CN103910277A - 一种航天器用一维平衡自动调节吊具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航天器用一维平衡自动调节吊具，包括主吊梁、控制模块、电源、驱动电机、倾角传感器、配重移动机构、探伸副吊梁和拉力传感器及吊环组件，控制模块、电源、驱动电机、倾角传感器和配重移动机构均设置在主吊梁内，探伸副吊梁一端与主吊梁相连，另一端连接拉力传感器及吊环组件。本发明的吊具利用配重自动调节平衡位置，具有调节时间短、调节精度高、承载范围可调节、通用性好等特点，能够实现大重量设备在安全、高效、高精度的装拆工作，节省人力成本，提高工作效率，满足日益发展的航天器对总装自动化技术水平的需求，提升航天器总装自动化水平。

Description

一种航天器用一维平衡自动调节吊具

技术领域

本发明属于航天器起吊安装的技术领域，具体涉及一种用于航天器的一维平衡自动调节吊具。

背景技术

随时新一代航天器的开发，对于舱内大质量、大体积设备以及相机等大部件的拆装频繁，由于现有工装设备无法实现在竖直安装面内进行大重量仪器设备的直接拆装，因而，该类设备的拆装目前主要利用人工或机械辅助工装采用以下两种方法进行：(1)进行大型舱段的分解，在单舱状态下完成设备的拆装后，重新进行大型舱段的对接总装；(2)将航天器吊装至转台，在安装面调节成水平状态下进行拆装，拆除完毕后将航天器恢复至竖直状态，重新吊装至支架车。恢复安装，重复以上工作步骤进行安装操作。

现有依靠人工或机械辅助工装进行拆装的方法，存在以下突出问题：(1)装配精度低，操作流程复杂，操作风险高，存在产品发生磕碰、损伤的危险；(2)辅助工装作用发挥不明显，较高依赖操作经验，装配质量难以保证；(3)工装设备不通用，一台仪器一套工装，无法重复利用，经济效益差；(4)操作步骤繁多，人力资源占用多，生产效率受到极大影响。

由于现有的辅助工装存在上述不足，因而急需安全、高效的拆装工具，用以解决航天器总装中遇到的大质量、大体积设备装拆困难、操作风险高、装配精度低、操作步骤复杂、人力与经济成本高等难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在航天器总装过程中供通用型航天器用的一维平衡自动调节吊具，利用配重自动调节平衡位置，满足了日益发展的航天器对总装自动化技术水平的需求，提升航天器总装自动化水平。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种航天器用一维平衡自动调节吊具，其特征在于：包括主吊梁、控制模块、电源、驱动电机、倾角传感器、配重移动机构、探伸副吊梁和拉力传感器及吊环组件，所述控制模块、电源、驱动电机、倾角传感器和配重移动机构均设置在主吊梁内，探伸副吊梁一端与主吊梁相连，另一端连接拉力传感器及吊环组件。

其中，所述主吊梁由上盖板、下盖板、左盖板、右盖板及4个连接框通过螺纹连接机构连接。

其中，所述4个连接框包括后连接框、中后连接框、中前连接框和前连接框，所述中后连接框、中前连接框和前连接框中心开有同轴的孔，探伸副吊梁与前连接框连接，后连接框与后盖连接。

其中，所述主吊梁还包括一安装在吊具的重心位置的吊环底座。

其中，拉力传感器及吊环组件(11)包括拉力传感器摆动机构(23)、拉力传感器(24)、拉力传感器转接杆(25)、防脱挂钩(26)和保护钢丝绳(27)，摆动机构(23)通过带轴螺杆与拉力传感器(24)相连，拉力传感器下通过拉力传感器转接杆(25)连接防脱挂钩(26)，保护钢丝绳(27)挂接在防脱挂钩(26)内，以便在拉力传感器失效时，由挂接在防脱挂钩内的保护钢丝绳承受负载的拉力，不会导致负载的坠落。大、小堵盖为装饰性零件，用于填平吊具保护钢丝绳及摆动机构的沉孔。

其中，所述配重移动机构包括滚珠丝杠、支撑端支撑座、配重组件及固定端支撑座，驱动电机通过联轴器与滚珠丝杠输入端连接，滚珠丝杠与支撑端支撑座安装于主吊梁内，配重组件与滚珠丝杠法兰盘连接.

