一种光学装调用电动高精度重载直线驱动装置制造方法
【专利摘要】一种高精度重载直线驱动装置属于大型精密光学设备的地面装校用重型载荷直线驱动设备领域，该装置包括直动杆、导向盖、承力锁紧螺母、高精度承力螺母、承力外壳、谐波减速器、输入空心轴、力矩电机、隔套、承力座、导向轴、导向套、防尘盖、第一轴承、第二轴承、第三轴承，直动杆的中段设有外螺纹，直动杆的内部设有盲孔，导向盖的上端面设有贯通的中心孔，直动杆穿过导向盖的中心孔，二者形成移动副，导向盖与承力外壳的顶端固连。该驱动装置同时具备结构紧凑、占用空间小、承载力大、行程长、精度高等优点，可广泛适用于类似大型精密光学设备在进行模拟真空环境的地面装校重载荷微距位移实验等对位移精度和承载力都提出较高要求的各种应用场合。
【专利说明】一种光学装调用电动高精度重载直线驱动装置
【技术领域】
[0001]本发明属于大型精密光学设备的地面装校用重型载荷直线驱动设备领域，具体涉及一种光学装调用电动高精度重载直线驱动装置。
【背景技术】
[0002]空间光学遥感器等大型精密光学设备在被送入太空之前都需要事先在地面上完成装调和检测装校实验。现有方法通常采用以直线或圆弧导轨为主体导向机构的大型精密二维转台来固定空间光学遥感器，以大型精密二维转台作为高精度姿态调整动作的驱动装置来实现空间光学遥感器绕固定基准面上的微距位移操作。
[0003]随着地面侦查测绘需求的日益提高，空间光学遥感器的体积和重量都越来越大，采用传统的大型精密二维转台实现空间光学遥感器地面装校的方法表现出一些缺点，t匕如，大型精密二维转台体积大、质量大，占用空间大，使用受限。特别是在空间光学遥感器模拟在轨真空环境试验中，需要将空间光学遥感器及其高精度姿态调整动作的驱动装置一同放入密闭的真空罐内，使空间光学遥感器能在真空环境下完成试验所需的高精度位置姿态调整动作。
[0004]然而，受制造水平和研制成本的限制，现有的真空罐的内部空间已趋近制造极限，以无法满足更大体积的大型精密二维转台的密闭装载需求。为了保障更大体积的空间光学遥感器的在轨真空环境模拟试验能够顺利进行，迫切需要一种结构紧凑、占用空间小、承载力大、长行程、高精度的直线驱动装置来替代传统的大型精密二维转台，以便能在现有真空罐内驱动空间光学遥感器来完成相应的高精度位置姿态调整动作。
【发明内容】
[0005]为了解决现有大型精密光学设备在进行模拟真空环境的地面装校等重载荷微距位移实验时，原有的大型精密二维转台等高精度姿态调整动作的驱动装置因体积庞大而发生不能装入真空罐内的情况，无法继续满足微距位移实验需求的技术问题，本发明提供一种光学装调用电动高精度重载直线驱动装置。
[0006]本发明解决技术问题所采取的技术方案如下:
[0007]—种光学装调用电动高精度重载直线驱动装置包括直动杆、导向盖、承力锁紧螺母、高精度承力螺母、承力外壳、谐波减速器、输人空心轴、力矩电机、隔套、承力座、导向轴、导向套、防尘盖、第一轴承、第二轴承、第三轴承，直动杆的中段设有外螺纹，直动杆的内部设有盲孔；所述导向盖的上端面设有贯通的中心孔，直动杆穿过导向盖的中心孔，二者形成移动副，导向盖与承力外壳的顶端固连；
[0008]所述高精度承力螺母通过内螺纹与直动杆螺纹连接，高精度承力螺母和承力外壳均为二级圆桶结构，高精度承力螺母的第一级圆桶同轴嵌套于承力外壳的第一级圆桶内，高精度承力螺母第一级圆桶的中段通过第一轴承与承力外壳的内壁转动连接；高精度承力螺母的上段设有外螺纹，承力锁紧螺母与高精度承力螺母第一级圆桶的上段螺纹连接，并将第一轴承压紧固定；高精度承力螺母的第二级圆桶同轴嵌套于承力外壳的第二级圆桶内；高精度承力螺母的第二级圆桶的内壁通过第二轴承与输入空心轴顶端的外壁转动连接;
