CN102519432A - 一种简便的三自由度气浮台平衡指示装置 - Google Patents

Abstract

一种简便的三自由度气浮台平衡指示装置，它涉及一种应于于三自由度气浮台上的平衡指示装置。本发明为了克服现有三自由度平台搭建时对平台水平面判断的不便，并且阅读方便，对于后续的平衡调整操作提供便利。所述水平支架圆环组包括外环、内环、内环支架轴和外环支架轴；刻度盘、水平支架圆环组由上至下安装由所述多个支柱构成的主架体上；内环支架轴的两端安装在内环上，内环通过外环支架轴连接在外环内且内环可绕外环支架轴旋转，指针安装在内环支架轴上且指针可绕内环支架轴转动并始终保持在垂直状态。本发明适用于三自由度平台的搭建。

Description

一种简便的三自由度气浮台平衡指示装置

技术领域

本发明涉及一种应于三自由度气浮台上的平衡指示装置。

背景技术

三自由度气浮台是卫星姿态控制与物理仿真常用的实验平台设备。典型的三自由度气浮台的结构如图1和图2所示，主要包含试验设备1、装载平台2、气浮轴承3、螺杆支架4、砝码螺母5、圆环6、支柱7和底座8；试验设备1是指装配于气浮台上的试验仪器及工装等；装载平台2是指用于搭载试验设备1的平台，通常为一个有较大面积的平板；螺杆支架4用于连接装载平台2与圆环6的螺杆；砝码螺母5可在支架上通过螺旋调整位置以调节整个气浮台的重心分布；砝码螺母5为内有螺纹的质量块，在螺杆支架4上通过螺旋调整位置以调节整个气浮台的重心分布；与螺杆支架4连接的圆环6起支撑和重心调节作用；支柱7用于支撑气浮轴承3及装载平台2，装有高压进气管9是为了向气浮轴承3提供有压力的气体以使气浮轴承3悬浮起来。

球面气浮轴承结构原理如图2所示，一般将球体10及球窝11做成等半径，当高压气体通过进气通道12进入球面轴承时，上面的球体10会沿着垂直方向有一个微小的位移，在球体10与球窝11之间形成一定的间隙，即气膜13。在气浮轴承的球体10与球窝11之间形成气膜13，整个装载平台、螺杆支架、砝码螺母、圆环及试验设备为一个整体，可以在气浮轴承的支撑下做接近无阻尼的三自由度转动。理想的工作状态下，三自由度气浮台试验时要将装载平台、螺杆支架、砝码螺母、圆环及试验设备的重心(称为试验平台重心)调节到与气浮轴承球心。为保证平台的稳定平衡，通常试验时将试验平台重心调节到气浮轴承球心的正下方，从俯视角度看，试验平台重心(平面重心)与球心重合。这时，装载平台处于水平状态。

通常装载平台是否处于水平状态需要靠肉眼观测，而普通的水平尺只能测量一个方向的水平度，要判断两个方向水平度需要同时使用两个水平尺，并且对操作人员的判读能力有很高的要求。普通水平尺只能在正上方进行判读才准确，对操作空间要求也较高。

发明内容

本发明解决的技术问题是：本发明是为了提供一种简便的三自由度气浮台平衡指示装置，以克服现有三自由度平台搭建时对平台水平面判断的不便，并且阅读方便，对于后续的平衡调整操作提供便利。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明所述的一种简便的三自由度气浮台平衡指示装置包括刻度盘、指针、水平支架圆环组和多个支柱，所述水平支架圆环组包括外环、内环、内环支架轴和外环支架轴；刻度盘、水平支架圆环组由上至下安装由所述多个支柱构成的主架体上；内环支架轴的两端安装在内环上，内环通过外环支架轴连接在外环内且内环可绕外环支架轴旋转，指针安装在内环支架轴上且指针可绕内环支架轴转动并始终保持在垂直状态。

