CN107727031B - 一种触杆式自动对中装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种触杆式自动对中装置，包括底座、升降单元、进退单元、横移单元和弹性触杆单元，底座包括底板和竖向导轨，升降单元包括升降滑块和升降驱动器，升降滑块安装于竖向导轨上，升降驱动器固定于底座上并与升降滑块连接；进退单元包括纵移滑块和纵移驱动器，纵移滑块安装于升降滑块在其顶部设置的纵向导轨上，纵移驱动器固定于升降滑块并与纵移滑块连接；横移单元包括横移滑块和横移驱动器，横移滑块安装于纵移滑块在其前端设置的横向导轨上，纵移驱动器固定于纵移滑块上并与横移滑块连接；弹性触杆单元的后端固定于横移滑块上。其具有结构简单、操控方便、自动化程度高的优点，可在有毒环境或雾雪天气快速完成二种设备的对中连接。

Description

一种触杆式自动对中装置

技术领域

本发明涉及一种对中装置，具体涉及一种触杆式自动对中装置。

背景技术

在航天和军事领域，在一些装备的调试及运行过程中，经常需要将一些设备与另一些设备对中，以完成二者的连接和其他操作。对于正常环境下二种设备的对中连接，通常采用人工即可完成对中操作。但对于存在有毒气体的环境或大雾、雨雪天气，以及人工无法在规定时间内迅速完成工作的情况，常规的人工对中方法已无法顺利完成两者设备的对中连接。由此可见，研究开发一种可实现两者设备自动对中连接的装置对于本领域的发展具有一定的促进意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种触杆式自动对中装置，其具有结构简单、成本低廉、操作方便、安全可靠、自动化程度高的优点，可在有毒环境或雾雪天气快速完成二种设备的对中连接。

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供的一种触杆式自动对中装置，包括底座、升降单元、进退单元、横移单元和弹性触杆单元，所述底座包括底板和固定于底板上的竖向导轨，所述升降单元包括升降滑块和升降驱动器，所述升降滑块的下端安装于竖向导轨上，所述升降驱动器固定于底座上并使其动力输出轴与升降滑块连接；所述进退单元包括纵移滑块和纵移驱动器，所述纵移滑块的后端安装于升降滑块在其顶部设置的纵向导轨上，所述纵移驱动器固定于升降滑块上并使其动力输出轴通过连接耳与纵移滑块的中部连接；所述横移单元包括横移滑块和横移驱动器，所述横移滑块安装于纵移滑块在其前端设置的横向导轨上，所述横移驱动器固定于纵移滑块上并使其动力输出轴与横移滑块连接；所述弹性触杆单元用于探测位置并使其后端固定于横移滑块上。

进一步的，本发明一种触杆式自动对中装置，其中，所述弹性触杆单元包括固定座、竖向滑轨、横向滑轨、纵向滑套和触杆；所述竖向滑轨的下端垂直固定于固定座上，所述横向滑轨的左端通过第一滑块安装于竖向滑轨的上端，并在横向滑轨的左端和固定座之间设有第一弹性组件和第一位移检测组件，所述纵向滑套的后端通过第一支架板和第二滑块安装于横向滑轨的右端，并在纵向滑套与横向滑轨的左端之间设有第二弹性组件和第二位移检测组件，所述触杆的后端套设于纵向滑套中，并在触杆与纵向滑套之间设有第三弹性组件和第三位移检测组件。

进一步的，本发明一种触杆式自动对中装置，其中，所述第一弹性组件包括固定于固定座上的气缸，所述气缸的轴出轴上端与横向滑轨在其左端设置的第二支架板固定连接；所述第一位移检测组件包括固定于固定座上的第一位移传感器，所述第一位移传感器的第一测量杆上端穿过第二支架板，并在第二支架板上固定有套设在第一测量杆上的第一磁环；所述气缸的轴出轴和第一位移传感器的第一测量杆均与竖向滑轨平行。

进一步的，本发明一种触杆式自动对中装置，其中，所述第二弹性组件包括第一导向轴和第一弹簧，所述第一导向轴的一端与横向滑轨在其左端设置的第三支架板固定连接，第一导向轴的另一端穿过纵向滑套在其后端设置的第四支架板，所述第一弹簧套设在第一导向轴上并处于第三支架板和第四支架板之间；所述第二位移检测组件包括固定于第三支架板上的第二位移传感器，所述第二位移传感器的第二测量杆右端穿过第四支架板，并在第四支架板上固定有套设在第二测量杆上的第二磁环；所述第一导向轴和第二位移传感器的第二测量杆均与横向滑轨平行。

