CN109605299A - 用于航天器大尺寸舱段装配的三自由度调姿平台 - Google Patents

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李晓欢
万毕乐
孟凡伟
高峰
张强
王再成
张益丹
宋晓晖
祝亚宏
刘哲
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    • B25H1/00—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby
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Abstract

本发明公开了一种用于航天器大尺寸舱段装配的三自由度调姿平台，包括底座平台、升降机构、回转台、旋转支臂及电控***，其中，升降机构安装在底座平台上，包括两套升降组件，分别设置在立柱框架的两侧，以使回转台实现升降，每套组件包括两根导轨、滑块、滚珠丝杠及大螺母，导轨和丝杠设置在立柱框架的内立面上，大螺母安装在滚珠丝杠上，滑块安装在导轨上，滑块和大螺母一端分别紧固在回转台上，通过驱动滚珠丝杠转动，使大螺母和滑块沿着导轨方向分别在滚珠丝杠和导轨上做直线运动，从而带动回转台沿本体Z轴线做直线升降运动。相对于现有技术，本发明实现了平台承载航天器大尺寸舱段时升降、回转、翻转三自由度调节功能。

Description

用于航天器大尺寸舱段装配的三自由度调姿平台
技术领域
本发明属于航天器调姿类工装技术领域，具体涉及一种三自由度调姿平台，其可以实现大型航天器舱段装配的姿态调整。
背景技术
某大型航天器舱段采用中空立方体结构，由于各仪器设备分布在立方体不同的安装面上，在进行仪器设备拆装及测试等操作时，需要通过专用设备的转动、升降等功能实现舱体多种姿态的调整需求，以便于安全地进行舱体不同面上的仪器设备装配操作。
目前用于舱体装配的专用设备仅能实现绕舱体Y轴线翻转的单一功能，可满足一部分舱体安装面上仪器设备装配的姿态要求；对于其他不能覆盖的安装面，还需要通过其他辅助工装调整操作工人姿势或仪器设备的姿态才能实现装配操作，不仅工作效率低，同时给总装操作带来较大的难度和风险。
该调姿平台不仅可实现绕舱体Y轴线的360度翻转，还可实现绕舱体X轴线的360度回转，沿Z轴线高度方向的升降，通过三轴联动可实现舱段多种调姿功能，全面覆盖立方体式舱体多个安装面上仪器设备装配操作的姿态需求，使工人可通过较舒适的地面站姿完成装配操作。与目前的工装相比，可减小对其他辅助工装的依赖和需求，同时可极大的改善总装操作条件，减小操作难度及风险，提高工作效率及质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全可靠的用于航天器大尺寸舱段的三自由度调姿平台，旨在解决大尺寸舱段装配过程中复杂的姿态调整难题。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
用于航天器大尺寸舱段装配的三自由度调姿平台，包括底座平台、升降机构、回转台、旋转支臂及电控***，其中，升降机构安装在底座平台上，升降机构包括两套升降组件，分别设置在立柱框架的两侧，以使回转台实现升降，每套组件包括两根导轨、滑块、滚珠丝杠及大螺母，导轨和丝杠设置在立柱框架的内立面上，大螺母安装在滚珠丝杠上，滑块安装在导轨上，滑块和大螺母的一端分别紧固在回转台上，通过驱动滚珠丝杠转动，使大螺母和滑块沿着导轨方向分别在滚珠丝杠和导轨上做直线运动，从而带动回转台沿本体Z轴线做直线升降运动，用于大尺寸舱段安装的旋转支臂设置在回转台上。
其中，回转台包括减速器、转盘轴承和测量元件，旋转支臂设置在回转台转盘轴承上，通过驱动减速器使转盘轴承转动，从而带动旋转支臂绕舱段本体X轴线0～360°正反连续回转。
其中，旋转支臂由夹持臂和两套翻转机构组成，夹持臂采用U型结构，两套翻转机构对称布置在夹持臂U型结构末端，每套翻转机构包括有减速器、蜗轮蜗杆、伸缩夹头，伸缩夹头轴套外圆面通过键与蜗轮连接，夹头一端与大尺寸舱体通过螺栓紧固连接，通过驱动减速器使蜗杆蜗轮转动，带动伸缩夹头转动，从而带动大尺寸舱段绕本体Y轴线0～360°正反连续翻转。
