[发明专利]一种轻量化模块化的二维指向机构及装调方法

说明书

本发明公开了一种轻量化模块化的二维指向机构及装调方法，涉及航空航天机电领域。二维指向机构包括驱动组件、转接支架及控制模块，本机构在实现大工作角度的指向功能的前提下，结构精简，重量轻，零部件种类少，便于大规模批量化生产和装配；驱动组件模块化设计，具有互换性，接口简单易于安装、更换、维护，驱动组件通过电机、谐波减速器、角接触轴承对、角度传感器的合理选型搭配及结构布局，提高了壳体、输出轴等零件加工工艺性及装配安装可靠性。

技术领域

本发明涉及航空航天机电领域，特别涉及一种轻量化模块化的二维指向机构及装调方法。

背景技术

星载天线、相机等载荷视场较小，一般只有几度，需要使用二维指向机构对其观测视场进行扩展。现有的二维指向机构多采用复杂的U型框架结构，单机包络尺寸及重量大，零件加工要求高、控制指标多；驱动组件虽进行了模块化设计，但更换时往往拆除步骤较多甚至需要整机拆散；指向机构由于采用U型框两端支撑的方式，当框架两端存在温度梯度时，有轴系异常受力甚至卡滞的风险；指向角度易受框架自身结构约束，无法实现大角度工作。

专利CN108539360A中提到的卫星用折叠型指向天线装置，其二维转动部分虽然解决了安装使用空间范围有限的问题，实现展开后远离星体、具备二维指向通信功能，但其转动机构部分设计及布局使其难以实现轻量化、模块化。其俯仰转动机构、方位转动机构的驱动组件部分，依附安装的支撑底座、转动框架为U型结构，带来较多额外重量；驱动组件装配与框架装配并行，过程较为复杂，未形成真正的模块化；且驱动组件属于悬臂安装，力学环境下响应大，不利于驱动组件产品安全。

专利CN107444676A中提到的二维指向机构，除与前述专利相似的缺点外，受自身结构约束，单轴转动角度一般最大只有±90°。

专利CN204029989U中，驱动组件角接触轴承对内外圈均不是直接压紧固定，而是通过旋变、套筒等间接压紧约束，其传递环节多，影响接触轴承对安装精度、可靠度。同样其接口形式使其安装使用受限，需依附于框架结构，难以形成独立模块。

随着卫星对指向机构尺寸及重量要求越来越高，以及商业航天对高性价比小型指向机构的需要越来越迫切，有必要研制一款轻量化、模块化、指向范围广的指向机构解决现有问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种轻量化模块化的二维指向机构及装调方法，该机构具有轻量化、模块化、工作角度区间大的优点，满足卫星对指向机构尺寸小、重量轻、指向范围广的要求。

本发明的通过以下技术方案予以实现：

一种轻量化模块化的二维指向机构，包括两个驱动组件、转接支架及控制模块；

所述驱动组件用于连接星体或星体上的载荷，能够输出±180度角度转动；

所述转接支架用于连接两个所述驱动组件，所述转接支架为L形，材质为铝基碳化硅材料，所述转接支架的两端设有法兰接口，分别连接所述驱动组件；

所述控制模块用于控制两个所述驱动组件转动。

优选的，所述驱动组件包括电机、谐波减速器、角接触轴承对、角度传感器、壳体、输出轴；

所述电机与所述谐波减速器输入端连接，所述谐波减速器输出端与所述输出轴连接；所述输出轴末端设有所述旋转输出法兰接口，所述旋转输出法兰接口与所述转接支架法兰接口相连；

所述壳体的侧面设置有壳体安装接口，所述壳体安装接口与星体或星体上的载荷连接，所述壳体安装接口的安装面法线与所述旋转输出法兰接口的安装面法线相互垂直；

所述角接触轴承对用于约束所述输出轴并保留所述输出轴相对于所述壳体沿轴线方向的转动自由度，使所述输出轴仅可相对于所述壳体轴线转动；所述角度传感器用于获取所述输出轴的转动角度，并将转动角度值反馈至所述控制模块。