进一步的，本发明一种触杆式自动对中装置，其中，所述第三弹性组件包括第二导向轴和第二弹簧，所述第二导向轴的两端对应架设于纵向滑套在其外周壁上设置的前耳板和后耳板上，所述触杆上固定有第一支耳和第二支耳，所述第一支耳从纵向滑套沿前后方面开设的一滑槽中伸出并套设在第二导向轴上，所述第二支耳从纵向滑套沿前后方面开设的另一滑槽中伸出，所述第二弹簧套设在第二导向轴上并处于第一支耳和后耳板之间；所述第三位移检测组件包括第三位移传感器，所述第三位移传感器固定于第一支架板上，第三位移传感器的第三测量杆前端穿过触杆上的第二支耳，并在第二支耳上固定有套设在第三测量杆上的第三磁环；所述第二导向轴和第三位移传感器的第三测量杆均与纵向滑套平行。

进一步的，本发明一种触杆式自动对中装置，其中，所述升降驱动器、纵移驱动器和横移驱动器为伺服电动缸或伺服液压缸。

进一步的，本发明一种触杆式自动对中装置，其中，还包括控制系统，所述升降驱动器、纵移驱动器、横移驱动器、第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器均与控制系统电连接。

本发明一种触杆式自动对中装置与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过设置底座、升降单元、进退单元、横移单元和弹性触杆单元，让底座设置底板和固定于底板上的竖向导轨，让升降单元设置升降滑块和升降驱动器，让升降滑块的下端安装于竖向导轨上，让升降驱动器固定于底座上，并使其动力输出轴与升降滑块连接；让进退单元设置纵移滑块和纵移驱动器，让纵移滑块的后端安装于升降滑块在其顶部设置的纵向导轨上，让纵移驱动器固定于升降滑块上，并使其动力输出轴通过连接耳与纵移滑块的中部连接；让横移单元设置横移滑块和横移驱动器，让横移滑块安装于纵移滑块在其前端设置的横向导轨上，让横移驱动器固定于纵移滑块上，并使其动力输出轴与横移滑块连接；让弹性触杆单元用于探测位置并使其后端固定于横移滑块上。由此就构成了一种结构简单、成本低廉、操作方便、安全可靠、自动化程度高的触杆式自动对中装置。其对中过程如下，首先通过在目标设备上设置定位基准框，并将需对中连接的对接设备固定在本发明的横移滑块上，然后通过控制系统让升降单元、进退单元和横移单元构成的三自由度驱动机构驱动弹性触杆单元向目标设备移动，当弹性触杆单元的前端接触目标设备上定位基准框的某一面时，就会触发该面的相对位置信息并将该位置信息传送给控制系统，当弹性触杆单元的前端移动到目标设备上定位基准框的特定角点时，根据该特定角点与目标设备对接端口的相对位置即可确定目标设备对接端口的具体位置信息，根据目标设备对接端口的具体位置信息，控制系统即可通过三自由度驱动机构使安装于横移滑块上的对接设备与目标设备对中连接。在实际应用中，本发明通过对目标设备的对接端口、定位基准框和对接设备的安装位置进行匹配设计，当弹性触杆单元的前端移动到定位基准框的特定角点时，即可实现对接设备与目标设备的对中连接。本发明通过让控制系统根据弹性触杆单元反馈的位置信息，控制三自由度驱动机构动作并对目标设备进行位置跟踪，不但适用静止目标设备的对中连接，对于运动中的目标设备同样适用，有效解决了有毒环境或雾雪天气情况下人工无法完成对接设备和目标设备对中连接的问题。

