实现三轴转台俯仰框架的垂直固定。本发明定位精度高，可大大降低研制成本、缩短研制周期，提高了设备利用率。
【专利说明】实现三轴转台单轴化的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种实现三轴转台单轴化的装置和方法。
【背景技术】
[0002]三轴转台广泛应用于航空、航海等研宄领域，可以在实验室环境中替代外场试验实时复现舰艇等动力学特性，实时模拟试验对象在空间中的滚转、俯仰和偏航姿态运动，在研制生产中起着极其重要的作用，具有试验精度高、经济性能高、受外界干扰小等优点。产品在三轴转台上的充分半实物仿真试验可以大大提高产品外场试验的成功率，大大降低产品研制成本。相关统计表明，导弹半实物仿真试验可以减少实弹打靶次数30%?60%，节约研制经费10%?40%，缩短研制周期30%?40%，因此半实物仿真系统，尤其是包括三轴转台在内的核心设备的研制越来越受到普遍重视。
[0003]目前，我国飞行器产品相关研制生产单位定制了诸多的三轴转台，用于飞行器的地面半实物仿真试验，取得了较好的试验效果。但鉴于各型号研制任务需求的不同，某些型号任务需要实时模拟产品的滚转、俯仰和偏航的三维姿态运动；而某些型号任务仅仅需要使用单轴转台即可满足试验要求，该情况下的通常做法是定制新的单轴转台用于产品试验。这样就造成了设备功能的浪费，降低了设备利用率，也提高了研制成本。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种实现三轴转台单轴化的装置和方法，定位精度高，可大大降低研制成本、缩短研制周期，提高了设备利用率。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供一种实现三轴转台单轴化的装置，该实现三轴转台单轴化的装置包含若干俯仰框架定位装置、若干偏航框架定位装置、若干俯仰框架调整装置、以及框架式水平仪；
所述的俯仰框架定位装置连接固定三轴转台外支架和三轴转台俯仰框架，用于实现三轴转台俯仰框架的水平固定和垂直固定；
所述的偏航框架定位装置连接固定三轴转台俯仰框架和三轴转台偏航框架，用于实现三轴转台偏航框架的固定；
所述的俯仰框架调整装置连接三轴转台底座，并接触三轴转台俯仰框架，用于扶正三轴转台俯仰框架，协助实现三轴转台俯仰框架的垂直固定；
所述的框架式水平仪通过水平仪固定板固定安装在三轴转台工作台上，用于调平。
[0006]所述的俯仰框架定位装置包含:
俯仰框架定位座，其安装在三轴转台外支架上，该俯仰框架定位座具有内锥孔；
俯仰框架定位销座，其安装在三轴转台俯仰框架上；
俯仰框架定位销，其安装在俯仰框架定位销座中，与俯仰框架定位销座螺纹连接，该俯仰框架定位销的锥头旋入俯仰框架定位座；
俯仰框架锁紧螺母，其安装在俯仰框架定位销上，与俯仰框架定位销螺纹连接，锁紧俯仰框架定位销。
[0007]所述的偏航框架定位装置包含:
偏航框架定位座，其安装在三轴转台偏航框架上，该偏航框架定位座具有内锥孔； 偏航框架定位销座，其安装在三轴转台俯仰框架上；
偏航框架定位销，其安装在偏航框架定位销座中，该偏航框架定位销的锥头旋入偏航框架定位座；
偏航框架锁紧螺母，其套设在偏航框架定位销上，锁紧偏航框架定位销。
[0008]所述的俯仰框架调整装置包含:
调整支架，其安装在三轴转台底座上；
万向调节支撑，其设置在调整支架上，用于扶正三轴转台俯仰框架；
调整装置锁紧螺母，其安装在万向调节支撑上，锁紧万向调节支撑。
[0009]本发明还提供一种实现三轴转台单轴化的方法，该实现三轴转台单轴化的方法包含以下步骤:
步骤SO、将框架式水平仪安装在三轴转台工作台上；
