CN104132591A - 一种火箭部段大范围滚转调姿装置 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供一种火箭部段大范围滚转调姿装置，包括地基以及地基两侧的滚转调姿装置，每个滚转调姿装置包括位于X轴导轨、Y轴导轨、Z轴升降装置和滚动副，滚动副包括U型支撑座和滚子。一种火箭部段大范围滚转调姿装置，可以实现箭体部段的空间六个自由度的调节，又能实现箭体部段的360°范围滚转；机构整体长度与箭体部段对应，在箭体部段放置过程中，不需要调整支撑点位置即可满足支撑点与箭体允许被支撑位置对应；大范围滚转的驱动方式采用主动驱动和随动结合，降低控制难度，避免不协调联动的情况发生；一定范围内直径规格的火箭部段均可采用此机构进行大范围滚转及调姿；结构简单，易于操作。

Description

一种火箭部段大范围滚转调姿装置

技术领域

本发明创造属于机械装配领域，尤其是涉及一种火箭部段大范围滚转调姿装置。

背景技术

在运载火箭的装配中，需要进行大范围的沿轴线滚转，实现部段上零部件的安装；在部段与部段之间的装配中，需要对部段进行六自由度的调整，这就需要设计专用工装以满足工作要求。目前运载火箭的大范围滚转与留自由度调姿需要分别使用滚转架车和调姿架车，导致专用架车占用车间面积大，而且箭体转换工位时需要相互吊装，工作过程耗时费力。

目前现役运载火箭总装仍采用的手工操作、目测观察、依靠经验调整对接的总装对接方式。该工艺方案存在操作同步性差、部段姿态不能量化检测、装备集成化程度低等缺点，其装配质量和对接精度较多的依赖现场操作人员的操作水平和已有经验。

随着新一代火箭直径和长度增大，其单个部段(如贮箱、一二级级间段)的尺寸和质量也随之增大。产品尺寸增大，导致目测调整难度增大，滚转及位置调试同步性难度加大；产品质量增大，导致箭体部段产生一定的重力变形，对接孔位置偏差增大，且对人工手动滚转和位置调整带来很大困难。因此，随着火箭直径的增大，如仍采用手工对接，箭体贮箱、箱间段等各部段在总装过程中观察、移动、滚转及姿态调整等工作越来越困难。

发明内容

本发明创造针对火箭部段装配与火箭部段对接工作的实际需要，为了提高火箭部段对接精度和质量，提供一种用于火箭部段大范围滚转调姿装置。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种火箭部段大范围滚转调姿装置，包括地基以及地基两侧均匀对称分布的多个滚转调姿装置，所述每个滚转调姿装置包括位于所述地基表面的X轴导轨、横架于X轴导轨的Y轴导轨、Z轴升降装置和滚动副，所述X轴导轨和所述Y轴导轨通过水平移动机构相连，所述Y轴导轨通过水平移动机构驱动可沿X轴导轨移动，所述Y轴导轨和所述Z轴升降装置通过垂直移动机构相连，所述Z轴升降装置通过垂直移动机构驱动可沿与Y轴导轨移动，所述X轴导轨和所述Y轴导正交，所述滚动副包括U型支撑座和滚子，所述Z轴升降装置的一端与所述Y轴导轨相连，另一端连接所述U型支撑座的底面，所述滚子通过轴承与所述U型支撑座活动连接。

