CN109437045B - 卫星服务舱外板六自由度停放翻转支车架 - Google Patents

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CN109437045B CN201811352506.3A CN201811352506A CN109437045B CN 109437045 B CN109437045 B CN 109437045B CN 201811352506 A CN201811352506 A CN 201811352506A CN 109437045 B CN109437045 B CN 109437045B
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Abstract

本发明公开一种卫星服务舱外板六自由度停放翻转支架车，包括末端调姿机构、联动升降机构和车架底座；利用丝杠控制上升，具有较高的位置精度，同时通过串联结构增加了升程，并在收纳方式上采用欠驱动设计，节省了机构空间，降低了机构成本。本发明中的卫星服务舱外板六自由度停放翻转支车架，利用欠驱动设计，用单一驱动电机通过齿轮轮系不同齿轮轴带动多个末端结构转动，实现单一电机驱动带动升降装置在车架底座上的移动和俯仰动作；除此之外，还通过联动结构设计，实现了升降装置的三个升降架同步升降运动。

Description

卫星服务舱外板六自由度停放翻转支车架
技术领域
本发明涉及联动升降机构技术领域，特别是涉及一种卫星服务舱外板六自由度停放翻转支车架。
背景技术
目前，与本发明具有类似功能的产品为升降平台，该类产品升降装置就机械结构上来看通常为剪插式结构、齿轮齿条结构或伸缩臂结构，其中剪插式结构和伸缩臂结构在控制上升位置精度方面都具有一定的局限性，齿轮齿条结构可以保证精度，但无法折叠减小收纳体积。例如专利号为CN201710937132.0的专利公开了一种建筑机器人升降架，该升降架沿主架升降，升降架的中间贯穿设置所述的主架，升降架的内部设有沿主架的导轮槽中滚动的导轮组，主架上设有齿条，齿轮与齿条配合，齿轮的转动带动升降架在主架上升降。再例如申请号为CN201620293139.4的专利公开了打标设备升降架，固定台套在升降架立柱上，通过摇动摇臂的把手带动丝杆转动，带动所述固定台上升或下降。但上述专利外形尺寸固定，占据空间大，不利于存放；在升降结构的设计上不能够实现伸缩式升降，无法进入一些有高度限制的工作场合，在工程应用上有一定局限性；在升降结构的设计上不具备联动功能，整体驱动较多，所需的控制系统也随之变得复杂，成本随之升高。
发明内容
为了方便卫星外板的安装，减小大型吊机构装所占的大量空间，并实现辅助机构即装即走，本发明旨在提供一种整体结构紧凑，并可折叠回收的，可快速移动并具有高自由度的卫星服务舱外板六自由度停放翻转支车架。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种卫星服务舱外板六自由度停放翻转支车架，包括末端调姿机构、联动升降机构和车架底座；
所述车架底座为所述翻转支车架提供安装基准，所述车架底座包括车底盘、车架支座、移动车座和翻转杆，所述车底盘的顶面安装有丝杠和导轨，所述车架支座安装在所述移动车座上，所述移动车座的底面与电机驱动的所述丝杠上的丝杠螺母连接，两端通过滑块与所述导轨滑动连接；所述车底盘的两端有旋转接头，所述移动车座的前后两端安装有与所述旋转接头对应的旋转接板，两所述旋转接板之间连接有翻转丝杠，所述翻转杆的末端与所述翻转丝杠上的丝杠螺母相连接；
所述联动升降机构安装在所述车架底座上，所述联动升降机构包括三个串联的升降架，每个所述升降架均包括有丝杠、滑块、滑轨和联动齿轮，前端的所述升降架与所述车架支座和翻转杆连接，电机从下至上顺次驱动各个所述升降架运动；
所述联动升降机构的末端连接设置有所述末端调姿机构，所述末端调姿机构包括滑动底座和三个串联的转动模块，所述滑动底座的底端滑动连接在所述联动升降机构中最顶端的所述升降架上，三个串联的所述转动模块包括顺次活动连接的x轴转动箱、y轴转动箱和z轴转动箱，所述z轴转动箱的底端安装在所述滑动底座的顶面，所述x轴转动箱的末端设置有安装接头。