步骤S1、利用俯仰框架定位装置将三轴转台俯仰框架水平固定在三轴转台外支架上；步骤S2、利用偏航框架定位装置将三轴转台偏航框架固定在已经被水平固定在三轴转台外支架上的三轴转台俯仰框架上；
步骤S3、解除俯仰框架定位装置对三轴转台俯仰框架和三轴转台外支架之间的水平固定;
步骤S4、利用俯仰框架调整装置协助实现三轴转台俯仰框架的垂直定位；
步骤S5、利用俯仰框架定位装置将三轴转台俯仰框架垂直固定在三轴转台外支架上。
[0010]所述的步骤SI包含以下步骤:
步骤S1.1、调节三轴转台俯仰框架，使框架式水平仪中的气泡处于Y轴向的中间位置，即，使三轴转台俯仰框架处于水平状态，使转台偏航轴线平行于地面；
步骤S1.2、将俯仰框架定位座安装在三轴转台外支架上，将俯仰框架定位销座安装在三轴转台俯仰框架上；
步骤S1.3、将俯仰框架定位销安装在俯仰框架定位销座中，并将俯仰框架定位销的锥头旋入俯仰框架定位座的内锥孔。
[0011]所述的步骤S2包含以下步骤:
步骤S2.1、调节框架式水平仪中的气泡处于X轴向的中间位置，即，三轴转台俯仰框架保持水平状态不变；
步骤S2.2、将偏航框架定位销座安装在三轴转台俯仰框架上，将偏航框架定位座安装在三轴转台偏航框架上；
步骤S2.3、将偏航框架定位销安装在偏航框架定位销座中，并将偏航框架定位销的锥头旋入偏航框架定位座的内锥孔。
[0012]所述的步骤S3包含以下步骤:将俯仰框架定位销出俯仰框架定位座的内锥孔。
[0013]所述的步骤S4包含以下步骤:
步骤S4.1、使三轴转台俯仰框架旋转90度，使三轴转台俯仰框架从水平状态变为垂直状态，使转台偏航轴线垂直于地面； 步骤S4.2、将俯仰框架调整装置对称安装在三轴转台底座的两侧，使俯仰框架调整装置上的万向支撑座接触三轴转台俯仰框架；
步骤S4.3、调节俯仰框架调整装置上的万向支撑座，使框架式水平仪中的气泡处于Y轴向的中间位置，即，三轴转台俯仰框架保持垂直状态不变。
[0014]所述的步骤S5包含以下步骤:
步骤S5.1、当框架式水平仪中的气泡位置不动时，即，三轴转台俯仰框架保持垂直状态不变，则将俯仰框架定位座安装在三轴转台外支架上，将俯仰框架定位销座安装在三轴转台俯仰框架上；
步骤S5.2、将俯仰框架定位销安装在俯仰框架定位销座中，并旋入俯仰框架定位座的内锥孔。
[0015]本发明具有以下优点:
1、本发明在已有三轴转台基础上进行单轴化改造，可大大降低研制成本、缩短研制周期。
[0016]2、本发明采用锥头和内锥孔配合定位，定位精度高。
[0017]3、本发明采用定位销和俯仰框架调整装置配合使用，可以提高三轴转台俯仰框架的定位精度和系统刚度。
[0018]4、本发明可以实现三轴转台和单轴转台互换使用，提高了设备利用率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明三轴转台俯仰框架水平调节的示意图。
[0020]图2是本发明三轴转台偏航框架水平调节的示意图。
[0021]图3是本发明三轴转台俯仰框架垂直调节的示意图。
[0022]图4是图3的后视图。
[0023]图5是本发明俯仰框架定位装置的结构示意图。
[0024]图6是本发明偏航框架定位装置的结构示意图。
[0025]图7是本发明俯仰框架调整装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]以下根据图1?图7具体说明本发明的较佳实施例。
[0027]如图1?图4所示，本发明提供一种实现三轴转台单轴化的装置，该装置包含若干俯仰框架定位装置3、若干偏航框架定位装置7、若干俯仰框架调整装置10、以及框架式水平仪4。
[0028]所述的俯仰框架定位装置3连接固定三轴转台外支架I和三轴转台俯仰框架2，用于实现三轴转台俯仰框架的水平固定和垂直固定。
[0029]所述的偏航框架定位装置7连接固定三轴转台俯仰框架2和三轴转台偏航框架8，用于实现三轴转台偏航框架的固定。
