一種氣動分度裝置的製作方法
2023-06-20 20:45:06 2
本發明涉及一種全自動探空系統部件，尤其是一種氣動分度裝置。
背景技術：
高空氣象探測是目前大氣常規探測最主要手段之一，是指雷達跟蹤氣球攜帶的探空儀以自由升空方式對自地球表面到幾萬米高度空間空氣運動的狀態（風向、風速）和氣象要素（氣壓、溫度、溼度）的變化進行探測、收集、處理的活動和工作過程。常規高空氣象探測探空儀及探空氣球準備均由人工完成，要實現高空氣象探測探測智能化無人化，其首先要解決探空儀及探空氣球準備的智能化無人化。氣動分度裝置是全自動探空系統的核心部件之一，為全自動探空系統的研製成功的必要條件。所以設計一種全自動探空系統中的氣動分度裝置是解決在無人的情況下，如何實現探空氣球和探空儀自動加載的必要裝置。
技術實現要素：
本發明的目的在於：提供一種全自動探空系統中的氣動分度裝置，從而解決在無人的情況下的精確定位，以進一步實現探空氣球和探空儀自動加載。
為了實現上述發明目的，本發明提供了一種氣動分度裝置，包括底座板、氣缸、擋板、推板、驅動板、分度推爪、棘爪、導向杆、壓簧以及安裝板；氣缸固定安裝在底座板上，並在底座板上設有與氣缸的活塞杆相平行的兩根導軌；擋板固定安裝在底座板上，活塞杆的伸出端貫穿擋板後安裝在推板上；推板的下邊緣扣於兩根導軌上，並可沿兩根導軌來回滑動；在驅動板的邊緣垂直設有安裝板，安裝板固定安裝在推板上，驅動板與底座板相平行；分度推爪通過轉軸旋轉式安裝在驅動板上，並在驅動板上設有用於推動分度推爪旋轉的扭簧以及用於限制分度推爪旋轉角度的限位柱；安裝板為l形板，一側固定安裝在底座板上，另一側與底座板相垂直；棘爪旋轉式安裝在底座板上，並在棘爪上設有插孔；導向杆安裝在安裝板與底座板相垂直的側板上，壓簧套設在導向杆上，且壓簧的端部伸入插孔內。
採用氣缸作為裝置的主要動力源，而不使用電機，避免了有氫氣場合直接用電的安全隱患，而且以氣動為動力易於實現標準化，簡化了結構，還具有過載保護功能；採用分度推爪在氣缸的推動作用下實現對轉盤上間隔設置的分度定位銷的逐一推動，使得轉盤進行逆時針轉動，並在扭簧和限位柱的作用下確保旋轉安裝的分度推爪在推動過程中不會出現擺動，而在分度推爪回退時實現順時針擺動，從而跳過後一個分度定位銷，進入下一個推動工位；採用棘爪、導向杆和壓簧構成限位機構，能夠在分度推爪推送到位後實現對相鄰兩根分度定位銷進行同時限位，實現轉盤的順時針和逆時針的同時有效定位；採用推板的設計既用於安裝驅動板，又實現活塞杆的支撐，確保推動過程的穩定性。
作為本發明的進一步限定方案，分度推爪為條形板，並在條形板一側長度邊緣的兩端分別設有凸角和切角，在另一側長度邊緣設有斜槽；凸角為直角三角形，且直角三角形的一側直角邊與條形板長度邊緣固接，另一側直角邊與條形板寬度邊緣平齊；在驅動板設有扭簧柱和凸柱；扭簧安裝在扭簧柱上，一根扭臂支撐在凸柱上，另一根扭臂支撐在斜槽上。採用凸角的設計能夠在推送過程中使得分度推爪的推送邊緣寬度較大，確保分度定位銷即使在轉盤轉動時也能有效推動，另外凸角在分度推爪回退時在後一分度定位銷的作用下壓動分度推爪順時針旋轉，同時在分度推爪推送到位時同樣能夠實現順時針限位；採用切角能夠防止分度推爪順時針旋轉是碰撞到定位塊。
作為本發明的進一步限定方案，限位柱阻擋分度推爪逆時針旋轉，扭簧推動分度推爪逆時針旋轉按壓在限位柱上。採用限位柱和扭簧的作用實現分度推爪的逆時針限位和順時針彈性支撐。
