CN105857443B - 一种特型多自由度对接装置及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种特型多自由度对接装置及工作方法，尤其涉及一种军用装甲车装配生产线上实现各种型号车辆发动机与变速箱对接的多自由度对接装置及其工作方法，属于自动控制领域。一种特型多自由度对接装置，包括特型多自由度运动平台、控制系统、监控系统和控制手柄。其中特型多自由度运动平台由三对不同类型的缸、上平台、下平台及虎克铰组成，主要用于实现六个自由度运动。本系统由一人即可控制运动平台调节变速箱的位置和角度实现发动机与变速箱的对接，方便快捷，可大大减少人力成本，精度高，可靠性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种特型多自由度对接装置及工作方法，尤其涉及一种军用装甲车装配生产线上实现各种型号车辆发动机与变速箱对接的多自由度对接装置及工作方法，属于自动控制领域。
背景技术
在军用装甲车装配线上，需要将发动机和变速箱装配在一起，目前采用的方法是人工对接，先将发动机固定在一个支架上，然后将变速箱用吊车吊起，通过人工调节变速箱的位置和角度，直到变速箱和发动机的中心轴线一致，发动机的内齿和变速箱的外齿拟合，然后外壳通过法兰盘固定在一起。该方法需要多人配合安装，而且中心轴线不易调节，使用不便。特型多自由度对接装置结构简单，使用方便，不需要人工推动变速箱而是由特型多自由度对接装置来实现发动机和变速箱的对接；特型多自由度对接装置运动灵活，可快速实现多自由度运动调节；且所述特型多自由度对接装置执行机构根据实际问题中所需的承载力来设计使用不同型号的缸，从而实现大型军用装甲车发动机与变速箱之间的对接，方便实用。
发明内容
本发明的目的是为了解决军用装甲车发动机和变速箱的装配问题，提出了一种特型多自由度对接装置及工作方法。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种特型多自由度对接装置及工作方法为：将发动机固定在第一支架上，将变速箱放置在特型多自由度运动平台上，通过控制手柄由人工控制特型多自由度运动平台分别进行六个自由度的运动，从而调节变速箱的位置和角度，直到变速箱与发动机的中心轴线一致，使得发动机的内齿与变速箱的外齿啮合，通过外壳的法兰盘固定在一起，最后控制特型多自由度运动平台恢复至初始状态，同时放入第二支架支撑变速箱，使变速箱和发动机分别由支架支撑。本系统的设计方案由一人即可控制运动平台调节变速的位置和角度实现发动机与变速箱的对接，方便快捷，可大大减少人力成本。
一种特型多自由度对接装置，包括特型多自由度运动平台、控制系统、监控系统和控制手柄。
特型多自由度运动平台由三对不同类型的缸、上平台、下平台及虎克铰组成，主要用于实现六个自由度运动。由于对接过程中变速箱前后的位移量很大，所以与传统的Stewart平台不同，六根缸中的后端两根缸行程较长，前端两根缸较短，杆径较大，承载力较强。中间两根缸行程和杆径皆介于前后两对缸的指标之间。六根缸通过虎克铰分别与上平台和下平台连接在一起。
控制系统由控制器、驱动器及其他外围电路板组成，放置在一个控制箱里面，主要用来接收监控系统传来的参数，完成特型多自由度运动平台的反解运算，采用相应的控制算法实现六根缸的控制。
监控系统主要用于设置特型多自由度运动平台的运动参数，包括X、Y、Z三个轴的平移量和旋转量，并将设定参数通过网线传输给控制系统实现特型多自由度运动平台在每个自由度的运动。
控制手柄与控制系统连接，可直接调节手柄上的按钮控制特型多自由度运动平台六个自由度的运动。
对接装置各部分之间的连接关系为：六根缸分别通过上端虎克铰和下端虎克铰与上平台和下平台连接，控制系统放置在控制箱里，控制箱放置在下平台的中心位置，控制箱通过电缆与六根缸连接。监控系统放置在平台旁边，通过网线与控制箱连接。在监控系统设置相应的运动参数，即可控制特型多自由度运动平台运行。控制手柄通过网线与控制箱连接，可通过上面的按钮控制特型多自由度运动平台的运动。
一种特型多自由度对接装置的具体工作方法如下：
步骤一：将发动机放置在第一支架上，将变速箱放置于特型多自由度运动平台上，通过控制手柄或监控系统控制多自由度运动平台升到中位，装配人员观测变速箱与固定发动机的相对位置，得到特型多自由度运动平台所需要移动的位移参数；