[0030]所述的俯仰框架调整装置10连接三轴转台底座9，并接触三轴转台俯仰框架2，用于扶正三轴转台俯仰框架，协助实现三轴转台俯仰框架的垂直固定。
[0031]所述的框架式水平仪4通过水平仪固定板5固定安装在三轴转台工作台6上，用于调平。
[0032]如图5所示，所述的俯仰框架定位装置3包含:
俯仰框架定位座11，其安装在三轴转台外支架I上，该俯仰框架定位座11具有内锥孔；
俯仰框架定位销座13，其安装在三轴转台俯仰框架2上；
俯仰框架定位销12，其安装在俯仰框架定位销座13中，与俯仰框架定位销座13螺纹连接，该俯仰框架定位销12的锥头旋入俯仰框架定位座11 ；
俯仰框架锁紧螺母14，其安装在俯仰框架定位销12上，与俯仰框架定位销12螺纹连接，锁紧俯仰框架定位销12。
[0033]如图6所示，所述的偏航框架定位装置7包含:
偏航框架定位座19，其安装在三轴转台偏航框架8上，该偏航框架定位座19具有内锥孔；
偏航框架定位销座18，其安装在三轴转台俯仰框架2上；
偏航框架定位销15，其安装在偏航框架定位销座18中，该偏航框架定位销15的锥头旋入偏航框架定位座19 ；
偏航框架锁紧螺母14，其套设在偏航框架定位销15上，锁紧偏航框架定位销15。
[0034]如图7所示，所述的俯仰框架调整装置10包含:
调整支架20，其安装在三轴转台底座9上；
万向调节支撑22，其设置在调整支架20上，用于扶正三轴转台俯仰框架2 ;
调整装置锁紧螺母21，其安装在万向调节支撑22上，锁紧万向调节支撑22。
[0035]如图1?图7所示，本发明还提供一种实现三轴转台单轴化的方法，包含以下步骤:
步骤S0、将框架式水平仪4安装在三轴转台工作台6上，并利用水平仪固定板5压紧固定框架式水平仪4 ；
步骤S1、利用俯仰框架定位装置3将三轴转台俯仰框架2水平固定在三轴转台外支架I上；
步骤S2、利用偏航框架定位装置7将三轴转台偏航框架8固定在已经被水平固定在三轴转台外支架I上的三轴转台俯仰框架2上；
步骤S3、解除俯仰框架定位装置3对三轴转台俯仰框架2和三轴转台外支架I之间的水平固定；
步骤S4、利用俯仰框架调整装置10协助实现三轴转台俯仰框架2的垂直定位；
步骤S5、利用俯仰框架定位装置3将三轴转台俯仰框架2垂直固定在三轴转台外支架I上。
[0036]如图1所示，所述的步骤SI包含以下步骤:
步骤S1.1、调节三轴转台俯仰框架2，使框架式水平仪4中的气泡处于Y轴向的中间位置，即，使三轴转台俯仰框架2处于水平状态，使转台偏航轴线平行于地面；
步骤S1.2、将俯仰框架定位座11安装在三轴转台外支架I上，将俯仰框架定位销座13安装在三轴转台俯仰框架2上；
步骤S1.3、将俯仰框架定位销12安装在俯仰框架定位销座13中，并将俯仰框架定位销12的锥头旋入俯仰框架定位座11的内锥孔。
[0037]如图2所示，所述的步骤S2包含以下步骤:
步骤S2.1、调节框架式水平仪4中的气泡处于X轴向的中间位置，S卩，三轴转台俯仰框架2保持水平状态不变；
步骤S2.2、将偏航框架定位销座18安装在三轴转台俯仰框架2上，将偏航框架定位座19安装在三轴转台偏航框架8上；
步骤S2.3、将偏航框架定位销15安装在偏航框架定位销座18中，并将偏航框架定位销15的锥头旋入偏航框架定位座19的内锥孔。
[0038]所述的步骤S3包含以下步骤:
将俯仰框架定位销12旋出俯仰框架定位座11的内锥孔。
[0039]如图3和图4所示，所述的步骤S4包含以下步骤:
步骤S4.1、使三轴转台俯仰框架2旋转90度，使三轴转台俯仰框架2从水平状态变为垂直状态，使转台偏航轴线垂直于地面；
步骤S4.2、将俯仰框架调整装置10对称安装在三轴转台底座9的两侧，使俯仰框架调整装置10上的万向支撑座22接触三轴转台俯仰框架2 ；
