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燕尾槽滑动的圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置及方法
【专利摘要】本发明提供了一种燕尾槽滑动的圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置及方法，包括：一个带有燕尾槽的底座，一个单独的支撑架，可滑动的第一、第二夹具以及若干螺钉；其中：底座的上方开凿有与第一夹具、第二夹具相配合的燕尾槽，第一夹具、第二夹具在燕尾槽内自由滑动，且第一夹具最终固定在底座上；支撑架可安装于底座或取下，用于待测试陀螺的固定，利用顶部的螺钉和底部的螺钉精确固定在待测试陀螺的中心位置；螺钉用于固定第一夹具、第二夹具、支撑架和待测试陀螺。本发明保证了待测试陀螺信号更精确的输出，且固定牢靠；便于加工，且加工精度能够达到预期要求；适用性广，适用于各种尺寸的圆盘式微机械固体波动陀螺。
【专利说明】燕尾槽滑动的圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微机电和机械封装夹具【技术领域】，具体地，涉及一种燕尾槽滑动的圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置及方法。
【背景技术】
[0002]微机械固体波动陀螺是基于科氏效应工作的惯性器件，在姿态控制和导航定位等领域有着非常重要的作用。工作时，陀螺处于有规律的振动状态，包括驱动模态和检测模态。
[0003]对于该类陀螺，测试时，需要将其安装在一个固定装置上，以免影响陀螺的固有振动，造成陀螺信号输出不精确。因此，对陀螺的固定有着严格的要求。安装时，必须将装置固定在陀螺的振动节点(即不动点，或陀螺上位移为零的点)上。但是，与陀螺接触时会产生支撑阻尼，造成陀螺振动时的能量损失，且接触点越多，支撑阻尼越大，造成的能量损失也就越大，对陀螺输出信号的影响也就越明显。
[0004]所以，尽量减少固定点的数目是提高陀螺输出信号精度的一个关键因素。然而，固定住一个陀螺至少需要上、下两个固定点，即需要固定在陀螺上、下表面的中心位置。但是，如何能够保证精确对准在陀螺的中心、且固定以后保证陀螺处在水平位置是一个难题；同时，固定时操作方法的复杂程度也是不得不考虑的一个重要因素。

【发明内容】

[0005]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种燕尾槽滑动的圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置及方法，该装置保证了待测试陀螺信号更精确的输出，且固定牢靠；便于加工，且加工精度能够达到预期要求；适用性广，适用于各种尺寸的圆盘式微机械固体波动陀螺。
[0006]根据本发明的一方面，提供一种燕尾槽滑动的圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，包括:
[0007]一个带有燕尾槽的底座，
[0008]一个单独的支撑架，
[0009]可滑动的第一夹具，
[0010]可滑动的第二夹具，以及
[0011]若干螺钉；
[0012]第一夹具、第二夹具能在底座的燕尾槽内自由滑动，且第一夹具在测量待测试陀螺的直径后计算出需要移动的相应距离，并最终固定在底座上；支撑架可安装于底座或取下，用于待测试陀螺的固定；螺钉用于固定支撑架、第一夹具、第二夹具和待测试陀螺；
[0013]所述第一夹具底面的一端为固定端，固定端的中心位置设置有螺孔，螺钉通过该螺孔实现第一夹具与底座的固定；第一夹具内侧面的上端沿水平方向设置有Y型支撑架；所述第二夹具内侧面的上端沿水平方向设置有长方形支撑架，所述第一夹具上的Y型支撑架和所述第二夹具上的长方形支撑架相互配合，二者共同水平托起待测试陀螺。