优选的，所述滑动底座上有两条用于固定所述z轴转动箱的横杠，所述z轴转动箱、y轴转动箱和x轴转动箱的内部结构均为蜗轮蜗杆结构，所述z轴转动箱的z转轴连接有一个yz连接件，所述yz连接件的一端与z转轴相连，另一端与所述y轴转动箱固定；所述y轴转动箱的涡轮轴连接有一个xy连接件，所述xy连接件的一端与y转轴相连，另一端与所述x轴转动箱固定；所述x轴转动箱的x转轴与所述安装接头一体设置。
优选的，所述联动升降机构末端的所述升降架的丝杠上通过滑块安装有调姿移动机构，所述调姿移动机构包括丝杠和导轨，且该丝杠和导轨与所述联动升降机构末端的丝杠相垂直；所述滑动底座的底端滑动连接在所述调姿移动机构的丝杠和导轨上。
优选的，所述联动升降机构中三个串联的升降架从下至上依次为前端升降架、中段升降架和末端升降架，所述前端升降架上装有上升驱动电机，所述上升驱动电机通过电机驱动齿轮与所述前端升降架上的丝杠驱动齿轮配合驱动丝杠，所述前端升降架中丝杠的末端、所述中段升降架中丝杠的两端和所述末端升降架的中丝杠的前端依次通过齿轮相配合的齿轮驱动。
优选的，所述前端升降架的两侧分别开有两个对称轴孔，通过转轴分别连接在所述车架支座和翻转杆上，所述前端升降架随所述车架支座和翻转杆的运动实现前后运动和整体翻转。
优选的，所述车底盘的底部设置有车轮和支腿，电机通过齿轮轮系减速带动所述车底盘顶面的丝杠旋转，所述齿轮轮系由相互啮合的旋转小齿轮和旋转大齿轮组成，电机与所述旋转小齿轮同轴转动。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明中的卫星服务舱外板六自由度停放翻转支车架，利用欠驱动设计，用单一驱动电机通过齿轮轮系不同齿轮轴带动多个末端结构转动，实现单一电机驱动带动升降装置在车架底座上的移动和俯仰动作；除此之外，还通过联动结构设计，实现了升降装置的三个升降架同步升降运动。
该翻转直接车，利用欠驱动设计和联动机构设计，在实现指定动作的同时节省了机构空间，节约了机构成本；利用伸缩结构设计和俯仰结构设计，实现了装置的外形重构，便于装置的收纳和快速移动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体折叠效果图；
图2为图1的主视图；
图3为本发明整体展开效果图；
图4为图3的主视图；
图5为部件1的效果图；
图6为部件1的主视图；
图7为部件1的侧视图；
图8为图7的A-A剖视图；
图9为部件2的效果图1；
图10为部件2的效果图2；
图11为部件2的侧视图；
图12为部件2中2-20附近零件的装配视图；
图13为图12的B-B剖视图；
图14为部件3的效果图；
图15为部件3的主视图；
其中，1-末端调姿机构，2-联动升降机构，3-车架底座；
1-1-安装接头，1-2-x轴转动箱，1-3-x轴转动箱盖，1-4-y轴转动箱盖，1-5-y转轴，1-6-y轴转动箱，1-7-yz连接件，1-8-z转轴，1-9-z轴转动箱，1-10-滑动底座，1-11-z滑动轴，1-12-滑块，1-13-x轴旋转涡轮，1-14-x轴旋转蜗杆，1-15-y轴旋转涡轮，1-16-y轴旋转蜗杆，1-17-z轴旋转涡轮，1-18-z轴旋转蜗杆；
2-1-连接底座，2-2-末端滑块一，2-4-末端升降架，2-5-丝杠轴承，2-6-末端丝杠，2-7-末端滑块二，2-8-调姿移动导轨一，2-9-调姿移动丝杠，2-10-调姿移动导轨二，2-11-末端导轨一，2-12-末端导轨二，2-13-中段滑块，2-14-中段末端连接板，2-15-中段上升齿轮一，2-16-末端不动齿轮；2-17-中段升降架，2-18-中段丝杠，2-19-中段导轨，2-20-前端上升齿轮，2-21-中段上升齿轮二，2-22-前端丝杠，2-23-前端导轨，2-24-前端升降架，2-25-上升驱动电机，2-26-丝杠驱动齿轮，2-27-前端中段连接板，2-28-前端滑块，2-29-电机驱动齿轮，2-30-齿轮丝杠同步转动插块，2-31-端盖一，2-32-端盖二，2-33-丝杠螺母；
