CN106429960A - 一种新型六自由度卫星侧板安装设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型六自由度卫星侧板安装设备，包括：1级底座、2级底座、3级底座、框架式升降机构、平行四边形式升降机构、姿态调节机构以及侧板转接框，所述2级底座能够在1级底座上进行前后移动，并作为3级底座在左右方向移动的底座，所述3级底座承载其上的框架式升降机构、平行四边形式升降机构和姿态调节机构，所述平行四边形式升降机构安装在框架式升降机构上部，所述侧板转接框为设备提供其与侧板之间的安装接口，并为侧板和设备之间提供一个安全距离，防止可能的突出物磕碰。本发明设备结构紧凑、特别适用于中小型尺寸侧板的安装，且该设备电控系统简单、设备造价低，经济性高。

Description

一种新型六自由度卫星侧板安装设备

技术领域

本发明涉及一种卫星侧板装星装置，特别是涉及一种通用化的可多自由度调节的侧板装星装置。

背景技术

卫星的很多单机都装在侧板上，侧板竖直安装在卫星的框架上。目前很多侧板加单机的重量能达到200Kg，尺寸在1m至3m之间，离地高度从1m至3m不等。现阶段安装侧板均使用侧板安装车，该车需具备刹车状态下的前后左右移动、上下升降、侧板翻转、侧板绕竖直轴线和水平轴线转动的功能。此外，由于侧板在与卫星对接时为升高后的竖直放置状态，其质心位置与侧板车的升降机构间有较大的悬臂，当侧板处于与卫星对接的状态时，架车机械结构上不允许存在变形或者离地高度的变化，且处于高位的侧板不允许发生晃动。

对于同本发明类似的技术，申请号为201510819914.5的专利《一种新型卫星侧板装星架车》，使用电动推杆驱动的双摇臂式升降机构，特别适用于大型侧板的安装，然而其电控系统复杂，造价较为高昂。

发明内容

针对上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种新型六自由度卫星侧板安装设备，相比于现有技术，采用不同的升降方式与姿态调节方式，其突出优点为结构紧凑、特别适用于中小型尺寸(1-1.5m见方)侧板的安装，且该设备电控系统简单、设备造价低，经济性高。此外，本发明的姿态调节机构的位置与使用的便利性均高于现有技术。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种新型六自由度卫星侧板安装设备，包括1级底座、2级底座、3级底座、框架式升降机构、平行四边形升降机构、姿态调节机构、侧板转接框，所述2级底座能够在1级底座上进行前后移动，并作为3级底座在左右方向移动的底座，所述3级底座承载其上的框架式升降机构、平行四边形升降机构和姿态调节机构，所述平行四边形升降机构安装在框架式升降机构上部，所述侧板转接框为设备提供其与侧板之间的安装接口，并为侧板和设备之间提供一个安全距离，防止可能的突出物磕碰。

所述1级底座上设置有直线导轨、梯形丝杠、可展开支撑、带刹车脚轮、扶手，其中丝杠和导轨用于设备在前进方向的移动，可展开支撑为侧板处于翻转状态下质心偏移时提供支撑，带刹车脚轮和扶手用于设备在厂房内的转运。

所述2级底座为方钢管焊接的框架结构，其上设置有直线导轨、梯形丝杠、导轨滑块，其自身可在1级底座上进行前后移动(X向移动)，并作为3级底座在左右方向移动的底座。

所述3级底座为钢板结构，其上安装有丝杠升降机、升降框架固定部分、升降电机，其下安装有导轨滑块、丝杠螺母等配件。3级底座用于承载其上的升降机构和姿态调节机构，并可相对于2级底座进行左右移动(Y向移动)。

所述框架式升降机构分为固定部分和升降部分。所述固定部分为两个面对面的C型框架，该C型框架的底部固定在3级底座上，顶部使用横杆进行封闭，使其成为立方体结构；其后背安装电控柜，侧面安装工具箱和遥控器收纳盒，前部安装电缆拖链。所述升降部分为方钢焊接的立方体框架，与固定框架之间通过竖直安装的直线导轨和导轨滑块进行连接并形成直线运动副。其下部安装丝杠升降机的活动螺母，上部安装平行四边形升降机构的基座。

所述平行四边形升降机构为悬臂式框架结构，分为长边和短边；长边共四根方管，一端固定在其安装基座上，另一端安装有姿态调节机构。短边的一端与安装基座一体，为固定端，另一端与姿态调节机构一体，为活动端。短边活动端可绕安装基座进行旋转，旋转力由充当平行四边形机构斜边的电动推杆提供。

