專利名稱：靜態(tài)電容可調(diào)式微動(dòng)調(diào)陀螺儀精密裝配體結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀，具體涉及一種靜態(tài)電容可調(diào)式微動(dòng)調(diào)陀螺儀精密裝配體結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀發(fā)展于上世紀(jì)60年代，是一種用撓性支承懸掛轉(zhuǎn)子陀螺，陀螺轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)固連，其撓性支承的彈性剛度由支承本身產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)來補(bǔ)償?shù)亩杂啥韧勇輧x。動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過驅(qū)動(dòng)軸、撓性接頭帶動(dòng)陀螺轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)。撓性接頭的結(jié)構(gòu)能保證陀螺儀在垂直于驅(qū)動(dòng)軸有速度時(shí)，陀螺轉(zhuǎn)子相對(duì)殼體產(chǎn)生較偏轉(zhuǎn)信號(hào)，一方面通過檢測(cè)偏轉(zhuǎn)信號(hào)，來確定轉(zhuǎn)子的偏角。另一方面，該信號(hào)通過靜電力反饋產(chǎn)生力矩，作用陀螺轉(zhuǎn)子，使陀螺轉(zhuǎn)子回到平衡位置。撓性接頭是一種連接裝置，各環(huán)通過撓性桿連接。通過調(diào)節(jié)，使平衡環(huán)產(chǎn)生的負(fù)彈性力矩與撓性桿產(chǎn)生的正彈性力矩相平衡，就是動(dòng)力調(diào)諧。目前，動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀在精度、壽命和成本等方面擁有綜合優(yōu)勢(shì)，在各種慣性系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀具有穩(wěn)定性好、線路簡(jiǎn)單、線性度好等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀轉(zhuǎn)子體設(shè)計(jì)和加工復(fù)雜，體積較大，隨著微機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀轉(zhuǎn)子體已可采用硅微加工技術(shù)加工，也就是現(xiàn)在的微動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀。微動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀是2003年在美國(guó)由Jenkins等人專利中首先提出，隨后國(guó)內(nèi)外各研究單位均對(duì)微動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀進(jìn)行了研究。微動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀由內(nèi)環(huán)、平衡環(huán)、轉(zhuǎn)子環(huán)和扭桿彈簧組成，其采用硅微加工技術(shù)加工，具有體積小，質(zhì)量輕，成本低等優(yōu)點(diǎn)。東南大學(xué)王壽榮、蘇巖等發(fā)明了的調(diào)諧式微機(jī)電陀螺儀，其采用電容檢測(cè)技術(shù)。但是，其設(shè)計(jì)的調(diào)諧式微機(jī)電陀螺儀的靜態(tài)電容大小固定，無法調(diào)整。其載波和偏置電壓必須從各電極板加入，導(dǎo)致引線復(fù)雜，影響接口電路的性能，其調(diào)諧式微機(jī)電陀螺儀采用一體化加工，無法實(shí)現(xiàn)陀螺的拆卸和裝配，不利于陀螺的移植性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有微動(dòng)調(diào)陀螺儀靜態(tài)電容值不可調(diào)的缺點(diǎn)，以及微調(diào)諧陀螺儀接口電路引線復(fù)雜，提供一種靜態(tài)電容可調(diào)式微動(dòng)調(diào)陀螺儀精密裝配體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種靜態(tài)電容可調(diào)式微動(dòng)調(diào)陀螺儀精密裝配體結(jié)構(gòu)，包括滑輪式底座、電機(jī)座、下電極支架、上電極支架、轉(zhuǎn)子下托片、轉(zhuǎn)子上壓片、墊圈、軸承座、軸承零件、電機(jī)、電機(jī)軸、陀螺轉(zhuǎn)子、上電極、下電極和尼龍，所述電機(jī)固定在電機(jī)座上，電機(jī)座與滑輪式底座裝配，所述電機(jī)座與下電極支架通過螺紋裝配，下電極支架上固定有與陀螺轉(zhuǎn)子間距可旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的下電極，且下電極支架外圍設(shè)有刻度，所述墊圈和上電極支架固定在下電極支架上，所述軸承座插放在上電極支架上，上電極支架上固定有上電極，軸承座孔內(nèi)采用尼龍與軸承座絕緣，所述軸承零件固定于尼龍內(nèi)部，所述轉(zhuǎn)子下托片套放在電機(jī)軸上，并設(shè)置轉(zhuǎn)子上壓片壓住。