[0014]优选地，所述支撑架底边的左右两侧设置有一个固定块，固定块上均设置有螺孔，燕尾槽左右两侧边沿处分别设置用于安装支撑架且位置对应的的螺孔，螺钉穿过固定块上的螺孔和燕尾槽上的螺孔以实现支撑架与底座的连接；支撑架初始时通过螺钉安装于底座上，待通过移动第一夹具和第二夹具固定好待测试陀螺并拧紧用于固定待测试陀螺顶部的螺钉和底部的螺钉后，将支撑架取下并安装于测试电路板上。
[0015]优选地，所述燕尾槽的中心位置设置有圆孔，便于方便的旋拧支撑架底部的螺钉。支撑架的上下两边的中心线位置分别设置有螺孔，底部的螺钉贯穿燕尾槽的圆孔和支撑架的下螺孔、顶部的螺钉穿过支撑架的上螺孔，通过拧紧顶部的螺钉和底部的螺钉精确固定在待测试陀螺的中心位置。
[0016]根据本发明的另一方面，提供一种燕尾槽滑动的圆盘式微机械固体波动陀螺封装方法，包括如下步骤:
[0017](a)将底座放于水平工作台上，将支撑架与底座固定，并用紧定螺钉拧紧；
[0018](b)将第一夹具滑入底座的燕尾槽内，并使第一夹具和支撑架相对面重合；
[0019](c)测出圆盘式微机械固体波动陀螺的直径为d，计算出第一夹具需要向左移动的距离L;
[0020](d)将第一夹具向左移动L距离，并用螺钉固定在底座上；
[0021](e)安装底部的螺钉，使螺钉与第一夹具的支撑面等高；
[0022](f)放置圆盘式微机械固体波动陀螺，并安装第一夹具，向左移动至将圆盘式微机械固体波动陀螺水平夹紧；
[0023](g)安装顶部的螺钉，并旋拧至与底部的螺钉将圆盘式微机械固体波动陀螺牢牢固定住；
[0024](h)将支撑架取下，在电路板上固定后用于圆盘式微机械固体波动陀螺的参数测试。
[0025]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0026]1、适用性广，各种尺寸的圆盘式微机械固体波动陀螺均能够使用该夹具进行固定。
[0027]2、与待测试陀螺的接触点最少，只有上、下两个，从而大大减少了支撑阻尼的影响，保证了待测试陀螺信号更精确的输出。
[0028]3、固定牢靠，可以将待测试陀螺牢固的水平固定。
[0029]4、采用机械加工的方法，由于零部件较少，便于加工制作，且加工精度能够达到预期要求。
【专利附图】

【附图说明】
[0030]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0031]图1为本发明的整体结构示意图；
[0032]图中:1为带有燕尾槽的底座，2为支撑架，3为第一夹具，4为第二夹具；
[0033]图2为带燕尾槽底座的结构示意图；[0034]图3为支撑架的结构示意图；
[0035]图4为第一夹具的结构原理图；
[0036]图5为第二夹具的结构示意图；
[0037]图6为计算第一夹具向左移动距离的示意图；
[0038]图7为安装顶部的螺钉和底部的螺钉之后的示意图。
【具体实施方式】
[0039]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0040]如图1、图2、图3、图4、图5所示，本实施例提供一种燕尾槽滑动的圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，包括:
[0041]一个带有燕尾槽的底座1，
[0042]一个单独的支撑架2，
[0043]可滑动的第一夹具3，
[0044]可滑动的第二夹具4，以及
[0045]若干用于固定第一夹具3、第二夹具4、支撑架2和圆盘式微机械固体波动陀螺的螺钉。
[0046]如图1和图2所示，所述底座1的上方开凿有燕尾槽，且燕尾槽中部开凿有一个圆孔；第一夹具3、第二夹具4在底座1的燕尾槽内自由滑动，且第一夹具3最终固定在底座1上。
[0047]如图1和图3所示，所述支撑架2可安装于底座1或取下，用于圆盘式微机械固体波动陀螺的固定，支撑架2利用顶部的螺钉和底部的螺钉精确固定在圆盘式微机械固体波动陀螺的中心位置(两个螺钉的装配如图7所示)。
