三軸旋轉定位機構的制作方法

本公開一般涉及航空航天領域，具體涉及三軸旋轉定位機構。

背景技術：

三軸旋轉機構廣泛應用于各種場合，最典型的是三軸陀螺儀。三軸陀螺儀能夠同時測定6個方向的位置，移動軌跡，加速。單軸的只能測量兩個方向的量，也就是一個系統需要三個陀螺儀，而3軸的一個就能替代三個單軸的。3軸的體積小、重量輕、結構簡單、可靠性好，是激光陀螺發展的基礎元件。現有的大多數三軸旋轉機構僅僅為三個自由度旋轉，并且旋轉本身不受控制或僅有固定阻擋機構，無法實現每個軸的角度精確旋轉定位。

技術實現要素：

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種實現三軸自由旋轉后精確定位的三軸旋轉定位機構。

為了實現上述目的，本實用新型采取的技術方案是：

本發實用新型提供一種三軸旋轉定位機構，包括第一自鎖機構和能夠旋轉的轉臺，所述轉臺上固定有圓軌道，所述圓軌道內圈設有轉動環，所述轉動環能夠在圓軌道上轉動，所述轉動環上設有轉軸，所述轉軸相對于所述轉動環能夠轉動；

所述轉軸上固定設有定位轉子，所述定位轉子上設有阻擋部；

所述第一自鎖機構包括第一銷軸、第一套筒和第一回位彈簧，所述第一銷軸上依次套設有第一回位彈簧和第一套筒，所述第一套筒固定在自鎖平臺上，所述第一回位彈簧一端與第一銷軸連接，另一端與所述第一套筒連接，所述第一銷軸的一端能夠伸入所述阻擋部中，當所述第一銷軸脫離所述阻擋部時，能夠使所述第一回位彈簧產生彈性形變，隨著定位轉子的旋轉，彈性形變所產生的彈性作用力能夠使所述第一銷軸進入旋轉后定位轉子的另一個阻擋部中，用于阻止所述轉軸進行旋轉；

所述自鎖平臺固定在所述轉動環上。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

本實用新型通過設置第一自鎖機構，可實現轉軸在任意位置旋轉后的自鎖定，本實用新型通過設置多個阻擋部，第一自鎖機構插入定位轉子上均布M個阻擋部中可實現360°/M的間隔定位，并且在第一回力彈簧力作用下互鎖，從而實現轉軸的精準定位。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本申請的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本實用新型實施例提供的三軸旋轉定位機構的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的三軸旋轉定位機構的側視圖；

圖3為本實用新型實施例提供的自鎖機構與圓軌道、轉動環連接的結構示意圖；

圖4為圖2中I處放大圖；

圖5為本實用新型實施例提供的三軸旋轉定位機構的一種旋轉后的結構示意圖；

圖6為本實用新型實施例提供的三軸旋轉定位機構的另一種旋轉后的結構示意圖；

圖7為圖6的主視圖；

圖8為本實用新型實施例提供的第一自鎖機構的局部剖視圖；

圖9為本實用新型實施例提供的第一自鎖機構的正視圖；

圖10-圖14為本實用新型實施例提供的自鎖定位機構自鎖定位的過程圖。

圖中：1轉臺；2第一自鎖機構，20第一銷軸，21第一套筒，22第一回位彈簧，23第一堵頭，24第一軸肩，25第一墊片；3第二自鎖機構，30第二銷軸，31第二套筒，32第二回位彈簧，33第二堵頭，34第二軸肩，35第二墊片；4法蘭蓋；5圓軌道；6轉動環；7定位部；8滾花螺母；9自鎖平臺；10定位轉子，10a第一凹槽，10b第二凹槽，10c第三凹槽，10d第四凹槽，10e弧形導向部；11固定平臺；12固定座，12a導向孔；13轉軸；14阻擋部；15支撐座；16底座；17軸承。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本申請作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋相關實用新型，而非對該實用新型的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與實用新型相關的部分。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。

參見圖1、圖2、圖3和圖4，一種三軸旋轉定位機構，包括第一自鎖機構2和能夠旋轉的轉臺1，轉臺1上固定有圓軌道5，圓軌道5內圈設有轉動環6，轉動環6能夠在圓軌道5上轉動，轉動環6上固定有轉軸13，轉軸13相對于轉動環6能夠轉動，優選地，轉軸13沿圓軌道5的徑向設置；