作為優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)子上壓片設(shè)有凸臺(tái)，被軸承內(nèi)圈壓住，使轉(zhuǎn)子體、軸承內(nèi)圈和電機(jī)一起旋轉(zhuǎn)。軸承外圈固定在尼龍上，載波和偏置電壓信號(hào)可以加載到軸承外圈，通過軸承加到電機(jī)軸和轉(zhuǎn)子體上。由于軸承外圈靜止，可引線加入載波等信號(hào)，簡(jiǎn)化通過電極板多個(gè)引腳加入信號(hào)。作為優(yōu)選，所述滑輪式底座與電機(jī)座均設(shè)有可旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的滑槽，使基座與電極板的坐標(biāo)保持一致。下電極支架與上電極支架均設(shè)有深槽，確保上、下電極坐標(biāo)保持一致。作為優(yōu)選，所述下電極支架放置微機(jī)電接口電路板，減小引線長(zhǎng)度，提高信號(hào)抗干擾能力。所述電機(jī)座與下電極支架通過螺紋裝配在一起，通過旋轉(zhuǎn)下電極支架調(diào)節(jié)下電極與陀螺轉(zhuǎn)子之間的間距，即可實(shí)現(xiàn)下電極與轉(zhuǎn)子體之間的靜態(tài)電容可調(diào)。所述墊圈設(shè)有不同的厚度，用于調(diào)節(jié)上電極支架與下電極支架之間的距離。微動(dòng)調(diào)陀螺轉(zhuǎn)子體在上下電極之間，下電極與轉(zhuǎn)子體之間的距離確定之后，即可調(diào)節(jié)上電極與轉(zhuǎn)子體之間的間隙，實(shí)現(xiàn)上電極與轉(zhuǎn)子體之間的靜態(tài)電容可調(diào)。有益效果:本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)是:1、靜態(tài)電容大小可調(diào)。通過旋轉(zhuǎn)下極板支架可調(diào)節(jié)下極板與轉(zhuǎn)子體之間的間距，并設(shè)有刻度觀察調(diào)節(jié)間距，通過放置不同厚度的墊圈調(diào)節(jié)上極板與轉(zhuǎn)子體之間的間距。靜態(tài)電容大小可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)有:I)電容到電壓的轉(zhuǎn)換系數(shù)可調(diào)。由于C/V轉(zhuǎn)換系數(shù)與靜態(tài)電容值有關(guān)，調(diào)節(jié)靜態(tài)電容值即可調(diào)節(jié)c/ν轉(zhuǎn)換系數(shù)，使陀螺檢測(cè)靈敏度可調(diào)，即陀螺的標(biāo)度因素可調(diào)。2)調(diào)整適當(dāng)位置，可防止間隙過小導(dǎo)致轉(zhuǎn)子體和電極板產(chǎn)生吸合效應(yīng)。由于微動(dòng)調(diào)陀螺儀需加高壓使其工作在動(dòng)力調(diào)諧狀態(tài)，間隙過小很可能使其產(chǎn)生吸合效應(yīng)，影響陀螺工作狀態(tài)。3 )可以方便的測(cè)量陀螺的電極板和陀螺轉(zhuǎn)子之間的間隙和靜態(tài)電容值之間的關(guān)系，與理論值進(jìn)行比較，找到加工誤差所在，為加工工藝和裝配工藝提供參考依據(jù)。如電極板與陀螺轉(zhuǎn)子是否平行，電極支架的電極板放置面是否水平，電極板表面有沒有破損等等。2、簡(jiǎn)化載波和偏置信號(hào)輸入接口。由于軸承的設(shè)計(jì)，我們不用通過電極板多個(gè)引腳加入載波和偏置信號(hào)，只需通過軸承外圈直接將信號(hào)加入陀螺的公共端，簡(jiǎn)化了接口電路，提聞了/[目號(hào)的抗干擾能力。3、調(diào)節(jié)靜態(tài)電容時(shí)可保證電極板坐標(biāo)與整個(gè)裝配體坐標(biāo)一致。由于旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)靜態(tài)電容大小時(shí)，極板坐標(biāo)也會(huì)旋轉(zhuǎn)改變?？赏ㄟ^滑輪式底座旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝配體坐標(biāo)，使裝配體坐標(biāo)和極板坐標(biāo)保持一致，有利于各坐標(biāo)軸角速度輸入測(cè)量。上下極板支架設(shè)有深槽，深槽對(duì)應(yīng)可保證上下極板的坐標(biāo)保持一致。4、下極板支架可以放置陀螺接口電路板，保證陀螺引線足夠短，減小信號(hào)干擾。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的剖面圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
