[发明专利]一种具有虚拟转心特性的并联快速指向机构

摘要

本发明公开了一种具有虚拟转心特性的并联快速指向机构，该指向机构的俯仰驱动组件（1）、旋转驱动组件（2）、支撑箱体（7）安装在底座（4）上，俯仰组件（5）与方位旋转组件（6）置于支撑箱体（7）内，指向夹持组件（3）位于支撑箱体（7）的上方，第一位移传感器（10A）、第二位移传感器（10B）安装在支撑箱体（7）的盖板上。本发明的指向机构的旋转运动的中心轴线与俯仰运动的中心轴线相交于虚拟转动中心点上，且虚拟转动中心点位于机械本体的外部，虚拟运动中心处没有铰链设置，能够实现指向机构的转动范围大、转动速度和加速度高，而且有效承载的负载更大。

主权项

一种具有虚拟转心特性的并联快速指向机构，其特征在于：该并联快速指向机构包括有第一位移传感器（10A）、第二位移传感器（10B）、俯仰驱动组件（1）、旋转驱动组件（2）、俯仰组件（5）、方位旋转组件（6）、底座（4）、支撑箱体（7）；底座（4）上设有第一限位槽（4A）、第二限位槽（4B）、第三限位槽（4C）、第四限位槽（4D）、第五限位槽（4E）、P轴承孔（4G），底座（4）的下方四角分别安装有四个橡胶底脚（4F）；第一限位槽（4A）内安装有电机支架（1A）的A支撑板（1A2）；第二限位槽（4B）内安装有俯仰驱动组件（1）中的电机支架（1A）的B支撑板（1A3）；第三限位槽（4C）内安装有支撑箱体（7）的AD盖板（7D）；第四限位槽（4D）内安装有支撑箱体（7）的AB盖板（7B）；第五限位槽（4E）内安装有旋转驱动组件（2）中的BA盖板（2A）和BC盖板（2C）；P轴承孔（4G）内安装有J轴承（5M），J轴承（5M）套接在丝杠（5F）的连杆段（5F2）上；支撑箱体（7）包括有AA盖板（7A）、AB盖板（7B）、AC盖板（7C）、AD盖板（7D）、AE盖板（7E）、下隔板（7F）和上隔板（7G）；其中，AA盖板（7A）与AC盖板（7C）的结构相同；AA盖板（7A）上设有A椭圆孔（7A1），该A椭圆孔（7A1）用于旋转驱动组件（2）中的第二同步带（2E）穿过；AC盖板（7C）上设有B椭圆孔（7C1），该B椭圆孔（7C1）用于俯仰驱动组件（1）中的第一同步带（1C）穿过；其中，AB盖板（7B）与AD盖板（7D）的结构相同；AD盖板（7D）上设有上加强筋（7D1）、下加强筋（7D2），AA通孔（7D3）、AB通孔（7D4），上加强筋（7D1）用于支撑上隔板（7G）的一端，下加强筋（7D2）用于支撑下隔板（7F）的一端，AA通孔（7D3）用于安装第一位移传感器（10A），AB通孔（7D4）用于安装第二位移传感器（10B）；AB盖板（7B）与AD盖板（7D）相对放置，且AB盖板（7B）与AD盖板（7D）的下端固定在底座（4）上，AB盖板（7B）的上加强筋与AD盖板（7D）的上加强筋（7D1）用于支撑上隔板（7G）的两端，上隔板（7G）的两端通过螺钉固定在AB盖板（7B）与AD盖板（7D）的面板上；AB盖板（7B）的下加强筋与AD盖板（7D）的下加强筋（7D2）用于支撑下隔板（7F）的两端，下隔板（7F）的两端通过螺钉固定在AB盖板（7B）与AD盖板（7D）的面板上；AE盖板（7E）上设有A轴承孔（7E1），该A轴承孔（7E1）用于放置A轴承（6C），A轴承（6C）套接在空心旋转轴（6A）的上轴套（6A2）上；AE盖板（7E）固定在AA盖板（7A）与AC盖板（7C）的上端；下隔板（7F）上设有B轴承孔（7F1），该B轴承孔（7F1）用于放置I轴承（5L），I轴承（5L）套接在丝杠（5F）的连杆段（5F2）上；下隔板（7F）固定在AA盖板（7A）与AC盖板（7C）之间的下加强筋上；上隔板（7G）上设有C轴承孔（7G1），该C轴承孔（7G1）用于放置B轴承（6D），B轴承（6D）套接在