一种俯仰轴和方位轴异面垂直的全转台车载天线的制作方法

本发明涉及全转台车载天线领域,尤其涉及一种俯仰轴和方位轴异面垂直的全转台车载天线。

背景技术：

车载天线的设计需要考虑运输性，例如公路运输和铁路运输等要求，在高度方面铁路运输又比公路运输更严格，为了适应越来越严格的铁路运输要求，车载天线的运输尺寸必须严格控制。

已有的全转台座架的俯仰轴和方位轴为共面垂直，位置处于天线中心轴的正下方，使运输尺寸大幅度增加，无法满足铁路运输要求。而满足铁路运输要求的车载天线普遍采用半转台的座架形式，详见专利介绍(专利号：cn201620693202.3)。这种座架方位机构采用转台的形式，减速器的末级齿轮和转盘轴承的齿圈组成平行齿传动；俯仰机构采用转动导杆的形式，由螺旋传动将电机的转动转化为移动，进而推动天线转动。

如此就会带来以下几种问题：螺旋传动的发热问题限制了丝杠转速的提升，造成俯仰轴的转速较低，目前普遍在0.5°/s以内；转动导杆机构自身的特点造成俯仰转动非线性，即电机以固定的转速运动，但是俯仰机构末级的转速不固定，这种非线性的特点增加了伺服控制的难度；丝杠位于天线的正下方，限制了运输尺寸的进一步缩小。针对这种情况，需要将半转台座架转变为全转台座架。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种俯仰轴和方位轴异面垂直的全转台车载天线方案，使俯仰机构具有转速高、线性控制、尺寸更加紧凑的特点。

为了完成上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种俯仰轴和方位轴异面垂直的全转台车载天线，其包括，天线主体1、座架2，所述的座架2包括双侧向上伸出的支臂11和支臂之间用于提供支撑作用的方位转盘8；

位于每个支臂上或者位于任意一个支臂内设有用于驱动天线主体1俯仰的俯仰机构5，位于方位转盘8下方设有用于驱动方位转盘8回转的方位机构4，方位机构4的输出端轴线与俯仰机构5的输出端轴线位于不同平面上且垂直，天线主体1与俯仰机构5的输出端固定连接。

进一步的，所述的方位机构4包括方位底座6、方位转盘轴承7、方位转盘8、方位驱动9，方位转盘8、方位转盘轴承7和底座6依此由上至下布设，方位转盘轴承7的外圈与作为固定基础的方位底座6固定连接，方位转盘轴承7的内圈与所述的方位转盘8固定连接，方位驱动9与所述的方位转盘8固定连接，方位驱动9通过平齿传动机构驱动方位转盘轴承7的外圈，方位驱动9驱动方位转盘轴承7的外圈带动方位驱动9、方位转盘8和方位转盘轴承7的内圈回转。

进一步的，所述的俯仰机构5包括俯仰驱动12和俯仰转盘轴承14，俯仰转盘轴承14与支臂11共面，俯仰转盘轴承14的内圈与支臂11固定连接，俯仰转盘轴承14的外圈开设蜗轮齿，俯仰驱动12通过蜗杆传动机构驱动俯仰转盘轴承14的外圈回转。

进一步的，所述平齿传动机构为带有输入齿轮和输出齿轮的驱动杆，方位驱动9与输入齿轮啮合，输出齿轮与方位转盘轴承7的外圈上开设的渐开线齿轮啮合。

进一步的，所述的蜗杆传动机构由依此级联的行星减速器和蜗杆组成，俯仰驱动12与行星减速器传动连接，蜗杆与俯仰转盘轴承14的外圈开设的蜗轮齿啮合。

进一步的，还包括方位同步10和俯仰同步13，方位同步10的输入端与方位转盘轴承7的内圈同步，俯仰同步13输入端与俯仰转盘轴承14的外圈同步。

进一步的，方位同步10和俯仰同步13，结构相同，方位同步10由码盘采集转动角度，码盘由与用于采集源头转动角度的采集齿轮驱动，采集齿轮还一侧设置的末级渐开线齿轮啮合，末级渐开线齿轮与采集齿轮速比与采集源头与采集齿轮的速比相同，末级渐开线齿轮与碰块固定连接，位于碰块回转路径上设有接近开关。

本发明的有益效果是：

将半转台座架改善为全转台座架，提高了天线俯仰机构的转速，目前的产品俯仰机构转速达到3°/s，而且如果加大电机的功率，速度可以进一步提升，使俯仰机构的转速不再受螺旋传动的限制。

俯仰机构由转动导杆机构改善为转台机构，俯仰驱动的电机匀速转动时，俯仰机构末级的转速固定，实现线性化传动，降低了伺服控制的难度。

俯仰机构中没有丝杠的存在，使运输尺寸进一步减小，达到铁路运输基本限以内，使铁路运输的性能指标发生质的变化，由铁路运输一级超限改善为铁路运输不超限。

方位驱动9由电机、蜗轮蜗杆减速器和末级渐开线齿轮组成，蜗轮蜗杆减速器具有自锁的特点，可以防止天线1在断电情况下绕方位轴转动。

相对于俯仰轴和方位轴为共面垂直的全转台，这种方案将天线1和俯仰机构5在高度上错开排布，天线1的摆放位置更靠近方位机构4，运输高度可以大幅度降低。

码盘可以读取天线的转动角度，接近开关和碰快可以起到电限位的作用，避免天线转动超出行程要求。

相对于分体螺连的方案，优点是结构布局更加紧凑，例如选用回转式减速机(jbt11993-2014)，但是由于蜗轮的选材通常为锡青铜等减磨材料，一体加工的造价较高；这两种方案在技术上均可行

