CN102556831B

CN102556831B - 一种航天器水平调节吊具

Info

Publication number: CN102556831B
Application number: CN201110428722.3A
Authority: CN
Inventors: 傅浩; 唐赖颖; 孙刚; 崔俊峰; 刘宏阳; 代卫兵; 熊涛; 张延磊; 刘玉刚; 孙继鹏; 廉华卿
Original assignee: Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Current assignee: Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2031-12-20
Also published as: CN102556831A

Abstract

本发明提供了一种用于航天器吊装的水平调节吊具，包括吊环组件、XY工作台、吊梁和吊带，其中，吊梁的上部设置有XY工作台，XY工作台的顶部中心与吊环组件通过万向节铰接，吊梁的下部设置有四根吊带，XY工作台包括有X工作台和Y工作台，X工作台通过滑轨在Y工作台上沿X向滑动，Y工作台通过滑轨在吊梁上沿Y向滑动；吊环组件包括供与天车吊钩连接的吊环、中间承力结构、二维倾角传感器b以用于测量天车与吊钩的倾斜角度。本发明的用于航天器吊装的水平调节吊具，与现有技术相比，攻克了在二维平面内自动水平调节的难题，实现了测量、调节过程的数字化和自动化，提高了吊装精度和吊装效率，降低了操作人员的劳动强度。

Description

一种航天器水平调节吊具

技术领域

本发明属于航天器总装吊装领域，具体涉及一种用于航天器的自动水平调节吊具。

背景技术

在航天器总装过程中，载荷舱与平台对接、卫星与两轴转台对接、卫星与整星架车对接的精密对接与分解装配是重要的质量及产品安全控制点。

目前，大型组部件、舱段的精密对接与分解装配均采用吊装的方式完成，在对接与分解的过程中需要保持对接面水平。

由于航天器的实际质心位置与理论质心位置存在一定的差异，容易造成吊装倾斜，引起航天器对接面的点接触，从而损伤对接面，损坏定位销(或导向销)；同时，由于实际质心位置与理论质心位置的偏差，吊装过程中会产生旋转力矩，使得航天器产生摆动，这样就容易产生碰撞，损伤航天器或操作人员。

为保证航天器吊装过程的水平起吊与对接，目前的解决方法是在吊具的吊带(或吊索)上串联花篮螺丝，通过调节各吊带的长度，达到调节航天器水平度的目的。但由于采用目视指挥和人工调节，过多依赖操作人员个体技能水平和经验，基本属于临机处置的模式指挥吊车进行手工对接或分解，对接分解区域存在许多视线盲区，对配合尺寸比较精确和导向行程较大的吊装来说，存在产品发生磕碰、擦伤的风险，效率低，且对接精度难以保证。

由于现有的吊装方法存在上述不足，对新型、高效、安全的吊具的需求就显得十分迫切。目前，自动水平调节吊装技术，尤其是二维的水平调节吊装技术，是工程装配技术中比较关键的一门技术。大型飞行器、直升机、航天器、导弹以及汽车的吊装配领域，都是水平调节技术得以发挥作用的地方。国内外的相关公司企业以及一些研究部门，都投入了较大的人力、物力和财力，以提高吊具水平调节的精度，加快装配速度。