所述姿态调节机构由绕Y向旋转框、绕Z向偏摆框、绕X向旋转框、绕Y向旋转轴、绕Z向旋转轴、丝杠升降机、升降机安装座、绕Z向偏摆调节手轮、绕X向旋转调节手轮、Z向偏摆锁紧手轮、X向旋转锁紧手轮组成。姿态调节机构能够实现侧板绕Y轴0～90°的旋转、绕X轴±5°的转动、绕Z轴±5°的偏摆。

所述绕Y向旋转框在Y向通过一根绕Y向旋转轴与平行四边形升降机构短边的上部、平行四边形升降机构的长边活动端以及电动推杆的伸出端进行串接，其另一侧在Z向通过一根绕Z向旋转轴与绕Z向偏摆框串接。所述绕Z向偏摆框的中部设有一个圆孔，绕X向旋转框通过该圆孔与绕Z向偏摆框进行连接，两者间通过四氟垫片进行润滑。

所述升降机安装座安装在平行四边形升降机构的短边活动端，并可相对短边活动端进行旋转，丝杠升降机的机座安装在升降机安装座上，活动杆与绕Z向旋转轴的下端铰接，推动绕Z向旋转轴以绕Y向旋转轴为圆心进行转动，并带动绕Y向旋转框和绕Z向偏摆框的转动。

所述绕Z向偏摆调节手轮为花篮螺栓式结构，两端为带螺纹轴的铰链，中间为与螺纹轴对接的带内螺纹的手轮。转动手轮可使绕Y向旋转框和绕Z向偏摆框相对于绕Z向旋转轴进行小角度的转动。Z向偏摆锁紧手轮可对调整好的偏摆角度进行锁定，防止设备使用过程中出现的松动。

所述绕X向旋转调节手轮的转轴为一跟带外螺纹的长杆，杆的端部与绕Z向偏摆框之间通过一个带内孔的铰链座连接，可进行小角度的转动。杆的中部螺纹段与绕X向旋转框之间通过一个带内螺纹孔的铰链座连接，可进行小角度的转动。该机构可使绕Z向偏摆框与绕X向旋转框之间产生小角度的旋转。

所述侧板转接框为铝管或铝板的焊接结构，安装在绕X向旋转框的外侧，用于为该设备提供与侧板之间的安装接口，并为侧板和设备之间提供一个安全距离，防止可能的突出物磕碰。

本发明的有益效果是：相比于现有技术，本发明对各自由度进行了合理的布局，将直线运动的三个自由度布置在底盘区域，将旋转运动的三个自由度布置在与侧板最近的活动端，减小了旋转半径，使侧板的旋转调节更加可靠便利。升降机构使用了平行四边形升降机构和框架式升降机构相结合的方式，可实现大范围的升降运动和短距离的微调，且侧板的运动方式为直上直下，两种升降机构可分开控制，电路系统简单可靠。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为背景技术中的侧板安装设备示意图；

图2为本发明一实施例的设备停放状态图；

图3为本发明一实施例的设备工作状态俯视图；

图4为本发明一实施例的设备升降机构工作状态图；

图5为本发明一实施例的设备姿态调节机构后视图；

图6为本发明一实施例的设备姿态调节机构侧视图；

图7为本发明一实施例的设备姿态调节机构俯视图。

图中，1、可展开支撑，2、转运轮，3、3级底座，4、2级底座，5、1级底座，6、牵引扶手，7、升降机构电机，8、工具箱/电控柜，9、遥控器盒，10、框式升降机构固定部分，11、电动推杆，12、平行四边形升降机构长边，13、侧板转接框，14、姿态调节机构，15、平行四边形升降机构短边，16、直线导轨，17、梯形丝杠(带手柄)，18、导轨滑块，19、安装基座，20、长边连接板，21、框式升降机构升降部分，22、升降导向机构，23、绕Z向偏摆调节手轮，24、绕Z向旋转轴，25、绕Y向旋转框，26、绕Z向偏摆框，27、绕X向旋转框，28、丝杠升降机，29、丝杠升降机活动端，30、绕Y向旋转轴，31、Z向偏摆锁紧手轮，32、X向旋转锁紧手轮，33、绕X向旋转调节手轮，34、升降机安装座。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提出一种六自由度的侧板安装设备，特别适用于中小型尺寸(1m-2m)见方，安装高度为0.5m-2m的侧板的安装。该设备的结构尺寸、使用便利性和造价均优于现有技术。