作為本發明的進一步限定方案，在驅動板的端部螺紋安裝有一根推桿；在底座板上通過銷軸旋轉式設有限位塊；在限位塊上設有短軸；在推桿的端部設有安裝頭，在安裝頭上設有腰形孔；短軸插裝在腰形孔上，且腰形孔的孔口長度方向與推桿的軸向相垂直；在推桿上旋合有固定螺母。採用限位塊與推桿的連接，從而實現驅動板的端部支撐，即使在驅動板來回推送過程中，在限位塊的旋轉配合作用下也能實現穩定支撐；採用腰形孔的作用使得在限位塊的旋轉時短軸的位移也能在腰形孔範圍內。
作為本發明的進一步限定方案，在底座板上且位於限位塊的旋轉方向上設有擋塊，並在限位塊上且與擋塊相對的邊緣處設有支撐坡面。採用限位塊能夠實現驅動板的推送行程，起到精確定位控制，確保轉盤的分度精度，另外支撐坡面能夠與擋塊緊密接觸，從而確保分度精度。
作為本發明的進一步限定方案，在驅動板上通過固定軸旋轉式安裝有定位塊；在定位塊的上側面上通過螺釘安裝有定位墊；在定位塊上設有調節腰形孔；在驅動板上設有插裝在調節腰形孔內的限位杆。採用定位塊跟隨驅動板一起運動，當分度推爪推送至分度位置時，下一根分度定位銷剛好支撐在定位墊上，從而實現穩定的支撐，進一步確保分度精度，防止轉盤在定位時出現逆時針位移。
作為本發明的進一步限定方案，在驅動板上設有調節支座，在調節支座上旋合有調節螺栓，並在調節螺栓上旋合有限位螺母；調節螺栓的螺杆端部支撐在定位塊的下側面上。採用調節螺栓和限位螺母的作用能夠實現定位塊傾斜角度的調節，從而滿足不同型號直徑的分度定位銷定位使用，具有明顯的適用性能。
作為本發明的進一步限定方案，在氣缸上設有用於測量活塞位置的位置傳感器；在底座板上且位於氣缸的底座側邊設有限位擋條；在氣缸的進氣口處和出氣口處均設有一個電磁閥。採用位置傳感器能夠便於反饋控制氣缸的行程，實現分度推送的精確控制；採用電磁閥實現氣缸的遠程可控性，便於無人參與使用。
作為本發明的進一步限定方案，在底座板上設有滑輪支座，在滑輪支座上旋轉式設有滑輪，在滑輪的輪面上設有摩擦面層；驅動板的邊緣支撐於摩擦面層上。採用滑輪的設計能夠實現驅動板的支撐，在驅動板上的分度推爪以及定位塊與分度定位銷接觸時起到防止晃動的作用，對驅動板的另一側邊緣進行有效支撐；採用摩擦面層實現滾動支撐，防止長期使用摩擦造成間隙，造成輕微的晃動。
作為本發明的進一步限定方案，在導向杆上設有外螺紋，導向杆貫穿安裝板上與底座板相垂直的側板，並在側板兩側均旋合有定位螺母。採用定位螺母能夠便於調節導向杆上的壓簧對棘爪的彈性支撐力，滿足現場調試需求。
本發明的有益效果在於：採用氣缸作為裝置的主要動力源，而不使用電機，避免了有氫氣場合直接用電的安全隱患，而且以氣動為動力易於實現標準化，簡化了結構，還具有過載保護功能；採用分度推爪在氣缸的推動作用下實現對轉盤上間隔設置的分度定位銷的逐一推動，使得轉盤進行逆時針轉動，並在扭簧和限位柱的作用下確保旋轉安裝的分度推爪在推動過程中不會出現擺動，而在分度推爪回退時實現順時針擺動，從而跳過後一個分度定位銷，進入下一個推動工位；採用棘爪、導向杆和壓簧構成限位機構，能夠在分度推爪推送到位後實現對相鄰兩根分度定位銷進行同時限位，實現轉盤的順時針和逆時針的同時有效定位；採用推板的設計既用於安裝驅動板，又實現活塞杆的支撐，確保推動過程的穩定性。
附圖說明
