高精度、小型化、大力矩輸出展開(kāi)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高精度、小型化、大力矩輸出展開(kāi)裝置，包括步進(jìn)電機(jī)、行星齒輪減速器、諧波減速器、旋轉(zhuǎn)變壓器、輸出軸、公鉸鏈以及殼體；所述步進(jìn)電機(jī)用于提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，所述行星齒輪減速器與所述布進(jìn)電機(jī)為一體結(jié)構(gòu)，所述行星齒輪減速器與所述諧波減速器連接；所述輸出軸與所述諧波減速器為一體結(jié)構(gòu)，所述輸出軸與所述公鉸鏈連接，所述公鉸鏈用于連接目標(biāo)載荷；所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子與所述輸出軸連接，所述旋轉(zhuǎn)變壓器的定子與所述殼體連接，所述旋轉(zhuǎn)變壓器用于對(duì)所述輸出軸實(shí)現(xiàn)高精度控制。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法解決的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)重量要求高、負(fù)載大和月面高真空、大溫差、月塵環(huán)境下適應(yīng)性問(wèn)題，達(dá)到了高精度、適應(yīng)月晝工作、月夜生存的效果。
【專利說(shuō)明】高精度、小型化、大力矩輸出展開(kāi)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于航天飛行器的展開(kāi)收攏裝置，特別是一種具有高精度、小型化、大力矩輸出展開(kāi)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的衛(wèi)星太陽(yáng)翼展開(kāi)到位的裝置無(wú)論從設(shè)計(jì)技術(shù)的成熟度，還是產(chǎn)品的運(yùn)用情況都是良好的。但是，對(duì)于適應(yīng)月面極端的高低溫、高真空和月面月塵的環(huán)境，且傳動(dòng)精度高、機(jī)構(gòu)重量輕的展開(kāi)裝置，現(xiàn)有技術(shù)還不能滿足。
[0003]另外，國(guó)內(nèi)航天器太陽(yáng)電池翼展開(kāi)都是采用一次性連續(xù)展開(kāi)的機(jī)構(gòu)(俗稱無(wú)源展開(kāi)機(jī)構(gòu))，對(duì)于大面積太陽(yáng)翼負(fù)載則無(wú)法滿足。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)，其不足之處如下:
1、無(wú)法滿足驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)重量要求高、負(fù)載大、精度高，不能適應(yīng)月面高真空、大溫差、月塵的環(huán)境，以及月晝工作、月夜生存的問(wèn)題；
2、展開(kāi)承載能力小，不能滿足大面積太陽(yáng)翼展開(kāi)所需的大力矩要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種高精度、小型化、大力矩輸出展開(kāi)裝置，包括步進(jìn)電機(jī)、行星齒輪減速器、諧波減速器、旋轉(zhuǎn)變壓器、輸出軸、公鉸鏈以及殼體；
所述步進(jìn)電機(jī)用于提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，所述行星齒輪減速器與所述布進(jìn)電機(jī)為一體結(jié)構(gòu)，所述行星齒輪減速器與所述諧波減速器連接，所述行星齒輪減速器與所述諧波減速器用于降低所述步進(jìn)電機(jī)提供的轉(zhuǎn)速；
所述輸出軸與所述諧波減速器為一體結(jié)構(gòu)，所述輸出軸與所述公鉸鏈連接，所述公鉸鏈用于連接目標(biāo)載荷；
所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子與所述輸出軸連接，所述旋轉(zhuǎn)變壓器的定子與所述殼體連接，所述旋轉(zhuǎn)變壓器用于對(duì)所述輸出軸實(shí)現(xiàn)高精度控制。
[0006]較佳地，所述步進(jìn)電機(jī)包括主繞組與備份繞組，所述主繞組與備份繞組之間可以相互切換。
[0007]較佳地，所述步進(jìn)電機(jī)、行星齒輪減速器采用固體潤(rùn)滑，所述諧波減速器采用固液混合潤(rùn)滑。
[0008]較佳地，包括密封圈，所述密封圈同時(shí)與所述輸出軸、殼體連接。
[0009]較佳地，所述密封圈為聚四氟乙烯唇形密封圈，密封圈采用凸緣設(shè)計(jì)，用密封蓋壓緊避免隨旋轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，密封圈旋轉(zhuǎn)軸采用不銹鋼。
[0010]較佳地，還包括一整器綜合電子控制系統(tǒng)，所述整器綜合電子控制系統(tǒng)用于控制所述步進(jìn)電機(jī)與旋轉(zhuǎn)變壓器。