如圖1和2所示，一種靜態(tài)電容可調(diào)式微動(dòng)調(diào)陀螺儀精密裝配體結(jié)構(gòu)，包括滑輪式底座1，電機(jī)座6，下電極支架2，上電極支架4，轉(zhuǎn)子下托片8，轉(zhuǎn)子上壓片，墊圈3，軸承座5，軸承零件9，電機(jī)7，上電極，下電極，陀螺轉(zhuǎn)子，尼龍，插銷，螺絲等?；喪降鬃鵌與電機(jī)座6裝配，電機(jī)7固定在電機(jī)座6上，滑輪式底座I與電機(jī)座6可以通過滑槽旋轉(zhuǎn)。下電極粘連在下電極支架2上，電機(jī)座6與下電極支架2通過螺紋裝配在一起，下電極與陀螺轉(zhuǎn)子的間距可通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，且下電極支架2有刻度。上電極粘連在上電極支架4上，上電極支架4和下電極支架2都設(shè)有對(duì)應(yīng)的深槽，用于對(duì)應(yīng)上、下電極的坐標(biāo)。墊圈3和上電極支架4通過插銷和螺絲固定在下電極支架2上，墊圈3有不同的厚度，用于調(diào)節(jié)上電極與轉(zhuǎn)子的間距。軸承座5可插放在上電極支架4上，軸承座5孔內(nèi)用尼龍與軸承座5絕緣，軸承零件9固定于尼龍內(nèi)部。轉(zhuǎn)子體用轉(zhuǎn)子下托片8和轉(zhuǎn)子上壓片套放在電機(jī)軸上，轉(zhuǎn)子上壓片的凸臺(tái)由軸承內(nèi)圈壓住，接口電路板能夠固定在下電極支架2上。整個(gè)微動(dòng)調(diào)裝配體從下往上依次裝配滑輪式底座1、電機(jī)座6、下電極支架2(下電極先粘好)、轉(zhuǎn)子下托片8，陀螺轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子上壓片、接口電路板、墊圈3、上電極支架4 (上電極先粘好)和軸承座5 (軸承零件9和尼龍先裝好)。所述轉(zhuǎn)子上壓片的左側(cè)平面壓在陀螺轉(zhuǎn)子體的內(nèi)環(huán)上，右側(cè)設(shè)有凸臺(tái)，凸臺(tái)由軸承內(nèi)圈壓住，可隨電機(jī)7 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，該零件的孔徑必須與電機(jī)軸一致。所述轉(zhuǎn)子下托片8的下面窄的部分與電機(jī)7的軸承連接，電機(jī)7轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子下托片8轉(zhuǎn)動(dòng)，上面凸臺(tái)的半徑必須與陀螺轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)孔徑一致，使陀螺內(nèi)環(huán)能夠嵌入到凸臺(tái)上。側(cè)面有加緊螺孔，確保下托片與電機(jī)7轉(zhuǎn)動(dòng)速度一致。該零件的孔徑必須與電機(jī)軸一致。所述滑輪式底座I設(shè)有4個(gè)螺孔，可將裝配體固定在工作面上。底座設(shè)有凹槽和凸臺(tái)，凹槽內(nèi)設(shè)有3個(gè)滑槽，可進(jìn)行120度旋轉(zhuǎn)，用于調(diào)整裝配體坐標(biāo)，調(diào)整好坐標(biāo)后也可用螺絲與電機(jī)座固定，凸臺(tái)可嵌入到電機(jī)座內(nèi)旋轉(zhuǎn)。所述電機(jī)座6里面的四個(gè)螺孔用于固定電機(jī)7，內(nèi)孔壁上有滑槽，便于滑輪式底座I旋轉(zhuǎn)，外圍壁上有螺紋，用于和下電極支架2裝配。所述下電極支架2有4個(gè)支架，用于支撐電極板和接口電路板，其中一個(gè)支架刻有深槽，用于對(duì)應(yīng)上下極板的坐標(biāo)位置。內(nèi)孔壁上有螺紋，用于和電機(jī)座裝配，外圍有120個(gè)刻度和4個(gè)螺孔，便于觀察旋轉(zhuǎn)間距，當(dāng)調(diào)節(jié)好下極板與轉(zhuǎn)子體之間的間距后可通過螺孔固定。邊緣有插銷槽和螺孔，用于定位和固定。所述上電極支架4有3個(gè)支架，用于固定上電極和軸承座5，其中一個(gè)支架刻有深槽，與下電極支架2對(duì)應(yīng)。邊緣有插銷槽和螺孔槽，用于定位和固定。此微動(dòng)調(diào)陀螺儀裝配體的工作原理是:調(diào)整好靜態(tài)電容大小和滑輪式底座和電極板坐標(biāo)一致后，電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)子下托片轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子體和轉(zhuǎn)子上壓片轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子上壓片的凸臺(tái)與軸承內(nèi)圈壓在一起，可帶動(dòng)軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，軸承外圈靜止，軸承座有孔引線到軸承外圈加入載波和偏置信號(hào)。當(dāng)外界有χ/y角速度輸入時(shí)，產(chǎn)生哥式加速度，高速轉(zhuǎn)子體會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，引起轉(zhuǎn)子體和極板之間電容的變化，通過電極引線到接口電路和外圍電路進(jìn)行信號(hào)處理，即可得到輸入的角速度。靜態(tài)電容調(diào)節(jié)的實(shí)施方式是:下電極支架與電機(jī)座是螺紋裝配，旋轉(zhuǎn)一周可調(diào)節(jié)
