用于航天器姿態(tài)調(diào)整的多功能轉(zhuǎn)臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于航天器姿態(tài)調(diào)整的多功能轉(zhuǎn)臺，包括支撐框架、傾倒機(jī)構(gòu)、俯仰臺、升降機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)臺、行走機(jī)構(gòu)、微調(diào)機(jī)構(gòu)及電控系統(tǒng)，支撐框架底部的四個角設(shè)置有微調(diào)機(jī)構(gòu)，支撐框架上表面的一側(cè)通過銷軸連接傾倒機(jī)構(gòu)的一端，傾倒機(jī)構(gòu)的另一端通過銷軸鉸接在俯仰臺的中央，升降機(jī)構(gòu)設(shè)置在俯仰臺上，回轉(zhuǎn)臺再設(shè)置在升降機(jī)構(gòu)上，支撐框架的底面上還設(shè)置有鄰近微調(diào)機(jī)構(gòu)的行走機(jī)構(gòu)。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)臺較大承載時傾倒、回轉(zhuǎn)、升降、在X、Y、Z三個方向平動電動微調(diào)，及小半徑移動轉(zhuǎn)彎等功能，解決了航天器姿態(tài)調(diào)整的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，滿足航天器總裝過程中的調(diào)姿需求。
【專利說明】用于航天器姿態(tài)調(diào)整的多功能轉(zhuǎn)臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航天器姿態(tài)調(diào)整類工裝【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種多功能轉(zhuǎn)臺，其可以實(shí)現(xiàn)航天器多自由度的姿態(tài)調(diào)整。
【背景技術(shù)】
[0002]某航天器在總裝過程中，在進(jìn)行儀器設(shè)備拆裝、天線及太陽翼對接展開試驗(yàn)等操作時，需要通過轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)、傾倒、升降等多自由度的調(diào)整進(jìn)行航天器姿態(tài)控制?，F(xiàn)有的航天器都是借助兩軸轉(zhuǎn)臺完成調(diào)姿功能，轉(zhuǎn)臺承載航天器可實(shí)現(xiàn)0°?90°傾倒，及0°?360°回轉(zhuǎn)，并在這兩個方向上進(jìn)行航天器姿態(tài)控制。航天器通過轉(zhuǎn)臺由垂直狀態(tài)(中心軸線垂直于地面)傾倒為水平狀態(tài)(中心軸線平行于地面)時，其中心軸線到地面的距離為2300mm?2400mm，而某航天器在進(jìn)行大型天線及太陽翼對接展開試驗(yàn)時，要求其中心軸線到地面的距離為2300mm?3000mm,現(xiàn)有轉(zhuǎn)臺無法滿足天線展開試驗(yàn)使用需求。此外,現(xiàn)有兩軸轉(zhuǎn)臺受結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所限，轉(zhuǎn)彎半徑大，無法實(shí)現(xiàn)有限空間內(nèi)的工位轉(zhuǎn)換。因此需要研制一種新型多功能轉(zhuǎn)臺，以解決該航天器在總裝過程中復(fù)雜的調(diào)姿技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種安全可靠的用于航天器姿態(tài)調(diào)整的多功能轉(zhuǎn)臺，旨在解決現(xiàn)有設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)升降功能、轉(zhuǎn)彎半徑大等問題，滿足航天器多自由度的調(diào)姿需求。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0005]一種用于航天器姿態(tài)調(diào)整的多功能轉(zhuǎn)臺，包括支撐框架、傾倒機(jī)構(gòu)、俯仰臺、升降機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)臺、行走機(jī)構(gòu)、用于多功能轉(zhuǎn)臺的本體自調(diào)平的微調(diào)機(jī)構(gòu)及電控系統(tǒng)，其中，傾倒機(jī)構(gòu)包括兩套組件，分別設(shè)置在支撐框架上表面的兩側(cè)，以使俯仰臺傾倒，每套組件包括有導(dǎo)軌、滑塊、滾珠絲杠、螺母和支撐桿，導(dǎo)軌和滾珠絲杠設(shè)置在支撐框架的上表面，螺母穿設(shè)在滾珠絲杠上，滑