步骤S4.3、调节俯仰框架调整装置10上的万向支撑座22，使框架式水平仪4中的气泡处于Y轴向的中间位置，即，三轴转台俯仰框架2保持垂直状态不变。
[0040]所述的步骤S5包含以下步骤:
步骤S5.1、当框架式水平仪4中的气泡位置不动时，即，三轴转台俯仰框架2保持垂直状态不变，则将俯仰框架定位座11安装在三轴转台外支架I上，将俯仰框架定位销座13安装在三轴转台俯仰框架2上；
步骤S5.2、将俯仰框架定位销12安装在俯仰框架定位销座13中，并旋入俯仰框架定位座11的内锥孔。
[0041]当三轴转台需要单轴化使用时，在俯仰框架调整装置10和框架式水平仪4的辅助下，分别利用俯仰框架定位装置3和偏航框架定位装置7来固定三轴转台俯仰框架2和三轴转台偏航框架8，即可实现三轴转台的单轴使用。当需要使用三轴转台三轴功能时，将俯仰框架定位装置3和偏航框架定位装置7脱开，并移除俯仰框架调整装置10，即可恢复三轴转台的三轴功能。
[0042]本发明具有以下优点:
1、本发明在已有三轴转台基础上进行单轴化改造，可大大降低研制成本、缩短研制周期。
[0043]2、本发明采用锥头和内锥孔配合定位，定位精度高。
[0044]3、本发明采用定位销和俯仰框架调整装置配合使用，可以提高三轴转台俯仰框架的定位精度和系统刚度。
[0045]4、本发明可以实现三轴转台和单轴转台互换使用，提高了设备利用率。
[0046]尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种实现三轴转台单轴化的装置，其特征在于，该实现三轴转台单轴化的装置包含若干俯仰框架定位装置(3)、若干偏航框架定位装置(7)、若干俯仰框架调整装置(10)、以及框架式水平仪(4); 所述的俯仰框架定位装置(3)连接固定三轴转台外支架(I)和三轴转台俯仰框架(2)，用于实现三轴转台俯仰框架的水平固定和垂直固定； 所述的偏航框架定位装置(7)连接固定三轴转台俯仰框架(2)和三轴转台偏航框架(8)，用于实现三轴转台偏航框架的固定； 所述的俯仰框架调整装置(10 )连接三轴转台底座(9 )，并接触三轴转台俯仰框架(2 )，用于扶正三轴转台俯仰框架，协助实现三轴转台俯仰框架的垂直固定； 所述的框架式水平仪(4)通过水平仪固定板(5)固定安装在三轴转台工作台(6)上，用于调平。
2.如权利要求1所述的实现三轴转台单轴化的装置，其特征在于，所述的俯仰框架定位装置(3)包含: 俯仰框架定位座(11)，其安装在三轴转台外支架(I)上，该俯仰框架定位座(11)具有内锥孔； 俯仰框架定位销座(13)，其安装在三轴转台俯仰框架(2)上； 俯仰框架定位销(12)，其安装在俯仰框架定位销座(13)中，与俯仰框架定位销座(13)螺纹连接，该俯仰框架定位销(12)的锥头旋入俯仰框架定位座(11)； 俯仰框架锁紧螺母(14)，其安装在俯仰框架定位销(12)上，与俯仰框架定位销(12)螺纹连接，锁紧俯仰框架定位销(12)。
3.如权利要求1所述的实现三轴转台单轴化的装置，其特征在于，所述的偏航框架定位装置(7)包含: 偏航框架定位座(19)，其安装在三轴转台偏航框架(8)上，该偏航框架定位座(19)具有内锥孔； 偏航框架定位销座(18)，其安装在三轴转台俯仰框架(2)上； 偏航框架定位销(15)，其安装在偏航框架定位销座(18)中，该偏航框架定位销(15)的锥头旋入偏航框架定位座(19)； 偏航框架锁紧螺母(14)，其套设在偏航框架定位销(15)上，锁紧偏航框架定位销(15)。
4.如权利要求1所述的实现三轴转台单轴化的装置，其特征在于，所述的俯仰框架调整装置(10)包含: 调整支架(20)，其安装在三轴转台底座(9)上； 万向调节支撑(22)，其设置在调整支架(20)上，用于扶正三轴转台俯仰框架(2); 调整装置锁紧螺母(21)，其安装在万向调节支撑(22)上，锁紧万向调节支撑(22)。
