CN115140488A - 一种控制物体平稳滑落的输送滑道及其设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制物体平稳滑落的输送滑道及其设计方法，所述输送滑道包括第一水平面、第二水平面以及连接所述第一水平面与所述第二水平面的过渡面，所述第一水平面的高度大于所述第二水平面的高度，高度差为b；所述物体为底面为平面的大致方形物体，底面长度为L；所述第一水平面与所述第二水平面之间的跨度a满足如下条件：b*tanθ2<a<L*cosθ1；所述过渡面的曲线为圆弧，该圆弧连接所述第一水平面末端的点与所述第二水平面的起始端的点，且与所述第二水平面相切，其半径R为
Figure DDA0003697054300000011
本发明能够实现所述部件在滑道上的全程平稳滑动，并降低操作人员的劳动强度，提高安装操作的便利性。

Description

一种控制物体平稳滑落的输送滑道及其设计方法
技术领域
本发明涉及精密部件拆装技术领域，具体涉及在导弹或运载火箭等装备平台上进行体积较大、重量较重的部件拆装时所使用的辅助机构，尤其是涉及该辅助机构的输送滑道及其设计方法，以提高利用该辅助机构进行部件拆装操作时的便利性和可靠性。
背景技术
已知地，在对导弹或运载火箭等装备平台上某些部件进行拆装时，需要通过辅助机构将其移动到特定位置，以方便操作人员进行安装或拆卸。
某些情况下，待安装的部件为体积较大、重量较重的精密部件，例如导弹或运载火箭的惯导设备、探测设备等，因此在拆装时，需要保证部件在辅助机构上的移动尽可能地平稳，避免发生倾倒或者与周围物体发生磕碰等情况，从而防止对精密部件造成损坏。同时，由于受到操作空间和环境限制，无法使用吊装设备，因此往往需要多个操作人员合作才能实现拆装操作，并且对操作人员的体质、体能以及操作技能等方面要求很高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制物体平稳滑落的输送滑道及其设计方法，使得当操作人员在输送滑道上移动较重的精密部件时，能够实现部件在滑道上的全程平稳滑动，并降低操作人员的劳动强度，提高部件安装操作的便利性。
根据本发明的第1方面，提供了一种控制物体平稳滑落的输送滑道设计方法，所述输送滑道包括第一水平面、第二水平面以及连接所述第一水平面与所述第二水平面的过渡面，所述第一水平面的高度大于所述第二水平面的高度；所述物体为底面为平面的大致方形物体；该方法包括：
根据物体底面长度尺寸L以及所述第一水平面与所述第二水平面之间的高度差b确定所述第一水平面与所述第二水平面之间的跨度a；
根据所述第一水平面与所述第二水平面之间的高度差b及跨度a确定所述过渡面参数；
其中，以所述第二水平面的起始端为原点O，以所述第二水平面为x轴，以高度方向为y轴，构建坐标系；连接所述原点O与所述第一水平面末端的点A，将线段OA的垂直平分线与y轴的交点P为圆心，以线段OP的长度R为半径得到的圆弧OA作为所述过渡面的曲线。
在其他的一个示例中，所述第一水平面与所述第二水平面之间的跨度a满足如下条件：b*tanθ2<a<L*cosθ1；其中，θ1为当将物体以自然倾斜状态放置在所述第一水平面和所述第二水平面上时，所述物体的底面与所述第二水平面之间的夹角；θ2为将物体放置在所述第一水平面和所述第二水平面上时，保证所述物体不发生翻滚的物体底面与所述第二水平面之间的最大夹角。
进一步地，θ2≤45°，θ1小于θ2。
在其他的一个示例中，所述圆弧OA与所述第二水平面在原点O处相切。
在其他的一个示例中，还包括：确定所述输送滑道的水平面及过渡面的表面摩擦系数，使得物体在所述所述输送滑道上刚好不发生自滑落。