塊和螺母的一端分別鉸接在俯仰臺上，通過驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，使滑塊和螺母沿著導(dǎo)軌方向分別在導(dǎo)軌和滾珠絲杠上做直線運(yùn)動，同時帶動俯仰臺繞支撐桿轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)航天器在總裝過程中俯仰姿態(tài)的調(diào)節(jié)，使其能在垂直狀態(tài)和水平狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，支撐框架底部的四個角設(shè)置有微調(diào)機(jī)構(gòu)，支撐框架上表面的一側(cè)通過銷軸連接傾倒機(jī)構(gòu)的一端，傾倒機(jī)構(gòu)的另一端通過銷軸鉸接在俯仰臺的中央，升降機(jī)構(gòu)設(shè)置在俯仰臺上，回轉(zhuǎn)臺再設(shè)置在升降機(jī)構(gòu)上，支撐框架的底面上還設(shè)置有鄰近微調(diào)機(jī)構(gòu)的行走機(jī)構(gòu)。
[0006]其中，回轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有對接法蘭面的適配器，具有承載航天器的接口。
[0007]其中，回轉(zhuǎn)臺上設(shè)置轉(zhuǎn)盤軸承和測量元件，實(shí)現(xiàn)在傾倒0°?90°任意位置時航天器繞本體中心軸線能O?360°正反連續(xù)回轉(zhuǎn)，以及航天器傾倒90°?97°時,可繞中心軸線±6°正反連續(xù)回轉(zhuǎn)。
[0008]其中，升降機(jī)構(gòu)由導(dǎo)軌絲杠構(gòu)成，在航天器中心軸線傾倒到水平狀態(tài)時，在高度方向上具有O?700mm行程范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)功能。
[0009]其中，行走機(jī)構(gòu)為4個電動萬向輪,通過不同的行走控制模式使轉(zhuǎn)臺具有前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、橫向平移及原地旋轉(zhuǎn)等功能。
[0010]其中，微調(diào)機(jī)構(gòu)用于轉(zhuǎn)臺本體的自調(diào)平，通過X、Y、Z三個方向的微調(diào)，使車體達(dá)到水平要求，可通過電動和手動兩種方式實(shí)現(xiàn)微調(diào)功能。
[0011]其中，電控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)、傾倒、升降、行走、微調(diào)等功能的電動控制。
[0012]相對于現(xiàn)有技術(shù)的兩軸轉(zhuǎn)臺，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)臺較大承載時傾倒、回轉(zhuǎn)、升降、在X、Y、Z三個方向平動電動微調(diào)，及小半徑移動轉(zhuǎn)彎等功能，解決了航天器姿態(tài)調(diào)整的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，滿足航天器總裝過程中的調(diào)姿需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1 (a)為本發(fā)明的用于航天器姿態(tài)調(diào)整的多功能轉(zhuǎn)臺航天器垂直停放正視圖；
[0014]圖1 (b)為本發(fā)明的用于航天器姿態(tài)調(diào)整的多功能轉(zhuǎn)臺航天器垂直停放附視圖；
[0015]圖2為本發(fā)明的用于航天器姿態(tài)調(diào)整的多功能轉(zhuǎn)臺航天器水平停放狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1為航天器、2為回轉(zhuǎn)臺、3為俯仰臺、4為升降機(jī)構(gòu)、5為傾倒機(jī)構(gòu)、6為支撐框架、7為行走機(jī)構(gòu)、8為微調(diào)機(jī)構(gòu)、9為電控系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下介紹的是作為本發(fā)明所述內(nèi)容的【具體實(shí)施方式】，下面通過【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的所述內(nèi)容作進(jìn)一步的闡明。當(dāng)然，描述下列【具體實(shí)施方式】只為示例本發(fā)明的不同方面的內(nèi)容，而不應(yīng)理解為限制本發(fā)明范圍。
