[发明专利]一种用于空间姿态调整的双偏心盘装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种空间姿态调整装置，由两个双偏心盘装置组成，尾轴穿过两个双偏心盘的偏轴心，通过两个双偏心盘的相对转动，实现尾轴空间姿态的调整。

背景技术

偏心盘，其圆盘的几何中心与旋转中心不重合，是一种能产生偏心效果的圆盘。双偏心盘装置由大偏心盘和小偏心盘组成，小偏心盘嵌入大偏心盘内。小偏心盘的几何中心线与大偏心盘的偏心线重合，小偏心盘绕大偏心盘的偏心线自由转动，大偏心盘绕外壳的中心轴线自由转动。当小偏心盘与大偏心盘转动时，小偏心盘的偏轴心可到达大偏心盘内一定范围的任意位置。根据不重合两点确定一条直线的原理，调节两个双偏心盘的大小偏心盘的转动角度，则可实现两个双偏心盘的偏轴心尾轴的空间姿态调整。在一些工程应用场合，需要实现在空间姿态调整，一般的机械装置无法达到工程实际要求。

发明内容

为了实现空间姿态调整，本发明提供了一种改进的双偏心盘装置，利用一般双偏心盘装置的特点，把小偏心盘的偏轴心在平面内位置的调整运动扩展到空间姿态的调整运动。将关节轴承安装在小偏心盘的偏轴心上，尾轴穿过关节轴承球体，小偏心盘与大偏心盘转动时可以带动尾轴绕关节轴承球面副的球心转动。将两个关节轴承分别安装在两个双偏心盘的小偏心盘的偏轴心上，尾轴穿过这两个关节轴承，通过转动两个双偏心盘的大小偏心盘，可实现尾轴在空间姿态的调整。

本发明通过以下技术方案实现。

一种用于空间姿态调整的双偏心盘装置，其特征在于：电子器件包括：绝对式编码器，电机；机械装置包括：电机支架，电机大齿轮，编码器大齿轮，关节轴承，大偏心盘轴向固定圈，尾轴，小偏心盘轴向固定圈，小偏心盘，小偏心盘轴承上衬套，深沟球轴承，小偏心盘轴承下衬套，大偏心盘，大偏心盘轴承上衬套，薄壁球轴承，大偏心盘轴承下衬套，支撑轴，外壳，大偏心盘齿轮，小偏心盘齿轮，电机小齿轮，编码器小齿轮。

本发明由两个完全相同的双偏心盘装置组成，两个外壳相对安装，中间由两根支撑轴固定；关节轴承安装在小偏心盘的偏轴心上，小偏心盘的几何中心线与大偏心盘的偏轴心重合；小偏心盘与大偏心盘之间通过小偏心盘轴承上衬套、深沟球轴承、小偏心盘轴承下衬套连接；小偏心盘轴向固定圈通过螺钉与大偏心盘固定；大偏心盘与外壳之间通过大偏心盘轴承上衬套、薄壁球轴承、大偏心盘轴承下衬套连接；大偏心盘轴向固定圈通过螺钉与外壳固定；小偏心盘与小偏心盘轴向固定圈之间，大偏心盘与大偏心盘轴向固定圈之间分别通过小钢珠配合，可以使小偏心盘绕大偏心盘的偏心线自由转动，大偏心盘绕外壳的中心轴线自由转动；电机支架与外壳通过螺钉固定，一个电机和编码器安装在电机支架上，另一个电机和编码器安装在大偏心盘上；电机大齿轮和电机小齿轮分别安装在电机的输出轴上，编码器大齿轮和编码器小齿轮分别安装在绝对式编码器的输出轴上；大偏心盘齿轮和小偏心盘齿轮分别与大偏心盘、小偏心盘底部通过螺钉固定；电机大齿轮和编码器大齿轮构成齿轮啮合，电机小齿轮和编码器小齿轮构成齿轮啮合，大偏心盘齿轮与电机大齿轮构成齿轮啮合，小偏心盘齿轮与电机小齿轮构成齿轮啮合；尾轴两端分别穿过两个关节轴承球体，当上下双偏心盘分别转动时，可以带动尾轴转动，从而实现尾轴在空间姿态的调整。

该双偏心盘装置的具体工作流程为：电机带动电机齿轮的转动，电机齿轮与偏心盘齿轮啮合，从而带动偏心盘的转动，通过电机可控制大、小偏心盘转动的角度。尾轴穿过关节轴承球体，由于关节轴承可在一定角度范围内作调心运动，因此尾轴可相对于小偏心盘自由摆动，调整其方向。若尾轴一端固定在一点，另一端穿过关节轴承球体，则可在一定角度范围的圆锥体内进行姿态调整。若把尾轴穿过两个关节轴承球体，将两个关节轴承分别安装在两个双偏心盘的小偏心盘的偏轴心上，也就是采用两个双偏心盘装置，根据不重合两点确定一条直线的原理，上下双偏心盘分别将偏轴心调整到指定位置，则可实现尾轴在空间姿态的调整，相当于尾轴可在一定范围的圆柱体内调整姿态。适当调整大、小偏心盘的半径和偏心距大小，可调整圆柱体的直径，适当调整两个偏心盘之间的距离，即调整支撑轴的高度，可调整圆柱体的高度。将电机转动的理论角度与绝对式编码器测得电机转动的实际角度比较，形成电机的角度闭环控制，从而对电机转过的角度进行补偿，提高偏心盘转过角度的精度。通过零点标定，读取绝对式编码器的数值，即可获得当前尾轴的空间姿态信息。