下面结合附图所示具体实施方式对本发明一种触杆式自动对中装置作进一步详细说明：

附图说明

图1为本发明一种触杆式自动对中装置的示意图；

图2为本发明一种触杆式自动对中装置中弹性触杆单元的正视图；

图3为本发明一种触杆式自动对中装置中弹性触杆单元的俯视图；

图4为本发明一种触杆式自动对中装置中弹性触杆单元的左视图；

图5为目标设备上定位基准框的侧视示意图；

图6为目标设备上定位基准框的正视示意图。

具体实施方式

首先需要说明的，本发明中所述的上、下、前、后、左、右等方位词只是根据附图进行的描述，以便于理解，并非对本发明的技术方案以及请求保护范围进行的限制。

如图1至6所示本发明一种触杆式自动对中装置的具体实施方式，包括底座1、升降单元2、进退单元3、横移单元4和弹性触杆单元5。底座1具体设有底板11和固定于底板11上的竖向导轨12。升降单元2具体设有升降滑块21和升降驱动器22，让升降滑块21的下端安装在竖向导轨12上，让升降驱动器22固定在底座1上并使其动力输出轴与升降滑块21连接。进退单元3具体设有纵移滑块31和纵移驱动器32，让纵移滑块31的后端安装在升降滑块21在其顶部设置的纵向导轨23上，让纵移驱动器32固定在升降滑块21上并使其动力输出轴通过连接耳33与纵移滑块31的中部连接。横移单元4具体设有横移滑块41和横移驱动器42，让横移滑块41安装在纵移滑块31在其前端设置的横向导轨34上，让横移驱动器42固定于纵移滑块31上并使其动力输出轴与横移滑块41连接。让弹性触杆单元5的后端固定在横移滑块41上并用于探测位置。

通过以上结构设置就构成了一种结构简单、成本低廉、操作方便、安全可靠、自动化程度高的触杆式自动对中装置。其对中过程如下，首先通过在目标设备A上设置定位基准框S，并将需对中连接的对接设备B固定在本发明的横移滑块41上，然后通过控制系统让升降单元2、进退单元3和横移单元4构成的三自由度驱动机构驱动弹性触杆单元5向目标设备移动，当弹性触杆单元5的前端接触目标设备上定位基准框的某一面时，就会触发该面的相对位置信息并将该位置信息传送给控制系统，当弹性触杆单元5的前端移动到目标设备上定位基准框的特定角点时，根据该特定角点与目标设备对接端口的相对位置即可确定目标设备对接端口的具体位置信息，根据目标设备对接端口的具体位置信息，控制系统即可通过三自由度驱动机构使安装于横移滑块41上的对接设备与目标设备对中连接。在实际应用中，本发明通过对目标设备的对接端口、定位基准框和对接设备的安装位置进行匹配设计，当弹性触杆单元5的前端移动到定位基准框的特定角点时，即可使对接设备与目标设备对中连接。本发明通过让控制系统根据弹性触杆单元5反馈的位置信息，控制三自由度驱动机构动作并对目标设备进行位置跟踪，不但适用静止目标设备的对中连接，对运动中的目标设备同样适用，有效解决了有毒环境或雾雪天气情况下人工无法完成对接设备和目标设备对中连接的问题。

作为具体实施方式，本发明中的弹性触杆单元5包括固定座51、竖向滑轨52、横向滑轨53、纵向滑套54和触杆55。让竖向滑轨52的下端垂直固定于固定座51上，让横向滑轨53的左端通过第一滑块531安装在竖向滑轨52的上端，并在横向滑轨53的左端和固定座51之间设置第一弹性组件和第一位移检测组件。让纵向滑套54的后端通过第一支架板541和第二滑块542安装在横向滑轨53的右端，并在纵向滑套54与横向滑轨53的左端之间设置第二弹性组件和第二位移检测组件。让触杆55的后端套设于纵向滑套54中，并在触杆55与纵向滑套54之间设置第三弹性组件和第三位移检测组件。这一结构的弹性触杆单元5具有结构简单、操控方便、自动化程度高的优点。初始状态下，第一滑块531、第二滑块542和触杆55对应在第一弹性组件、第二弹性组件和第三弹性组件的作用下均处于行程末端位置，当触杆55的前端碰到目标设备上定位基准框的底壁或某一侧壁时，相应自由度在外力作用下压缩第一弹性组件、第二弹性组件或第三弹性组件，并对应使第一位移检测组件、第二位移检测组件或第三位移检测组件触发相应的位置信号，控制系统依据弹性触杆单元5反馈的位置信息控制升降单元2、进退单元3或横移单元4移动并对目标设备进行跟随。

作为具体实施方式，本发明中的第一弹性组件具体包括固定于固定座51上的气缸56，并让气缸56的轴出轴561上端与横向滑轨53在其左端设置的第二支架板532固定连接，以便气缸56可起到弹性压缩和回复的作用。第一位移检测组件具体包括固定于固定座51上的第一位移传感器57，让第一位移传感器57的第一测量杆571上端穿过第二支架板532，并在第二支架板532上固定套设在第一测量杆571上的第一磁环572，以便第一磁环572在第二支架板532的带动下可沿着第一测量杆571滑动。其中，气缸56的轴出轴561和第一位移传感器57的第一测量杆571均与竖向滑轨52平行。在实际应用中，当触杆55在垂向上碰到定位基准框时，在外力的作用下使第一滑块531沿着竖向滑轨52向下移动，并通过第二支架板532带着第一磁环572沿着第一测量杆571向下移动，第一位移传感器57根据第一磁环572的变化就会触发相应的垂向位置信号，在第一滑块531移动的过程中气缸56起到压缩和回复的弹性用。控制系统依据该垂向位置信号对升降驱动器22进行控制，实现升降滑块21在垂向上的位置跟随。