其中，所述配重组件由端框，配重块、芯轴和滚动轴承组成，端框安装在配重块的前后两端，两端的端框通过螺纹拉杆加固，端框四角上安装滚动轴承。

其中，所述吊具还包括旋转吊环组件，所述旋转吊环组件安装在所述吊环底座上。

其中，所述探伸副吊梁中心开有的通孔。

本发明具有如下的有益效果：

本发明的吊具利用配重自动调节平衡位置，具有调节时间短、调节精度高、承载范围可调节、通用性好等特点，能够实现大重量设备在安全、高效、高精度的装拆工作，节省人力成本，提高工作效率，满足日益发展的航天器对总装自动化技术水平的需求，提升航天器总装自动化水平。

附图说明

图1为本发明的航天器用一维平衡自动调节吊具结构示意图。

图2(a)为本发明吊具的主吊梁的正视图。图2(b)为本发明的吊具的主吊梁的示意图。

图3为本发明吊具的拉力传感器及吊环组件示意图。

图4为本发明吊具的配重移动机构示意图。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

如图1所示，所述吊具包括旋转吊环组件1、主吊梁2、控制模块3、总开关4、电源5、驱动电机6、滚珠丝杠7、倾角传感器8、配重移动机构9、探伸副吊梁10、拉力传感器及吊环组件11。吊环组件1设置在主吊梁2上端，通过吊带挂接天车，所述配重移动机构9、驱动电机6、电源5、控制模块3、倾角传感器8安装在主吊梁2后端。拉力传感器及吊环组件11安装在主吊梁2前端负载接口处，所述拉力传感器及吊环组件11用于挂接负载并测量负载的重量，倾角传感器8测得吊梁的倾斜角度，所述探伸副吊梁10整体机加成型，左端立板用于与主吊梁2连接，探伸副吊梁10中心开有全长的通孔，用于布置拉力传感器电缆，同时探伸梁10前端加工有若干孔，用于安装拉力传感器及电缆、保护钢丝绳。

吊具还包括玻璃钢后盖和挂绳螺钉，两者均位于吊具的最后端。玻璃钢后盖采用透波性良好的玻璃钢材料制，作用于维护吊具外形。挂绳螺钉用于在特殊情况下，安装尼龙挂绳，通过尼龙挂绳稳定吊具，进一步保证产品的吊装安全。

如图2所示，所述主吊梁2采用分体式组装结构，由上盖板18、下盖板15、左盖板19、右盖板20及4个连接框通过螺纹连接机构连接，其中，所述4个连接框包括后连接框12、中后连接框13、中前连接框14和前连接框16，所述中后连接框13、中前连接框14和前连接框16中心开有同轴的孔，用于保证配重移动机构9的运动同轴要求，前连接框16用于安装配重移动机构9的前端轴承支撑，同时用于固定主吊梁2形状，连接探伸副吊梁10，所述中后连接框13和中前连接框14用于安装配重移动机构9的后端轴承支撑，同时用于固定主吊梁2形状。后连接框12用于固定主吊梁2形状，且安装后盖。在吊具的重心位置，设置一个吊环底座17。吊环底座17用于安装旋转吊环组件1。同时为了进一步保证安全，还将吊环底座17与主吊梁2的上盖板18进行连接。

如图3所示，拉力传感器及吊环组件11位于吊具的前端，包括拉力传感器24、拉力传感器摆动机构23、拉力传感器转接杆25、防脱挂钩26和保护钢丝绳27。摆动机构23通过带轴螺杆与拉力传感器相连24，拉力传感器下通过拉力传感器转接杆25连接防脱挂钩26，保护钢丝绳27挂接在防脱挂26钩内，以便在拉力传感器失效时，由挂接在防脱挂钩内的保护钢丝绳承受负载的拉力，不会导致负载的坠落。由于负载在吊装过程中为左右偏摆，会给拉力传感器24侧向冲击力，而拉力传感器24正常情况下只承载拉压力，不能承受侧向力。因此在吊具中设置了拉力传感器摆动机构23，当负载有侧向力时，拉力传感器摆动机构23会顺势摆动，不给拉力传感器24侧向载荷，只承受拉力作用。大、小堵盖为装饰性零件，用于填平吊具保护钢丝绳及摆动机构的沉孔，堵盖材料采用长寿命的尼龙1010。