行星减速器和蜗轮蜗杆减速器组成，行星减速器具有刚性大、回差小和结构布局紧凑的优点，蜗轮蜗杆减速器具有自锁的特点，可以防止天线1在断电情况下绕俯仰轴转动。

附图说明

图1是本发明的运输界限图；

图2是本发明的主视图；

图3是座架的侧视图；

图4是图3中b-b剖视图；

图5是方位机构的剖视图；

图6是俯仰机构的主视图；

图中，天线1，座架2，支撑墩3，方位机构4，方位输出端轴线4a、俯仰机构5，俯仰输出端轴线5a、方位底座6、方位转盘轴承7、方位转盘8、方位驱动9、方位同步10、支臂11、俯仰驱动12、俯仰同步13、俯仰转盘轴承14。

具体实施方式

以下根据附图1-6对本发明做进一步说明：

如图1-4所示，提供了一种俯仰轴和方位轴异面垂直的全转台车载天线，其包括，天线主体1、座架2，所述的座架2包括双侧向上伸出的支臂11和支臂之间用于提供支撑作用的方位转盘8；

位于每个支臂上或者位于任意一个支臂内设有用于驱动天线主体1俯仰的俯仰机构5，

所述的俯仰机构5包括俯仰驱动12和俯仰转盘轴承14，俯仰转盘轴承14与支臂11共面，俯仰转盘轴承14的俯仰输出端轴线5a、与支臂垂直，俯仰转盘轴承14的内圈与支臂11固定连接，俯仰转盘轴承14的外圈外壁面开设蜗轮齿，俯仰驱动12依此级联行星减速器蜗杆形成传动连接，蜗杆与俯仰转盘轴承14的外圈开设的蜗轮齿啮合。

如图4、图5所示，位于方位转盘8下方设有用于驱动方位转盘8回转的方位机构4，所述的方位机构4包括方位底座6、方位转盘轴承7、方位转盘8、方位驱动9，方位转盘8、方位转盘轴承7和底座6依此由上至下布设，方位转盘轴承7的外圈与作为固定基础的方位底座6固定连接，方位转盘轴承7的内圈与所述的方位转盘8固定连接，方位驱动9一侧包有壳体，方位驱动9与壳体固定连接，所述的壳体与所述的方位转盘8固定连接，方位驱动9通过平齿传动机构驱动方位转盘轴承7的外圈，方位驱动9驱动方位转盘轴承7的外圈带动方位驱动9、方位转盘8和方位转盘轴承7的内圈回转，

所述平齿传动机构为带有输入齿轮和输出齿轮的驱动杆，方位驱动9与输入齿轮啮合，输出齿轮与方位转盘轴承7的外圈上开设的渐开线齿轮啮合。

如图1所示，方位机构4的输出端轴线与俯仰机构5的输出端轴线位于不同平面上且垂直，天线主体1与俯仰机构5的输出端固定连接。

为保证整体设备的良好可检测性，还包括方位同步10和俯仰同步13，方位同步10的输入端与方位转盘轴承7的内圈同步，俯仰同步13输入端与俯仰转盘轴承14的外圈同步。

方位同步10和俯仰同步13结构相同，方位同步10设置在方位转盘轴承7一侧，方位同步10外侧包有固定壳，固定壳与所述的方位转盘固定连接，在方位转盘转动时方位同步会跟随转动，由码盘采集转动角度，码盘由与用于采集方位转盘轴承7转动角度的采集齿轮驱动，采集齿轮还一侧设置的末级渐开线齿轮啮合，末级渐开线齿轮与采集齿轮速比与采集源头与采集齿轮的速比相同，末级渐开线齿轮的转轴顶端设置碰块，位于碰块回转路径上设有接近开关。

俯仰同步13设置在俯仰转盘轴承14一侧，俯仰同步13固定在支臂内，在俯仰转盘轴承14转动时俯仰同步13会跟随转动，由码盘采集转动角度，码盘由与用于采集俯仰转盘轴承14外圈转动角度的采集齿轮驱动，采集齿轮还一侧设置的末级渐开线齿轮啮合，末级渐开线齿轮与采集齿轮速比与采集源头与采集齿轮的速比相同，末级渐开线齿轮的转轴顶端设置碰块，位于碰块回转路径上设有接近开关。

以下对本专利的运行方法进行说明：

首先对本装置的方位回转进行说明，本装置整体通过方位底座6设置在行走小车/火车上，因为火车的高度设限因此采用了布局非常紧凑的结构设计，当需要进行方位回转时，方位驱动9通过平齿传动机构驱动方位转盘轴承7的外圈，因为方位转盘轴承7的外圈与方位底座固定连接，方位轴承的内圈可自由回转，而方位驱动9、方位转盘8和方位轴承的内圈为一体固定，因此方位驱动9会沿着方位转盘8的外圈行走，俯仰驱动、天线又同时坐落在方位转盘上，因此整体设备都会自由回转，与此同时方位同步10可以检测到回转角度。

对本装置的俯仰进行说明，俯仰驱动通过蜗杆传动机构带动俯仰转盘轴承的外圈回转，因为蜗杆传动机构的内圈固定支臂上，因此转盘轴承的外圈可自由回转，转盘轴承的外圈通过转轴或者其他联轴器都可带动天线1的一端俯仰，实现俯仰动作，天线下落时由支撑墩3提供缓冲和支撑。