[0048]如图4所示，所述第一夹具3底面的一端为固定端，固定端的中心位置设置有螺孔，螺钉通过该螺孔实现第一夹具3与底座1的固定；所述第一夹具3内侧面A的上端沿水平方向设置有Y型支撑架。
[0049]如图5所示，所述第二夹具4内侧面的上端沿水平方向设置有长方形支撑架。
[0050]所述第一夹具3上的Y型支撑架和所述第二夹具4上的长方形支撑架相互配合，二者共同水平托起待测试陀螺，然后利用支撑架2上的顶部和底部的两个螺钉进行水平固定。
[0051]具体封装操作过程如下:
[0052](a)将底座1放于水平桌面上，将支撑架2与底座1固定(如图1所示)，并用螺钉拧紧；
[0053](b)将第一夹具3滑入底座1的燕尾槽内，并使第一夹具3的前端面A和支撑架2的左端面B重合(如图1所示)；
[0054](c)用游标卡尺测出圆盘式微机械固体波动陀螺的直径为d，计算出第一夹具3需要向左移动的距离L，计算方法如下:[0055]如图6所示，在设计夹具时计算出第一夹具上Y型支撑架的内拐点与第一夹具底部可滑动部分的前端面(即图4中的面A)之间的距离为c，则第一夹具3需要向左移动的距离为:
[0056]L=c+d-b_0.5e
[0057]其中，L为第一夹具3需要向左移动的距离；
[0058]c为第一夹具上Y型支撑架的内拐点与第一夹具底部可滑动部分的前端面(即图4中的面A)之间的距离；
[0059]d为圆盘式微机械固体波动陀螺的直径；
[0060]b为第一夹具上Y型支撑架的两个内侧面相交之后的线与内拐点之间的距离；
[0061]e为支撑架2底部固定块宽度的一半(如图3所示)。
[0062](d)将第一夹具3向左移动L的距离，并用螺钉固定在底座1上；
[0063](e)安装底部的螺钉，使螺钉与第一夹具3的支撑面等高；
[0064](f)放置圆盘式微机械固体波动陀螺，并安装第一夹具3，向左移动至将圆盘式微机械固体波动陀螺水平夹紧；
[0065](g)安装顶部的螺钉，并旋拧至与底部的螺钉将圆盘式微机械固体波动陀螺牢牢固定�。蝗缤�7所示；
[0066](h)将支撑架2取下，在电路板上固定后用于圆盘式微机械固体波动陀螺的参数测试。
[0067]本实施例中，所述底座1的材料为金属，用以最终实现圆盘式微机械固体波动陀螺的固定。
[0068]本实施例中，所述支撑架2的材料为金属，用以实现对圆盘式微机械固体波动陀螺中心的精确固定。
[0069]本实施例中，所述第一夹具3和第二夹具4的材料均为金属，用于辅助实现圆盘式微机械固体波动陀螺的精确固定。
[0070]本实施例中，所述螺钉材料均为金属。
[0071]本发明适用性广，各种尺寸的圆盘式微机械固体波动陀螺均能够使用该夹具进行固定；所述装置与圆盘式微机械固体波动陀螺的接触点最少，从而大大减少了支撑阻尼的影响，保证了圆盘式微机械固体波动陀螺信号更精确的输出；所述装置固定牢靠，可以将圆盘式微机械固体波动陀螺牢固的水平固定；所述装置采用机械加工的方法，便于加工制作，且加工精度能够达到预期要求。
[0072]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【权利要求】
1.一种燕尾槽滑动的圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，其特征在于，包括:一个带有燕尾槽的底座，一个单独的支撑架，可滑动的第一夹具，可滑动的第二夹具，以及若干螺钉；
第一夹具、第二夹具能在底座的燕尾槽内自由滑动，且第一夹具在测量待测试陀螺的直径后计算出需要移动的相应距离，并最终固定在底座上；支撑架安装于底座或取下，用于待测试陀螺的固定；螺钉用于固定支撑架、第一夹具、第二夹具和待测试陀螺；所述第一夹具底面的一端为固定端，固定端的中心位置设置有螺孔，螺钉通过该螺孔实现第一夹具与底座的固定；第一夹具内侧面的上端沿水平方向设置有Y型支撑架；所述第二夹具内侧面的上端沿水平方向设置有长方形支撑架，所述第一夹具上的Y型支撑架和所述第二夹具上的长方形支撑架相互配合，二者共同水平托起待测试陀螺。
