CN104128796A - 可微调六自由度星载仪器装星装置 - Google Patents

可微调六自由度星载仪器装星装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可微调六自由度星载仪器装星装置,其包括三自由度调节底座、四自由度调姿机构以及星载仪器夹紧装置,三自由度调节底座的顶端与四自由度调姿机构的底端固定的,四自由度调姿机构的顶端与星载仪器夹紧装置的底端固定。本发明针对卫星装配过程中侧装、倒装星载仪器安装存在的不足,解决了卫星侧装、倒装过程中操作效率低、劳动强度大、风险高等问题。

Description

可微调六自由度星载仪器装星装置
技术领域
本发明涉及一种装星装置,特别是涉及一种可微调六自由度星载仪器装星装置。
背景技术
卫星产品的结构复杂、安装精度要求高,且研制进度紧张,传统的星载仪器装星方法已不能满足卫星总装研制需求,常见的问题如下:
(1)操作效率低、人工耗时长:目前一台大于10kg的星载仪器装星需要3至4名总装人员,花费40min~60min时间。这类星载仪器装星时间占全部星载仪器装星时间60%以上,导致总装过程装星效率较低。
(2)大质量星载仪器装星风险高,存在安全隐患:卫星总装阶段,星载仪器装星面临诸多问题,主要如下:a)卫星内部空间布局狭窄和星载仪器分布紧密、电缆接插件密布;b)难操作星载仪器数量较多(侧装、倒装);c)研制阶段星载仪器拆装频繁。
因此,造成体积和重量较大的星载仪器的装星过程中,易产生仪器磕碰,电缆钩挂,刮擦等风险。虽然卫星总装操作人员在装配过程也采取了很多措施来解决,但是效果都不明显。这样严重影响了卫星研制的周期,操作效率低、人工耗时长,大质量星载仪器装星风险高,给卫星装配带来了很大安全隐患。
目前国内市场上没有合适的装配工装可采用。需发明设计一种装置解决大质量星载仪器倒装、侧装过程,所存在的操作效率低、劳动强度大、风险高等问题。
目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道,也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可微调六自由度星载仪器装星装置,其针对卫星装配过程中侧装、倒装星载仪器安装存在的不足,解决了卫星侧装、倒装过程中操作效率低、劳动强度大、风险高等问题,节省了大量的时间和人员,操作人员劳动强度也大大降低,提升了装星效率。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种可微调六自由度星载仪器装星装置,其特征在于,其包括三自由度调节底座、四自由度调姿机构以及星载仪器夹紧装置,三自由度调节底座的顶端与四自由度调姿机构的底端固定的,四自由度调姿机构的顶端与星载仪器夹紧装置的底端固定。
优选地,所述四自由度调姿机构包括连接角片、转台、下连接盖、球铰杆、上连接盖、花兰螺丝推杆、连接螺栓、中间支撑光杆、套筒、锁紧螺栓、上平台、转动手柄,三自由度调节底座的顶端与四自由度调姿机构的底端通过连接角片和多个螺栓进行固定的,转台与下连接盖通过多个螺栓进行固定,下连接盖与上连接盖之间通过四个连接螺栓连接形成球形腔体,所形成球形腔体与球铰杆构成球铰副,花兰螺丝推杆与两个球铰杆通过螺纹螺杆形式连接于一体,五个下连接盖与上平台通过二十个连接螺栓连接,中间支撑光杆与上连接盖通过螺栓固定于一体,中间支撑光杆与套筒配合形成移动副,套筒与转台上平台通过四个内六角螺钉进行固定于一体,转台上设有转动手柄,锁紧螺栓将转动手柄锁紧。