空心旋转轴（6A）的下轴套（6A3）上；上隔板（7G）固定在AA盖板（7A）与AC盖板（7C）之间的上加强筋上；俯仰驱动组件（1）包括有第一电机（1B）、电机支架（1A）、第一同步带（1C）、第一主动同步带轮（1D）和第一从动同步带轮（1E）；电机支架（1A）上设有横板（1A1）、A支撑板（1A2）和B支撑板（1A3），A支撑板（1A2）固定安装在底座（4）的第一限位槽（4A）中，B支撑板（1A3）固定安装在底座（4）的第二限位槽（4B）中，横板（1A1）上设有通孔（1A4），该通孔（1A4）用于第一电机（1B）的输出轴穿过；第一电机（1B）固定在电机支架（1A）的横板（1A1）上，第一电机（1B）的输出轴穿过横板（1A1）上的通孔（1A4）后连接有第一主动同步带轮（1D），第一主动同步带轮（1D）与第一从动同步带轮（1E）之间套接有第一同步带（1C），第一从动同步带轮（1E）套接在丝杆（5F）的连杆段（5F2）上；第一从动同步带轮（1E）置于下隔板（7F）的下方；旋转驱动组件（2）包括有第二电机（2D）、第二同步带（2E）、第二主动同步带轮（2F）、第二从动同步带轮（2G）、BA盖板（2A）、BB盖板（2B）和BC盖板（2C）；BB盖板（2B）上设有通孔（2B1），该通孔（2B1）用于第二电机（2D）的输出轴穿过；第二电机（2D）固定在BB盖板（2B）上，第二电机（2D）的输出轴穿过BB盖板（2B）上的通孔（2B1）后连接有第二主动同步带轮（2F），第二主动同步带轮（2F）与第二从动同步带轮（2G）之间套接有第二同步带（2E），第二从动同步带轮（2G）套接在空心旋转轴（6A）的轴肩（6A1）上；第二从动同步带轮（2G）置于A轴承（6C）与B轴承（6D）之间；俯仰组件（5）包括有俯仰支架（5A）、摇杆（5B）、丝母（5C）、位置检测盘（5D）、导块（5E）、丝杠（5F）、第三轴（5G）、第四轴（5H）、第五轴（5J）、第六轴（5K）、E轴承（5G1）、F轴承（5H1）、G轴承（5J1）、H轴承（5K1）、I轴承（5L）、J轴承（5M）；俯仰支架（5A）上设有A支撑臂（5A1）、B支撑臂（5A2）、横板（5A3）；横板（5A3）上安装有下夹具（3B）的横板（3B2）；A支撑臂（5A1）上设有F轴承孔（5A11）、G轴承孔（5A12），该F轴承孔（5A11）内安装有C轴承（6E1），C轴承（6E1）套接在第一轴（6E）上；该G轴承孔（5A12）内安装有E轴承（5G1），E轴承（5G1）套接在第三轴（5G）上；B支撑臂（5A2）的端部设有H轴承孔（5A21）、I轴承孔（5A22），该H轴承孔（5A21）内安装有D轴承（6F1），D轴承（6F1）套接在第二轴（6F）上；该I轴承孔（5A22）内安装有F轴承（5H1），F轴承（5H1）套接在第四轴（5H）上；摇杆（5B）上设有A支撑臂（5B1）、B支撑臂（5B2）、C支撑臂（5B3）、D支撑臂（5B4）、E支撑臂（5B5）；A支撑臂（5B1）上设有N轴承孔（5B11），该N轴承孔（5B11）内安装有第三轴（5G），第三轴（5G）上套接有E轴承（5G1），E轴承（5G1）安装在俯仰支架（5A）的A支撑臂（5A1）的G轴承孔（5A12）中；B支撑臂（5B2）上设有O轴承孔（5B21），该O轴承孔（5B21）内安装有第四轴（5H），第四轴5H上套接有F轴承（5H1），F轴承（5H1）安装在俯仰支架（5A）的B支撑臂（5A2）的I轴承孔（5A22）中；C支撑臂（5B3）上设有L轴承孔（5B31），该L轴承孔（5B31）内安装有第五轴（5J），第五轴（5J）上套接有G轴承（5J1），G轴承（5J1）安装在导块（5E）的K轴承孔；D支撑臂（5B4）上设有M轴承孔（5B41），该M轴承孔（5B41）内安装有第六轴（5K），第六轴（5K）上套