3-1-车架底盘，3-2-车架z轴移动导轨，3-3-车架z轴移动滑块，3-4-车架z轴移动车座，3-5-旋转接板，3-6-翻转杆丝杠螺母，3-7-翻转杆，3-8-翻转丝杠，3-9-车架支座，3-10-旋转接头，3-11-弹簧，3-12-旋转小齿轮，3-13-旋转大齿轮，3-14-z轴移动丝杠，3-15-车轮，3-16-支脚，3-17-驱动电机，3-18-车座丝杠螺母，3-19-同步带轮，3-20-旋转卡片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了方便卫星外板的安装，减小大型吊机构装所占的大量空间，并实现辅助机构即装即走，本发明旨在提供一种整体结构紧凑，并可折叠回收的，可快速移动并具有高自由度的卫星服务舱外板六自由度停放翻转支车架。
基于此，本发明提供的卫星服务舱外板六自由度停放翻转支车架，包括末端调姿机构、联动升降机构和车架底座；车架底座为翻转支车架提供安装基准，车架底座包括车底盘、车架支座、移动车座和翻转杆，车底盘的顶面安装有丝杠和导轨，车架支座安装在移动车座上，移动车座的底面与电机驱动的丝杠上的丝杠螺母连接，两端通过滑块与导轨滑动连接；车底盘的两端有旋转接头，移动车座的前后两端安装有与旋转接头对应的旋转接板，两旋转接板之间连接有翻转丝杠，翻转杆的末端与翻转丝杠上的丝杠螺母相连接；联动升降机构安装在车架底座上，联动升降机构包括三个串联的升降架，每个升降架均包括有丝杠、滑块、滑轨和联动齿轮，前端的升降架与车架支座和翻转杆连接，电机从下至上顺次驱动各个升降架运动；联动升降机构的末端连接设置有末端调姿机构，末端调姿机构包括滑动底座和三个串联的转动模块，滑动底座的底端滑动连接在联动升降机构中最顶端的升降架上，三个串联的转动模块包括顺次活动连接的Z轴转动箱、Y轴转动箱和X轴转动箱，Z轴转动箱的底端安装在滑动底座的顶面，X轴转动箱的末端设置有安装接头。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1-15，其中，图1为本发明整体折叠效果图；图2为图1的主视图；图3为本发明整体展开效果图；图4为图3的主视图；图5为部件1的效果图；图6为部件1的主视图；图7为部件1的侧视图；图8为图7的A-A剖视图；图9为部件2的效果图1；图10为部件2的效果图2；图11为部件2的侧视图；图12为部件2中2-20附近零件的装配视图；图13为图12的B-B剖视图；图14为部件3的效果图；图15为部件3的主视图。
如图1-4所示，本发明提供一种卫星服务舱外板六自由度停放翻转支架，包括末端调姿机构1、联动升降机构2和车架底座3。
如图5-8所示，末端调姿机构1由三个串联转动模块x轴转动箱1-2、y轴转动箱1-6、z轴转动箱1-9和滑动底座1-10组成，x轴转动箱1-2的外侧面和y轴转动箱1-6的顶面分别安装有x轴转动箱盖1-3和y轴转动箱盖1-4；滑动底座1-10底端有两个滑块1-12，并固定一个丝杠螺母，联动升降机构2通过丝杠-滑块连接，实现y轴方向的移动调姿；滑动底座1-10上有两条横杠即为z滑动轴1-11，用于固定z轴转动箱1-9，转动箱内部结构为蜗轮蜗杆结构，其中x轴旋转涡轮1-13与x轴旋转蜗杆1-14配合，y轴旋转涡轮1-15与y轴旋转蜗杆1-16配合，z轴旋转涡轮1-17与z轴旋转蜗杆1-18配合，蜗杆两端开方槽，用于手动调姿，利用蜗轮蜗杆的自锁原理，实现定位，z轴转动箱1-9的z转轴1-8连有一个yz连接件1-7，yz连接件1-7一头与z转轴1-8相连，另一头与y轴转动箱1-6固定，当z轴旋转蜗杆1-18转动时，z轴旋转涡轮1-17转动，带动z转轴1-8和yz连接件1-7转动，实现y轴转动箱1-6及末端结构绕z轴转动；y轴转动箱1-6内结构同样为蜗轮蜗杆结构，与z轴转动箱1-9相同，y转轴1-5与x轴转动箱1-2相连，当转动y箱内y轴旋转蜗杆1-16时，y转轴1-5带动x轴转动箱1-2绕y转轴1-5转动；x轴转动箱1-2内部同样为蜗轮蜗杆结构，x转轴与安装接头1-1一体，当x轴旋转蜗杆1-13转动时，安装接头1-1随之绕x轴转动，实现末端调姿机构1的三自由度调姿。