参考图1～图7，本发明包括可展开支撑1、转运轮2、3级底座3、2级底座4、1级底座5、牵引扶手6、升降机构电机7、工具箱/电控柜8、遥控器盒9、框式升降机构10/21、平行四边形升降机构11/12/15、侧板转接框13、姿态调节机构14。

1级底座5为钢管焊接型框式结构，中间部分为菱形加强框，四角位置安装了4个万向转运轮2，前后位置安装了可展开支撑1，后侧安装有牵引扶手6。其上部并行放置了用于为2级底座4在设备长度方向(X向)进行移动的直线导轨16和梯形丝杠17。

2级底座4为钢管焊接型框式结构，尺寸较1级底座5小，通过导轨滑块18放置在1级底座5的直线导轨16上。2级底座4上安装有直线导轨16和梯形丝杠17，用于安装其上的3级底座3，实现3级底座3在设备宽度方向(Y向)的移动。

3级底座3为钢板结构，通过其上的导轨滑块18与2级底座4连接，其上部的中间位置安装有框式升降机构固定部分10(包括面对面的C型框架和置于框架中间的丝杠升降机)，后方安装有升降机构电机7。

框式升降机构分为固定部分10和升降部分21，两者通过丝杠升降机进行动力传输，使用升降导向机构22进行导向。升降机构的电控柜和工具箱8、遥控器盒9等配件均安装在固定部分的两侧和后背。平行四边形升降机构主要由平行四边形升降机构长边12、平行四边形升降机构短边15、电动推杆11、安装基座19、长边连接板20组成。长边12共4根，分上下侧放置，每侧并排2根，其一端固定在安装基座19上，另一端与短边15连接。长边12与短边15通过2根旋转轴串接后形成框式结构，该框式结构通过上侧的2根长边12与长边连接板20的焊接式结构获得更高的抗扭转稳定性。安装基座19与框式升降机构升降部分21硬连接，使该组合式升降机构形成串联。电动推杆11的两端安装在平行四边形升降机构的对角线位置，其中固定杆安装在下侧的长边12与安装基座19的连接铰链轴处，活动杆安装在上侧的长边12与短边15的连接铰链轴(绕Y向旋转轴30)处。电动推杆11活动杆的伸缩使长边12和短边15相对于安装基座19进行转动，实现设备绕Y轴的旋转。

姿态调节机构由绕Y向旋转框25、绕Z向偏摆框26、绕X向旋转框27、绕Y向旋转轴30、绕Z向旋转轴24、丝杠升降机28、升降机安装座34、绕Z向偏摆调节手轮23、绕X向旋转调节手轮33、Z向偏摆锁紧手轮31、X向旋转锁紧手轮32组成。其中绕Y向旋转框25、电动推杆11的活动端、平行四边形升降机构长边12上侧两根杆的活动端、平行四边形升降机构短边15的上端通过绕Y向旋转轴30串接，作为姿态调节机构的旋转轴。平行四边形升降机构短边15的下端弯折处安装升降机安装座34，其上安装丝杠升降机28的底座。绕Y向旋转框25和绕Z向偏摆框26之间通过绕Z向旋转轴24进行连接，且绕Z向旋转轴24的下端与电动推杆11的活动端通过销轴连接，使绕Y向旋转框25和绕Z向偏摆框26可以在电动推杆11的作用下绕绕Y向旋转轴30进行旋转。

绕Z向偏摆调节手轮23的两端安装在绕Y向旋转框25和绕Z向偏摆框26之间，通过手轮的转动使该两零件能绕绕Z向旋转轴24进行小角度的转动。该角度调节完成后，通过旋转Z向偏摆锁紧手轮31可将上述两零件进行限位。绕X向旋转调节手轮33的两端分别安装在绕Z向偏摆框26和绕X向旋转框27上，通过手轮的转动使该两零件能绕X向进行小角度的转动。该角度调节完成后，通过旋转X向旋转锁紧手轮32可将上述两零件进行限位。

侧板转接框13安装在绕X向旋转框27上，为其上安装的产品提供一个安全的偏置距离。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种新型六自由度卫星侧板安装设备，其特征在于，包括：1级底座、2级底座、3级底座、框架式升降机构、平行四边形式升降机构、姿态调节机构、侧板转接框，所述2级底座能够在1级底座上进行前后移动，并作为3级底座在左右方向移动的底座，所述3级底座承载其上的框架式升降机构、平行四边形式升降机构和姿态调节机构，所述平行四边形式升降机构安装在框架式升降机构上部，所述侧板转接框为设备提供其与侧板之间的安装接口，并为侧板和设备之间提供一个安全距离，防止可能的突出物磕碰。

