一种密闭空间定位操作机构，属于机电及自动化测量技术领域，具体涉及一种可适用于风洞移测机上可自动测量数据的密闭空间定位操作机构，其特征在于该定位操作机构所有的控制机构都在密闭空间外部，只有丝杠位于密闭空间内部。该装置与现有技术相比，不仅结构轻便、响应快，而且将所有的控制机构都放置在密闭空间外部，使对密闭空间环境的干扰降到最低。是一种理想的可广泛适用于风洞、锅炉等上自动测量数据的一种密闭空间定位操作机构。
1.一种密闭空间定位操作机构，其特征在于是一种所有的传动机构都在密闭空间外部，只有定位探头的丝杠(17)在密闭空间内部，在丝杠(17)下端可安装各种测量探头的密闭空间定位操作机构，该密闭空间定位操作机构主要包括底板(15)、第一圆盘组件、第二圆盘组件、转向机构、伸缩机构、丝杠(17)和探头(19)；第一圆盘组件由第一电机支架(1)、第一圆盘主动齿轮(2)、第一电机(3)和第一圆盘从动轮(4)组成；第二圆盘组件由第二电机支架(5)、第二圆盘主动齿轮(6)、第二电机(7)和第二圆盘从动轮(8)组成；转向机构由转向电机支架(18)、转向主动齿轮(16)、转向电机(12)和转向从动轮(14)组成；伸缩机构由伸缩电机支架(9)、伸缩主动齿轮(10)、伸缩电机(11)和齿轮螺母(13)组成；所述第一圆盘从动轮(4)、第二圆盘从动轮(8)和转向从动轮(14)皆为齿圈和圆形安装板相配合而构成；所述丝杠(17)是在丝杠的圆柱面上沿轴线方向铣两个平面加工而成；所述第一圆盘从动轮(4)嵌入与其外圆面相配的底板(15)的圆孔内，并可绕孔的中心线转动；第一圆盘从动轮(4)的下表面与底板(15)的下表面平齐，上表面为齿圈，齿圈的下表面支承在底板(15)上，接触并密封内外部；第一电机(3)安装在第一电机支架(1)上，第一电机支架(1)固定在底板(15)上，第一圆盘主动齿轮(2)安装在第一电机(3)轴上；第二电机(7)安装在第二电机支架(5)上，第二电机支架(5)固定在第一圆盘从动轮(4)上，第二圆盘主动齿轮(6)安装在第二电机(7)轴上；第二圆盘从动轮(8)嵌入第一圆盘从动轮(4)圆孔内，并可绕孔的中心线转动，其下表面与第一圆盘从动轮(4)表面接触并密封了内外部；转向电机(12)安装在转向电机支架(18)上，转向电机支架(18)固定在第二圆盘从动轮(8)上，转向主动齿轮(16)安装在转向电机(12)轴上；转向从动轮(14)嵌入第二圆盘从动轮(8)圆孔内，并可绕孔的中心线转动，其下表面与第二圆盘从动轮(8)表面接触并密封了内外部，丝杠(17)穿过转向从动轮(14)中心与丝杆(17)截面形状相同的孔，从而转向从动轮(14)转动带动丝杠(17)转动；伸缩电机(11)安装在伸缩电机支架(9)上，伸缩电机支架(9)固定在第二圆盘从动轮(8)上，伸缩主动齿轮(10)安装在伸缩电机(11)轴上，齿轮螺母(13)安装在丝杠(17)上，齿轮螺母(13)外缘加工成齿轮与伸缩主动齿轮(10)啮合，其转动带动丝杠(17)升降，轴承(20)的外缘表面与转向从动轮(14)内凹表面配合，其内缘表面与齿轮螺母(13)外凹表面配合，轴承(20)与固定架(21)相配合使齿轮螺母(13)轴向定位；所述第一圆盘从动轮(4)的半径为第二圆盘从动轮(8)半径的两倍，第二圆盘从动轮(8)的圆心到丝杠(17)的距离为第二圆盘从动轮(8)的半径，这样的设计使丝杠(17)能定位到圆柱空间中的任一点及任一角度；所述第一电机(3)通过驱动第一圆盘主动齿轮(2)来驱动第一圆盘从动轮(4)旋转；第二电机(7)通过驱动第二圆盘主动齿轮(6)来驱动第二圆盘从动轮(8)旋转；转向电机(12)通过驱动转向主动齿轮(16)来驱动转向从动轮(14)旋转，带动丝杠(17)转向，伸缩电机(11)通过驱动伸缩主动齿轮(10)来驱动齿轮螺母(13)旋转，带动丝杠(17)升降。
