一種新型六自由度衛星側板安裝設備的製作方法

2023-07-26 09:50:01

本發明涉及一種衛星側板裝星裝置，特別是涉及一種通用化的可多自由度調節的側板裝星裝置。

背景技術：

衛星的很多單機都裝在側板上，側板豎直安裝在衛星的框架上。目前很多側板加單機的重量能達到200Kg，尺寸在1m至3m之間，離地高度從1m至3m不等。現階段安裝側板均使用側板安裝車，該車需具備剎車狀態下的前後左右移動、上下升降、側板翻轉、側板繞豎直軸線和水平軸線轉動的功能。此外，由於側板在與衛星對接時為升高後的豎直放置狀態，其質心位置與側板車的升降機構間有較大的懸臂，當側板處於與衛星對接的狀態時，架車機械結構上不允許存在變形或者離地高度的變化，且處於高位的側板不允許發生晃動。

對於同本發明類似的技術，申請號為201510819914.5的專利《一種新型衛星側板裝星架車》，使用電動推桿驅動的雙搖臂式升降機構，特別適用於大型側板的安裝，然而其電控系統複雜，造價較為高昂。

技術實現要素：

針對上述現有技術中的缺陷，本發明提供一種新型六自由度衛星側板安裝設備，相比於現有技術，採用不同的升降方式與姿態調節方式，其突出優點為結構緊湊、特別適用於中小型尺寸(1-1.5m見方)側板的安裝，且該設備電控系統簡單、設備造價低，經濟性高。此外，本發明的姿態調節機構的位置與使用的便利性均高於現有技術。

為達到上述目的，本發明所採用的技術方案如下：

一種新型六自由度衛星側板安裝設備，包括1級底座、2級底座、3級底座、框架式升降機構、平行四邊形升降機構、姿態調節機構、側板轉接框，所述2級底座能夠在1級底座上進行前後移動，並作為3級底座在左右方向移動的底座，所述3級底座承載其上的框架式升降機構、平行四邊形升降機構和姿態調節機構，所述平行四邊形升降機構安裝在框架式升降機構上部，所述側板轉接框為設備提供其與側板之間的安裝接口，並為側板和設備之間提供一個安全距離，防止可能的突出物磕碰。

所述1級底座上設置有直線導軌、梯形絲槓、可展開支撐、帶剎車腳輪、扶手，其中絲槓和導軌用於設備在前進方向的移動，可展開支撐為側板處於翻轉狀態下質心偏移時提供支撐，帶剎車腳輪和扶手用於設備在廠房內的轉運。

所述2級底座為方鋼管焊接的框架結構，其上設置有直線導軌、梯形絲槓、導軌滑塊，其自身可在1級底座上進行前後移動(X向移動)，並作為3級底座在左右方向移動的底座。

所述3級底座為鋼板結構，其上安裝有絲槓升降機、升降框架固定部分、升降電機，其下安裝有導軌滑塊、絲槓螺母等配件。3級底座用於承載其上的升降機構和姿態調節機構，並可相對於2級底座進行左右移動(Y向移動)。

所述框架式升降機構分為固定部分和升降部分。所述固定部分為兩個面對面的C型框架，該C型框架的底部固定在3級底座上，頂部使用橫杆進行封閉，使其成為立方體結構；其後背安裝電控櫃，側面安裝工具箱和遙控器收納盒，前部安裝電纜拖鏈。所述升降部分為方鋼焊接的立方體框架，與固定框架之間通過豎直安裝的直線導軌和導軌滑塊進行連接並形成直線運動副。其下部安裝絲槓升降機的活動螺母，上部安裝平行四邊形升降機構的基座。

所述平行四邊形升降機構為懸臂式框架結構，分為長邊和短邊；長邊共四根方管，一端固定在其安裝基座上，另一端安裝有姿態調節機構。短邊的一端與安裝基座一體，為固定端，另一端與姿態調節機構一體，為活動端。短邊活動端可繞安裝基座進行旋轉，旋轉力由充當平行四邊形機構斜邊的電動推桿提供。

所述姿態調節機構由繞Y向旋轉框、繞Z向偏擺框、繞X向旋轉框、繞Y向旋轉軸、繞Z向旋轉軸、絲槓升降機、升降機安裝座、繞Z向偏擺調節手輪、繞X向旋轉調節手輪、Z向偏擺鎖緊手輪、X向旋轉鎖緊手輪組成。姿態調節機構能夠實現側板繞Y軸0～90°的旋轉、繞X軸±5°的轉動、繞Z軸±5°的偏擺。