发明内容

本发明的目的是要提供一套用于航天器吊装的高精度二维水平调节的吊具，旨在利用自动化的手段解决现有航天器吊装效率低下、对接质量依赖人为因素的问题，满足航天器精密快速吊装的需求，保障大型部件、舱段等产品的吊装质量和吊装安全，实现航天器吊装技术水平的提升。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于航天器吊装的水平调节吊具，包括吊环组件、XY工作台、吊梁和吊带，其中，吊梁的上部设置有XY工作台，XY工作台的顶部中心与吊环组件通过万向节铰接，吊梁上部设有用于测量吊梁倾斜量的二维倾角传感器a，吊梁的下部设置有四根吊带，每根吊带的上部分别串联有一个拉力传感器，XY工作台包括有X工作台和Y工作台，X工作台内设置有驱动电机和丝杠，电机驱动丝杠，推动X工作台在Y工作台上沿X向滑动，Y工作台内也设置有驱动电机和丝杠，电机驱动丝杠，推动Y工作台在吊梁上沿Y向滑动，从而实现工作台上的吊点在XY平面内任意位置自由滑动；吊环组件包括供与天车吊钩连接的吊环、中间承力结构、二维倾角传感器b，中间承力结构为二维倾角传感器b设置安装接口，以用于测量天车与吊钩的倾角，航天器吊装过程中吊梁与航天器的倾角由二维倾角传感器a测量并通过XY工作台的相对滑动进行水平调节，吊环组件上的二维倾角传感器b测得天车吊钩相对天车的倾角，通过调整天车的位置使天车与吊钩在同一铅垂线上。

优选地，XY工作台上还设置有电控箱。电控箱内置电池及监控电路、电机及驱动电路、传感器采样及AD转换电路、无线收发电路、LED数显电路。用于采集传感器的示数，显示在LED上，并通过无线收发模块下传至手持控制器；同时通过无线收发模块接收的控制指令驱动电机执行，进行调节XY工作台的位置；此外，电池监控电路对电池的电量、电压、温度进行监控，并通过无线收发模块发送至手持控制器进行显示和报警。

此外，XY工作台上还设置有LED显示器，用于显示吊具下各个吊带的承载力以及吊梁和吊环组件的倾角，方便使用者对吊装状态的了解和把握，便于其对吊装过程的控制。

此外，X工作台和Y工作台还设置有限位装置。

本发明的用于航天器吊装的水平调节吊具，与现有技术相比，攻克了在二维平面内自动水平调节的难题，实现了测量、调节过程的数字化和自动化，提高了吊装精度和吊装效率，降低了操作人员的劳动强度，水平调节过程在180s内完成，水平度优于4.1mm/m。

附图说明

图1是本发明的用于航天器吊装的二维水平调节的吊具结构示意图；

图2是根据本发明的用于航天器吊装的二维水平调节的吊具的吊环组件结构示意图；

图3是根据本发明的用于航天器吊装的二维水平调节的吊具的XY工作台结构示意图；

其中，1、吊环组件；2、XY工作台；3、吊梁；4、吊带；5、LED显示器；6、电控箱；7、二维倾角传感器a；8、拉力传感器；9、吊环；10、中间承力结构；11、二维倾角传感器b；12、万向节；13、X工作台；14、Y工作台；15、滑轨；16、电机；17、丝杠。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，但这些仅仅是示例性的，并不旨在对其保护范围进行任何限定。

图1为本发明的用于航天器吊装的二维水平调节的吊具结构示意图，本发明的用于航天器吊装的水平调节吊具，包括吊环组件1、XY工作台2、吊梁3和吊带4，优选四根吊带4；其中，吊梁3的上部设置有XY工作台2，XY工作台2的顶部中心与吊环组件通过万向节12铰接，吊梁3上部设有用于测量吊梁倾斜量的二维倾角传感器a7，每根吊带4的上部分别串联有一个拉力传感器8，XY工作台2包括有X工作台13和Y工作台14，Y工作台14通过滑轨15可垂直滑动地设置在吊梁3上，Y工作台14内还设置有驱动电机16和丝杠17，电机16驱动丝杠17，从而推动Y工作台14在吊梁上沿Y向滑动，同理X工作台13也通过滑轨、电机、丝杠在Y工作台14上沿X向滑动，从而实现工作台上的吊点在XY平面内任意位置自由滑动；吊环组件1包括供与天车吊钩连接的吊环9、中间承力结构10、二维倾角传感器b11、万向节12，其结构示意图参见图2，其中，中间承力结构10为二维倾角传感器b11设置安装接口，以用于测量天车与吊钩的倾角，航天器吊装过程中吊梁与航天器的倾角由吊梁3上部设置的二维倾角传感器a7测量并通过XY工作台2的相对滑动进行水平调节，吊环组件1上的二维倾角传感器b11测得天车吊钩相对天车的倾角，通过调整天车的位置使天车与吊钩在同一铅垂线上，实现吊装过程的二维水平度调节。吊梁的下端设有四根吊带，四根吊带上分别串联一个拉力传感器8。用于测量每根吊带4所受的拉力及被吊的航天器的重量。