本发明的有益效果是：

本发明结构简单、易于调整，本发明的应用使三自由度平台搭建时对平台水平面判断更加方便，并且阅读方便，对于后续的平衡调整操作提供便利。

附图说明

图1为现有的三自由度气浮台结构图，图2为图1中的气浮轴承部分结构的放大图；图3为本发明所述的平衡指示装置的主视图，图4为图1的A-A向视图，图5为本发明所述的平衡指示装置与三自由度气浮台组合工作示意图；图6是利用本发明调整之后的示意图(装载平台2处于水平状态)，图7是6的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图3～7所示，本实施方式所述的一种简便的三自由度气浮台平衡指示装置包括刻度盘14、指针15、水平支架圆环组16和多个支柱17，所述水平支架圆环组16包括外环18、内环19、内环支架轴20和外环支架轴21；刻度盘14、水平支架圆环组16由上至下安装由所述多个支柱17构成的主架体上；内环支架轴20的两端安装在内环19上，内环19通过外环支架轴21连接在外环18内且内环19可绕外环支架轴21旋转，指针15安装在内环支架轴20上且指针15可绕内环支架轴20转动并始终保持在垂直状态。

本实施方式所述内环19和外环18同轴设置，且指针15安装在内环支架轴20上中心处。

所述刻度盘14的上端面上标有刻度和中心，如果指针15指向中心，则表明装载平台2为水平，指针15可绕内环支架轴20旋转，保证当平台向任意方向倾斜时，指针15都保持在垂直状态。

所述指针15受重力作用保持垂直状态，指针15可以绕内环支架轴20做一个自由度的旋转，而内环19可以绕外环支架轴21做另一个自由度的旋转，从而保持无论框架(框架是指本发明)如何倾斜，指针15始终保持垂直状态，如图5所示。

具体实施方式二：如图3～5所示，本实施方式所述刻度盘14为由透明的材料制成的刻度盘。所述刻度盘14采用透明的材料制作，可方便操作者从下方和上方阅读指针方向。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：如图3～5所示，本实施方式所述刻度盘14为由透明的材料制成的刻度盘。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：如图3～5所示，本实施方式的进一步技术方案是：螺杆支架4在装载平台2下方安装时为均布的四个方向，可以分别被定义为+X、-X、+Y和-Y方向，构成X-Y坐标系。所述的装置刻度盘14上的刻度指向方向与所定义的X-Y坐标系方向保持一致，当指针偏向于某方向时，只需将该指向方向的螺杆支架4上的砝码螺母5向远端调节，或将对侧方向的螺杆支架4上的砝码螺母5向上端调节，能够起到调节平面重心的效果。

刻度盘14与装载平台2是平行的，根据指针15指向刻度盘14上的位置，通过刻度盘14的刻度标识可读取装载平台2的偏转角度，然后再调节螺杆支架4上的砝码螺母5的位置。

内环19与外环18靠外环支架轴21连接，内环19可以绕外环支架轴21自由旋转；指针15可以绕内环支架轴20自由旋转；支柱17安装在被测平面上，当被测平面倾斜时，支架与刻度盘随被测平面倾斜，支架圆环组16保证指针15自由旋转，指针15受重力作用保持垂直姿态；保持垂直姿态的指针15偏离刻度盘中心，偏离角度与方向显示了被测平面的倾斜角度与方向。

如图5所示，本发明的进一步实施方式是：将此装置安装在装载平台2上，指针15的重心在内环支架轴20的下方，当装载平台2倾斜时，指针15受重力作用始终保持垂直方向。

凡符合上述权利要求的用于水平测量的装置，除应用于三自由度气浮台之外，无论应用于任何平面水平度测量的实施方案，均属于本专利要求范围内。

Claims (3)

1.一种简便的三自由度气浮台平衡指示装置，其特征在于：所述平衡指示装置包括刻度盘(14)、指针(15)、水平支架圆环组(16)和多个支柱(17)，所述水平支架圆环组(16)包括外环(18)、内环(19)、内环支架轴(20)和外环支架轴(21)；刻度盘(14)、水平支架圆环组(16)由上至下安装由所述多个支柱(17)构成的主架体上；内环支架轴(20)的两端安装在内环(19)上，内环(19)通过外环支架轴(21)连接在外环(18)内且内环(19)可绕外环支架轴(21)旋转，指针(15)安装在内环支架轴(20)上且指针(15)可绕内环支架轴(20)转动并始终保持在垂直状态。

2.根据权利要求1所述的一种简便的三自由度气浮台平衡指示装置，其特征在于：所述刻度盘(14)上设有用于表示装载平台(2)倾斜角度的刻度。

3.根据权利要求1或2所述的一种简便的三自由度气浮台平衡指示装置，其特征在于：所述刻度盘(14)为由透明的材料制成的刻度盘。

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