[0018]圖1 (a)和圖1 (b)分別為本發(fā)明的多功能轉(zhuǎn)臺航天器垂直停放狀態(tài)的正視圖和俯視圖。本發(fā)明的用于航天器姿態(tài)調(diào)整的多功能轉(zhuǎn)臺，包括回轉(zhuǎn)臺2、俯仰臺3、升降機(jī)構(gòu)4、傾倒機(jī)構(gòu)5、支撐框架6、行走機(jī)構(gòu)7、微調(diào)機(jī)構(gòu)8、用于多功能轉(zhuǎn)臺的本體自調(diào)平的微調(diào)機(jī)構(gòu)8及電控系統(tǒng)9，其中，傾倒機(jī)構(gòu)5包括兩套組件，分別設(shè)置在支撐框架上表面的兩側(cè)，以使俯仰臺3傾倒，每套組件包括有導(dǎo)軌、滑塊、滾珠絲杠、螺母和支撐桿，導(dǎo)軌和滾珠絲杠設(shè)置在支撐框架的上表面，螺母穿設(shè)在滾珠絲杠上，滑塊和螺母的一端分別鉸接在俯仰臺上，支撐桿一端通過銷軸鉸接在支撐框架6上，支撐桿另一端通過銷軸鉸接在俯仰臺3的中央，通過驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，使滑塊和螺母沿著導(dǎo)軌方向分別在導(dǎo)軌和滾珠絲杠上做直線運(yùn)動，同時帶動俯仰臺3繞支撐桿轉(zhuǎn)動,從而實(shí)現(xiàn)航天器在總裝過程中俯仰姿態(tài)的調(diào)節(jié),使其能在垂直狀態(tài)和水平狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，支撐框架6底部的四個角設(shè)置有微調(diào)機(jī)構(gòu)8，升降機(jī)構(gòu)4設(shè)置在俯仰臺3上，回轉(zhuǎn)臺2再設(shè)置在升降機(jī)構(gòu)4上，支撐框架6的底面上還設(shè)置有鄰近微調(diào)機(jī)構(gòu)8的行走機(jī)構(gòu)7。
[0019]回轉(zhuǎn)臺2上安裝具有對接法蘭的適配器，航天器通過螺栓與適配器連接固定。升降機(jī)構(gòu)4采用導(dǎo)軌絲杠運(yùn)動機(jī)構(gòu)，包括兩套組件，每套組件包括導(dǎo)軌，滑塊，滾珠絲杠和螺母，導(dǎo)軌和滾珠絲杠分別設(shè)置在俯仰臺3框架的兩側(cè)內(nèi)表面上，回轉(zhuǎn)臺2安裝在升降機(jī)構(gòu)4的滑塊和螺母上，螺母穿設(shè)在滾珠絲杠上，通過驅(qū)動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，使滑塊和螺母沿著導(dǎo)軌方向分別在導(dǎo)軌和絲杠上作直線運(yùn)動，從而帶動回轉(zhuǎn)臺2進(jìn)行升降運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)航天器在圖2所示狀態(tài)下高度調(diào)節(jié)升降；俯仰臺3的外框架一端通過銷軸與傾倒機(jī)構(gòu)5的兩組滑塊和螺母鉸接連接，俯仰臺3的外框架中間位置與傾倒機(jī)構(gòu)5的兩組支撐桿鉸接，傾倒機(jī)構(gòu)5的導(dǎo)軌和滾珠絲杠安裝在支撐框架6的上表面，傾倒機(jī)構(gòu)5的支撐桿一端鉸接在支撐框架6上表面，支撐桿另一端鉸接在俯仰臺3的外框架中央位置處，傾倒機(jī)構(gòu)5采用曲柄滑塊運(yùn)動原理，通過驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)，使滑塊和螺母沿著導(dǎo)軌方向分別在導(dǎo)軌和滾珠絲杠上作直線運(yùn)動，由滑塊和螺母帶動俯仰臺3繞傾倒機(jī)構(gòu)5上的支撐桿轉(zhuǎn)動，可使航天器翻轉(zhuǎn)到圖2所示水平狀態(tài)行走機(jī)構(gòu)7采用4套相同的全向電動輪，分別通過螺栓安裝在支撐框架6的下表面對稱死角位置處，每套全向電動輪包括支座，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)，滾輪座，滾輪，支座上端通過螺栓固定在支撐框架6的下表面，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝在支座下端面，并用螺栓與滾路座上端固定連接，通過驅(qū)動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)帶動滾輪座轉(zhuǎn)向，從而帶動安裝在滾輪座內(nèi)的滾輪轉(zhuǎn)向；轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝在滾輪座側(cè)面，與通過銷軸與滾輪鉸接，同時通過銷軸將滾輪鉸接在滾輪座內(nèi)，通過驅(qū)動行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)滾輪的行走，并通過控制轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