一種三軸伺服轉臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于測試仿真技術領域，涉及一種三軸伺服轉臺機械臺體。
【背景技術】
[0002]轉臺是實現飛行器的地面半實物仿真的關鍵設備，它具有良好的可控性、無破壞性、安全性、不受氣象條件和空域場地限制等優點，在航空、航天、航海等領域得到了廣泛的應用。
[0003]目前，相類似功能的伺服轉臺主要包括兩種類型，一種是第一產品與第二產品分別安裝在兩臺轉臺上，譬如有一種設備，該設備由具有水平方向和豎直方向直線運動的轉臺和具有繞XYZ三個坐標軸旋轉的三軸轉臺組成，兩臺轉臺之間間隔一定的距離。另一種類型設備為五軸轉臺，一種五軸轉臺由一個具有繞XYZ三個坐標軸旋轉運動的三軸臺和一個具有繞XZ兩個坐標軸旋轉運動的兩軸臺組成；另一種五軸轉臺是三軸臺和兩軸臺為一體結構，三軸臺的外框軸和兩軸臺的外框軸采用一種套裝結構同軸安裝。這兩種伺服轉臺成本都較高，結構也較復雜，所需場地也較大。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的:提出一種新的三軸伺服轉臺機械臺體結構。
[0005]本實用新型的技術解決方案是，一種三軸伺服轉臺，包括橫滾軸系、方位軸系和速度軸系三個軸系，其特征是，方位軸系和速度軸系同軸，均為鉛錘軸，方位軸系安裝在速度軸系工作臺上，第一產品安裝在方位軸系工作臺末端；第二產品安裝在橫滾軸上，橫滾軸線為水平軸，橫滾軸系安裝在速度軸系工作臺末端。
[0006]方位軸系設置有用于驅動的第一無刷力矩電機及作為位置測量元件的整體式角度編碼器，該整體式角度編碼器轉子和定子分別與無刷力矩電機的轉子和定子對接。
[0007]方位軸系所用軸承為推力角接觸球軸承。速度軸系設置有用于驅動的第二無刷力矩電機及作為位置測量元件的分體式角度編碼器，該分體式角度編碼器轉子和定子分別與第二無刷力矩電機的轉子和定子對接。
[0008]速度軸系所用軸承為四點接觸軸承。
[0009]方位軸系和速度軸系的工作臺均為懸臂式工作臺。
[0010]本實用新型的技術效果:本實用新型提出的三軸伺服轉臺機械臺體，第一產品和第二產品均繞同一鉛垂軸線旋轉，在進行試驗產品的測試或調試時，方位軸系帶動第一產品6旋轉，控制第一產品6模擬真實環境中的各種運動狀態，進行多種角速度和角加速度運動，速度軸系帶動橫滾軸系，控制第二產品進行對第一產品6的伺服運動，獲得實驗數據，對試驗產品進行測試、調試，進而對產品進行優化及相關數據輸出。
[0011]本轉臺各軸系所用軸承均為整體盤式軸承，各軸系均未設計軸，電機直接與軸承連接，裝配簡單；無刷力矩電機和角度編碼器具有軸系角速度擴展空間，懸臂式工作臺使產品外形及尺寸可變，與功能類似的伺服轉臺相比，本轉臺結構簡單，裝配方便，可擴展升級空間大，占用場地小，相應成本較低。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型三軸伺服轉臺的結構示意圖主視圖。
[0013]其中，1-橫滾軸系、2-第二產品、3-整體式角度編碼器、4-第一無刷力矩電機、5-第一無刷力矩電機、6-第一產品、7-方位軸系工作臺、8-第一無刷力矩電機定子座、9-速度軸系工作臺、10-四點接觸軸承、11-第二無刷力矩電機轉子套、12-第二無刷力矩電機、13-分體式角度編碼器、14-底座。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明:
[0015]請參閱圖1，本實用新型三軸伺服轉臺包括橫滾軸系、方位軸系和速度軸系。其中，第二產品2安裝在橫滾軸系I上與其同軸，橫滾軸系安裝在速度軸系工作臺9臺面上表面末端。第一產品6安裝在方位軸系工作臺7上表面末端，方位軸系與速度軸系均為懸臂式工作臺。