轉軸13上固定設有定位轉子10，定位轉子10上設有阻擋部14；

所述第一自鎖機構2包括第一銷軸20、第一套筒21和第一回位彈簧22，第一銷軸20上依次套設有第一回位彈簧22和第一套筒21，第一套筒21固定在自鎖平臺9上，第一回位彈簧22一端與第一銷軸20連接，另一端與第一套筒21連接，第一銷軸20的一端能夠伸入阻擋部14中，當第一銷軸20脫離阻擋部14時，能夠使第一回位彈簧22產生彈性形變，隨著定位轉子10的旋轉，彈性形變所產生的彈性作用力能夠使第一銷軸20進入旋轉后定位轉子的另一個阻擋部14中，用于阻止轉軸13進行旋轉；

自鎖平臺9固定在轉動環6上。

本實施例在上述實施例的基礎上，還包括第二自鎖機構3；

圓軌道5上設有若干定位部7；

第二自鎖機構3包括第二銷軸30、第二套筒31和第二回位彈簧32，第二銷軸30上依次套設有第二回位彈簧32和第二套筒31，第二套筒31固定在固定平臺11上，第二回位彈簧32一端與第二銷軸30連接，另一端與第二套筒31連接，第二銷軸30的一端能夠伸入定位部7中，當第二銷軸30脫離定位部7時，能夠使第二回位彈簧32發生彈性形變，隨著轉臺1的旋轉，圓軌道5連同轉臺1一起旋轉，第二回位彈簧32產生的彈性形變所產生的彈性作用力能夠使第二銷軸30進入旋轉后圓軌道5的另一個定位部7中，用于阻止轉動環6進行旋轉。

本實用新型同時實現三軸不同位置自鎖定位。

本實施例在上述實施例的基礎上，阻擋部14為設置在定位轉子10邊緣的凹槽，定位部7為設置在圓軌道5上的定位孔。

本實施例在上述實施例的基礎上，轉動環6的旋轉平面與轉臺1的旋轉平面的夾角為60°-90°。當然也可選用70°或其他角度，選用90°適用于使用標準直角坐標系的控制系統。

本實施例在上述實施例的基礎上，為了保證轉動環的穩定性，轉臺1上設有支撐座15，支撐座15兩側設有底座16，支撐座15上設有圓軌道5。

本實施例在上述實施例的基礎上，圓軌道5螺紋連接法蘭蓋4，法蘭蓋4與轉動環6形成間隙配合。

本實施例在上述實施例的基礎上，轉軸13的兩端分別設有一固定座12；固定座12固定在轉動環6上；

每個固定座12內設有一軸承17，轉軸13一端設置在軸承17內，另一端連接定位轉子10，定位轉子10設置在另一軸承17內，內設置有定位轉子10的固定座12上設有導向孔，第一銷軸20能夠通過導向孔伸入阻擋部14。

優選的固定方式：一個固定座12的上下兩端固定連接固定平臺11，上下兩端的固定平臺11還通過螺絲連接轉動環6，另一個固定座12的上端設有自鎖平臺9，下端設有固定平臺11，自鎖平臺9、固定座12和固定平臺11通過螺絲連接，自鎖平臺9、轉動環6和固定平臺11依次通過螺絲連接。

參見圖4、圖8和圖9，本實施例在上述實施例的基礎上，第一銷軸20上套設有第一堵頭23，第一堵頭23通過螺紋連接第一套筒21，第一銷軸20上設有第一軸肩24，第一回位彈簧22設置在第一軸肩24和第一套筒21的頂端之間，或第一回位彈簧22一端固定在第一堵頭23上，另一端固定在第一軸肩24上。

本實施例在上述實施例的基礎上，第二銷軸30上套設有第二堵頭33，第二堵頭33通過螺紋連接第二套筒31，第二銷軸30上設有第二軸肩34，第二回位彈簧32設置在第二軸肩34和第二套筒31的頂端之間，或第二回位彈簧32一端固定在第二堵頭33上，另一端固定在第二軸肩34上。