)的聯(lián)合作用，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺前進(jìn)，后退轉(zhuǎn)向、橫向平移機(jī)原地旋轉(zhuǎn)等功能；微調(diào)機(jī)構(gòu)8采用4套相同的機(jī)構(gòu)，分別通過螺栓安裝在支撐框架6的下表面四角位置，每套機(jī)構(gòu)包括X向?qū)к壗z杠傳動機(jī)構(gòu)，Y向?qū)к壗z杠傳動機(jī)構(gòu)，Z向螺旋升降機(jī)構(gòu)，支撐底座；X向?qū)к壗z杠傳動機(jī)構(gòu)上的連接板上表面通過螺栓與支撐框架6下表面固定，導(dǎo)軌和絲杠安裝在X向連接板下表面，滑塊和螺母安裝在Y向?qū)к壗z杠傳動機(jī)構(gòu)連接板上表面，Y向?qū)к壓徒z杠安裝在Y向連接板下表面，Y向滑塊和螺母安裝在Z向螺旋升降機(jī)構(gòu)連接板上表面，Z向螺旋升降機(jī)構(gòu)通過球鉸鏈與支撐底座連接，通過X、Y、Z三個方向的協(xié)調(diào)運(yùn)動，調(diào)整轉(zhuǎn)臺車體姿態(tài)，達(dá)到水平狀態(tài)。電控系統(tǒng)9包括控制元件及電控柜，控制元件布置在電控柜內(nèi)，電控柜底板通過螺栓固定安裝連接在在支撐框架6的上表面，控制開關(guān)安裝在電控柜的面板上，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)、傾倒、升降、行走及微調(diào)等功能的控制。
[0020]在一實(shí)施方式中，回轉(zhuǎn)臺由轉(zhuǎn)盤軸承、高精度蝸輪蝸桿副傳動組件、電機(jī)、角度檢測裝置、絕緣件等組成，以使適配器實(shí)現(xiàn)0°?360°旋轉(zhuǎn)。
[0021]在一實(shí)施方式中，適配器與航天器對接法蘭面采用外翻邊形式，可實(shí)現(xiàn)在外側(cè)進(jìn)行緊固件擰緊測力矩操作；在適配器上平均分布8個減輕孔，可實(shí)現(xiàn)從適配器內(nèi)部安裝螺釘。
[0022]在一實(shí)施方式中，在回轉(zhuǎn)臺2的適配器和轉(zhuǎn)盤軸承之間安裝了非金屬絕緣板，保證航天器與轉(zhuǎn)臺本體絕緣。
[0023]在一實(shí)施方式中，升降機(jī)構(gòu)4由電機(jī)、導(dǎo)軌、絲杠、減速器、位置檢測元件、限位開關(guān)等組成，可實(shí)現(xiàn)O?700_高度調(diào)節(jié)，在升降的首未位置設(shè)置了機(jī)械及電氣限位開關(guān)。
[0024]在一實(shí)施方式中，傾倒機(jī)構(gòu)5由電機(jī)、導(dǎo)軌、絲杠、減速器、位置檢測元件、限位開關(guān)等組成，實(shí)現(xiàn)俯仰臺3在0°?97°范圍內(nèi)任意位置傾倒功能。
[0025]在一實(shí)施方式中，行走機(jī)構(gòu)7的4套全向電動輪分別由行走伺服電機(jī)和轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)提供動力，通過不同的行走模式控制使轉(zhuǎn)臺的具有前后向和左右側(cè)向兩個方向平移、原地轉(zhuǎn)向等功能。
[0026]在一實(shí)施方式中，微調(diào)機(jī)構(gòu)8主要由驅(qū)動電機(jī)，精密絲杠、絲母，導(dǎo)軌及位置檢測器等組成，微調(diào)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)臺車體之間安裝球鉸鏈，通過四點(diǎn)協(xié)調(diào)運(yùn)動，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺車體調(diào)水平和平面內(nèi)小角度的扭擺調(diào)節(jié)。
[0027]在一實(shí)施方式中，電控系統(tǒng)主要由工控機(jī)和操控盒組成，可提供系統(tǒng)工作狀態(tài)顯示、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定、故障檢測報警指示、急停處理等功能。