根据本发明的第2方面，提供了另外一种控制物体平稳滑落的输送滑道设计方法，所述输送滑道包括第一水平面、第二水平面以及连接所述第一水平面与所述第二水平面的过渡面，所述第一水平面的高度大于所述第二水平面的高度；所述物体为底面为平面的大致方形物体；该方法包括：
根据物体底面长度尺寸以及所述第一水平面与所述第二水平面之间的高度差b确定所述第一水平面与所述第二水平面之间的跨度a；
根据所述第一水平面与所述第二水平面之间的高度差b及跨度a确定所述过渡面参数；
其中，所述过渡面的曲线为圆弧，该圆弧连接所述第一水平面末端的点与所述第二水平面的起始端的点，且与所述第二水平面相切，其半径R为
Figure BDA0003697054280000031
在其他的一个示例中，所述第一水平面与所述第二水平面之间的跨度a满足如下条件：b*tanθ2<a<L*cosθ1；其中，θ1为当将物体以自然倾斜状态放置在所述第一水平面和所述第二水平面上时，所述物体的底面与所述第二水平面之间的夹角；θ2为将物体放置在所述第一水平面和所述第二水平面上时，保证所述物体不发生翻滚的物体底面与所述第二水平面之间的最大夹角。
进一步地，θ2≤45°，θ1小于θ2。
在其他的一个示例中，还包括：确定所述输送滑道的水平面及过渡面的表面摩擦系数，使得物体在所述所述输送滑道上刚好不发生自滑落。
根据本发明的第3方面，还提供了一种控制物体平稳滑落的输送滑道，所述输送滑道包括第一水平面、第二水平面以及连接所述第一水平面与所述第二水平面的过渡面，所述第一水平面的高度大于所述第二水平面的高度，高度差为b；所述物体为底面为平面的大致方形物体，底面长度为L；所述第一水平面与所述第二水平面之间的跨度a满足如下条件：b*tanθ2<a<L*cosθ1；其中，θ1为当将物体以自然倾斜状态放置在所述第一水平面和所述第二水平面上时，所述物体的底面与所述第二水平面之间的夹角；θ2为将物体放置在所述第一水平面和所述第二水平面上时，保证所述物体不发生翻滚的物体底面与所述第二水平面之间的最大夹角；所述过渡面的曲线为圆弧，该圆弧连接所述第一水平面末端的点与所述第二水平面的起始端的点，且与所述第二水平面相切，其半径R为
Figure BDA0003697054280000041
与现有技术相比，本发明能够实现较重的精密部件在滑道上的全程平稳滑动，尤其是在高度降低的过程中，无需操作人员施加很大的作用力，即可实现部件的平稳滑落，防止部件发生倾倒、与周围物体发生磕碰产生震动导致的损坏，并降低操作人员的劳动强度，提高安装操作的便利性。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为一个示例性的作业场景示意图，该作业场景中，操作人员将物体S从第一水平面移动至第二水平面；
图2为过渡面圆弧曲线的设计原理示意图；
图3为根据本发明实施例的输送滑道整体结构示意图；
图4为根据本发明实施例的输送滑道表面曲线结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是精确按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
图1示出了一种作业场景，在该作业场景中，需要将物体S从具有第一预定高度的第一水平面10移动到具有第二预定高度的第二水平面20，并经由所述第二水平面20移动到预定位置。其中，所述第一预定高度大于所述第二预定高度，也即所述第一水平面10为上平面，所述第二水平面20为下平面，二者之间在高度方向具有一落差。
在一些示例中，所述物体S为装备的精密部件，且重量较大，因此在将所述部件安装到装备上时，需要借助一辅助机构，将所述部件至操作区域，并由操作人员在辅助机构的一输送滑道上移动所述部件，使其到达安装位置。