[0009]所述谐波减速器包括输出钢轮、固定钢轮、柔轮、第一谐波发生器和第二谐波发生器，输出钢轮的顶端与高精度承力螺母的底端固连，输出钢轮的内壁与柔轮的上段外壁齿轮啮合；固定钢轮的下部为法兰结构，固定钢轮的法兰上端面与承力外壳的下端固连，固定钢轮的法兰下端面与承力座的顶端固连；柔轮的下段外壁与固定钢轮的内壁齿轮啮合，柔轮的内壁分别通过第一谐波发生器和第二谐波发生器与输入空心轴中段的外壁转动连接；隔套套在输入空心轴的中段，隔套的上端与第一谐波发生器连接，隔套的下端与第二谐波发生器连接；
[0010]所述承力座为二级圆桶结构，力矩电机定子的外壁与承力座的第一级圆桶内壁固连；输入空心轴套在直动杆的中下段外侧；输入空心轴外壁中段与力矩电机的转子内壁固连，输入空心轴外壁下段通过第三轴承与承力座的第二级圆桶内壁转动连接；
[0011]所述防尘盖与承力座的底端固连，导向轴与防尘盖同轴固连；所述导向套的外侧壁与直动杆的盲孔的下段固连，导向套的内侧壁与导向轴的外侧型面配合，其二者形成移动副。
[0012]本发明的有益效果是:该高精度重载直线驱动装置同时具备结构紧凑、占用空间小、承载力大、行程长、精度高等优点，可广泛适用于类似大型精密光学设备在进行模拟真空环境的地面装校重载荷微距位移实验等对位移精度和承载力都提出较高要求的各种应用场合。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明光学装调用电动高精度重载直线驱动装置的轴向剖面图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0015]如图1所示，本发明的光学装调用电动高精度重载直线驱动装置包括:直动杆1、导向盖2、承力锁紧螺母3、高精度承力螺母4、承力外壳5、谐波减速器6、输入空心轴7、力矩电机8、隔套9、承力座10、导向轴11、导向套12、防尘盖13、第一轴承14、第二轴承15和第三轴承16。直动杆I的中段设有外螺纹，直动杆I的内部设有盲孔1-1。导向盖2的上端面设有贯通的中心孔，直动杆I穿过导向盖2的中心孔，二者形成同轴的移动副，导向盖2与承力外壳5的顶端固连，将承力外壳5的顶端封闭。
[0016]高精度承力螺母4通过内螺纹与直动杆I螺纹连接，高精度承力螺母4和承力外壳5均为二级圆桶结构，高精度承力螺母4的第一级圆桶同轴嵌套于承力外壳5的第一级圆桶内，高精度承力螺母4第一级圆桶的中段通过第一轴承14与承力外壳5的内壁转动连接。高精度承力螺母4的上段设有外螺纹，承力锁紧螺母3与高精度承力螺母4第一级圆桶的上段螺纹连接，并将第一轴承14压紧固定。高精度承力螺母4的第二级圆桶同轴嵌套于承力外壳5的第二级圆桶内。高精度承力螺母4的第二级圆桶的内壁通过第二轴承15与输入空心轴7顶端的外壁转动连接。[0017]谐波减速器6包括输出钢轮6-1、固定钢轮6-2、柔轮6_3、第一谐波发生器6_4和第二谐波发生器6-5，输出钢轮6-1的顶端与高精度承力螺母4的底端通过螺栓固连，输出钢轮6-1的内壁与柔轮6-3的上段外壁齿轮啮合。
[0018]固定钢轮6-2的下部为法兰结构，固定钢轮6-2的法兰上端面与承力外壳5的下端固连，固定钢轮6-2的法兰下端面与承力座10的顶端固连。柔轮6-3的下段外壁与固定钢轮6-2的内壁齿轮啮合，柔轮6-3的内壁分别通过第一谐波发生器6-4和第二谐波发生器6-5与输入空心轴7中段的外壁转动连接。隔套9套在输入空心轴7的中段，隔套9的上端与第一谐波发生器6-4连接，隔套9的下端与第二谐波发生器6-5连接，以便将第一谐波发生器6-4与第二谐波发生器6-5 二者间隔开。
[0019]承力座10为二级圆桶结构，力矩电机8定子的外壁与承力座10的第一级圆桶内壁固连。输入空心轴7套在直动杆I的中下段外侧。输入空心轴7外壁中段与力矩电机8的转子内壁固连并受力矩电机8的转子驱动。输入空心轴7外壁下段通过第三轴承16与承力座10的第二级圆桶内壁转动连接。
[0020]防尘盖13与承力座10的底端固连，导向轴11与防尘盖13同轴固连。导向套12的外侧壁与直动杆I的盲孔1-1的下段固连，导向套12的内侧壁与导向轴11的外侧型面配合，其二者形成移动副。