[0016]方位軸系主要包括第一產品6、方位軸系工作臺7、第一無刷力矩電機4、第一無刷力矩電機定子座8、整體式角度編碼器3和推力角接觸球軸承5。跟蹤目標6安裝在方位軸系工作臺7上表面末端，方位軸系工作臺7固定在推力角接觸球軸承5動圈上，推力角接觸球軸承5定圈固定在速度軸系工作臺9臺面上表面上，與速度軸系同軸。第一無刷力矩電機4，第一無刷力矩電機定子座8和整體式角度編碼器3安裝在方位軸系工作臺7中心圓柱形空腔內，第一無刷力矩電機定子座8固定在推力角接觸球軸承5定圈上；第一無刷力矩電機4定子固定在第一無刷力矩電機定子座8上，轉子固定在方位軸系工作臺7上；整體式角度編碼器3外殼部分固定在第一無刷力矩電機定子座8上，內軸部分固定在第一無刷力矩電機4轉子上。方位軸系運動時第一無刷力矩電機4直接驅動方位軸系，由整體式角度編碼器3作為位置測量元件，給方位軸系提供位置信號，構成方位軸系的角位置、角速率測量雙閉環控制系統，實現對方位軸系各種角運動和速率運動等的精確控制。
[0017]速度軸系主要包括速度軸系工作臺9、第二無刷力矩電機12、第二無刷力矩電機轉子套11、分體式角度編碼器13、四點接觸軸承10和底座14。速度軸系工作臺9固定在四點接觸軸承10動圈上，四點接觸軸承10定圈固定在底座14上表面上。第二無刷力矩電機12，第二無刷力矩電機轉子套11和分體式角度編碼器13安裝在底座14中心圓柱形空腔內，第二無刷力矩電機轉子套11固定在四點接觸軸承10動圈上；第二無刷力矩電機12定子固定在底座14上，轉子固定在第二無刷力矩電機轉子套11上；分體式角度編碼器13運動部分固定在第二無刷力矩電機轉子套11上，固定部分固定在第二無刷力矩電機12定子上。速度軸系運動時第二無刷力矩電機12直接驅動速度軸系，由分體式角度編碼器13作為位置測量元件，給速度軸系提供位置信號，構成速度軸系的角位置、角速率測量雙閉環控制系統，實現對第一產品6的伺服運動。
[0018]橫滾軸系根據試驗產品需要可以為旋轉軸或非旋轉軸；方位軸系與速度軸系的軸承也可選用其它軸承，如角接觸軸承和單向推力軸承的組合，或者空氣軸承，液壓軸承等，電機也可選用直流力矩電機或交流伺服電機等。
【主權項】
1.一種三軸伺服轉臺，包括橫滾軸系、方位軸系和速度軸系三個軸系，其特征是，方位軸系和速度軸系同軸，均為鉛錘軸，方位軸系安裝在速度軸系工作臺上，第一產品安裝在方位軸系工作臺末端；第二產品安裝在橫滾軸上，橫滾軸線為水平軸，橫滾軸系安裝在速度軸系工作臺末端。
2.根據權利要求1所述的三軸伺服轉臺，其特征是，方位軸系設置有用于驅動的第一無刷力矩電機(4)及作為位置測量元件的整體式角度編碼器(3)，該整體式角度編碼器(3)轉子和定子分別與無刷力矩電機(4)的轉子和定子對接。
3.根據權利要求2所述的三軸伺服轉臺，其特征是，方位軸系所用軸承(5)為推力角接觸球軸承。
4.根據權利要求1所述的三軸伺服轉臺，其特征是，速度軸系設置有用于驅動的第二無刷力矩電機(12)及作為位置測量元件的分體式角度編碼器(13)，該分體式角度編碼器(13)轉子和定子分別與第二無刷力矩電機(12)的轉子和定子對接。
5.根據權利要求4所述的三軸伺服轉臺，其特征是，速度軸系所用軸承(10)為四點接觸軸承。
6.根據權利要求1所述的三軸伺服轉臺，其特征是，方位軸系和速度軸系的工作臺均為懸臂式工作臺。
【專利摘要】本實用新型屬于一種三軸伺服轉臺機械臺體。所述三軸伺服轉臺臺體機械結構包括橫滾軸系、方位軸系和速度軸系三個軸系。方位軸系和速度軸系同軸，均為懸臂式工作臺，方位軸系安裝在速度軸系工作臺上，第一產品安裝在方位軸系工作臺末端；第二產品安裝在橫滾軸上，橫滾軸系安裝在速度軸系工作臺末端，第一產品繞方位軸系旋轉，第二產品跟隨第一產品繞速度軸系旋轉，從而完成伺服運動。本實用新型創造了一種結構簡單，裝配方便，可擴展升級空間大，占用場地小，相應成本較低的一種三軸伺服轉臺新型結構。
【IPC分類】G05B17-02, G01C25-00
【公開號】CN204301748
【申請號】CN201420760961
【發明人】熊霞元, 楊春輝
【申請人】中國航空工業集團公司北京航空精密機械研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月5日