如图6和图9所示，末端调姿机构1的滑动底座1-10底端有两个滑块1-12，并固定一个丝杠螺母，联动升降机构2通过丝杠-滑块连接，实现y轴方向的移动调姿。联动升降机构2中的末端升降架2-4的末端丝杠2-6上滑动设置有调姿移动机构，该调姿移动机构包括调姿移动丝杠2-9、调姿移动导轨一2-8和调姿移动导轨二2-10，两个滑块1-12分别与调姿移动导轨一2-8和调姿移动导轨二2-10相配合，滑动底座1-10底端的丝杠螺母滑动安装在调姿移动丝杠2-9上。调姿移动机构的底端一体设置有调姿连接底座2-1，调姿连接底座2-1的底端设有末端滑块一2-2和末端滑块二2-7，两个滑块分别与末端升降架2-4的末端导轨一2-11和末端导轨二2-12相滑动配合。末端升降架2-4的末端丝杠2-6顶端外侧固定有丝杠轴承2-5。
如图9-13所示，联动升降机构2由末端升降架2-4、中段升降架2-17和前端升降架2-24串联构成。前端升降架2-24上装有上升驱动电机2-25，上升驱动电机2-25连接电机驱动齿轮2-29，电机驱动齿轮2-29与丝杠驱动齿轮2-26配合，丝杠驱动齿轮2-26与前端丝杠2-22同轴，前端丝杠2-22上装配有丝杠螺母2-33，丝杠螺母2-33上端有端盖一2-31、前端上升齿轮2-20和端盖二2-32的结构，该结构内部还存在四个齿轮丝杠同步转动插块2-30，与前端丝杠2-22上的方槽和前端上升齿轮2-20上的方槽配合，带动前端上升齿轮2-20随前端丝杠2-22转动；在上升或下降阶段，上升驱动电机2-25通过轮系减速带动前端丝杠2-22转动，丝杠螺母2-33与中段升降架2-17相连，带动中段升降架2-18上升，中段升降架2-17和末端升降架2-4之间以相同原理连接，
前端上升齿轮2-20与中段上升齿轮二2-21配合，中段上升齿轮二2-21与中段丝杠2-18同轴，中段丝杠2-18带动中段上升齿轮一2-15随中段丝杠2-18转动；中段上升齿轮一2-15与末端不动齿轮2-16配合，末端不动齿轮2-16与末端丝杠2-6同轴，带动末端丝杠2-6上升或下降。
中段升降架2-17的底端设置有前端中段连接板2-27，中段上升齿轮二2-21安装在前端中段连接板2-27上，前端中段连接板2-27通过前端滑块2-28与前端导轨2-23滑动配合；末端升降架2-4的底端设置有中段末端连接板2-14，末端不动齿轮2-16安装在中段末端连接板2-14上，中段末端连接板2-14通过中段滑块2-13与中段导轨2-19滑动配合。
在升降过程中，中段升降架2-17和末端升降架2-4同时运动。前端升降架2-24的两侧分别开有两个对称轴孔，通过转轴连接分别在车架底座3的车架支座3-9和翻转杆3-7上，随车架支座3-9和翻转杆3-7的运动实现前后运动和整体翻转。
如图14-15所示，车架底座3主要由车架底盘3-1、车架z轴移动车座3-4、翻转杆3-7、车架支座3-9和翻转接头3-10组成，车架底盘3-1底部设有车轮3-15和支腿3-16，以实现快速移动和工作定位，车架底盘3-1设有z轴移动丝杠3-14和车架z轴移动导轨3-2；车架z轴移动车座3-4的底端两侧通过车架z轴移动滑块3-3与车架z轴移动导轨3-2滑动配合，底端中部通过丝杠螺母与z轴移动丝杠3-14配合；驱动电机3-17通过旋转小齿轮3-12和旋转大齿轮3-13组成的轮系减速后，带动丝杠3-14旋转，车座丝杠螺母3-18与车架z轴移动车座3-4连接，带动车架z轴移动车座3-4前后运动；车架底盘3-1两端有旋转接头3-10，旋转接头3-10上缠绕有弹簧3-11；旋转接头3-10与电机3-17带动的旋转小齿轮3-12同轴转动，当车座3-4运动到车底座前端时，车座3-4头部的旋转接板3-5与旋转接头3-10配合同步旋转，旋转接板3-5与车座上的翻转丝杠3-8同轴转动，该轴上的翻转丝杠螺母3-6与翻转杆3-7连接，翻转杆3-7随螺母向前运动，带动联动升降机构2翻转。