2.根据权利要求1所述的一种密闭空间定位操作机构，其特征在于所述第一圆盘从动轮(4)、第二圆盘从动轮(8)和转向从动轮(14)实现了运动并封闭了空间，既是传动件运动分析时可简化为杆，又是空间壁面。
一种密闭空间定位操作机构
技术领域
[0001] 本发明一种密闭空间定位操作机构，属于机电及自动化测量技术领域，具体涉及一种可适用于风洞、锅炉等上可自动测量数据的一种密闭空间定位操作机构的技术方案。
背景技术
[0002] 有些操作空间为密闭空间，例如风洞，锅炉等，在密闭空间内进行操作，通常技术是将运动机构置于密闭空间内部，但这样不仅占据了密闭空间内的有限体积，而且对密闭空间内的环境产生影响。这就需要一种结构简单，反应快速的密闭空间定位操作机构，要求该定位操作机构所占体积小，对密闭空间环境影响小。
[0003] SCARA机器人有3个旋转关节，其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向。另一个关节是移动关节，用于完成末端件在垂直于平面的运动。手腕参考点的位置是由两旋转关节的角位移，及移动关节的位移决定的。这类机器人的结构轻便、响应快。它最适用于平面定位，垂直方向进行装配的作业。
发明内容
[0004] 本发明一种密闭空间定位操作机构，目的在于为了克服上述现有技术存在的问题，从而公开一种能三维自由度移动，并且极大减小定位操作机构的体积，很大程度降低对密闭空间环境的影响的密闭空间定位操作机构的技术方案。
[0005] 本发明一种密闭空间定位操作机构，其特征在于是一种所有的传动机构都在密闭空间外部，只有定位探头的丝杠17在密闭空间内部，在丝杠17下端可安装各种测量探头的密闭空间定位操作机构，该密闭空间定位操作机构主要包括底板15、第一圆盘组件、第二圆盘组件、转向机构、伸缩机构、丝杠17和探头19；第一圆盘组件由第一电机支架1、第一圆盘主动齿轮2、第一电机3和第一圆盘从动轮4组成；第二圆盘组件由第二电机支架5、第二圆盘主动齿轮6、第二电机7和第二圆盘从动轮8组成；转向机构由转向电机支架18、转向主动齿轮16、转向电机12和转向从动轮14组成；伸缩机构由伸缩电机支架9、伸缩主动齿轮10、伸缩电机11和齿轮螺母13组成；所述第一圆盘从动轮4、第二圆盘从动轮8和转向从动轮14皆为齿圈和圆形安装板相配合而构成；所述丝杠17是在丝杠的圆柱面上沿轴线方向铣两个平面加工而成；所述第一圆盘从动轮4嵌入与其外圆面相配的底板15的圆孔内，并可绕孔的中心线转动；第一圆盘从动轮4的下表面与底板15的下表面平齐，上表面为齿圈，齿圈的下表面支承在底板15上，接触并密封内外部；第一电机3安装在第一电机支架1上，第一电机支架1固定在底板15上，第一圆盘主动齿轮2安装在第一电机3轴上；第二电机7安装在第二电机支架5上，第二电机支架5固定