如图4所示，配重移动机构9主要包括滚珠丝杠7、固定端支撑座30、支撑端支撑座28、配重组件29。工作原理为：驱动电机6通过联轴器与滚珠丝杠7输入端连接；滚珠丝杠7通过固定端与支撑端支撑座28安装于主吊梁2内腔前、后凸台上；配重组件29中心为通孔，前端为台阶孔，用于与滚珠丝杠法兰盘连接。配重组件四个角通过滚动轴承与主吊梁2的左盖板19和右盖板20的纵梁贴合。驱动电机6驱动滚珠丝杠7旋转，滚珠丝杠法兰螺母带动与其固连的配重组件29做往复运动，实现其调节质心的功能。配重组件各面上的滚动轴承与主梁内腔对应平面做滚动运动，摩擦力小。配重组件由端框，配重块、芯轴和滚动轴承组成，端框配安装在配重块的前后两端。配重件采用铅材料，利用4组螺纹拉杆将配重组件加固，防止在运动过程中出现松动。端框四角上安装滚动轴承，共8组，用于在主梁内腔内支撑配重并实现左右移动。

本发明的工作原理为：由前端拉力传感器测得负载重量，由倾角传感器测得吊梁的倾斜角度，通过控制模块计算出配重需要移动的行程，利用电机驱动配重调节机构将配重件在移动到指定位置，实现吊具挂接负载下的一维自动平衡调节。同时也可利用负载重量输入的方法，将吊具直接调节到负载平衡状态，用于已知负载重量情况下的快速调节。

尽管上文对本发明的具体实施方式进行了详细的描述和说明，但应该指明的是，我们可以对上述实施方式进行各种改变和修改，但这些都不脱离本发明的精神和所附的权利要求所记载的范围。

Claims (9)

1.一种航天器用一维平衡自动调节吊具，其特征在于：包括主吊梁(2)、控制模块(3)、电源(5)、驱动电机(6)、倾角传感器(8)、配重移动机构(9)、探伸副吊梁(10)和拉力传感器及吊环组件(11)，所述控制模块(3)、电源(5)、驱动电机(6)、倾角传感器(8)和配重移动机构(9)均设置在主吊梁(2)内，探伸副吊梁(10)一端与主吊梁(2)相连，另一端连接拉力传感器及吊环组件(11)。

2.根据权利要求1所述的吊具，其特征是：所述主吊梁(2)由上盖板(18)、下盖板(15)、左盖板(19)、右盖板(20)及4个连接框通过螺纹连接机构连接。

3.根据权利要求2所述的吊具，其特征是：所述4个连接框包括后连接框(12)、中后连接框(13)、中前连接框(14)和前连接框(16)，所述中后连接框(13)、中前连接框(14)和前连接框(16)中心开有同轴的孔，探伸副吊梁(10)与前连接框(16)连接，后连接框(12)与后盖连接。

4.根据权利要求3所述的吊具，其特征是：所述主吊梁(2)还包括一安装在吊具的重心位置的吊环底座(17)。

5.根据权利要求1所述的吊具，其特征是：拉力传感器及吊环组件(11)包括拉力传感器摆动机构(23)、拉力传感器(24)、拉力传感器转接杆(25)、防脱挂钩(26)和保护钢丝绳(27)，摆动机构(23)通过带轴螺杆与拉力传感器(24)相连，拉力传感器下通过拉力传感器转接杆(25)连接防脱挂钩(26)，保护钢丝绳(27)挂接在防脱挂钩(26)内，以便在拉力传感器失效时，由挂接在防脱挂钩内的保护钢丝绳承受负载的拉力，不会导致负载的坠落。

6.根据权利要求1所述的吊具，其特征是：所述配重移动机构(9)包括滚珠丝杠(7)、支撑端支撑座(28)、配重组件(29)及固定端支撑座(30)，其中，驱动电机(6)通过联轴器与滚珠丝杠(7)输入端连接，滚珠丝杠(7)与支撑端支撑座(28)安装于主吊梁(2)内，配重组件(29)与滚珠丝杠法兰盘连接。

7.根据权利要求6所述的吊具，其特征是：所述配重组件(29)由端框，配重块、芯轴和滚动轴承组成，端框安装在配重块的前后两端，两端的端框通过螺纹拉杆加固，端框四角上安装滚动轴承。

8.根据权利要求4所述的吊具，其特征在于：所述吊具还包括旋转吊环组件(1)，所述旋转吊环组件(1)安装在所述吊环底座(17)上。

9.根据权利要求1所述的吊具，其特征在于：所述探伸副吊梁(10)中心开有的通孔。