0.5mm的間距，在下電極支架外圍刻有120個(gè)刻度，每旋轉(zhuǎn)一周即可調(diào)節(jié)下極板和陀螺轉(zhuǎn)體4.167um的間距，由于陀螺轉(zhuǎn)子與電極板的間距一般在40-80um之間，一般可調(diào)節(jié)的范圍為10-20個(gè)刻度。上電極與轉(zhuǎn)體體的間距主要由墊圈調(diào)節(jié)，墊圈的下平面與下電極表面處于同一水平面，墊圈上平面與上電極表面處于同一水平面，上極板與轉(zhuǎn)子體之間的距離等于墊圈厚度減去下極板與轉(zhuǎn)子體之間的距離，再減去轉(zhuǎn)子和接口電路板的厚度。若下電極與轉(zhuǎn)子體的間距為60um,轉(zhuǎn)子體的厚度為300um,接口電路板的厚度為1.2mm,用1.6mm厚的墊圈可使上電極板和轉(zhuǎn)子體之間的間距為40um。使用不同厚度的墊圈即可調(diào)節(jié)上極板與轉(zhuǎn)子體之間的距離。簡(jiǎn)化接口電路的實(shí)施方式是:公共端信號(hào)(載波和偏置信號(hào))可通過軸承座里面的軸承外圈加入到電機(jī)軸和轉(zhuǎn)子體上，只需一根引線，大大減少了通過電極板載入公共端信號(hào)的引線數(shù)量。接口電路板可固定到下電極支架下，使電極引線到接口電路板的距離最短，提高信號(hào)抗干擾能力。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種靜態(tài)電容可調(diào)式微動(dòng)調(diào)陀螺儀精密裝配體結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括滑輪式底座、電機(jī)座、下電極支架、上電極支架、轉(zhuǎn)子下托片、轉(zhuǎn)子上壓片、墊圈、軸承座、軸承零件、電機(jī)、電機(jī)軸、陀螺轉(zhuǎn)子、上電極、下電極和尼龍，所述電機(jī)固定在電機(jī)座上，電機(jī)座與滑輪式底座裝配，所述電機(jī)座與下電極支架通過螺紋裝配，下電極支架上固定有與陀螺轉(zhuǎn)子間距可旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的下電極，且下電極支架外圍設(shè)有刻度，所述墊圈和上電極支架固定在下電極支架上，所述軸承座插放在上電極支架上，上電極支架上固定有上電極，軸承座孔內(nèi)采用尼龍與軸承座絕緣，所述軸承零件固定于尼龍內(nèi)部，所述轉(zhuǎn)子下托片套放在電機(jī)軸上，并設(shè)置轉(zhuǎn)子上壓片壓住。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜態(tài)電容可調(diào)式微動(dòng)調(diào)陀螺儀精密裝配體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子上壓片設(shè)有被軸承內(nèi)圈壓住的凸臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜態(tài)電容可調(diào)式微動(dòng)調(diào)陀螺儀精密裝配體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述滑輪式底座與電機(jī)座均設(shè)有可旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的滑槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜態(tài)電容可調(diào)式微動(dòng)調(diào)陀螺儀精密裝配體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述下電極支架與上電極支架均設(shè)有深槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜態(tài)電容可調(diào)式微動(dòng)調(diào)陀螺儀精密裝配體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述下電極支架放置微機(jī)電接口電路板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種靜態(tài)電容可調(diào)式微動(dòng)調(diào)陀螺儀精密裝配體結(jié)構(gòu)，包括滑輪式底座、電機(jī)座、下電極支架、上電極支架、轉(zhuǎn)子下托片、轉(zhuǎn)子上壓片、墊圈、軸承座、軸承零件、電機(jī)、電機(jī)軸、陀螺轉(zhuǎn)子、上電極、下電極和尼龍，所述電機(jī)固定在電機(jī)座上，電機(jī)座與滑輪式底座裝配，所述電機(jī)座與下電極支架通過螺紋裝配，下電極支架上固定有與陀螺轉(zhuǎn)子間距可旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的下電極，且下電極支架外圍設(shè)有刻度，所述墊圈和上電極支架固定在下電極支架上。本發(fā)明可以使用不同厚度的墊圈調(diào)節(jié)上極板與轉(zhuǎn)子體的間距，從而調(diào)節(jié)其靜態(tài)電容的大小。下電極支架還可放置微機(jī)電接口電路板，減小引線長(zhǎng)度，提高信號(hào)抗干擾能力。
文檔編號(hào)G01C19/02GK103115617SQ20131001735
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者夏敦柱, 虞成, 李宏生, 王壽榮, 孔倫 申請(qǐng)人:東南大學(xué)