在第一圆盘从动轮4上，第二圆盘主动齿轮6安装在第二电机7轴上；第二圆盘从动轮8嵌入第一圆盘从动轮4圆孔内，并可绕孔的中心线转动，其下表面与第一圆盘从动轮4表面接触并密封了内外部；转向电机12安装在转向电机支架18上，转向电机支架18固定在第二圆盘从动轮8上，转向主动齿轮16安装在转向电机12轴上；转向从动轮14嵌入第二圆盘从动轮8圆孔内，并可绕孔的中心线转动，其下表面与第二圆盘从动轮8表面接触并密封了内外部，丝杠17穿过转向从动轮14中心与丝杆17截面形状相同的孔，从而转向从动轮14转动带动丝杠17转动；伸缩电机11安装在伸缩电机支架9上，伸缩电机支架9固定在第二圆盘从动轮8上，伸缩主动齿轮10安装在伸缩电机11轴上，齿轮螺母13安装在丝杠17上，齿轮螺母13外缘加工成齿轮与伸缩主动齿轮10啮合，其转动带动丝杠17升降，轴承20的外缘表面与转向从动轮14内凹表面配合，其内缘表面与齿轮螺母13外凹表面配合，轴承
20与固定架21相配合使齿轮螺母13轴向定位；
[0006] 所述第一圆盘从动轮4的半径为第二圆盘从动轮8半径的两倍，第二圆盘从动轮8的圆心到丝杠17的距离为第二圆盘从动轮8的半径，这样的设计使丝杠17能定位到圆柱空间中的任一点及任一角度；所述第一电机3通过驱动第一圆盘主动齿轮2来驱动第一圆盘从动轮4旋转；第二电机7通过驱动第二圆盘主动齿轮6来驱动第二圆盘从动轮8旋转；转向电机12通过驱动转向主动齿轮16来驱动转向从动轮14旋转，带动丝杠17转向，伸缩电机11通过驱动伸缩主动齿轮10来驱动齿轮螺母13旋转，带动丝杠17升降。
[0007] 上述第一圆盘从动轮(4)、第二圆盘从动轮(8)和转向从动轮(14)实现了运动并封闭了空间，既是传动件运动分析时可简化为杆，又是空间壁面。
[0008] 本发明一种密闭空间定位操作机构，其优点及优势在于:
[0009] (1)圆形从动轮实现了运动并封闭了空间，既是传动件(运动分析时可简化为杆)又是空间壁面。
[0010] (2)本发明能将安装于丝杠下端的探头定位到圆柱空间中的任一点及任一角度。
[0011] (3)本发明的绝大部分机构在密闭空间之外，只有丝杠位于密闭空间之内。
附图说明
[0012] 图一为密闭空间定位操作机构的示意图一
[0013] 图二为密闭空间定位操作机构的示意图二
[0014] 图中标号为：1.第一电机支架2.第一圆盘主动齿轮3.第一电机4.第一圆盘从动轮5.第二电机支架6.第二圆盘主动齿轮7.第二电机8.第二圆盘从动轮9.转向电机支架10.转向主动齿轮11.转向电机12.伸缩电机13.齿轮螺母14.转向从动轮15.底板16.伸缩主动齿轮17.丝杠18.伸缩电机支架19.探头20.轴承21.固定架
具体实施方式
[0015] 为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明在风洞试验段中的使用的实施方案作进一步地详细描述。
[0016] 风洞试验段中带动探头进行移动和定位的装置叫做移测机。移测机是风洞试验段中的重要机构。在风洞试验中，通过控制探头在试验段中的移动，可以测量速度分布、脉动压力和湍流度等。本实用新型运用于风洞试验段中，能三自由度移动探头，测量数据，并且极大减小了移测装置的体积，很大程度地降低了对风洞流场的影响。