步骤二：装配人员可通过控制手柄上的按钮控制特型多自由度运动平台向发动机方向移动；也可在监控系统中，输入相应的位移参数，点击相应按钮将位移参数发送到控制系统，控制特型多自由度运动平台作向发动机方向移动相应的位移量，实现精确控制，然后再目测变速箱与发动机的位置，直到变速箱和发动机的位置较为接近。
步骤三：装配人员观测发动机和变速箱对接位置的相对角度，同时观察发动机的外齿和变速箱的内齿情况，通过控制手柄上的按钮控制特型多自由度运动平台转动相应角度，也可将角度参数输入到监控系统的运动参数位置，控制变速箱作相应的角度运动，直到发动机与变速箱的中心轴线一致。
步骤四：重复步骤二和步骤三，调节变速箱的位置和角度直到发动机与变速箱的齿轮啮合，然后将发动机与变速箱外壳的法兰盘连接在一起，完成对接。
步骤五：控制特型多自由度运动平台恢复到初始状态，同时放入第二支架，将变速箱放置在第二支架上。
有益效果
本发明的有益效果概述如下：
(1)与现有技术相比所述用于发动机与变速箱对接的特型多自由度对接装置在进行发动机与变速箱齿轮对接时，能够通过控制系统或控制手柄来调整运动平台的姿态，避免了传统对接中人工手推式对接所产生的工作量，减少工人劳动强度。
(2)所述特型多自由度对接装置其运动机构具有六个运动自由度，可以任意调节其姿态，所以其运动过程更加灵活，可以快速、准确地实现对接。操作方便灵活，工时短，提高生产效率。
(3)该特型多自由度对接装置主体结构与传统六自由度摇摆台相比，运动平台由三对不同型号的缸所组成，以适应对接过程中运动平台的运动作用于每组缸上不同的负载能力和位移需要，精度高，可靠性好。
附图说明
图1为初始状态下的特型多自由度运动平台结构示意图；
图2为运动状态下的特型多自由度对接装置结构示意图；
图3为变速箱和发动机对接完成后支撑状态示意图。
图中，1、2-类型1缸；3、4-类型2缸；5、6-类型3缸；7-上平台；8-下平台；9-控制箱；10-控制系统；11-控制手柄；12-监控系统；13-变速箱；14-发动机；15-第一支架；16-第二支架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。同时也叙述了本发明技术方案解决的技术问题及有益效果，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
如图1所示，本发明包括：特型多自由度运动平台、控制系统10、控制手柄11和监控系统12四部分组成。特型多自由度运动平台由三对不同类型的缸类型1缸、类型2缸、类型3缸，上平台7和下平台8及虎克铰组成，主要用于实现六个自由度运动，六根缸1、2、3、4、5、6分别通过上端虎克铰和下端虎克铰与上平台7和下平台8连接；控制系统10放置在控制箱9里，控制箱9放置在下平台8的中心位置，控制箱9通过电缆与六根缸连接；监控系统12放置在平台旁边，通过网线与控制箱9连接，在监控系统12设置相应的运动参数，即可控制多自由度运动平台运行；控制手柄11通过网线与控制箱9连接，可通过上面的按钮控制多自由度运动平台的运动。
所述特型多自由度运动平台与传统的Stewart平台不同。由于对接过程中变速箱13前后的位移量很大，后端类型1缸两根缸1、2行程较长；前端类型3缸两根缸5、6较短，杆径较大，承载力较强；中间类型2两根缸3、6行程和杆径皆介于前后两对缸的指标之间。
所述控制系统10放置在控制箱9里面，主要用来接收监控系统12传来的参数，完成特型多自由度运动平台的反解运算，采用相应的控制算法实现六根缸的控制。
所述控制手柄11与控制箱9中的控制系统10连接，可直接通过调节控制手柄11上的按钮控制多自由度运动平台六个自由度的运动。
所述监控系统12位于特型多自由度平台旁边，通过网线与控制箱9中的控制系统10连接，主要用于设置特型多自由度运动平台的运动参数，包括X、Y、Z三个轴的平移量和旋转量，并将设定参数通过网线传输给控制系统10实现多自由度运动平台在每个自由度的运动。
如图2所示为运动状态下的特型多自由度对接装置结构示意图，具体工作方法如下：
步骤一：将发动机14放置在第一支架15上，将变速箱13放置于特型多自由度运动平台上平台7上，通过控制手柄11或监控系统12控制多自由度运动平台升到中位，装配人员观测变速箱13与固定发动机14的相对位置，得到特型多自由度运动平台所需要移动的位移参数；