圖1為本發明的整體俯視結構示意圖；
圖2為圖1中a-a處的局部剖視圖；
圖3為本發明的定位塊結構示意圖；
圖4為本發明的限位塊結構示意圖；
圖5為本發明的分度推爪結構示意圖。
圖中:1、底座板，2、氣缸，3、限位擋條，4、位置傳感器，5、電磁閥，6、擋板，7、導軌，8、活塞杆，9、推板，10、安裝板，11、驅動板，12、分度推爪，13、定位塊，14、定位墊，15、調節支座，16、限位柱，17、轉軸，18、扭簧，19、限位螺母，20、調節螺栓，21、滑輪支座，22、滑輪，23、摩擦面層，24、螺釘，25、固定軸，26、調節腰形孔，27、推桿，28、墊片，29、固定螺母，30、限位塊，31、銷軸，32、擋塊，33、斜槽，34、安裝板，35、導向杆，36、壓簧，37、定位螺母，38、棘爪，39、插孔，40、轉盤，41、分度定位銷，42、支撐坡面，43、安裝頭，44、短軸，45、腰形孔，46、切角，47、凸角。
具體實施方式
如圖1-5所示，本發明公開的一種氣動分度裝置包括：底座板1、氣缸2、擋板6、推板9、驅動板11、分度推爪12、棘爪38、導向杆35、壓簧36以及安裝板34。
其中，氣缸2固定安裝在底座板1上，並在底座板1上設有與氣缸2的活塞杆8相平行的兩根導軌7；擋板6固定安裝在底座板1上，活塞杆8的伸出端貫穿擋板6後安裝在推板9上；推板9的下邊緣扣於兩根導軌7上，並可沿兩根導軌7來回滑動；在驅動板11的邊緣垂直設有安裝板10，安裝板10固定安裝在推板9上，驅動板11與底座板1相平行；分度推爪12通過轉軸17旋轉式安裝在驅動板11上，並在驅動板11上設有用於推動分度推爪12旋轉的扭簧18以及用於限制分度推爪12旋轉角度的限位柱16；安裝板34為l形板，一側固定安裝在底座板1上，另一側與底座板1相垂直；棘爪38旋轉式安裝在底座板1上，並在棘爪38上設有插孔39；在棘爪38設有同時與轉盤40上相鄰兩根分度定位銷41接觸的拐角，且兩根分度定位銷41分別接觸拐角的兩側；導向杆35安裝在安裝板34與底座板1相垂直的側板上，壓簧36套設在導向杆35上，且壓簧36的端部伸入插孔39內。
本實施例中，分度推爪12為條形板，並在條形板一側長度邊緣的兩端分別設有凸角47和切角46，在另一側長度邊緣設有斜槽33；凸角47為直角三角形，且直角三角形的一側直角邊與條形板長度邊緣固接，另一側直角邊與條形板寬度邊緣平齊；在驅動板11設有扭簧柱和凸柱；扭簧18安裝在扭簧柱上，一根扭臂支撐在凸柱上，另一根扭臂支撐在斜槽33上；限位柱16阻擋分度推爪12逆時針旋轉，扭簧18推動分度推爪12逆時針旋轉按壓在限位柱16上；在驅動板11的端部螺紋安裝有一根推桿27；在底座板1上通過銷軸31旋轉式設有限位塊30；在限位塊30上設有短軸44；在推桿27的端部設有安裝頭43，在安裝頭43上設有腰形孔45；短軸44插裝在腰形孔45上，且腰形孔45的孔口長度方向與推桿27的軸向相垂直；在短軸44和銷軸31的端部均通過墊片28和開口銷進行固定；在推桿27上旋合有固定螺母29；在底座板1上且位於限位塊30的旋轉方向上設有擋塊32，並在限位塊30上且與擋塊32相對的邊緣處設有支撐坡面42；在驅動板11上通過固定軸25旋轉式安裝有定位塊13；在定位塊13的上側面上通過螺釘24安裝有定位墊14；在定位塊13上設有調節腰形孔26；在驅動板11上設有插裝在調節腰形孔26內