一种光纤惯性测量组合装置的制造方法_2

文档序号:9665018阅读:来源:国知局
[0052]38-尾纤盘绕板安装螺纹孔
[0053]41-转轴凸台避让孔42-锁紧压块避让孔43-轴向安装凸台
[0054]44-环向安装凸台
[0055]51-光源与信号处理组件安装支耳
[0056]61-外环组合安装面62-中环组合安装面63-中环组合安装凸台
[0057]64-内环组合安装凸台
[0058]71-光源与信号处理组件安装面72-尾纤盘绕板安装孔
[0059]73-尾纤盘绕板安装支耳74-尾纤盘绕凸台75-光纤引导斜坡甲
[0060]76-光纤引导斜坡乙77-中环组合避让孔
[0061]81-锁紧压块安装孔82-外环组合避让槽83-锁紧曲面
[0062]91-光纤尾纤
【具体实施方式】
[0063]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0064]参考图6-图9,本发明中,惯组骨架1为一件独立零件,采用毛坯料铸造为球形后进行热处理、铣削粗精加工、钻孔、攻螺纹、锉修锐边毛刺等步骤完成精加工成型,在保证精度要求的基础上亦可采用3D打印方式加工成型。除两端的转轴凸台34外,惯组骨架1的表面均在一个球体轮廓范围内,该球体的直径由圆柱形的光纤陀螺外环组合直径增加一个正值余量S确定,δ为三部分之和:骨架对外环组合的包络余量σ、外壳厚度t、外壳与骨架的包络间隙ξ。σ、t、ξ均为正值,优选地,σ取1?3_,t取1?2.5謹,ξ取0.5?1.5mm。如光纤陀螺外环组合直径为Φ 150mm,取σ = 1mm, t = 1mm, ξ = 0.5mm, Μ δ =2( σ +t+ ξ ) = 5mm,惯组的回转轮廓球直径=150mm+ δ = 155mm。
[0065]惯组骨架1两端的转轴凸台34均为圆柱形,且具有同轴要求,用于确定惯性测量组合的内框转轴。优选地,同轴度值应小于Φ0.02mm。为了保证惯性测量组合以球形回转时转轴与球心的重合度,转轴凸台确定的轴线应通过球心。优选地,该偏差值应小于0.01mm。
[0066]惯组骨架1两端的转轴凸台34中心设有对外穿线孔35,用于将三轴光纤陀螺部件和加速度计的信号线引出惯组,连接至回转机构。从凸台中心出线可以最大限度避免惯性测量组合绕球心回转时线缆过度缠绕导致的损伤和故障。在垂直于对外穿线孔35的方向上,开有走线孔36。走线孔36 —端通向光纤陀螺或加速度计的线缆,另一端与对外穿线孔35相贯,用于线缆在惯组骨架1中穿行并到达转轴凸台34的边缘。
[0067]以转轴凸台34确定的轴线法向为加工方向,在惯组骨架1上开设外环组合安装槽23,其特征是,以转轴凸台34确定的轴线为界,一端开口一端封闭,封闭一端为半圆柱形,加工圆尺寸为外环组合的直径加上前述的骨架对外环组合的包络余量σ ;开口一端为直槽,宽度与封边一端的加工圆直径相等,使直槽与半圆柱槽连接处相切实现平滑过渡。优选地,封闭一端加工圆尺寸由铸件确定,为非加工尺寸;开口一端宽度在机床加工阶段保证连接处相切,该设计可显著降低加工生产难度和成本。外环组合安装槽23的作用是为外环体组合提供安装空间。
[0068]在惯组骨架1上开设环体组合安装腔22,其深度方向为外环组合安装槽23半圆柱形部分的轴向,其作用是为中环组合和内环组合的安装提供操作空间。环体组合安装腔22设有一台阶面,即环体组合安装面21,作为精加工面,用于环体组合的安装基准面。优选地,环体组合安装面21面积小于环体组合安装腔22在环体组合安装面投影面积,则环体组合安装面21可通过机床进行精加工,环体组合安装腔22其余部分均由铸件确定,为非加工部分,可显著降低加工生产难度和成本。