其中，伸缩夹头包括花键轴、轴套、转接接头、调节丝杠、调节螺母，花键轴安装在轴套内，与轴套内圆面贴合，调节螺母安装在花键轴一端面上，调节丝杠穿过轴套一端面，与花键轴上的调节螺母配合，转接接头通过螺栓紧固在花键轴的另一端面上，通过旋转调节丝杠使调节螺母带动花键轴沿轴套做直线运动，从而实现转接接头的伸缩，满足不同尺寸舱段装配需求。
其中，底座平台上有四组支撑机构用于平台本体的自调平及停放支撑，通过Z方向的微调，使车体达到水平要求，可通过电动和手动两种方式实现微调功能。
其中，电控***能够实现平台回转、翻转、升降、平台本体支撑调平等功能的电动控制。
相对于现有技术的装配平台，本发明实现了平台承载航天器大尺寸舱段时升降、回转、翻转三自由度调节功能，解决了航天器装配过程中复杂的调姿难题及需求。
附图说明
图1(a)为本发明的用于航天器大尺寸舱段装配的三自由度调姿平台正视图；
图1(b)为本发明的用于航天器大尺寸舱段装配的三自由度调姿平台俯视图；
图1(c)为本发明的用于航天器大尺寸舱段装配的三自由度调姿平台左视图。
图2为本发明的用于航天器大尺寸舱段装配的三自由度调姿平台翻转机构局部视图。
图中：1为航天器大尺寸舱段、2为升降机构、3为回转台、4为旋转支臂、5为底座平台、6为支撑机构、7为电控***、8为蜗轮、9为键、10为轴套、11为转接接头、12为花键轴、13为调节螺母、14为调节丝杠。
具体实施方式
以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。
图1(a)、图1(b)和图1(c)分别为本发明的调姿平台的正视图、俯视图和左视图。本发明的用于航天器大尺寸舱段装配的三自由度调姿平台，包括升降机构2、回转台3、旋转支臂4、底座平台5、用于平台本体自调平的支撑机构6及电控***7，其中，升降机构2设置在底座平台5的上表面，升降机构2采用导轨丝杆传动机构，包括两套组件，分别设置在立柱框架内表面的两侧，以使回转台3实现升降，每套组件包括有导轨、滑块、滚珠丝杠及大螺母，导轨和丝杠设置在立柱框架的内立面上，回转台3安装在升降机构2的滑块和大螺母上，大螺母穿设在滚珠丝杠上，滑块安装在导轨上，通过驱动滚珠丝杠转动，使大螺母和滑块沿着导轨方向分别在滚珠丝杠和导轨上做直线运动，从而带动回转台3沿本体Z轴线做直线升降运动，实现使大尺寸舱段1在图1所示状态下进行高度调节升降。
旋转支臂4设置在回转台3上，回转台采用齿轮传动机构，包括减速器、转盘轴承和测量元件，旋转支臂通过螺栓紧固在转盘轴承齿轮盘上，减速器固定端和转盘轴承固定端通过螺栓分别安装在回转台框架上，减速器齿轮端和转盘轴承内齿轮端啮合，通过驱动减速器使转盘轴承齿轮盘转动，从而带动安装在转盘轴承齿轮盘上的旋转支臂4做回转运动，实现平台绕大尺寸舱段1本体X轴线0～360°正反连续回转。
大尺寸舱段1安装在旋转支臂4上，旋转支臂4包括夹持臂和两套翻转机构组成，夹持臂采用U型结构，两套翻转机构对称布置在夹持臂U型结构末端，每套翻转机构(内部结构如图2所示)由蜗轮传动机构和伸缩夹头组成，伸缩夹头通过键9与蜗轮8连接，伸缩夹头与大尺寸舱段1通过螺钉紧固，通过驱动蜗杆蜗轮转动使伸缩夹头转动，从而带动大尺寸舱段1实现翻转；伸缩夹头包括花键轴12、轴套10、转接接头11、调节丝杠14、调节螺母13，花键轴12安装在轴套10内，与轴套10内圆面贴合，调节螺母13安装在花键轴12一端面上，调节丝杠14穿过轴套10一端面，与安装在花键轴12一端的调节螺母13配合，转接接头11通过螺栓紧固在花键轴12的另一端面上，通过旋转调节丝杠14使调节螺母13带动花键轴12沿轴套10做直线运动，从而实现转接接头11的伸缩，以满足不同尺寸舱段装配需求。
电控***7包括控制元件及电控柜，控制元件布置在电控柜内，电控柜底板通过螺栓紧固在底座平台5的上表面，控制开关安装在电控柜的面板上，可实现控制转台的回转、翻转、升降等功能。
尽管上文对本发明的具体实施方式进行了详细的描述和说明，但应该指明的是，我们可以对上述实施方式进行各种改变和修改，但这些都不脱离本发明的精神和所附的权利要求所记载的范围。