[0021]具体应用本发明的光学装调用电动高精度重载直线驱动装置时，空心轴7在力矩电机8的转子驱动下做旋转运动，空心轴7通过第一谐波发生器6-4和第二谐波发生器6-5驱动柔轮6-3的长轴转动；柔轮6-3的长轴两端附近的齿同时与输出钢轮6-1和固定钢轮
6-2啮合，输出钢轮6-1与固定钢轮6-2内齿齿数相差很少，在柔轮6-3的驱动下，输出钢轮6-1以大减速比驱动高精度承力螺母4同步转动，并通过螺纹驱动直动杆I沿其轴运动。导向套12在导向轴11的约束下，只能沿轴向上下运动，因此，直动杆I也在导向套12的约束下，无法转动，而只能沿轴向运动。
【权利要求】
1.一种光学装调用电动高精度重载直线驱动装置，其特征在于，该装置包括直动杆(I)、导向盖(2)、承力锁紧螺母(3)、高精度承力螺母(4)、承力外壳(5)、谐波减速器(6)、输入空心轴(7)、力矩电机(8)、隔套(9)、承力座(10)、导向轴(11)、导向套(12)、防尘盖(13)、第一轴承(14)、第二轴承(15)、第三轴承(16)，直动杆(I)的中段设有外螺纹，直动杆(I)的内部设有盲孔(1-1);所述导向盖(2)的上端面设有贯通的中心孔，直动杆(I)穿过导向盖(2)的中心孔，二者形成移动副，导向盖(2)与承力外壳(5)的顶端固连； 所述高精度承力螺母(4)通过内螺纹与直动杆I螺纹连接，高精度承力螺母(4)和承力外壳(5)均为二级圆桶结构，高精度承力螺母(4)的第一级圆桶同轴嵌套于承力外壳(5)的第一级圆桶内，高精度承力螺母(4)第一级圆桶的中段通过第一轴承(14)与承力外壳(5)的内壁转动连接；高精度承力螺母(4)的上段设有外螺纹，承力锁紧螺母(3)与高精度承力螺母(4)第一级圆桶的上段螺纹连接，并将第一轴承(14)压紧固定；高精度承力螺母(4)的第二级圆桶同轴嵌套于承力外壳(5)的第二级圆桶内；高精度承力螺母(4)的第二级圆桶的内壁通过第二轴承(15)与输入空心轴(7)顶端的外壁转动连接； 所述谐波减速器(6)包括输出钢轮(6-1)、固定钢轮(6-2)、柔轮(6-3)、第一谐波发生器(6-4)和第二谐波发生器(6-5)，输出钢轮(6-1)的顶端与高精度承力螺母(4)的底端固连，输出钢轮(6-1)的内壁与柔轮(6-3)的上段外壁齿轮啮合；固定钢轮(6-2)的下部为法兰结构，固定钢轮(6-2)的法兰上端面与承力外壳(5)的下端固连，固定钢轮(6-2)的法兰下端面与承力座(10)的顶端固连；柔轮(6-3)的下段外壁与固定钢轮(6-2)的内壁齿轮啮合，柔轮(6-3)的内壁分别通过第一谐波发生器(6-4)和第二谐波发生器(6-5)与输入空心轴(7)中段的外壁转动连接；隔套(9)套在输入空心轴(7)的中段，隔套(9)的上端与第一谐波发生器(6-4)连接，隔套(9)的下端与第二谐波发生器(6-5)连接； 所述承力座(10)为二级圆桶结构，力矩电机(8)定子的外壁与承力座(10)的第一级圆桶内壁固连；输入空心轴(7)套在直动杆(I)的中下段外侧；输入空心轴(7)外壁中段与力矩电机(8)的转子内壁固连，输入空心轴(7)外壁下段通过第三轴承(16)与承力座(10)的第二级圆桶内壁转动连接； 所述防尘盖(13)与承力座(10)的底端固连，导向轴(11)与防尘盖(13)同轴固连；所述导向套(12)的外侧壁与直动杆⑴的盲孔(1-1)的下段固连，导向套(12)的内侧壁与导向轴(11)的外侧型面配合，其二者形成移动副。
【文档编号】F16H37/02GK103986270SQ201410186851
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】杨会生, 杨利伟, 樊延超, 徐宏 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所