其中，万向节12与XY工作台2的铰接，既可以保证中间承力结构10与吊具间的自由转动，又能消除吊具本体偏航方向的自由度，使二维倾角传感器能准确地测量吊具本体的俯仰、横滚两个自由度的倾角大小，求得天车与吊钩(或吊环)间的位置关系。

图3为根据本发明一实施方式的XY工作台结构示意图，XY工作台由X方向与Y方向两个正交的工作台组成。Y工作台的底座与吊梁固联，电机驱动丝杠，推动Y工作台的移动部分在滑轨上运动。X工作台的底座与Y工作台的移动部分成90°正交固联，并随之运动。X工作台的电机驱动丝杠，推动X工作台在滑轨上运动，其运动方向与Y工作台正交。每个工作台内有行程限位装置，保证XY工作在允许的工作范围内运动，并能随时定位、自锁，保证安全性。

具体来说，本发明的工作原理为：起吊航天器，航天器的偏心使吊具与航天器发生倾斜，利用吊梁上的二维倾角传感器a测得吊梁的倾角，根据测得倾角计算出XY工作台的目标位置，驱动XY工作台内的电机，通过调节XY工作台使天车的吊钩移动到被吊航天器(含吊具)的质心位置。然后，利用吊环组件上的二维倾角传感器b测得吊钩相对天车的倾角，通过调整天车的位置，使天车与吊钩(或吊环)在同一铅垂线上，此时起吊航天器即可实现对被吊航天器的水平起吊。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术的原理前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也都应该在本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于航天器吊装的水平调节吊具，包括吊环组件、XY工作台、吊梁和吊带，其中，吊梁的上部设置有XY工作台，XY工作台的顶部中心与吊环组件通过万向节铰接，吊梁上部设有用于测量吊梁倾斜量的二维倾角传感器a，吊梁的下部设置有四根吊带，每根吊带的上部分别串联有一个拉力传感器，XY工作台包括有X工作台和Y工作台，X工作台通过滑轨可垂直滑动地设置在Y工作台上，X工作台内设置有驱动电机和丝杠，电机驱动丝杠，推动X工作台在Y工作台上沿X向滑动，Y工作台内也设置有驱动电机和丝杠，电机驱动丝杠，推动Y工作台在吊梁上沿Y向滑动，从而实现X工作台上的吊点在XY平面内任意位置自由滑动；吊环组件包括供与天车吊钩连接的吊环、中间承力结构、二维倾角传感器b，中间承力结构为二维倾角传感器b设置安装接口，以用于测量天车与吊钩的倾角，航天器吊装过程中吊梁与航天器的倾斜角由二维倾角传感器a测量并通过XY工作台的相对滑动进行水平调节，吊环组件上的二维倾角传感器b测得天车吊钩相对天车的倾角，通过调整天车的位置使天车与吊钩在同一铅垂线上，其中，XY工作台上还设置有电控箱，电控箱内置电池及监控电路、电机驱动电路、传感器采样及AD转换电路、无线收发电路、LED数显电路，用于采集传感器的示数，显示在LED上，并通过无线收发模块下传至手持控制器；同时通过无线收发模块接收的控制指令驱动电机执行，进行调节XY工作台的位置；电池监控电路对电池的电量、电压、温度进行监控，并通过无线收发模块发送至手持控制器进行显示和报警。

2.如权利要求1所述的水平调节吊具，其特征在于，XY工作台上还设置有LED显示器，用于显示吊具下各个吊带的承载力以及吊梁和吊环组件的倾角，以便于使用者对吊装过程进行控制。

3.如权利要求1或2所述的水平调节吊具，其特征在于，X工作台和Y工作台还设置有限位装置。