优选地,所述星载仪器夹紧装置包括底板、锁紧机构、移动横块、L型挡块、角片、可移动夹紧块,底板使用螺栓通过左侧通孔与四自由度调姿机构进行固定,底板两侧带有导轨,移动横块通过锁紧机构与底板连接,底板上设有多个L型挡块,底板一端设有角片,移动横块上设有可移动夹紧块。
优选地,所述转台包括转台上平台、轴端锁紧螺母、圆锥滚子轴承、转台下平台,转台下平台伸出轴安装有一对圆锥滚子轴承,转台上平台伸出套筒内圈与圆锥滚子轴承外圈采用过渡配合,上端的圆锥滚子轴承轴端采用轴端锁紧螺母锁紧,下端的圆锥滚子轴承轴端采用转台下平台凸出阶梯台限位,转台上平台与转台下平台之间利用四个锁紧螺母锁牢。
优选地,所述底板上设有星载仪器。
本发明的积极进步效果在于:本发明针对卫星装配过程中侧装、倒装星载仪器安装存在的不足,解决了卫星侧装、倒装过程中操作效率低、劳动强度大、风险高等问题,节省了大量的时间和人员,操作人员劳动强度也大大降低,提升了装星效率。本发明可以实现星载仪器沿X、Y、Z三个方向移动以及旋转,共六个自由度。其中,沿X、Y方向的移动星载仪器是通过三自由度调节底座的滑块在滚珠导轨上移动实现,Z方向升降由三自由度调节底座的升降机构的移动来实现,X、Y、Z方向旋转自由度通过四自由度调姿机构实现。四自由度调姿机构可以根据星载仪器相对卫星结构空间位置,对星载仪器空间姿态进行微调。主要包括绕X、Y、Z三个方向旋转及Z向移动共四个自由度,并且操作简单,定位精确且快速。星载仪器夹紧装置可依据星载仪器不同外形轮廓、大小以及接插件等信息,实现鲁棒性夹紧定位。该结构确保星载仪器装星过程安全且不发生滑落,同时外表面不易发生刮伤等现象。本发针对不同外形轮廓、大小的星载仪器定位夹紧,并且X、Y、Z三个方向位移及绕X、Y、Z轴旋转角度均可调节,安装操作方便的卫星装配装置。六自由度星载仪器装星装置主要由:三自由度调节底座、四自由度调姿机构、星载仪器夹紧机构等零部件构成。
附图说明
图1为本发明可微调六自由度星载仪器装星装置的结构示意图。
图2为本发明四自由度调姿机构的结构示意图。
图3为本发明四自由度调姿机构的部分零件结构示意图。
图4为本发明星载仪器夹紧装置的结构示意图。
图5为本发明转台的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例,以详细说明本发明的技术方案。
如图1至图5所示,本发明可微调六自由度星载仪器装星装置包括三自由度调节底座1、四自由度调姿机构2以及星载仪器夹紧装置3,三自由度调节底座1的顶端与四自由度调姿机构2的底端固定的,具体是通过连接角片5和螺栓进行固定的;四自由度调姿机构2的顶端与星载仪器夹紧装置3的底端固定,具体是四自由度调姿机构2的上平台15与星载仪器夹紧装置3的底板17使用螺栓进行固定,底板17上设有星载仪器4。
四自由度调姿机构2包括连接角片5、转台6、下连接盖7、球铰杆8、上连接盖9、花兰螺丝推杆10、连接螺栓11、中间支撑光杆12、套筒13、锁紧螺栓14、上平台15、转动手柄16,三自由度调节底座1的顶端与四自由度调姿机构2的底端通过连接角片5和多个螺栓进行固定的,转台6与下连接盖7通过多个螺栓进行固定,下连接盖7与上连接盖9之间通过四个连接螺栓11连接形成球形腔体,所形成球形腔体与球铰杆8构成球铰副,花兰螺丝推杆10与两个球铰杆8通过螺纹螺杆形式连接于一体,五个下连接盖7与上平台15通过二十个连接螺栓连接,中间支撑光杆12与上连接盖9通过螺栓固定于一体,中间支撑光杆12与套筒13配合形成移动副,移动副可跟随上平台15上升或下降,套筒13与转台上平台23通过四个内六角螺钉进行固定于一体,转台6上设有转动手柄16,锁紧螺栓14将转动手柄16锁紧。四自由度调姿机构2通过同时旋转同一侧两根花兰螺丝推杆10及上转动手柄16驱动上平台15实现绕X或Y轴旋转,即上平台15倾覆(绕X轴)以及俯仰(绕Y轴)两个方向自由度。通过转动手柄16可驱动转台6实现绕Z轴自旋,即四自由度调姿机构2绕Z轴旋转自由度。同时旋转四根花兰螺丝推杆10可驱动上平台15上升或下降。
