一种通用框架式可调翻转装备的制作方法

1.本发明属于航天大型光学设备翻转装配领域，尤其是涉及一种通用框架式可调翻转装备。


背景技术：

2.航天器功能的增多势必会带来航天器载荷体积的增大，航天大型光学设备在安装过程中需要进行精确翻转、调姿等操作，目前航天器的翻转大多通过多维转台，专用性强，翻转角度固定，且成本较高。为了克服现有技术的不足，现在针对航天大型光学设备翻转装配需求设计了一种大尺寸、高承载、0～180
°
翻转角度的通用框架式翻转装备。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明旨在提出一种通用框架式可调翻转装备，以解决现有技术的不足。
4.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种通用框架式可调翻转装备，包括支撑框架工装、翻转工装、载荷工装、2个驱动机构和2个制动机构，所述翻转工装位于支撑框架工装内部，翻转工装内部可拆卸连接至载荷工装，载荷工装内部安装光学载荷模拟件，翻转工装两端分别连接一个驱动机构，每个驱动机构均连接一个制动机构， 2个制动机构底部分别固定至翻转工装两侧，所述驱动机构和制动机构均信号连接至控制器。
6.进一步的，所述支撑框架工装包括支撑框架本体、若干垫铁、若干万向吊环和若干氮气弹簧，所述支撑框架本体为u形结构，支撑框架本体底部均布若干垫铁，支撑框架本体内部安装翻转工装，支撑框架本体凹槽部、顶部两侧分别均布若干万向吊环，支撑框架本体两侧均布若干氮气弹簧，每个氮气弹簧的顶部均与翻转工装相接触。
7.进一步的，所述翻转工装包括翻转本体、若干螺钉压板、若干锁紧器和若干转轴支撑器，所述翻转本体为u形结构，翻转本体两侧分别连接一个驱动机构，翻转本体内部安装载荷工装，翻转本体的凹槽部分布若干螺钉压板，翻转本体凹槽部两侧均布若干锁紧器，翻转本体顶部两侧固定连接若干转轴支撑器。
8.进一步的，所述锁紧器包括定位板、y轴滑动组件、2个x轴导轨、x 轴滑块、x轴丝杆和固定座，所述x轴滑块为t形结构，x轴滑块底部分别滑动连接至2个x轴导轨，x轴滑块一侧连接至y轴滑动组件，y轴滑动组件一侧连接至定位板，x轴滑块另一侧设有固定座，x轴滑块中部、固定座中部均活动套接至x轴丝杆外壁。
9.进一步的，所述转轴支撑器包括支撑本体、弹簧销轴、支撑板、调节滑块、导向光轴和2个调节滑轨，所述支撑本体顶部连接至弹簧销轴，支撑本体一侧通过丝杆连接至支撑板，支撑板用于定位载荷工装，支撑本体另一侧连接至调节滑块，调节滑块底部中部连接至导向光轴，导向光轴固定至翻转本体一侧，调节滑块底部两侧分别滑动连接一个调节滑轨，每个调节滑轨底部均固定至翻转本体一侧。
10.进一步的，所述载荷工装包括载荷框架，载荷框架为u形结构，载荷框架内部安装光学载荷模拟件，载荷框架底部卡接至螺钉压板、锁紧器，载荷框架两侧开设有若干定位槽，定位槽与支撑板配合使用。
11.相对于现有技术，本发明所述的一种通用框架式可调翻转装备具有以下优势：
12.(1)本发明所述的一种通用框架式可调翻转装备，适应大尺寸，高承载航天器的通用翻转、调姿与装配，适用范围广，通用性强；提升翻转载荷在水平位置时的调姿装配刚度，保证装配过程的平稳性；翻转过程操作简单，翻转速度可控，整体质心自适应，翻转过程平稳，具备防倾覆措施。
附图说明
13.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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：
14.图1为本发明实施例所述的带模拟翻转航天器的一种框架式柔性翻转机构的结构示意图；
15.图2为本发明实施例所述的翻转装备结构示意图；
16.图3为本发明实施例所述的翻转装备支撑框架示意图；
17.图4为本发明实施例所述的翻转装备翻转本体架示意图；
18.图5为本发明实施例所述的转轴支撑器示意图；
19.图6为本发明实施例所述的锁紧器示意图；
20.图7为本发明实施例所述的锁紧器剖视图。
21.附图标记说明：
22.1、支撑框架工装；11、支撑框架本体；12、垫铁；13、万向吊环；14、氮气弹簧；2、翻转工装；21、翻转本体；22、螺钉压板；23、锁紧器；231、定位板；232、y轴滑动组件；233、x轴导轨；234、x轴滑块；235、x轴丝杆；236、固定座；24、转轴支撑器；241、支撑本体；242、弹簧销轴；243、支撑板；244、调节滑块；245、导向光轴；246、调节滑轨；3、驱动机构； 4、制动机构；5、载荷工装；51、载荷框架；52、定位槽；6、光学载荷模拟件。
