[实用新型]一种二维指向机构用高精密周向分度装置

说明书

一种二维指向机构用高精密周向分度装置，它包括蜗杆主驱动机构和蜗轮旋转角度定位机构两部分；所述蜗杆主驱动机构包括由自消隙组合蜗杆、安装在自消隙组合蜗杆两端的方位轴系驱动电机、方位轴系角度传感器共同组成的闭环驱动控制轴系；所述蜗轮旋转角度定位机构则由蜗轮、径推组合轴承与旋转指向机构组成，其中所述蜗轮与旋转指向机构固连，通过径推组合轴承支撑于底座，其特征在于：所述的自消隙组合蜗杆包括固定蜗杆、通过限位螺母、弹簧、连接键、调整垫片安装在固定蜗杆光轴端的活动蜗杆。

技术领域

本实用新型涉及一种二维指向机构用高精密周向分度装置，是光学仪器、伺服控制中经常用到的一种精密分度机构，广泛应用于探月、深空探测仪器与太阳能帆板的精确指向，以及国防武器瞄准系统的精确定位。

背景技术

指向机构是深空探测中太阳能帆板、光学探测装置、信号传送装置等深空探测设备中重要的回转机构，关系到整个探测器的安全可靠运行。其中，大减速比少无回差蜗轮蜗杆副是指向机构中常用的周向精密回转装置，以往多采用双导程结构设计，但在火星探测任务中，由于工作环境温差大（-130℃~70℃）、定位指向要求更高，已很难满足任务需求，需进一步开发适应不同工况，具有回转侧隙自调整功能的新型周向精密分度装置。

发明内容

本实用新型的目的正是为了满足深空探测探测任务的需要，而开发的一种具有自消隙功能蜗轮蜗杆副精密回转定位装置。

本实用新型的目的可通过以下技术措施来实现：

本实用新型的二维指向机构用高精密周向分度装置包括蜗杆主驱动机构和蜗轮旋转角度定位机构两部分；所述蜗杆主驱动机构包括由自消隙组合蜗杆、安装在自消隙组合蜗杆两端的方位轴系驱动电机、方位轴系角度传感器共同组成的闭环驱动控制轴系；所述蜗轮旋转角度定位机构则由蜗轮、径推组合轴承与旋转指向机构组成，其中所述蜗轮与旋转指向机构固连，通过径推组合轴承支撑于底座；所述的自消隙组合蜗杆包括固定蜗杆、通过限位螺母、弹簧、连接键、调整垫片安装在固定蜗杆光轴端的活动蜗杆。

本实用新型中所述蜗杆主驱动机构和蜗轮旋转角度定位机构两部分的蜗轮蜗杆副形成双侧无间隙空间共轭啮合关系，从而组成传动比80:1（大速比）周向精密回转分度装置。

进一步说，自消隙组合蜗杆与蜗轮接触面组成空间共轭啮合副，形成方位轴系驱动电机驱动——自消隙组合蜗杆蜗轮副大速比（传动比80:1）降速——旋转指向机构精密分度的传动形式；同时，方位轴系角度传感器形成测量反馈单元，与方位轴系驱动电机共同组成闭环控制系统，可从机械结构和控制系统两个方面，实现二维指向机构的周向旋转精确定位。

所述的自消隙组合蜗杆由螺母、弹簧、活动蜗杆、调整垫片与固定蜗杆组成，蜗轮蜗杆副由于设计、制造、装配、温差所形成的变量侧隙，可通过螺母的调控，促使弹簧和调整垫片产生相应的变形，形成活动蜗杆相对于固定蜗杆匹配于侧隙量的轴向微量运动，消除反向运动中由于侧隙所形成的回差，实现旋转指向传动机构的精密化。

在控制系统设计上，位于自消隙组合蜗杆两端的方位轴系驱动电机和方位轴系角度传感器组成闭环控制系统，工作过程中，方位轴系角度传感器作为控制系统中的测量反馈单元，不断将蜗轮蜗杆副的实际旋转角度反馈给控制器，控制器通过设定值与实际值的实时比较处理，对方位轴系驱动电机不断发出修正指令，实现旋转指向电控系统的精密化。

机械系统上蜗轮蜗杆副的正反转自消隙设计和控制系统上测量反馈处理单元的实时修正调整，共同实现了指向机构的高精密周向分度。

本实用新型的有益效果如下：

由于本实用新型在机械结构上采用的双段蜗杆预紧组合蜗杆结构设计，控制系统上也形成了闭环控制，可有效避免制造装配误差对变向运动过程中回差的影响，在功能设计上，多工况适应火星探测环境温度变化大的任务需求，为我国火星探测及更高层次上的深空探测提供一种合适的高精密周向分度装置。

附图说明