當本實用新型的回位彈簧位于軸肩和套筒之間時，向上拉出銷軸，回位彈簧處于壓縮狀態，使銷軸回位的力為彈簧由壓縮狀態恢復自由狀態的彈力；當本實用新型的回位彈簧一端固定在堵頭上，另一端固定在第二軸肩上，向上拉出銷軸，回位彈簧處于拉伸狀態，使銷軸回位的力為彈簧由拉伸狀態恢復自由狀態的彈力。

參見圖4和圖8，本實施例在上述實施例的基礎上，第一銷軸20和/或第二銷軸30的頂端通過螺紋連接滾花螺母8。方便操作者擰住滾花螺母8以拉出銷軸。

參見圖4，本實施例在上述實施例的基礎上，為了便于固定，第一套筒21固定連接第一墊片25，第一墊片25通過螺絲連接自鎖平臺9，自鎖平臺9通過螺絲依次連接固定座12和固定平臺11，和/或第二套筒31固定連接第二墊片35，第二墊片35通過螺絲連接自鎖平臺9。

參見圖1、圖4、圖5、圖6和圖7，轉臺1為圓形轉臺，轉臺1為由傳統電機驅動的單軸旋轉裝置，轉動環6能夠繞圓軌道5轉動，轉軸13相對于轉動環6轉動，本實用新型第二自鎖機構3與圓軌道5構成Y軸定位機構。第二自鎖機構3插入圓軌道5上均布N個定位孔可實現360°/N的間隔定位，并且在第二回力彈簧32的力作用下互鎖。

第一自鎖機構2與定位轉子10構成X軸定位機構。第一自鎖機構2插入定位轉子10上均布M個凹槽中可實現360°/M的間隔定位，并且在第一回力彈簧力22作用下互鎖。

本實用新型在實現三軸自由旋轉的同時，還可實現每個軸的定角度精確定位。實現三軸自由無干涉旋轉在不同角度自鎖定位。

下面以第一自鎖定位機構為例來進行詳細說明自鎖定位機構的自鎖操作過程。

參見圖8和圖9，本申請所提供的自鎖定位機構上若均勻開設有n個相同的凹槽(n為自然數，n不小于2)，相鄰兩凹槽相對于定位轉子10中心的夾角為360/n°。自鎖定位裝置工作過程為，將第一銷軸20從凹槽內拉出；當定位轉子10在轉動軸的帶動下開始轉動時，松開第一銷軸20，第一銷軸20在松開后能夠在第一回位彈簧22的回復力的作用下沿導向孔12a所在的方向快速往定位轉子10所在的位置運動，當第一銷軸20的第一端接觸到定位轉子10時，定位轉子的轉動幅度遠小于360/n°，第一銷軸20緊貼定位轉子10的弧形導向部，在定位轉子10的運轉下第一銷軸20依據弧形導向部的導向作用下進入緊鄰的下一個凹槽內，實現對轉軸的自鎖。

如圖10-圖14所示，本申請中定位轉子10預設的圓周方向設定為瞬時針方向，定位轉子10的邊緣上均勻開設了4個相同的凹槽，如圖第一凹槽10a、第二凹槽10b、第三凹槽10c、第四凹槽10d，相鄰兩凹槽相對于定位轉子10中心的夾角為90°。如圖10所示，第一銷軸20被拉出第一凹槽10a；如圖11，定位轉子10開始運動時，松開第一銷軸20，第一銷軸20在第一回位彈簧22的回復力的作用下沿導向孔的方向快速往定位轉子10所在的位置運動，定位轉子轉動的幅度遠小于90°(均勻開設4個凹槽的情況下，一般第一銷軸20的第一端接觸到定位轉子10時，定位轉子10轉動5°-10°)，第一銷軸20的第一端接觸于定位轉子10的弧形導向部10e；如圖11-圖14所示，定位轉子在與其相連的轉軸的帶動下繼續運轉，第一銷軸20隨弧形導向部的移動趨近于第二凹槽10b；如圖14所示，第一銷軸20進入第二凹槽10b，實現自鎖定位。

以上描述僅為本申請的較佳實施例以及對所運用技術原理的說明。本領域技術人員應當理解，本申請中所涉及的實用新型范圍，并不限于上述技術特征的特定組合而成的技術方案，同時也應涵蓋在不脫離所述實用新型構思的情況下，由上述技術特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術特征進行互相替換而形成的技術方案。