星载仪器夹紧装置3包括底板17、锁紧机构18、移动横块19、L型挡块20、角片21、可移动夹紧块22,底板17使用螺栓通过左侧通孔与四自由度调姿机构2进行固定,底板17两侧带有导轨,移动横块19通过锁紧机构18与底板17连接,底板17上设有多个L型挡块20,底板17一端设有角片21,移动横块19上设有可移动夹紧块22。角片21和可移动夹块22共同夹紧星载仪器4,达到Y向限位;根据星载仪器不同外形轮廓,角片21和可移动夹块22均可沿X向移动调节。
转台6包括转台上平台23、轴端锁紧螺母24、圆锥滚子轴承25、转台下平台26,转台下平台26伸出轴安装有一对圆锥滚子轴承25,转台上平台23伸出套筒13内圈与圆锥滚子轴承25外圈采用过渡配合,上端的圆锥滚子轴承25轴端采用轴端锁紧螺母24锁紧,下端的圆锥滚子轴承25轴端采用转台下平台26凸出阶梯台限位,转台上平台23与转台下平台26之间利用四个锁紧螺母14锁牢。转台工作时,松开四个锁紧螺栓14,利用转动手柄16即可实现转台绕Z轴旋转;非工作状态时,拧紧四个锁紧螺母,限制转台绕Z轴旋转自由度。
以上所述的具体实施例,对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可微调六自由度星载仪器装星装置,其特征在于,其包括三自由度调节底座、四自由度调姿机构以及星载仪器夹紧装置,三自由度调节底座的顶端与四自由度调姿机构的底端固定的,四自由度调姿机构的顶端与星载仪器夹紧装置的底端固定。
2.如权利要求1所述的可微调六自由度星载仪器装星装置,其特征在于,所述四自由度调姿机构包括连接角片、转台、下连接盖、球铰杆、上连接盖、花兰螺丝推杆、连接螺栓、中间支撑光杆、套筒、锁紧螺栓、上平台、转动手柄,三自由度调节底座的顶端与四自由度调姿机构的底端通过连接角片和多个螺栓进行固定的,转台与下连接盖通过多个螺栓进行固定,下连接盖与上连接盖之间通过四个连接螺栓连接形成球形腔体,所形成球形腔体与球铰杆构成球铰副,花兰螺丝推杆与两个球铰杆通过螺纹螺杆形式连接于一体,五个下连接盖与上平台通过二十个连接螺栓连接,中间支撑光杆与上连接盖通过螺栓固定于一体,中间支撑光杆与套筒配合形成移动副,套筒与转台上平台通过四个内六角螺钉进行固定于一体,转台上设有转动手柄,锁紧螺栓将转动手柄锁紧。
3.如权利要求2所述的可微调六自由度星载仪器装星装置,其特征在于,所述星载仪器夹紧装置包括底板、锁紧机构、移动横块、L型挡块、角片、可移动夹紧块,底板使用螺栓通过左侧通孔与四自由度调姿机构进行固定,底板两侧带有导轨,移动横块通过锁紧机构与底板连接,底板上设有多个L型挡块,底板一端设有角片,移动横块上设有可移动夹紧块。
4.如权利要求3所述的可微调六自由度星载仪器装星装置,其特征在于,所述转台包括转台上平台、轴端锁紧螺母、圆锥滚子轴承、转台下平台,转台下平台伸出轴安装有一对圆锥滚子轴承,转台上平台伸出套筒内圈与圆锥滚子轴承外圈采用过渡配合,上端的圆锥滚子轴承轴端采用轴端锁紧螺母锁紧,下端的圆锥滚子轴承轴端采用转台下平台凸出阶梯台限位,转台上平台与转台下平台之间利用四个锁紧螺母锁牢。
5.如权利要求3所述的可微调六自由度星载仪器装星装置,其特征在于,所述底板上设有星载仪器。
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