[0011]本發(fā)明一種高精度，小型化，大力矩輸出的展開(kāi)裝置，由于采取上述的技術(shù)方案，通過(guò)整器綜合電子控制系統(tǒng)給該裝置步進(jìn)電機(jī)加電，電機(jī)通過(guò)行星減速器和諧波減速器兩級(jí)減速，按照預(yù)定的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)相應(yīng)目標(biāo)載荷多次展開(kāi)或收攏。當(dāng)展開(kāi)或收攏到預(yù)定的要求位置時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器給出角度信號(hào)來(lái)進(jìn)行閉環(huán)控制，達(dá)到高精度控制。利用步進(jìn)電機(jī)的定位力矩和自鎖功能，以及行星和諧波兩級(jí)減速器的傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的斷電保持功能，并且展開(kāi)過(guò)程平穩(wěn)，具有輸出力矩大，重量輕等，同時(shí)保證較高的傳動(dòng)精度，取得了應(yīng)用靈活、運(yùn)動(dòng)可靠等有益效果。
[0012]當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的輸出展開(kāi)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的輸出展開(kāi)裝置工作原理圖。
具體實(shí)施例
[0014]本發(fā)明提供了一種高精度、小型化、大力矩輸出展開(kāi)裝置，包括步進(jìn)電機(jī)8、行星齒輪減速器7、諧波減速器6、旋轉(zhuǎn)變壓器4、輸出軸2、公鉸鏈I以及殼體5 ；
步進(jìn)電機(jī)8用于提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，行星齒輪減速器7與布進(jìn)電機(jī)8為一體結(jié)構(gòu)，行星齒輪減速器7與諧波減速器6連接，行星齒輪減速器7與諧波減速器6用于降低步進(jìn)電機(jī)8提供的轉(zhuǎn)速；
輸出軸2與諧波減速器6為一體結(jié)構(gòu)，輸出軸2與公鉸鏈I連接，公鉸鏈I用于連接目標(biāo)載荷；
旋轉(zhuǎn)變壓器4的轉(zhuǎn)子與輸出軸2連接，旋轉(zhuǎn)變壓器4的定子與殼體5連接，旋轉(zhuǎn)變壓器4用于對(duì)輸出軸2實(shí)現(xiàn)高精度控制。
[0015]本實(shí)施例提供的高精度、小型化、大力矩輸出展開(kāi)裝置是步進(jìn)電機(jī)8、行星齒輪減速器7、諧波減速器6，旋轉(zhuǎn)變壓器4和輸出軸2 —次組成一個(gè)由前到后的串聯(lián)系統(tǒng)。所述串聯(lián)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自鎖斷電保持功能，斷電保持力矩很大可以達(dá)到30Nm;步進(jìn)電機(jī)8與行星減速器7組成一體與諧波減速器連接6 ;所述的諧波減速器6與輸出軸2組成一體與殼體5通過(guò)螺釘連接；所述的旋轉(zhuǎn)變壓器4的轉(zhuǎn)子與輸出軸2通過(guò)鍵連接在一起，其定子與殼體5連接在一起；所述的防塵密封圈3與輸出軸2、殼體5連接；所述的殼體5通過(guò)螺釘與星體上相應(yīng)固定件連接，公鉸鏈I通過(guò)螺栓聯(lián)接組件與目標(biāo)載荷連接。
[0016]所述的展開(kāi)裝置動(dòng)力源為混合式步進(jìn)電機(jī)8，為提供可靠性，它采用主繞組(A相、B相繞組)和備份繞組(A相備份、B相備份繞組)結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式，如主繞組出現(xiàn)斷路等故障，可及時(shí)切換至備份繞組正常工作。
[0017]步進(jìn)電機(jī)8、行星齒輪減速器7采用固體潤(rùn)滑，諧波減速器6采用固液混合潤(rùn)滑，可適應(yīng)月面高真空環(huán)境；
步進(jìn)電機(jī)8具有體積小、重量輕和斷電保持能力，諧波減速器6和旋轉(zhuǎn)變壓器4精度高，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；步進(jìn)電機(jī)8、輸出軸2、旋轉(zhuǎn)變壓器4，器上控制系統(tǒng)組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器4反饋展開(kāi)角度以達(dá)到高轉(zhuǎn)動(dòng)精度的控制要求，同時(shí)經(jīng)過(guò)兩種減速器減速后力矩放大，達(dá)到大力矩要求；
步進(jìn)電機(jī)8、諧波減速器6、行星齒輪減速器7和旋轉(zhuǎn)變壓器4主要部件均體積小、重量輕特點(diǎn)，殼體5選用鎂合金達(dá)到重量輕特點(diǎn)。[0018]密封圈3采用改性的聚四氟乙烯唇形密封圈作為密封部件，該材料非常耐磨，摩擦系數(shù)小，適合于往復(fù)和旋轉(zhuǎn)用途，密封圈3采用凸緣設(shè)計(jì)，用密封蓋壓緊避免隨旋轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)為了改進(jìn)密封圈旋轉(zhuǎn)軸的耐磨性，密封圈旋轉(zhuǎn)軸采用不銹鋼，提高軸的表面硬度，進(jìn)而提高耐磨性以改善密封效果。在規(guī)定環(huán)境和模擬月壤下運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)定的轉(zhuǎn)數(shù)后，模擬月壤泄漏量極少。
[0019]所述的展開(kāi)裝置可提供較大輸出力矩(16Nm)，機(jī)構(gòu)可靠重復(fù)多次展開(kāi)和收攏，展開(kāi)過(guò)程平穩(wěn)可控，同時(shí)保證足夠的展開(kāi)精度，且體積小，重量只有1.25kg。