接有H轴承（5K1），H轴承（5K1）安装在导块（5E）的J轴承孔（5E2）中；丝母（5C）上设有C丝孔（5C1），该C丝孔（5C1）用于与丝杠5F的丝杆段（5F1）配合，实现将丝母（5C）套接在丝杠（5F）的丝杆段（5F1）上；位置检测盘（5D）的中心是B丝孔（5D1），该B丝孔（5D1）用于与丝杠（5F）的丝杆段（5F1）配合，实现将位置检测盘（5D）套接在丝杠（5F）的丝杆段（5F1）上；导块（5E）上设有A丝孔（5E1）、J轴承孔（5E2）、K轴承孔，该A丝孔（5E1）用于与丝杠（5F）的丝杆段（5F1）配合，实现将导块（5E）套接在丝杠（5F）的丝杆段（5F1）上；J轴承孔（5E2）内安装有H轴承（5K1），H轴承（5K1）套接在第六轴（5K）上；K轴承孔内安装有G轴承（5J1），G轴承（5J1）套接在第五轴（5G）上；导块（5E）、位置检测盘（5D）和丝母（5C）三者通过螺钉螺母的配合固定连接在一起；丝杠（5F）上设有丝杆段（5F1）、连杆段（5F2），该丝杆段（5F1）上从下至上套接有导块（5E）位置检测盘（5D）和丝母（5C），该连杆段（5F2）上从上至下套接有I轴承（5L）、第一从动同步带轮（1E）、J轴承（5M）、卡圈（5M1）和锁紧螺母（5M2）；I轴承（5L）安装在下隔板（7F）的B轴承孔（7F1）中；J轴承（5M）安装在底座（4）的P轴承孔4G中；卡圈（5M1）用于卡紧J轴承（5M）的外圈，卡圈（5M1）与锁紧螺母（5M2）的配合，使得J轴承（5M）在丝杠（5F）运动不下滑；方位旋转组件（6）包括有空心旋转轴（6A）、旋转支架（6B）、第一轴（6E）、第二轴（6F）、A轴承（6C）、B轴承（6D）、C轴承（6E1）、D轴承（6F1）；空心旋转轴（6A）上设有轴肩（6A1）、上轴套（6A2）、下轴套（6A3）、轴接段（6A4）；轴肩（6A1）上设有A通孔（6A11）、B通孔，该A通孔（6A11）用于AB销钉（6A12）穿过，该B通孔用于AA销钉（6A13）穿过；轴肩（6A1）上连接有第二从动同步带轮（2G），且第二从动同步带轮（2G）通过AA销钉（6A13）、AB销钉（6A12）顶紧在空心旋转轴（6A）的轴肩（6A1）上；上轴套（6A2）上套接有A轴承（6C）；下轴套（6A3）上套接有B轴承（6D）；轴接段（6A4）上设有C通孔（6A41）和D通孔（6A42），C通孔（6A41）用于放置BA销钉（6B4），D通孔（6A42）用于放置BB销钉（6B5）；旋转支架（6B）上设有A支撑臂（6B1）、B支撑臂（6B2）、横板（6B3）；横板（6B3）上设有E通孔（6B31）、F通孔（6B32）、G通孔（6B33）；E通孔（6B31）用于放置空心旋转轴（6A）的轴接段（6A4）；F通孔（6B32）用于BB销钉（6B5）穿过；G通孔（6B33）用于BA销钉6B4穿过；A支撑臂（6B1）的端部设有D轴承孔（6B11），该D轴承孔（6B11）内安装有第一轴（6E），第一轴（6E）上套接C轴承（6E1），C轴承（）6E1安装在俯仰支架（5A）的F轴承孔（5A11）中；B支撑臂（6B2）的端部设有E轴承孔（6B21），该E轴承孔（6B21）内安装有第二轴（6F），第二轴（6F）上套接D轴承（6F1），D轴承（6F1）安装在俯仰支架（5A）的H轴承孔（5A21）中；方位旋转组件（6）的装配为：空心旋转轴（6A）的轴接段（6A4）安装在旋转支架（6B）的横板（6B3）上后，用BA销钉（6B4）和BB销钉（6B5）顶紧；将A轴承（6C）、第二从动同步带轮（2G）和B轴承（6D）安装在空心旋转轴（6A）；在旋转支架（6B）的A支撑臂（6B1）的端部安装上第一轴（6E）和C轴承（6E1）；在旋转支架（6B）的B支撑臂（6B2）的端部安装上第二轴（6F）和D轴承（6F1）。