进一步，所述水平移动机构和所述垂直移动机构均为丝杠螺母结构。

进一步，所述Z轴升降装置为剪叉式升降机或蜗轮蜗杆升降机或由气缸实现的。

进一步，所述Z轴升降装置为蜗轮蜗杆升降机。

进一步，位于所述地基同一侧的多个所述滚子轴在同一个轴线上。

进一步，位于所述地基两侧的对称设置的两个所述滚子轴线夹角为0°。

进一步，所述滚子通过滚转机构驱动可沿所述滚子轴转动。

进一步，所述滚转机构由电机驱动。

本发明创造具有的优点和积极效果是：一种火箭部段大范围滚转调姿装置，可以实现箭体部段的空间六个自由度的调节，又能实现箭体部段的360°范围滚转，代替以往需要用滚转架车、调姿架车两种机构分别完成箭体的大角度滚转和位姿调整工作；机构整体长度与箭体部段对应，在箭体部段放置过程中，不需要调整支撑点位置即可满足支撑点与箭体允许被支撑位置对应；大范围滚转的驱动方式采用主动驱动和随动结合，降低控制难度，避免不协调联动的情况发生；一定范围内直径规格的火箭部段均可采用此机构进行大范围滚转及调姿；具有六自由度调节和大范围滚转两种功能，可以节省车间的使用面积；结构简单，易于操作。

附图说明

图1是本发明创造的结构示意图；

图2是本发明创造最佳实施例的结构示意图。

图中：

1、地基；         2、X轴导轨；    3、Y轴导轨；

4、Z轴升降装置；  5、U型支撑座；  6、滚子；

7、箭体           8、电机         9、支链一

10、支链二        11、支链三      12、支链四

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。

一种火箭部段大范围滚转调姿装置，包括地基1以及地基1两侧均匀对称分布的多个滚转调姿装置，所述每个滚转调姿装置包括位于所述地基1表面的X轴导轨2、横架于X轴导轨2的Y轴导轨3、Z轴升降装置4和滚动副，所述X轴导轨2和所述Y轴导轨3通过水平移动机构相连，所述Y轴导轨3通过水平移动机构驱动可沿X轴导轨2移动，所述Y轴导轨3和所述Z轴升降装置4通过垂直移动机构相连，所述Z轴升降装置4通过垂直移动机构驱动可沿与Y轴导轨3移动，所述X轴导轨2和所述Y轴导轨3正交，所述滚动副包括U型支撑座5和滚子6，所述Z轴升降装置4的一端与所述Y轴导轨3相连，另一端连接所述U型支撑座5的底面，所述滚子6通过轴承与所述U型支撑座5活动连接。

所述水平移动机构和所述垂直移动机构均为丝杠螺母结构。

所述Z轴升降装置4为剪叉式升降机或蜗轮蜗杆升降机或由气缸实现的。

所述Z轴升降装置4为蜗轮蜗杆升降机。

位于所述地基1同一侧的多个所述滚子6轴在同一个轴线上。

位于所述地基1两侧的对称设置的两个所述滚子6轴线夹角为0°。

所述滚子6通过滚转机构驱动可沿所述滚子6轴转动。

所述滚转机构由电机8驱动。

图2所示为本发明创造的一种最佳实施例，由地基1、箭体7和四个运动支链组成，位于地基前端的运动支链为支链一9和支链二10，后端的运动支链为支链三11和支链四12。四个运动支链有两种规格，支链一9和支链二10的箭体7的支撑端带驱动，支链三11和支链四12的箭体7的支撑端没有驱动。每条支链的基本结构从下到上依次是：X轴导轨2、Y轴导轨3、Z轴升降装置4、U型支撑座5、滚子6。X轴导轨2固联在地基1上；Y轴导轨3横架于X轴导轨2上，并通过水平移动机构与X轴导轨2连接，可以沿X轴导轨2水平滑动，定义其活动方向为X轴；Y轴导轨与Z轴升降装置4通过垂直移动机构相连，所述Z轴升降装在通过所述垂直移动机构可以沿Y轴导轨3滑动，定义其活动方向为Y轴，X轴与Y轴水平正交，组成X-Y正交面；Z轴升降装置4为蜗轮蜗杆升降机，Z轴升降装置4可以伸缩，定义其伸缩方向为Z轴，Z轴与X-Y正交面垂直；滚子6通过轴承连接在U型支撑座5上，并可以沿滚子6轴转动。