具体实施方式
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
27.如图1至图7所示，一种通用框架式可调翻转装备，包括支撑框架工装 1、翻转工装2、载荷工装5、2个驱动机构3和2个制动机构4，所述翻转工装2位于支撑框架工装1内部，翻转工装2内部可拆卸连接至载荷工装5，载荷工装5内部安装光学载荷模拟件6，翻转工装2两端分别连接一个驱动机构3，每个驱动机构3均连接一个制动机构4，2个制动机构4底部分别固定至翻转工装2两侧，所述驱动机构3和制动机构4均信号连接至控制器。所述控制器可以为现有的plc也可以为工控机，在本实施例里，驱动机构3 均连接一个制动机构4均为现有技术，驱动机构3可以为伺服电机驱动，也可以为伺服电机加行星减速机，也可以为伺服电机加行星减速机加蜗轮蜗杆，制动机构4可以为电液制动器。本发明所述的一种通用框架式可调翻转装备，适应大尺寸，高承载航天器的通用翻转、调姿与装配，适用范围广，通用性强；提升翻转载荷在水平位置时的调姿装配刚度，保证装配过程的平稳性；翻转过程操作简单，翻转速度可控，整体质心自适应，翻转过程平稳，具备防倾覆措施。
28.所述支撑框架工装1包括支撑框架本体11、若干垫铁12、若干万向吊环13和若干氮气弹簧14，所述支撑框架本体11为u形结构，支撑框架本体 11底部均布若干垫铁12，支撑框架本体11内部安装翻转工装2，支撑框架本体11凹槽部、顶部两侧分别均布若干万向吊环13，支撑框架本体11两侧均布若干氮气弹簧14，每个氮气弹簧14的顶部均与翻转工装2相接触。在本实施例里，支撑框架本体11采用h型钢、钢板焊接结构。在支撑框架本体11上设有8个吊点，用于不同工况条件下的起吊。支撑框架本体11上装有氮气弹簧14起到对翻转设备进行限位缓冲的作用。
29.所述翻转工装2包括翻转本体21、若干螺钉压板22、若干锁紧器23和若干转轴支撑器24，所述翻转本体21为u形结构，翻转本体21两侧分别连接一个驱动机构3，翻转本体21内部安装载荷工装5，翻转本体21的凹槽部分布若干螺钉压板22，翻转本体21凹槽部两侧均布若干锁紧器23，翻转本体21顶部两侧固定连接若干转轴支撑器24。在本实施例里。翻转设备本体的主体是一个u字形结构，由h型钢、钢板等焊接而成。翻转设备采用两套驱动系统实现0
°
～180
°
往返翻转。两个制动轴用于与两套制动系统协同工作，保证翻转设备静止时锁定其位置。u型翻转本体21非开口端底部具有定位调姿一体的载荷锁紧器23，锁紧器23与螺钉压板22对设备进行固定。螺钉压板22对于设备进行固定。
30.所述锁紧器23包括定位板231、y轴滑动组件232、2个x轴导轨233、 x轴滑块234、x轴丝杆235和固定座236，所述x轴滑块234为t形结构， x轴滑块234底部分别滑动连接至2个x轴导轨233，x轴滑块234一侧连接至y轴滑动组件232，y轴滑动组件232一侧连接至定位板231，x轴滑块234 另一侧设有固定座236，x轴滑块234中部、固定座236中部均活动套接至x 轴丝杆235外壁，锁紧器233对于大型航天器工装框架(载荷工装5)进行定位加紧，在本实施例里，定位板231通过y轴滑动组件232进行升降，y 轴滑动组件232为现有的滑块和导轨，通过调节滑块在导轨上的上下移动从而调节定位板231在y轴方向上的上下移动，工作人员通过调节x轴丝杆235 使x轴滑块234在2个x轴导轨233上进行滑动，x轴滑块234在2个x轴导轨
233上进行滑动从而改变x轴滑块234到固定座236之间的距离。
31.所述转轴支撑器24包括支撑本体241、弹簧销轴242、支撑板243、调节滑块244、导向光轴245和2个调节滑轨246，所述支撑本体241顶部连接至弹簧销轴242，支撑本体241一侧通过丝杆连接至支撑板243，在实际使用时，工作人员可以通过调节丝杆来调节支撑板243与支撑本体241之间的距离，支撑板243用于定位载荷工装5，支撑本体241另一侧连接至调节滑块244，调节滑块244底部中部连接至导向光轴245，导向光轴245固定至翻转本体21一侧，调节滑块244底部两侧分别滑动连接一个调节滑轨246，每个调节滑轨246底部均固定至翻转本体21一侧。在本实施例里，u型翻转本体21开口端具有转轴支撑器24，转轴支撑器24在翻转载荷水平时可以用于载荷进行支撑，保证载荷刚度。