步骤二：装配人员可通过控制手柄11上的按钮控制多自由度运动平台向发动机14方向移动；也可在监控系统12中，输入相应的位移参数，点击相应按钮将运动参数发送到控制系统10，控制多自由度运动平台做向发动机14方向移动相应的位移量，实现精确控制，然后再目测变速箱13与发动机14的位移重复，直到变速箱13和发动机14的位置较为接近。
步骤三：装配人员观测变速箱13和发动机14对接位置的相对角度，同时观察发动机14的外齿和变速箱13的内齿情况，通过控制手柄11上的按钮控制多自由度运动平台转动相应角度，也可将角度参数输入到监控系统12的运动参数位置，控制变速箱13作相应的角度运动，直到发动机14与变速箱13的中心轴线一致。
步骤四：重复步骤二和步骤三，调节变速箱13的位置和角度直到发动机14与变速箱13的齿轮啮合，然后将发动机14与变速箱13外壳的法兰盘连接在一起，完成对接。
步骤五：控制特型多自由度运动平台恢复到初始状态，同时放入第二支架16，将变速箱13放置在该支架上。
综上所述，本发明的目的是为了解决军用装甲车发动机和变速箱的装配问题，提出一种特型多自由度对接装置及工作方法。所述用于发动机与变速箱对接的特型多自由度对接装置在进行发动机与变速箱齿轮对接时，能够通过控制系统或控制手柄来调整运动平台的姿态，避免了传统对接中人工手推式对接所产生的工作量，减少工人劳动强度；所述特型多自由度对接装置其运动机构具有六个运动自由度，可以任意调节其姿态，所以其运动过程更加灵活，可以快速、准确地实现对接，操作方便灵活，工时短，提高生产效率；所述特型多自由度对接装置主体结构与传统六自由度摇摆台相比，运动平台由三对不同型号的缸所组成，以适应对接过程中运动平台的运动作用于每组缸上不同的负载能力和位移需要，精度高，可靠性好。
Claims (1)
1.一种特型多自由度对接装置，其特征在于，包括特型多自由度运动平台、控制系统、监控系统和控制手柄；
其中特型多自由度运动平台由三对不同类型的缸、上平台、下平台及虎克铰组成，六根缸中的后端两根缸行程较长，前端两根缸行程较短，杆径较大，承载力较强，中间两根缸行程和杆径皆介于前后两对缸的指标之间；
所述的控制系统由控制器、驱动器及其他外围电路板组成，放置在一个控制箱里面，主要用来接收监控系统传来的参数，完成特型多自由度运动平台的反解运算，采用相应的控制算法实现六根缸的控制；
所述的监控系统主要用于设置特型多自由度运动平台的运动参数，包括X、Y、Z三个轴的平移量和旋转量，并将设定参数通过网线传输给控制系统实现特型多自由度运动平台在每个自由度的运动；
连接关系为：六根缸分别通过上端虎克铰和下端虎克铰与上平台和下平台连接，控制系统放置在控制箱里，控制手柄通过网线与控制箱连接，控制箱放置在下平台的中心位置，控制箱通过电缆与六根缸连接，监控系统放置在平台旁边，通过网线与控制箱连接；
工作方法的步骤如下：
步骤一、将发动机放置在第一支架上，将变速箱放置于特型多自由度运动平台上，通过控制手柄或监控系统控制多自由度运动平台升到中位，装配人员观测变速箱与固定发动机的相对位置，得到特型多自由度运动平台所需要移动的位移参数；
步骤二、装配人员通过控制手柄上的按钮控制特型多自由度运动平台向发动机方向移动；或在监控系统中，输入相应的位移参数，点击相应按钮将位移参数发送到控制系统，控制特型多自由度运动平台向发动机方向移动相应的位移量，实现精确控制，然后再目测变速箱与发动机的位置，直到变速箱和发动机的位置较为接近；
步骤三、装配人员观测发动机和变速箱对接位置的相对角度，同时观察发动机的外齿和变速箱的内齿情况，通过控制手柄上的按钮控制特型多自由度运动平台转动相应角度；或将角度参数输入到监控系统的运动参数位置，控制变速箱作相应的角度运动，直到发动机与变速箱的中心轴线一致；
步骤四、重复步骤二和步骤三，调节变速箱的位置和角度直到发动机与变速箱的齿轮啮合，然后将发动机与变速箱外壳的法兰盘连接在一起，完成对接；
步骤五、控制特型多自由度运动平台恢复到初始状态，同时放入第二支架，将变速箱放置在第二支架上。
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