[0069]在惯组骨架1上开设中环组合安装槽24和内环组合安装槽25,开槽深度方向为外环组合安装槽23半圆柱形部分的轴向。其作用是分别为中环组合和内环组合提供安装空间。中环组合安装槽24和内环组合安装槽25的宽度分别等于中环组合和内环组合的厚度尺寸加余量值ω,优选地,ω取1?3mm。
[0070]在惯组骨架1的精加工面环体组合安装面21上开设外环组合安装螺纹孔26和中环组合安装螺纹孔27,即外环组合5与中环组合6使用同一安装基准面。
[0071]本发明中,将光纤陀螺组件划分为环体和光源与信号处理组件两大部分,前者包括外环组合5、中环组合6、内环组合7,均采用相似的结构,即圆柱形金属外壳对光纤环线圈提供保护,光纤环线圈的尾纤金属外壳内部甩出并盘绕在金属外壳顶部,同时将Y波导8安装在金属外壳上。内环组合7与中环组合6设计为组合安装方式,参考图13-图15,中环组合6的结构在常规圆柱形的基础上还在圆柱轴向靠近中心位置伸出分布于轴向法平面的安装支耳,用于安装内环组合7。
[0072]惯组骨架1设有尾纤盘绕板安装面33,用于在该区域布设光源与信号处理组件10和尾纤盘绕板9,一种布局方式参考图3,为了充分利用空间,光源与信号处理组件10外观设计为蒸屉形,顶部与半球形外壳留有间距τ,优选地,τ取值为1?2.5_。光源与信号处理组件10底部中心挖有矩形槽,以避让中环组合6。参考图12,光源与信号处理组件10设有光源与信号处理组件安装支耳51,光源与信号处理组件安装支耳51上开有通孔,供螺钉安装用。光源与信号处理组件10内装有陀螺信号处理板11和探测器12等光纤陀螺组件所需要的光电器件。由于光纤陀螺精度易受温度影响,而在本方案中光纤环线圈附近没有发热的电路器件,实现了与热源隔离,因此非常有利于光纤陀螺精度的提高与保证。
[0073]本发明对于从光源与信号处理组件到各环体组合的光路连接与保护问题,提出如下解决方案:在安装空间上相互交叉的外环组合5、中环组合6、内环组合7的光纤尾纤均从各自表面甩出,且将距离光源与信号处理组件10最近的中环组合6作为中转,将外环组合
5、内环组合7的光纤尾纤首先汇合到中环组合6,再一并通过设置在外环组合5壳体上的光纤引导块14,经尾纤盘绕板9引入光源与信号处理组件10。参考图19-图20。
[0074]尾纤盘绕板9的一种较优化设计方案参考图16,整体为中空圆盘结构,中空部分为中环组合避让孔77,用于尾纤盘绕板9安装时结构局部嵌入中环组合6时避免干涉。设有尾纤盘绕板安装孔72和尾纤盘绕板安装支耳73,其中尾纤盘绕板安装孔72和光源与信号处理组件10的安装孔位于同一位置,则安装时可用同一组螺钉将尾纤盘绕板9和光源与信号处理组件10 —同固定安装在惯组骨架1上。环体部分内壁设有环状尾纤盘绕凸台74、尾纤盘绕凸台74的一处加工有第一光纤引导斜坡75,中空部分侧壁加工有第二光纤引导斜坡76,各环体组合的光纤尾纤从第二光纤引导斜坡76穿出,再从第一光纤引导斜坡75引入环状尾纤盘绕凸台74,最后引导至光源与信号处理组件10,实现光路连接。
[0075]惯组骨架1在通过球心的一根轴线两端开设锁紧压块安装槽28,锁紧压块安装槽28的截面均为圆形,两端的锁紧压块安装槽具有同轴要求。优选地,同轴度值应小于Φ0.02mm。为了保证惯性测量组合锁紧位置的重复性精度,两端锁紧压块安装槽的轴线与球心的位置偏差值应小于0.01mm。锁紧压块4的结构形式参考图17-图18,主体为圆柱形,开有锁紧压块安装孔81。为了提高空间的利用程度,锁紧压块开有外环组合避让槽82,在安装在惯组骨架1上时,锁紧压块4嵌入外环组合5的部分即为外环组合避让槽82。在锁紧压块4 一端加工出锁紧曲面83,用于与锁紧机构的同外形曲面进行贴合。锁紧曲面83的特征是通过车削加工成型,具有一个旋转轴线,
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