[0028]盡管上文對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了詳細(xì)的描述和說明，但應(yīng)該指明的是，我們可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行各種改變和修改，但這些都不脫離本發(fā)明的精神和所附的權(quán)利要求所記載的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于航天器姿態(tài)調(diào)整的多功能轉(zhuǎn)臺，包括支撐框架、傾倒機(jī)構(gòu)、俯仰臺、升降機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)臺、行走機(jī)構(gòu)、用于多功能轉(zhuǎn)臺的本體自調(diào)平的微調(diào)機(jī)構(gòu)及電控系統(tǒng)，其中，傾倒機(jī)構(gòu)包括兩套組件，分別設(shè)置在支撐框架上表面的兩側(cè)，以使俯仰臺傾倒，每套組件包括有導(dǎo)軌、滑塊、滾珠絲杠、螺母和支撐桿，導(dǎo)軌和滾珠絲杠設(shè)置在支撐框架的上表面，螺母穿設(shè)在滾珠絲杠上，滑塊和螺母的一端分別鉸接在俯仰臺上，通過驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，使螺母和滑塊沿著導(dǎo)軌方向分別在導(dǎo)軌和滾珠絲杠上做直線運(yùn)動，同時帶動俯仰臺繞支撐桿轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)航天器在總裝過程中俯仰姿態(tài)的調(diào)節(jié)，使其能在垂直狀態(tài)和水平狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，支撐框架底部的四個角設(shè)置有微調(diào)機(jī)構(gòu)，支撐框架上表面的一側(cè)通過銷軸連接傾倒機(jī)構(gòu)的一端，傾倒機(jī)構(gòu)的另一端通過銷軸鉸接在俯仰臺的中央，升降機(jī)構(gòu)設(shè)置在俯仰臺上，回轉(zhuǎn)臺再設(shè)置在升降機(jī)構(gòu)上，支撐框架的底面上還設(shè)置有鄰近微調(diào)機(jī)構(gòu)的行走機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的多功能轉(zhuǎn)臺，其中，回轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有對接法蘭面的適配器，具有承載航天器的接口。
3.如權(quán)利要求2所述的多功能轉(zhuǎn)臺，其中，回轉(zhuǎn)臺上還設(shè)置轉(zhuǎn)盤軸承和測量元件，能夠在傾倒0°~90°任意位置時航天器繞本體中心軸線O~360°正反連續(xù)回轉(zhuǎn)，以及航天器傾倒90°~97°時，繞中心軸線±6°正反連續(xù)回轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的多功能轉(zhuǎn)臺，其中，升降機(jī)構(gòu)包括有導(dǎo)軌和絲杠，在航天器中心軸線傾倒到水平狀態(tài)時，在高度方向上具有O~700_行程范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)功能。
5.如權(quán)利要求4所述的多功能轉(zhuǎn)臺，其中升降機(jī)構(gòu)由電機(jī)、導(dǎo)軌、絲杠、減速器、位置檢測元件、限位開關(guān)組成。
6.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的多功能轉(zhuǎn)臺，其中，行走機(jī)構(gòu)為四個電動萬向輪，通過不同的行走控制模式使轉(zhuǎn)臺具有前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、橫向平移及原地旋轉(zhuǎn)功能。
7.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的多功能轉(zhuǎn)臺，其中，微調(diào)機(jī)構(gòu)用于轉(zhuǎn)臺本體的自調(diào)平，通過X、Y、Z三個方向的微調(diào)，使車體達(dá)到水平要求，可通過電動和手動兩種方式實(shí)現(xiàn)微調(diào)功能。
8.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的多功能轉(zhuǎn)臺，其中，電控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)、傾倒、升降、行走、微調(diào)功能的電動控制。
【文檔編號】B25H1/14GK104015171SQ201410226948
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】李曉歡, 萬畢樂, 王再成, 楊春生, 傅浩, 祝亞宏, 易旺民, 張強(qiáng), 張益丹, 于兆吉 申請人:北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所