2.根据权利要求1所述的新型六自由度卫星侧板安装设备，其特征在于，所述1级底座上设置有直线导轨、梯形丝杠、可展开支撑、带刹车脚轮，其中梯形丝杠和直线导轨用于设备在前进方向的移动，可展开支撑为侧板处于翻转状态下质心偏移时提供支撑，带刹车脚轮用于设备的转运，所述2级底座为方钢管焊接的框架结构，其上设置有直线导轨、梯形丝杠、导轨滑块，其自身能够在1级底座上进行前后移动，称为X向移动，所述2级底座同时作为3级底座在左右方向移动的底座，所述3级底座为钢板结构，其上安装有丝杠升降机、升降框架固定部分、升降电机，其下安装有导轨滑块、丝杠螺母，3级底座用于承载其上的升降机构和姿态调节机构，并可相对于2级底座进行左右移动，称为Y向移动。

3.根据权利要求1所述的新型六自由度卫星侧板安装设备，其特征在于，所述框架式升降机构分为固定部分和升降部分，所述固定部分用于与3级底座固定，所述升降部分与固定部分之间通过竖直安装的直线导轨和导轨滑块进行连接并形成直线运动副。

4.根据权利要求3所述的新型六自由度卫星侧板安装设备，其特征在于，所述固定部分包括面对面设置的C型框架，所述C型框架的底部固定在3级底座上，顶部使用横杆进行封闭，使其成为立方体结构。

5.根据权利要求1所述的新型六自由度卫星侧板安装设备，其特征在于，所述平行四边形升降机构为悬臂式框架结构，分为长边和短边；长边共四根方管，一端固定在其安装基座上，另一端安装所述姿态调节机构，短边的一端与所述安装基座为一体，作为固定端，另一端与所述姿态调节机构为一体，作为活动端，短边活动端能够绕所述安装基座进行旋转，旋转力由充当平行四边形机构斜边的电动推杆提供。

6.根据权利要求5所述的新型六自由度卫星侧板安装设备，其特征在于，所述姿态调节机构由绕Y向旋转框、绕Z向偏摆框、绕X向旋转框、绕Y向旋转轴、绕Z向旋转轴、丝杠升降机、升降机安装座、绕Z向偏摆调节手轮、绕X向旋转调节手轮、Z向偏摆锁紧手轮、X向旋转锁紧手轮组成，用于实现侧板绕Y轴0～90°的旋转、绕X轴±5°的转动、绕Z轴±5°的偏摆。

7.根据权利要求5所述的新型六自由度卫星侧板安装设备，其特征在于，所述绕Y向旋转框在Y向通过所述绕Y向旋转轴与平行四边形升降机构短边的上部、平行四边形升降机构的长边活动端以及电动推杆的伸出端进行串接，其另一侧在Z向通过所述绕Z向旋转轴与绕Z向偏摆框串接，所述绕Z向偏摆框的中部设有一个圆孔，所述绕X向旋转框通过该圆孔与所述绕Z向偏摆框进行连接。

8.根据权利要求5所述的新型六自由度卫星侧板安装设备，其特征在于，所述升降机安装座安装在平行四边形升降机构的短边活动端，相对短边活动端能够进行旋转，丝杠升降机的机座安装在升降机安装座上，活动杆与所述绕Z向旋转轴的下端铰接，推动所述绕Z向旋转轴以所述绕Y向旋转轴为圆心进行转动，并带动所述绕Y向旋转框和所述绕Z向偏摆框的转动。

9.根据权利要求5所述的新型六自由度卫星侧板安装设备，其特征在于，所述绕Z向偏摆调节手轮为花篮螺栓式结构，两端为带螺纹轴的铰链，中间为与螺纹轴对接的带内螺纹的手轮，转动手轮能使所述绕Y向旋转框和所述绕Z向偏摆框相对于所述绕Z向旋转轴进行小角度的转动，所述Z向偏摆锁紧手轮能对调整好的偏摆角度进行锁定，防止设备使用过程中出现的松动。

10.根据权利要求5所述的新型六自由度卫星侧板安装设备，其特征在于，所述绕X向旋转调节手轮的转轴为一跟带外螺纹的长杆，杆的端部与所述绕Z向偏摆框之间通过一个带内孔的铰链座连接，能进行小角度的转动，杆的中部螺纹段与所述绕X向旋转框之间通过一个带内螺纹孔的铰链座连接，能进行小角度的转动，所述绕X向旋转调节手轮能使绕Z向偏摆框与绕X向旋转框之间产生小角度的旋转。