所述繞Y向旋轉框在Y向通過一根繞Y向旋轉軸與平行四邊形升降機構短邊的上部、平行四邊形升降機構的長邊活動端以及電動推桿的伸出端進行串接，其另一側在Z向通過一根繞Z向旋轉軸與繞Z向偏擺框串接。所述繞Z向偏擺框的中部設有一個圓孔，繞X向旋轉框通過該圓孔與繞Z向偏擺框進行連接，兩者間通過四氟墊片進行潤滑。

所述升降機安裝座安裝在平行四邊形升降機構的短邊活動端，並可相對短邊活動端進行旋轉，絲槓升降機的機座安裝在升降機安裝座上，活動杆與繞Z向旋轉軸的下端鉸接，推動繞Z向旋轉軸以繞Y向旋轉軸為圓心進行轉動，並帶動繞Y向旋轉框和繞Z向偏擺框的轉動。

所述繞Z向偏擺調節手輪為花籃螺栓式結構，兩端為帶螺紋軸的鉸鏈，中間為與螺紋軸對接的帶內螺紋的手輪。轉動手輪可使繞Y向旋轉框和繞Z向偏擺框相對於繞Z向旋轉軸進行小角度的轉動。Z向偏擺鎖緊手輪可對調整好的偏擺角度進行鎖定，防止設備使用過程中出現的鬆動。

所述繞X向旋轉調節手輪的轉軸為一跟帶外螺紋的長杆，杆的端部與繞Z向偏擺框之間通過一個帶內孔的鉸鏈座連接，可進行小角度的轉動。杆的中部螺紋段與繞X向旋轉框之間通過一個帶內螺紋孔的鉸鏈座連接，可進行小角度的轉動。該機構可使繞Z向偏擺框與繞X向旋轉框之間產生小角度的旋轉。

所述側板轉接框為鋁管或鋁板的焊接結構，安裝在繞X向旋轉框的外側，用於為該設備提供與側板之間的安裝接口，並為側板和設備之間提供一個安全距離，防止可能的突出物磕碰。

本發明的有益效果是：相比於現有技術，本發明對各自由度進行了合理的布局，將直線運動的三個自由度布置在底盤區域，將旋轉運動的三個自由度布置在與側板最近的活動端，減小了旋轉半徑，使側板的旋轉調節更加可靠便利。升降機構使用了平行四邊形升降機構和框架式升降機構相結合的方式，可實現大範圍的升降運動和短距離的微調，且側板的運動方式為直上直下，兩種升降機構可分開控制，電路系統簡單可靠。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為背景技術中的側板安裝設備示意圖；

圖2為本發明一實施例的設備停放狀態圖；

圖3為本發明一實施例的設備工作狀態俯視圖；

圖4為本發明一實施例的設備升降機構工作狀態圖；

圖5為本發明一實施例的設備姿態調節機構後視圖；

圖6為本發明一實施例的設備姿態調節機構側視圖；

圖7為本發明一實施例的設備姿態調節機構俯視圖。

圖中，1、可展開支撐，2、轉運輪，3、3級底座，4、2級底座，5、1級底座，6、牽引扶手，7、升降機構電機，8、工具箱/電控櫃，9、遙控器盒，10、框式升降機構固定部分，11、電動推桿，12、平行四邊形升降機構長邊，13、側板轉接框，14、姿態調節機構，15、平行四邊形升降機構短邊，16、直線導軌，17、梯形絲槓(帶手柄)，18、導軌滑塊，19、安裝基座，20、長邊連接板，21、框式升降機構升降部分，22、升降導向機構，23、繞Z向偏擺調節手輪，24、繞Z向旋轉軸，25、繞Y向旋轉框，26、繞Z向偏擺框，27、繞X向旋轉框，28、絲槓升降機，29、絲槓升降機活動端，30、繞Y向旋轉軸，31、Z向偏擺鎖緊手輪，32、X向旋轉鎖緊手輪，33、繞X向旋轉調節手輪，34、升降機安裝座。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。

本發明提出一種六自由度的側板安裝設備，特別適用於中小型尺寸(1m-2m)見方，安裝高度為0.5m-2m的側板的安裝。該設備的結構尺寸、使用便利性和造價均優於現有技術。