在四个支链中，滚子6通过轴承与U型支撑座5形成的滚动副分别用R1、R2、R3、R4表示。对于R1、R2、R3、R4，至少有两个是主动驱动副，其余为随动。图2是支链一9与支链二10为主动驱动的情况。

在图2中，电机8分别驱动滚动副R1与R2，四个支链中的滚子6同时滚动，可以实现箭体7大范围滚转，该滚子6是沿X轴方向的滚转。

通过各驱动副之间协调运动，可以实现箭体7的六个自由度调整：四个运动支链上的Y轴导轨3在X轴导轨2上沿X轴导轨2同步滑动，可以实现箭体7的沿X轴的运动；四个运动支链上的Z轴升降装置4沿Y轴导轨3同步滑动，可以实现箭体7的沿Y轴的运动；四个Z轴升降装置4同时相对X-Y正交面垂直的方向沿Z轴伸缩，可以实现箭体7沿Z轴移动；支链一9与支链二10上的Z轴升降装置4沿Y轴导轨3同步滑动，支链三11与支链四12上的Z轴升降装置4静止不动，可以实现箭体7的绕Z轴转动；支链一9与支链二10上的Z轴升降装置4同时沿Z轴伸缩，支链三11与支链四12上的Z轴升降装置4静止不动，可以实现箭体7的绕Y轴转动。

滚子6的制作材料为具有一定弹性的橡胶，在六个自由度的调整过程中，可以对箭体7起到保护作用；尤其在箭体7绕Y轴、绕Z轴转动时，箭体7轴线与滚子6的轴线不平行，但是由于箭体7轴线与滚子6的轴线的夹角接近于0°，橡胶的弹性范围足以对箭体7起到保护作用。

以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种火箭部段大范围滚转调姿装置，其特征在于：包括地基(1)以及地基(1)两侧均匀对称分布的多个滚转调姿装置，所述每个滚转调姿装置包括位于所述地基(1)表面的X轴导轨(2)、横架于X轴导轨(2)的Y轴导轨(3)、Z轴升降装置(4)和滚动副，所述X轴导轨(2)和所述Y轴导轨(3)通过水平移动机构相连，所述Y轴导轨(3)通过水平移动机构驱动可沿X轴导轨(2)移动，所述Y轴导轨(3)和所述Z轴升降装置(4)通过垂直移动机构相连，所述Z轴升降装置(4)通过垂直移动机构驱动可沿与Y轴导轨(3)移动，所述X轴导轨(2)和所述Y轴导轨(3)正交，所述滚动副包括U型支撑座(5)和滚子(6)，所述Z轴升降装置(4)的一端与所述Y轴导轨(3)相连，另一端连接所述U型支撑座(5)的底面，所述滚子(6)通过轴承与所述U型支撑座(5)活动连接。

2.根据权利要求1所述的一种火箭部段大范围滚转调姿装置，其特征在于：所述水平移动机构和所述垂直移动机构均为丝杠螺母结构。

3.根据权利要求1所述的一种火箭部段大范围滚转调姿装置，其特征在于：所述Z轴升降装置(4)为剪叉式升降机或蜗轮蜗杆升降机或由气缸实现的。

4.根据权利要求3所述的一种火箭部段大范围滚转调姿装置，其特征在于：所述Z轴升降装置(4)为蜗轮蜗杆升降机。

5.根据权利要求1所述的一种火箭部段大范围滚转调姿装置，其特征在于：位于所述地基(1)同一侧的多个所述滚子(6)轴在同一个轴线上。

6.根据权利要求1所述的一种火箭部段大范围滚转调姿装置，其特征在于：位于所述地基(1)两侧的对称设置的两个所述滚子(6)轴线夹角为0°。

7.根据权利要求1所述的一种火箭部段大范围滚转调姿装置，其特征在于：所述滚子(6)通过滚转机构驱动可沿所述滚子(6)轴转动。

8.根据权利要求7所述的一种火箭部段大范围滚转调姿装置，其特征在于：所述滚转机构由电机(8)驱动。