例如，所述部件为导弹或运载火箭的惯导设备，所述惯导设备通常包括一大致方形的箱体。然而，可以理解，本发明中的部件并不限于导弹或运载火箭的惯导设备，可以其他任何底面为平面的大致方形物体。
本发明的目的在于设计一种用于所述辅助机构的输送滑道，使得当操作人员在该输送滑道上移动所述部件时，能够实现所述部件在滑道上的全程平稳滑动，尤其是在高度降低的过程中，无需操作人员施加很大的作用力，即可实现部件的平稳滑落，防止部件发生倾倒、与周围物体发生磕碰产生震动导致的损坏，并降低操作人员的劳动强度，提高安装操作的便利性。
根据本发明的一个实施方式，提供了一种控制物体平稳滑落的输送滑道设计方法，其中，所述输送滑道包括第一水平面、第二水平面以及连接所述第一水平面与所述第二水平面的过渡面，所述第一水平面的高度大于所述第二水平面的高度。该方法包括如下步骤：
步骤1、根据物体底面长度尺寸L以及所述第一水平面与所述第二水平面之间的高度差b确定所述第一水平面与所述第二水平面之间的跨度a；
如图1所示，当将物体S以自然倾斜状态放置在所述第一水平面10和所述第二水平面20上时，极限条件下，所述物体S底面的一侧边位于所述第一水平面10的末端，所述物体S底面相对的另一侧边位于所述第二水平面20的起始端，此时所述第一水平面与所述第二水平面之间的跨度a达到最大值，为L*cosθ1，其中，L为所述物体S底面长度(即物体S底面沿滑动方向的尺寸)，θ1为所述自然倾斜状态下，所述物体S的底面与所述第二水平面之间的夹角，即物体S的自然倾斜角。
当将物体S以安全倾斜角θ2放置在所述第一水平面10和所述第二水平面20上时，极限条件下，所述物体S底面的某个位置位于所述第一水平面10的末端，所述物体S底面相对的另一侧边位于所述第二水平面20的起始端，此时所述第一水平面与所述第二水平面之间的跨度a达到最小值，为b*tanθ2，其中，b为所述第一水平面与所述第二水平面之间的高度差，θ2为将物体S放置在所述第一水平面10和所述第二水平面20上时，保证所述物体S不发生翻滚的最大倾斜角度，即物体S底面与所述第二水平面之间的最大夹角。
因此，本发明中，所述第一水平面与所述第二水平面之间的跨度b*tgθ2<a<L*cosθ1。
示例性地，所述安全倾斜角θ2≤45°，所述自然倾斜角θ1小于所述安全倾斜角θ2。
步骤2、根据所述第一水平面与所述第二水平面之间的高度差b及跨度a确定所述过渡面参数；
为了保证物体沿所述过渡面平稳滑落，可以将该过渡面设置为平滑曲面，使该曲面的一阶导数连续，例如所述曲面可以是抛物线、双曲线等二次曲线等。然而，上述曲面并不能满足某些情况下的部件输送的平稳性要求。为此，本发明中采用曲率为常数的圆弧过渡面，使物体在输送滑道上的滑落过程更加平稳。
以所述第二水平面的起始端为原点O，以所述第二水平面为x轴，向右(物体移动方向)为正方向，以高度方向为y轴，向上为正方向，构建坐标系，如图2所示。
因此，所述第一水平面的末端的点A的坐标为(-a,b)，连接OA，作线段OA的垂直平分线，该垂直平分线交y轴于点P，交线段OA于M。以点P为圆心，以线段OP的长度R为半径得到的圆弧OA即为所述过渡面曲线。上述圆弧OA与所述第二水平面在原点O处相切，从而保证了该曲线的一阶导数连续。
同时，由于线段OA的中点M坐标为
Figure BDA0003697054280000071
则PM所在直线的方程是：
Figure BDA0003697054280000072
当x＝0时，
Figure BDA0003697054280000073
即P点的坐标是
Figure BDA0003697054280000074
因此，
Figure BDA0003697054280000075
在一个场景示例中，a＝163.3，b＝53.93，则R＝274.19。