32.所述载荷工装5包括载荷框架51，载荷框架51为u形结构，载荷框架 51内部安装光学载荷模拟件6，载荷框架51底部卡接至螺钉压板22、锁紧器23，载荷框架51两侧开设有若干定位槽52，定位槽52与支撑板243配合使用，在实际使用时，工作人员通过将调节转轴支撑器24，从而将支撑板 243卡在定位槽52内，在使用螺钉压板22时，工作人员通过将螺钉压板22 的螺钉拆卸下来，以及通过拧动x轴丝杆235拉开x轴滑块234与固定座236 之间的距离，从而将载荷框架51底部卡住，然后再将螺钉压板22的螺钉拧紧，通过拧动x轴丝杆235锁紧x轴滑块234与固定座236之间的距离，从而将载荷框架51紧紧卡在翻转本体21内。
33.本发明提供一种大尺寸、高承载、0～180
°
翻转角度的通用框架式可调翻转装备。本发明中的翻转装备具备自适应配平、防倾覆、超限保护、失电自锁、失效保护、紧急制动等功能，保证大型航天器安全性,广泛应用于多尺寸规格的航天器翻转。
34.通用翻转装备可提供通用机械接口，同时具备与主要被翻转载荷或工装固连的专用机械接口。可通过自适应配平或预留扭转力矩冗余等方式实现载荷安装后的快速配平，以适应不同悬臂长度的载荷翻转需求。可适应不同载荷引起的整体质心位置变化，防止翻转过程中发生倾覆，并尽量降低设备整体重心，满足翻转过程安全性要求。
35.通用框架式翻转装备翻转过程平稳可控,具有自锁功能,保证大型航天器安全性,可广泛应用于多尺寸规格的航天器翻转。
36.实施例1
37.本实例展示一种大型航天器通用框架式可调翻转装备的结构形式如图1 所示，框架式翻转装备主要包括支撑框架、翻转设备、翻转驱动系统、制动系统和电控系统等部分组成。大型光学航天器通过载荷工装框架进行约束固定，翻转时对工装进行操作，可避免对光学模拟载荷的直接触碰，保护大型航天器。框架式翻转装备可实现对大型航天器的0
°
～180
°
内任意角度安装与翻转。图1所示为90
°
安装，翻转至0
°
拆卸。航天器与工装框架吊装至翻转框架上，通过翻转设备本体上的两个锁紧器进行定位，通过螺钉压板对工装框架进行固定。定位过程中可以根据锁紧器进行两向微调，保证航天器在翻转过程中的刚度。
38.支撑框架采用h型钢、钢板焊接结构。在支撑框架上设有8个吊点，用于不同工况条件下的起吊。支撑框架上装有氮气弹簧起到对翻转设备进行限位缓冲的作用。
39.翻转设备主要由翻转本体、伺服电机、驱动机构、制动轴、锁紧器、螺钉压板组成。翻转设备本体的主体是一个u字形结构，由h型钢、钢板等焊接而成。翻转设备采用两套驱动系统实现0
°
～180
°
往返翻转。两个制动轴用于与两套制动系统协同工作，保证翻转设备静止时锁定其位置。u型翻转本体非开口端底部具有定位调姿一体的载荷锁紧器，锁紧器与螺
钉压板对设备进行固定。u型翻转本体开口端具有转轴支撑器，在翻转载荷水平时可以用于载荷进行支撑，保证载荷刚度。锁紧器对于大型航天器工装框架进行定位加紧，螺钉压板对于设备进行固定。
40.翻转设备采用双驱系统，左右两侧各有一套驱动系统，每个驱动系统均采用伺服电机、行星减速器、蜗轮蜗杆减速器驱动方式。翻转驱动采用闭环控制，机电联合消隙，翻转角度控制精度10
″
。由于蜗轮蜗杆的自锁特性，配合电液制动器的锁紧功能，可保证载荷翻转到任何位置停车后可靠定位。
41.制动器安装在设备的高速轴上，制动器主要由支架、制动件和操纵装置等组成。翻转设备实际使用过程中，制动器可满足翻转载荷与翻转设备的总质心处于的任意位置。
42.详细安装拆卸过程如下：
43.安装过程：
44.1)将锁紧器23的定位块231升起，并调整到定位位置；
45.2)将载荷框架51吊上翻转台安装平面(翻转本体21内)；
46.3)调整载荷框架51位置，使载荷框架51的一侧大梁内表面与锁紧器23的定位块231贴合；同时保证载荷框架51基本位于翻转台中部位置(翻转台安装平面涂有安装位置线)；
47.4)用8组螺钉压板22夹紧载荷框架51。
48.5)安装过程结束。
49.拆卸过程：
50.1)放置水平尺在载荷框架51上，用天车吊住载荷框架51，起吊尽量保持水平。
51.2)拆除所有螺钉压板22，此时锁紧器23起到一定的支撑作用；
52.3)使位于下方的三个锁紧器23返回初始位置；
53.4)点动天车使载荷框架51向上脱离位于上方的三个锁紧器23；
54.5)天车水平移动使载荷框架51离开翻转机；
55.6)将所有锁紧器23返回初始位置；
56.7)拆卸过程结束。
57.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。