本发明中的第二弹性组件具体包括第一导向轴58和第一弹簧59，让第一导向轴58的一端与横向滑轨53在其左端设置的第三支架板533固定连接，让第一导向轴58的另一端穿过纵向滑套54在其后端设置的第四支架板543，让第一弹簧59套设在第一导向轴58上并处于第三支架板533和第四支架板543之间，以便第一弹簧59可起到弹性压缩和回复的作用。第二位移检测组件具体包括固定于第三支架板533上的第二位移传感器510，让第二位移传感器510的第二测量杆5101右端穿过第四支架板543，并在第四支架板543上固定套设在第二测量杆5101上的第二磁环，以便第二磁环在第四支架板543的带动下可沿着第二测量杆5101滑动。其中，第一导向轴58和第二位移传感器510的第二测量杆5101均与横向滑轨53平行。在实际应用中，当触杆55在横向上碰到定位基准框时，在外力的作用下使第二滑块542沿着横向滑轨53向右移动，并通过第四支架板543带着第二磁环沿着第二测量杆5101向右移动，第二位移传感器510根据第二磁环的变化就会触发相应的横向位置信号，在第二滑块542移动的过程中第一弹簧59起到压缩和回复的弹性用。控制系统依据该横向位置信号对横移驱动器42进行控制，实现横移滑块41在横向上的位置跟随。

本发明中的第三弹性组件具体包括第二导向轴511和第二弹簧512，让第二导向轴511的两端对应架设于纵向滑套54在其外周壁上设置的前耳板544和后耳板545上，在触杆55上固定第一支耳551和第二支耳552，让第一支耳551从纵向滑套54沿前后方面开设的一滑槽中伸出并套设在第二导向轴511上，让第二支耳552从纵向滑套54沿前后方面开设的另一滑槽中伸出，让第二弹簧512套设在第二导向轴511上并处于第一支耳551和后耳板545之间，以便第二弹簧512可起到弹性压缩和回复的作用。第三位移检测组件具体包括第三位移传感器513，让第三位移传感器513固定于第一支架板541上，让第三位移传感器513的第三测量杆5131前端穿过触杆55上的第二支耳552，并在第二支耳552上固定套设在第三测量杆5131上的第三磁环5132，以便第三磁环5132在第二支耳552的带动下可沿着第三测量杆5131滑动。其中，第二导向轴511和第三位移传感器513的第三测量杆5131均与纵向滑套54平行。在实际应用中，当触杆55在纵向上碰到定位基准框时，在外力的作用下使触杆55沿着纵向滑套54向后移动，并通过第二支耳552带着第三磁环5132沿着第三测量杆5131向后移动，第三位移传感器513根据第三磁环5132的变化就会触发相应的纵向位置信号，在触杆55移动的过程中第二弹簧512起到压缩和回复的弹性用。控制系统依据该纵向位置信号对纵移驱动器32进行控制，实现纵移滑块31在纵向上的位置跟随。

需要说明的是，本发明在实际应用中，升降驱动器22、纵移驱动器32和横移驱动器42可采用伺服电动缸或伺服液压缸，并让升降驱动器22、纵移驱动器32、横移驱动器42、第一位移传感器57、第二位移传感器510和第三位移传感器513均与控制系统电连接，以便实现三自由度的精确控制。目标设备A上的定位基准框S其底面，可以为平面也可以为曲面，可是目标设备A的某一处外表面，也可是单独设置的定位基准框底壁，均可配合本发明实现其技术目的。

以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域工程技术人员依据本发明的技术方案做出的各种形式的变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种触杆式自动对中装置，其特征在于，包括底座(1)、升降单元(2)、进退单元(3)、横移单元(4)和弹性触杆单元(5)，所述底座(1)包括底板(11)和固定于底板(11)上的竖向导轨(12)，所述升降单元(2)包括升降滑块(21)和升降驱动器(22)，所述升降滑块(21)的下端安装于竖向导轨(12)上，所述升降驱动器(22)固定于底座(1)上并使其动力输出轴与升降滑块(21)连接；所述进退单元(3)包括纵移滑块(31)和纵移驱动器(32)，所述纵移滑块(31)的后端安装于升降滑块(21)在其顶部设置的纵向导轨(23)上，所述纵移驱动器(32)固定于升降滑块(21)上并使其动力输出轴通过连接耳(33)与纵移滑块(31)的中部连接；所述横移单元(4)包括横移滑块(41)和横移驱动器(42)，所述横移滑块(41)安装于纵移滑块(31)在其前端设置的横向导轨(34)上，所述横移驱动器(42)固定于纵移滑块(31)上并使其动力输出轴与横移滑块(41)连接；所述弹性触杆单元(5)用于探测位置并使其后端固定于横移滑块(41)上；