Claims (6)

1.用于航天器大尺寸舱段装配的三自由度调姿平台，包括底座平台、升降机构、回转台、旋转支臂及电控***，其中，升降机构安装在底座平台上，升降机构包括两套升降组件，分别设置在立柱框架的两侧，以使回转台实现升降，每套组件包括两根导轨、滑块、滚珠丝杠及大螺母，导轨和丝杠设置在立柱框架的内立面上，大螺母安装在滚珠丝杠上，滑块安装在导轨上，滑块和大螺母的一端分别紧固在回转台上，通过驱动滚珠丝杠转动，使大螺母和滑块沿着导轨方向分别在滚珠丝杠和导轨上做直线运动，从而带动回转台沿本体Z轴线做直线升降运动，用于大尺寸舱段安装的旋转支臂设置在回转台上。
2.如权利要求1所述的三自由度调姿平台，其中，回转台包括减速器、转盘轴承和测量元件，旋转支臂设置在回转台转盘轴承上，通过驱动减速器使转盘轴承转动，从而带动旋转支臂绕舱段本体X轴线0～360°正反连续回转。
3.如权利要求1所述的三自由度调姿平台，其中，旋转支臂由夹持臂和两套翻转机构组成，夹持臂采用U型结构，两套翻转机构对称布置在夹持臂U型结构末端，每套翻转机构包括有减速器、蜗轮蜗杆、伸缩夹头，伸缩夹头轴套外圆面通过键与蜗轮连接，夹头一端与大尺寸舱体通过螺栓紧固连接，通过驱动减速器使蜗杆蜗轮转动，带动伸缩夹头转动，从而带动大尺寸舱段绕本体Y轴线0～360°正反连续翻转。
4.如权利要求3所述的三自由度调姿平台，其中，伸缩夹头包括花键轴、轴套、转接接头、调节丝杠、调节螺母，花键轴安装在轴套内，与轴套内圆面贴合，调节螺母安装在花键轴一端面上，调节丝杠穿过轴套一端面，与花键轴上的调节螺母配合，转接接头通过螺栓紧固在花键轴的另一端面上，通过旋转调节丝杠使调节螺母带动花键轴沿轴套做直线运动，从而实现转接接头的伸缩。
5.如权利要求1所述的三自由度调姿平台，其中，底座平台上有四组支撑机构用于平台本体的自调平及停放支撑，通过Z方向的微调，使车体达到水平要求，通过电动和手动两种方式实现微调功能。
6.如权利要求1-5任一项所述的三自由度调姿平台，其中，电控***能够实现平台回转、翻转、升降、平台本体支撑调平的电动控制。
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