步骤3、确定所述输送滑道的水平面及过渡面的表面摩擦系数，使得物体在所述所述输送滑道上刚好不发生自滑落。
这里的自滑落是指，在不对物体施加其他外力的情况下，物体仅依靠自重即可从所述第一水平面经过渡面滑动至所述第二水平面。刚好不发生自滑落则是指，在不对物体施加其他外力的情况下，物体可以以自然倾斜状态静止在输送滑道的任意位置，并且在静止状态下，仅需对其施加以较小的外力，即可将物体在输送滑道表面上移动。
本发明中，通过选择所述输送滑道的水平面及过渡面的材质和/或对所述水平面及所述过渡面进行表面处理，使得所述输送滑道的表面具有预定的摩擦系数，以保证物体在移动过程中不发生自滑落，且仅使用较小的推力即可移动。
图3为根据本发明实施例的输送滑道整体结构示意图，所述输送滑道例如用于部件拆装辅助机构。如图所示，该辅助机构包括一主体板，该主体板为一体成型板件，由后支撑板1、前支撑板2以及连接前、后支撑板的过渡板3三部分组成，其上表面形成用于供部件移动的输送滑道，该输送滑道的表面曲线采用前述的设计方法得到。
图4为根据本发明实施例的输送滑道表面曲线结构示意图。如图所示，前、后支撑板为水平板，过渡板3为一下凹的圆弧板，使得前、后支撑板之间形成一高度差，后支撑板1与过渡板3通过一圆弧过渡部平滑连接，前支撑板2与过渡板3相切连接。
所述前支撑板2前侧中部向内通过去除部分材料形成第一开口21，该第一开口21将前支撑板2分为两个前支撑臂，每个前支撑臂的前端外边缘分别设置一支耳导向沿一体化部件4，每个支耳导向沿一体化部件4包括位于前方的支耳部件42以及位于后方的导向沿部件41。
所述支耳部件42用于与部件安装支座搭接。可选地，支耳部件42下表面前端形成用于与部件安装支座搭接的台阶部422。
两个相对的导向沿部件41的内侧面分别由位于上方的倾斜面411以及位于下方的垂直面412组成。两个相对的导向沿部件41的倾斜面411之间形成倒梯形竖直导向通道，用于引导部件在主体板上从上到下移动。
两个相对的导向沿部件41的垂直面412之间形成第一水平导向通道，两个相对的支耳部件42的内侧面421之间形成第二水平导向通道，第一水平导向通道与第二水平导向通道相接，用于引导部件在主体板上从后向前移动。
优选地，每个支耳导向沿一体化部件4中，导向沿部件41的垂直面412相对于支耳部件42的内侧面421倾斜预定角度，使得所述第一水平导向通道的宽度从后向前逐渐变小。在一个示例中，所述倾斜角度为6°-10°。
本发明将竖直导向通道设计为喇叭口形状，从而方便使部件准确落入第一水平导向通道。同时，通过将第一水平导向通道设计为喇叭口形状，从而方便将部件准确导入第二水平导向通道，进而准确进入安装位置。
主体板上表面与部件接触的滑道表面区域进行打磨抛光处理，以控制部件与滑道表面之间的摩擦力。
本发明将主体板设计为两个支撑平面(前支撑面、后支撑面)过渡衔接结构，并通过过渡曲面实现部件在曲面上运动的平稳性。
此外，通过支耳导向沿一体化部件约束部件在辅助机构上的初始位置，并将部件导向到合理的安装位置，防止部件意外滑落或与装备及其他设备之间发生磕碰，确保操作安全可靠。
采用本发明设计的输送滑道可以明显提高部件在滑道上移动的平稳性，并降低部件拆装操作的劳动强度和难度。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种控制物体平稳滑落的输送滑道设计方法，所述输送滑道包括第一水平面、第二水平面以及连接所述第一水平面与所述第二水平面的过渡面，所述第一水平面的高度大于所述第二水平面的高度；所述物体为底面为平面的大致方形物体；其特征在于，该方法包括：
根据物体底面长度尺寸L以及所述第一水平面与所述第二水平面之间的高度差b确定所述第一水平面与所述第二水平面之间的跨度a；