所述弹性触杆单元(5)包括固定座(51)、竖向滑轨(52)、横向滑轨(53)、纵向滑套(54)和触杆(55)；所述竖向滑轨(52)的下端垂直固定于固定座(51)上，所述横向滑轨(53)的左端通过第一滑块(531)安装于竖向滑轨(52)的上端，并在横向滑轨(53)的左端和固定座(51)之间设有第一弹性组件和第一位移检测组件，所述纵向滑套(54)的后端通过第一支架板(541)和第二滑块(542)安装于横向滑轨(53)的右端，并在纵向滑套(54)与横向滑轨(53)的左端之间设有第二弹性组件和第二位移检测组件，所述触杆(55)的后端套设于纵向滑套(54)中，并在触杆(55)与纵向滑套(54)之间设有第三弹性组件和第三位移检测组件。

2.按照权利要求1所述的一种触杆式自动对中装置，其特征在于，所述第一弹性组件包括固定于固定座(51)上的气缸(56)，所述气缸(56)的轴出轴(561)上端与横向滑轨(53)在其左端设置的第二支架板(532)固定连接；所述第一位移检测组件包括固定于固定座(51)上的第一位移传感器(57)，所述第一位移传感器(57)的第一测量杆(571)上端穿过第二支架板(532)，并在第二支架板(532)上固定有套设在第一测量杆(571)上的第一磁环(572)；所述气缸(56)的轴出轴(561)和第一位移传感器(57)的第一测量杆(571)均与竖向滑轨(52)平行。

3.按照权利要求2所述的一种触杆式自动对中装置，其特征在于，所述第二弹性组件包括第一导向轴(58)和第一弹簧(59)，所述第一导向轴(58)的一端与横向滑轨(53)在其左端设置的第三支架板(533)固定连接，第一导向轴(58)的另一端穿过纵向滑套(54)在其后端设置的第四支架板(543)，所述第一弹簧(59)套设在第一导向轴(58)上并处于第三支架板(533)和第四支架板(543)之间；所述第二位移检测组件包括固定于第三支架板(533)上的第二位移传感器(510)，所述第二位移传感器(510)的第二测量杆(5101)右端穿过第四支架板(543)，并在第四支架板(543)上固定有套设在第二测量杆(5101)上的第二磁环；所述第一导向轴(58)和第二位移传感器(510)的第二测量杆(5101)均与横向滑轨(53)平行。

4.按照权利要求3所述的一种触杆式自动对中装置，其特征在于，所述第三弹性组件包括第二导向轴(511)和第二弹簧(512)，所述第二导向轴(511)的两端对应架设于纵向滑套(54)在其外周壁上设置的前耳板(544)和后耳板(545)上，所述触杆(55)上固定有第一支耳(551)和第二支耳(552)，所述第一支耳(551)从纵向滑套(54)沿前后方面开设的一滑槽中伸出并套设在第二导向轴(511)上，所述第二支耳(552)从纵向滑套(54)沿前后方面开设的另一滑槽中伸出，所述第二弹簧(512)套设在第二导向轴(511)上并处于第一支耳(551)和后耳板(545)之间；所述第三位移检测组件包括第三位移传感器(513)，所述第三位移传感器(513)固定于第一支架板(541)上，第三位移传感器(513)的第三测量杆(5131)前端穿过触杆(55)上的第二支耳(552)，并在第二支耳(552)上固定有套设在第三测量杆(5131)上的第三磁环(5132)；所述第二导向轴(511)和第三位移传感器(513)的第三测量杆(5131)均与纵向滑套(54)平行。

5.按照权利要求4所述的一种触杆式自动对中装置，其特征在于，所述升降驱动器(22)、纵移驱动器(32)和横移驱动器(42)为伺服电动缸或伺服液压缸。

6.按照权利要求5所述的一种触杆式自动对中装置，其特征在于，还包括控制系统，所述升降驱动器(22)、纵移驱动器(32)、横移驱动器(42)、第一位移传感器(57)、第二位移传感器(510)和第三位移传感器(513)均与控制系统电连接。

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