的限位杆27；在驅動板11上設有調節支座15，在調節支座15上旋合有調節螺栓20，並在調節螺栓20上旋合有限位螺母19；調節螺栓20的螺杆端部支撐在定位塊13的下側面上；在氣缸2上設有用於測量活塞位置的位置傳感器4；在底座板1上且位於氣缸2的底座側邊設有限位擋條3；在氣缸2的進氣口處和出氣口處均設有一個電磁閥5；在底座板1上設有滑輪支座21，在滑輪支座21上旋轉式設有滑輪22，在滑輪22的輪面上設有摩擦面層23；驅動板11的邊緣支撐於摩擦面層23上；在導向杆35上設有外螺紋，導向杆35貫穿安裝板34上與底座板1相垂直的側板，並在側板兩側均旋合有定位螺母37。
本發明公開的一種氣動分度裝置在使用時，氣動分度裝置為轉盤40的轉動提供動力的同時通過控制氣動分度裝置直線運動距離的精度，控制轉盤40的精確轉動；通過對氣動分度裝置直線運動精度控制，使轉盤40每轉動一次其轉動角度控制在15°±5″以內。
在進行往返直線運動控制時，是由計算機基於位置傳感器4的檢測來控制氣缸運動實現的，氣缸2上安裝兩個位置傳感器4，兩個位置傳感器4的距離即為分度推爪12的行程，可以對圓周進行24等分分度並可指示活塞杆8所處位置及工作狀態（起始位、末端位、運動中）。位置傳感器4還具有提供計算機切斷氣源指令，防止急剎車引起設備過衝造成運行不平穩和降低設備壽命。
在轉盤轉到指定位置具有自動鎖死功能，在轉盤40轉到指定位置精確定位後，必須固定鎖死，才可轉入下一步工作。到位鎖死是由定位塊13、分度推爪12和棘爪38聯合作用實現的。當氣動分度裝置上的活塞杆8運動到設定位置，位置傳感器4工作，計算機發出指令通過電磁閥5切斷氣源，此時定位塊13剛好處在限制分度定位銷41轉動的位置，阻止轉盤40逆時針轉動，同時分度推爪12機械限位剛好作用，阻止轉盤40順時針轉動，棘爪38具有阻止轉盤40順時針和逆時針轉動的功能，此時轉盤40被固定鎖死。
本發明公開的一種氣動分度裝置的有益效果：
（1）氣動分度裝置是全自動探空系統的重要組成，是實現無人狀態下探空儀及探空氣球自動加載的關鍵部件。
（2）常規高空氣象站的氣象觀測，需要3-4人協同工作才能完成一次探測任務，所需人力成本很高，尤其在西部無人及其它少人地區（偏遠山區、沙漠、湖海）等氣候敏感地區高空氣象站的布局還存在空白，採用該分度裝置後無需人工。
（3）從氣象觀測技術的前景來看，「遙感、遙測、連續、自動化」是主要的發展方向，高空觀測系統自動化這一全新的觀測技術，也越來越受到氣象部門的重視；該系統具有無需人在站點值守、惡劣環境下（特別是大風天氣）放球能力、系統運行的遠程監控診斷能力等特點，為不適合人類居住，基礎建設困難，但是對於天氣系統的形成與發展的監測具有重要意義地區（如我國的青藏高原地區）的高空觀測臺站的建設提供了全新的思路。
（4）全自動探空系統不僅能降低運行成本，也可以提高數據的有效性和時效性，同時也給站點選擇和觀測時間提供了很大的餘地。全自動探空技術的業務化應用將豐富我國氣象裝備的技術手段及綜合監測能力，適應氣象綜合觀測從人工、定性觀測向自動化遙感遙測、定量觀測轉變的迫切需求，實現高準確度、高時空解析度、連續、自動、一體化定量觀測的目標，對氣象災害預警、氣候變化監測和氣象氣候預報服務方面將發揮巨大的社會效益和直接與間接的經濟效益。所以氣動分度裝置的研製成功，為全自動探空系統研製成功創造了條件。