5.一种利用如权利要求1-4中任意一个所述的实现三轴转台单轴化的装置来实现三轴转台单轴化的方法，其特征在于，该实现三轴转台单轴化的方法包含以下步骤: 步骤S0、将框架式水平仪(4)安装在三轴转台工作台(6)上； 步骤S1、利用俯仰框架定位装置(3)将三轴转台俯仰框架(2)水平固定在三轴转台外支架(I)上； 步骤S2、利用偏航框架定位装置(7)将三轴转台偏航框架(8)固定在已经被水平固定在三轴转台外支架(I)上的三轴转台俯仰框架(2)上； 步骤S3、解除俯仰框架定位装置(3 )对三轴转台俯仰框架(2 )和三轴转台外支架(I)之间的水平固定； 步骤S4、利用俯仰框架调整装置(10)协助实现三轴转台俯仰框架(2)的垂直定位；步骤S5、利用俯仰框架定位装置(3)将三轴转台俯仰框架(2)垂直固定在三轴转台外支架(I)上。
6.如权利要求5所述的实现三轴转台单轴化的方法，其特征在于，所述的步骤SI包含以下步骤: 步骤S1.1、调节三轴转台俯仰框架(2)，使框架式水平仪(4)中的气泡处于Y轴向的中间位置，即，使三轴转台俯仰框架(2)处于水平状态，使转台偏航轴线平行于地面； 步骤S1.2、将俯仰框架定位座(11)安装在三轴转台外支架(I)上，将俯仰框架定位销座(13)安装在三轴转台俯仰框架(2)上； 步骤S1.3、将俯仰框架定位销(12)安装在俯仰框架定位销座(13)中，并将俯仰框架定位销(12)的锥头旋入俯仰框架定位座(11)的内锥孔。
7.如权利要求5所述的实现三轴转台单轴化的方法，其特征在于，所述的步骤S2包含以下步骤: 步骤S2.1、调节框架式水平仪(4)中的气泡处于X轴向的中间位置，即，三轴转台俯仰框架(2)保持水平状态不变； 步骤S2.2、将偏航框架定位销座(18)安装在三轴转台俯仰框架(2)上，将偏航框架定位座(19)安装在三轴转台偏航框架(8)上； 步骤S2.3、将偏航框架定位销(15)安装在偏航框架定位销座(18)中，并将偏航框架定位销(15)的锥头旋入偏航框架定位座(19)的内锥孔。
8.如权利要求5所述的实现三轴转台单轴化的方法，其特征在于，所述的步骤S3包含以下步骤:将俯仰框架定位销(12)旋出俯仰框架定位座(11)的内锥孔。
9.如权利要求5所述的实现三轴转台单轴化的方法，其特征在于，所述的步骤S4包含以下步骤: 步骤S4.1、使三轴转台俯仰框架(2)旋转90度，使三轴转台俯仰框架(2)从水平状态变为垂直状态，使转台偏航轴线垂直于地面； 步骤S4.2、将俯仰框架调整装置(10)对称安装在三轴转台底座(9)的两侧，使俯仰框架调整装置(10)上的万向支撑座(22)接触三轴转台俯仰框架(2)； 步骤S4.3、调节俯仰框架调整装置(10)上的万向支撑座(22)，使框架式水平仪(4)中的气泡处于Y轴向的中间位置，即，三轴转台俯仰框架(2)保持垂直状态不变。
10.如权利要求5所述的实现三轴转台单轴化的方法，其特征在于，所述的步骤S5包含以下步骤: 步骤S5.1、当框架式水平仪(4)中的气泡位置不动时，即，三轴转台俯仰框架(2)保持垂直状态不变，则将俯仰框架定位座(11)安装在三轴转台外支架(I)上，将俯仰框架定位销座(13)安装在三轴转台俯仰框架(2)上； 步骤S5.2、将俯仰框架定位销(12)安装在俯仰框架定位销座(13)中，并旋入俯仰框架 定位座(11)的内锥孔。
【文档编号】B63B9/00GK104477409SQ201410731164
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】徐群, 董文剑, 季春娣, 代永芳, 王国祥 申请人:上海新跃仪表厂