如图1-4所示，当支架车从停放状态转为工作状态时，驱动电机3-17开始工作，通过带传动带动同步带轮转动，同步带轮与z轴移动丝杠3-14同轴转动，通过车座丝杠螺母3-18带动，使车架z轴移动车座向3-4正向移动，当旋转接板3-5与旋转接头3-10接触插入并在接头的作用下做同步转动时，与旋转接板3-5同轴的翻转丝杠3-8开始旋转，带动翻转杆丝杠螺母3-6向z轴负方向运动，带动联动升降机构2绕y轴旋转90度，经设计，车架z轴移动车座3-4在到达极限位置时，联动升降机构2恰好完成90度翻转；当完成指定工作后，驱动电机3-17反转，带动联动升降机构2翻转和移动，恢复到图1状态。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.卫星服务舱外板六自由度停放翻转支车架，其特征在于：包括末端调姿机构、联动升降机构和车架底座；
所述车架底座为所述翻转支车架提供安装基准，所述车架底座包括车底盘、车架支座、移动车座和翻转杆，所述车底盘的顶面安装有丝杠和导轨，所述车架支座安装在所述移动车座上，所述移动车座的底面与电机驱动的所述丝杠上的丝杠螺母连接，两端通过滑块与所述导轨滑动连接；所述车底盘的两端有旋转接头，所述移动车座的前后两端安装有与所述旋转接头对应的旋转接板，两所述旋转接板之间连接有翻转丝杠，所述翻转杆的末端与所述翻转丝杠上的丝杠螺母相连接；所述车底盘的底部设置有车轮和支腿，电机通过齿轮轮系减速带动所述车底盘顶面的丝杠旋转，所述齿轮轮系由相互啮合的旋转小齿轮和旋转大齿轮组成，电机与所述旋转小齿轮同轴转动，所述旋转接头上缠绕有弹簧；所述旋转接头与所述旋转小齿轮同轴转动，当车座运动到车底座前端时，车座头部的旋转接板与所述旋转接头配合同步旋转；
所述联动升降机构安装在所述车架底座上，所述联动升降机构包括三个串联的升降架，每个所述升降架均包括有丝杠、滑块、滑轨和联动齿轮，前端的所述升降架与所述车架支座和翻转杆连接，电机从下至上顺次驱动各个所述升降架运动；
所述联动升降机构的末端连接设置有所述末端调姿机构，所述末端调姿机构包括滑动底座和三个串联的转动模块，所述滑动底座的底端滑动连接在所述联动升降机构中最顶端的所述升降架上，三个串联的所述转动模块包括顺次活动连接的x轴转动箱、y轴转动箱和z轴转动箱，所述z轴转动箱的底端安装在所述滑动底座的顶面，所述x轴转动箱的末端设置有安装接头。
2.根据权利要求1所述的卫星服务舱外板六自由度停放翻转支车架，其特征在于：所述滑动底座上有两条用于固定所述z轴转动箱的横杠，所述z轴转动箱、y轴转动箱和x轴转动箱的内部结构均为蜗轮蜗杆结构，所述z轴转动箱的z转轴连接有一个yz连接件，所述yz连接件的一端与z转轴相连，另一端与所述y轴转动箱固定；所述y轴转动箱的涡轮轴连接有一个xy连接件，所述xy连接件的一端与y转轴相连，另一端与所述x轴转动箱固定；所述x轴转动箱的x转轴与所述安装接头一体设置。
3.根据权利要求1所述的卫星服务舱外板六自由度停放翻转支车架，其特征在于：所述联动升降机构末端的所述升降架的丝杠上通过滑块安装有调姿移动机构，所述调姿移动机构包括丝杠和导轨，所述调姿移动机构中的丝杠和导轨与所述联动升降机构末端的丝杠相垂直；所述滑动底座的底端滑动连接在所述调姿移动机构的丝杠和导轨上。
4.根据权利要求1所述的卫星服务舱外板六自由度停放翻转支车架，其特征在于：所述联动升降机构中三个串联的升降架从下至上依次为前端升降架、中段升降架和末端升降架，所述前端升降架上装有上升驱动电机，所述上升驱动电机通过电机驱动齿轮与所述前端升降架上的丝杠驱动齿轮配合驱动丝杠，所述前端升降架中丝杠的末端、所述中段升降架中丝杠的两端和所述末端升降架的中丝杠的前端依次通过齿轮相配合的齿轮驱动。
5.根据权利要求4所述的卫星服务舱外板六自由度停放翻转支车架，其特征在于：所述前端升降架的两侧分别开有两个对称轴孔，通过转轴分别连接在所述车架支座和翻转杆上，所述前端升降架随所述车架支座和翻转杆的运动实现前后运动和整体翻转。
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