2.根据权利要求1所述的一种燕尾槽滑动的圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，其特征在于，所述支撑架底边的左右两侧设置有一个固定块，固定块上均设置有螺孔，燕尾槽左右两侧边沿处分别设置用于安装支撑架且位置对应的螺孔，螺钉穿过固定块螺孔和燕尾槽螺孔以实现支撑架与底座的连接；支撑架初始时通过螺钉安装于底座上，待通过移动第一夹具和第二夹具固定好待测试陀螺并拧紧用于固定待测试陀螺的顶部的螺钉和底部的螺钉后，将支撑架取下并安装于测试电路板上。
3.根据权利要求2所述的一种燕尾槽滑动的圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，其特征在于，所述燕尾槽的中心位置设置有圆孔，用于方便地旋拧支撑架底部的螺钉；支撑架上下两边的中线位置分别设置有螺孔，底部的螺钉贯穿燕尾槽的圆孔和支撑架的下螺孔、顶部的螺钉穿过支撑架的上螺孔，通过拧紧这两个螺钉精确固定在待测试陀螺的中心位置。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种燕尾槽滑动的圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，其特征在于，所述底座的材料为金属。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种燕尾槽滑动的圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，其特征在于，所述支撑架的材料为金属。
6.根据权利要求1-3任一项所述的一种燕尾槽滑动的圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，其特征在于，所述第一夹具、第二夹具的材料均为金属，用以辅助实现待测试陀螺的精确固定。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种燕尾槽滑动的圆盘式微机械固体波动陀螺封装装置，其特征在于，所述螺钉的材料为金属。
8.—种权利要求1所述陀螺封装装置的封装方法，其特征在于:包括如下步骤:(a)将底座放于水平工作台上，将支撑架与底座固定，并用螺钉拧紧；(b)将第一夹具滑入底座的燕尾槽内，并使第一夹具和支撑架相对面重合；(c)测出圆盘式微机械固体波动陀螺的直径为d，计算出第一夹具需要向左移动的距离L ；(d)将第一夹具向左移动L距离，并用螺钉固定在底座上；(e)安装底部的螺钉，使螺钉与第一夹具的支撑面等高；(f )放置圆盘式微机械固体波动陀螺，并安装第一夹具，向左移动至将圆盘式微机械固体波动陀螺水平夹紧；(g)安装顶部的螺钉，并旋拧至与底部的螺钉将圆盘式微机械固体波动陀螺牢牢固定�。�(h)将支撑架取下，在电路板上固定后用于圆盘式微机械固体波动陀螺参数测试。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)，第一夹具需要向左移动的距离L计算方法如下:在设计夹具时计算出第一夹具上Y型支撑架的内拐点与第一夹具底部可滑动部分的前端面之间的距离为c，则第一夹具需要向左移动的距离为:L=c+d-b-0.5e其中，L为第一夹具需要向左移动的距离； c为第一夹具上Y型支撑架的内拐点与第一夹具底部可滑动部分的前端面之间的距离；d为圆盘式微机械固体波动陀螺的直径；b为第一夹具上Y型支撑架的两个内侧面相交之后的线与内拐点之间的距离；e为支撑架底部固定块宽度的一半。
【文档编号】G01C19/5783GK103712613SQ201310687294
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】张卫平, 刘亚东, 邹阳, 许仲兴, 成宇翔, 唐健, 汪濙海, 张弓, 孙殿竣, 陈文元 申请人:上海交通大学