參考圖1～圖7，本發明包括可展開支撐1、轉運輪2、3級底座3、2級底座4、1級底座5、牽引扶手6、升降機構電機7、工具箱/電控櫃8、遙控器盒9、框式升降機構10/21、平行四邊形升降機構11/12/15、側板轉接框13、姿態調節機構14。

1級底座5為鋼管焊接型框式結構，中間部分為菱形加強框，四角位置安裝了4個萬向轉運輪2，前後位置安裝了可展開支撐1，後側安裝有牽引扶手6。其上部並行放置了用於為2級底座4在設備長度方向(X向)進行移動的直線導軌16和梯形絲槓17。

2級底座4為鋼管焊接型框式結構，尺寸較1級底座5小，通過導軌滑塊18放置在1級底座5的直線導軌16上。2級底座4上安裝有直線導軌16和梯形絲槓17，用於安裝其上的3級底座3，實現3級底座3在設備寬度方向(Y向)的移動。

3級底座3為鋼板結構，通過其上的導軌滑塊18與2級底座4連接，其上部的中間位置安裝有框式升降機構固定部分10(包括面對面的C型框架和置於框架中間的絲槓升降機)，後方安裝有升降機構電機7。

框式升降機構分為固定部分10和升降部分21，兩者通過絲槓升降機進行動力傳輸，使用升降導向機構22進行導向。升降機構的電控櫃和工具箱8、遙控器盒9等配件均安裝在固定部分的兩側和後背。平行四邊形升降機構主要由平行四邊形升降機構長邊12、平行四邊形升降機構短邊15、電動推桿11、安裝基座19、長邊連接板20組成。長邊12共4根，分上下側放置，每側並排2根，其一端固定在安裝基座19上，另一端與短邊15連接。長邊12與短邊15通過2根旋轉軸串接後形成框式結構，該框式結構通過上側的2根長邊12與長邊連接板20的焊接式結構獲得更高的抗扭轉穩定性。安裝基座19與框式升降機構升降部分21硬連接，使該組合式升降機構形成串聯。電動推桿11的兩端安裝在平行四邊形升降機構的對角線位置，其中固定杆安裝在下側的長邊12與安裝基座19的連接鉸鏈軸處，活動杆安裝在上側的長邊12與短邊15的連接鉸鏈軸(繞Y向旋轉軸30)處。電動推桿11活動杆的伸縮使長邊12和短邊15相對於安裝基座19進行轉動，實現設備繞Y軸的旋轉。

姿態調節機構由繞Y向旋轉框25、繞Z向偏擺框26、繞X向旋轉框27、繞Y向旋轉軸30、繞Z向旋轉軸24、絲槓升降機28、升降機安裝座34、繞Z向偏擺調節手輪23、繞X向旋轉調節手輪33、Z向偏擺鎖緊手輪31、X向旋轉鎖緊手輪32組成。其中繞Y向旋轉框25、電動推桿11的活動端、平行四邊形升降機構長邊12上側兩根杆的活動端、平行四邊形升降機構短邊15的上端通過繞Y向旋轉軸30串接，作為姿態調節機構的旋轉軸。平行四邊形升降機構短邊15的下端彎折處安裝升降機安裝座34，其上安裝絲槓升降機28的底座。繞Y向旋轉框25和繞Z向偏擺框26之間通過繞Z向旋轉軸24進行連接，且繞Z向旋轉軸24的下端與電動推桿11的活動端通過銷軸連接，使繞Y向旋轉框25和繞Z向偏擺框26可以在電動推桿11的作用下繞繞Y向旋轉軸30進行旋轉。

繞Z向偏擺調節手輪23的兩端安裝在繞Y向旋轉框25和繞Z向偏擺框26之間，通過手輪的轉動使該兩零件能繞繞Z向旋轉軸24進行小角度的轉動。該角度調節完成後，通過旋轉Z向偏擺鎖緊手輪31可將上述兩零件進行限位。繞X向旋轉調節手輪33的兩端分別安裝在繞Z向偏擺框26和繞X向旋轉框27上，通過手輪的轉動使該兩零件能繞X向進行小角度的轉動。該角度調節完成後，通過旋轉X向旋轉鎖緊手輪32可將上述兩零件進行限位。

側板轉接框13安裝在繞X向旋轉框27上，為其上安裝的產品提供一個安全的偏置距離。

以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變化或修改，這並不影響本發明的實質內容。在不衝突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特徵可以任意相互組合。