[0020]當(dāng)該裝置接收到整器綜合電子控制系統(tǒng)給步進(jìn)電機(jī)8發(fā)出的脈沖電流驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，步進(jìn)電機(jī)8通過(guò)行星齒輪減速器7和諧波減速器6兩級(jí)減速和力矩放大，減速比為4000，輸出軸2按照預(yù)定的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)相應(yīng)目標(biāo)載荷(如太陽(yáng)翼)多次展開(kāi)或收攏。當(dāng)展開(kāi)或收攏到預(yù)定的要求位置時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器4給出角度信號(hào)反饋給綜合電子控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行閉環(huán)控制，達(dá)到高精度控制。該裝置還具有在出錯(cuò)狀態(tài)下如(高溫)通過(guò)受限閉環(huán)模式進(jìn)行展開(kāi)和收攏。利用步進(jìn)電機(jī)8的定位力矩和自鎖功能，以及行星齒輪減速器7和諧波減速器6的傳動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的斷電保持功能，并且展開(kāi)過(guò)程平穩(wěn)，具有輸出力矩大，重量輕(該裝置質(zhì)量1.25kg)等，同時(shí)保證較高的傳動(dòng)精度，取得了應(yīng)用靈活、運(yùn)動(dòng)可靠等有益效果。
[0021]該裝置步進(jìn)電機(jī)、行星減速器采用固體潤(rùn)滑，諧波減速器采用固液混合潤(rùn)滑，可適應(yīng)月面高真空環(huán)境。產(chǎn)品已經(jīng)過(guò)相應(yīng)的環(huán)境試驗(yàn)驗(yàn)證，滿足月面的環(huán)境使用要求。
[0022]以上公開(kāi)的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒(méi)有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的【具體實(shí)施方式】。顯然，根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書(shū)選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書(shū)及其全部范圍和等效物的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種高精度、小型化、大力矩輸出展開(kāi)裝置，其特征在于，包括步進(jìn)電機(jī)、行星齒輪減速器、諧波減速器、旋轉(zhuǎn)變壓器、輸出軸、公鉸鏈以及殼體； 所述步進(jìn)電機(jī)用于提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，所述行星齒輪減速器與所述布進(jìn)電機(jī)為一體結(jié)構(gòu)，所述行星齒輪減速器與所述諧波減速器連接，所述行星齒輪減速器與所述諧波減速器用于降低所述步進(jìn)電機(jī)提供的轉(zhuǎn)速； 所述輸出軸與所述諧波減速器為一體結(jié)構(gòu)，所述輸出軸與所述公鉸鏈連接，所述公鉸鏈用于連接目標(biāo)載荷； 所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子與所述輸出軸連接，所述旋轉(zhuǎn)變壓器的定子與所述殼體連接，所述旋轉(zhuǎn)變壓器用于對(duì)所述輸出軸實(shí)現(xiàn)高精度控制。
2.如權(quán)利要求1所述的高精度、小型化、大力矩輸出展開(kāi)裝置，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)包括主繞組與備份繞組，所述主繞組與備份繞組之間可以相互切換。
3.如權(quán)利要求1所述的高精度、小型化、大力矩輸出展開(kāi)裝置，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)、行星齒輪減速器采用固體潤(rùn)滑，所述諧波減速器采用固液混合潤(rùn)滑。
4.如權(quán)利要求3所述的高精度、小型化、大力矩輸出展開(kāi)裝置，其特征在于，包括密封圈，所述密封圈同時(shí)與所述輸出軸、殼體連接。
5.如權(quán)利要求4所述的高精度、小型化、大力矩輸出展開(kāi)裝置，其特征在于，所述密封圈為聚四氟乙烯唇形密封圈，密封圈采用凸緣設(shè)計(jì)，用密封蓋壓緊避免隨旋轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，密封圈旋轉(zhuǎn)軸采用不銹鋼。
6.如權(quán)利要求1所述的高精度、小型化、大力矩輸出展開(kāi)裝置，其特征在于，還包括一整器綜合電子控制系統(tǒng)，所述整器綜合電子控制系統(tǒng)用于控制所述步進(jìn)電機(jī)與旋轉(zhuǎn)變壓器。
【文檔編號(hào)】B64G1/44GK103662100SQ201310583671
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】鄭宗勇, 張武 申請(qǐng)人:上海宇航系統(tǒng)工程研究所