根据所述第一水平面与所述第二水平面之间的高度差b及跨度a确定所述过渡面参数；
其中，以所述第二水平面的起始端为原点O，以所述第二水平面为x轴，以高度方向为y轴，构建坐标系；连接所述原点O与所述第一水平面末端的点A，将线段OA的垂直平分线与y轴的交点P为圆心，以线段OP的长度R为半径得到的圆弧OA作为所述过渡面的曲线。
2.根据权利要求1所述的输送滑道设计方法，其特征在于，所述第一水平面与所述第二水平面之间的跨度a满足如下条件：b*tanθ2<a<L*cosθ1；其中，θ1为当将物体以自然倾斜状态放置在所述第一水平面和所述第二水平面上时，所述物体的底面与所述第二水平面之间的夹角；θ2为将物体放置在所述第一水平面和所述第二水平面上时，保证所述物体不发生翻滚的物体底面与所述第二水平面之间的最大夹角。
3.根据权利要求2所述的输送滑道设计方法，其特征在于，θ2≤45°，θ1小于θ2。
4.根据权利要求1所述的输送滑道设计方法，其特征在于，所述圆弧OA与所述第二水平面在原点O处相切。
5.根据权利要求1所述的输送滑道设计方法，其特征在于，还包括：确定所述输送滑道的水平面及过渡面的表面摩擦系数，使得物体在所述所述输送滑道上刚好不发生自滑落。
6.一种控制物体平稳滑落的输送滑道设计方法，所述输送滑道包括第一水平面、第二水平面以及连接所述第一水平面与所述第二水平面的过渡面，所述第一水平面的高度大于所述第二水平面的高度；所述物体为底面为平面的大致方形物体；其特征在于，该方法包括：
根据物体底面长度尺寸以及所述第一水平面与所述第二水平面之间的高度差b确定所述第一水平面与所述第二水平面之间的跨度a；
根据所述第一水平面与所述第二水平面之间的高度差b及跨度a确定所述过渡面参数；
其中，所述过渡面的曲线为圆弧，该圆弧连接所述第一水平面末端的点与所述第二水平面的起始端的点，且与所述第二水平面相切，其半径R为
Figure FDA0003697054270000021
7.根据权利要求6所述的输送滑道设计方法，其特征在于，所述第一水平面与所述第二水平面之间的跨度a满足如下条件：b*tanθ2<a<L*cosθ1；其中，θ1为当将物体以自然倾斜状态放置在所述第一水平面和所述第二水平面上时，所述物体的底面与所述第二水平面之间的夹角；θ2为将物体放置在所述第一水平面和所述第二水平面上时，保证所述物体不发生翻滚的物体底面与所述第二水平面之间的最大夹角。
8.根据权利要求7所述的输送滑道设计方法，其特征在于，θ2≤45°，θ1小于θ2。
9.根据权利要求6所述的输送滑道设计方法，其特征在于，还包括：确定所述输送滑道的水平面及过渡面的表面摩擦系数，使得物体在所述所述输送滑道上刚好不发生自滑落。
10.一种控制物体平稳滑落的输送滑道，所述输送滑道包括第一水平面、第二水平面以及连接所述第一水平面与所述第二水平面的过渡面，所述第一水平面的高度大于所述第二水平面的高度，高度差为b；所述物体为底面为平面的大致方形物体，底面长度为L；其特征在于，所述第一水平面与所述第二水平面之间的跨度a满足如下条件：b*tanθ2<a<L*cosθ1；其中，θ1为当将物体以自然倾斜状态放置在所述第一水平面和所述第二水平面上时，所述物体的底面与所述第二水平面之间的夹角；θ2为将物体放置在所述第一水平面和所述第二水平面上时，保证所述物体不发生翻滚的物体底面与所述第二水平面之间的最大夹角；所述过渡面的曲线为圆弧，该圆弧连接所述第一水平面末端的点与所述第二水平面的起始端的点，且与所述第二水平面相切，其半径R为
Figure FDA0003697054270000031
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