[0017] 以下参照前附图所示，密闭空间定位操作机构主要包括底板15，第一圆盘组件，第二圆盘组件，转向机构，伸缩机构，丝杠17，探头19；第一圆盘组件包括第一电机支架1、第一圆盘主动齿轮2、第一电机3、第一圆盘从动轮4；第二圆盘组件包括第二电机支架5、第二圆盘主动齿轮6、第二电机7、第二圆盘从动轮8；转向机构包括转向电机支架18、转向主动齿轮16、转向电机12、转向从动轮14；伸缩机构包括伸缩电机支架9、伸缩主动齿轮10、伸缩电机
11、齿轮螺母13；其特征在于：
[0018] 所述从动轮4、8、14皆为齿圈和安装板相配合而构成。
[0019] 所述丝杠17需经过特殊加工，就是在丝杠的圆柱面上沿轴线方向铣两个平面。
[0020] 所述第一圆盘从动轮4嵌入与其外圆面相配的底板15的圆孔内，并可绕孔的中心线转动。第一圆盘从动轮4的下表面与底板15的下表面平齐，上表面为齿圈，齿圈的下表面支承在底板15上，接触并密封内外部。第一电机3安装在第一电机支架1上，第一电机支架1固定在底板15上，第一圆盘主动齿轮2安装在第一电机3轴上；第二电机7安装在第二电机支架5上，第二电机支架5固定在第一圆盘从动轮4上，第二圆盘主动齿轮6安装在第二电机7轴上。第二圆盘从动轮8嵌入第一圆盘从动轮4圆孔内，并可绕孔的中心线转动，其下表面与第一圆盘从动轮4表面接触并密封了内外部；转向电机12安装在转向电机支架18上，转向电机支架18固定在第二圆盘从动轮8上，转向主动齿轮16安装在转向电机12轴上。转向从动轮14嵌入第二圆盘从动轮8圆孔内，并可绕孔的中心线转动，其下表面与第二圆盘从动轮8表面接触并密封了内外部。丝杠17嵌入转向从动轮14中，从而转向从动轮14转动带动丝杠17转动；伸缩电机11安装在伸缩电机支架9上，伸缩电机支架9固定在第二圆盘从动轮8上，伸缩主动齿轮10安装在伸缩电机11轴上，齿轮螺母13安装在丝杠17上。齿轮螺母13中心加工有螺纹，与丝杠17相配合，其转动带动丝杠17升降。轴承20的外缘表面与转向从动轮14内凹表面配合，其内缘表面与齿轮螺母13外凹表面配合。轴承20与固定架21相配合使齿轮螺母13轴向定位；；
[0021] 所述第一圆盘从动轮4的半径为第二圆盘从动轮8半径的两倍，第二圆盘从动轮8的圆心到丝杠17的距离为第二圆盘从动轮8的半径，使丝杠17能定位到圆柱空间中的任一点及任一角度。
[0022] 所述电机包括第一电机3、第二电机7、转向电机12、伸缩电机11；第一电机3通过驱动第一圆盘主动齿轮2来驱动第一圆盘从动轮4旋转。第二电机7通过驱动第二圆盘主动齿轮6来驱动第二圆盘从动轮8旋转。转向电机12通过驱动转向主动齿轮16来驱动转向从动轮14旋转，从而带动丝杠17转向，伸缩电机11通过驱动伸缩主动齿轮10来驱动齿轮螺母13旋转，从而带动丝杠17升降。
[0023] 定位操作机构类似SCARA机器人。第一圆盘从动轮4类似机器人的大臂，第二圆盘从动轮8类似机器人的小臂，大臂与小臂的联合转动实现丝杠17的端部在平面的二维定位。转向机构类似机器人的手腕，其带动丝杠17转向，从而实现丝杠17的角度定位。伸缩机构类似机器人的移动关节，其带动丝杠17的升降，从而实现丝杠17竖直方向的定位。
[0024] 定位操作机构进行各种姿态调整以保证安装在丝杠17上测量风速的探头19的开口总朝向风吹来的方向。
