CN109489901A - 一种装配对接现场在线质量质心测量平台 - Google Patents

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董文豪
张新磊
刘亚辰
田明荣
曹玉梅
张俊秀
杨硕
吴勇
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Abstract

一种装配对接现场在线质量质心测量平台，包括底盘组件、质量质心测量组件、调姿组件；调姿组件安装在质量质心测量组件上，质量质心测量组件安装在底盘上；本发明可以实现部段在厂房内的自动转运，同时可以实现高精度地实现部段平移、升降、俯仰、偏航、滚转的自动化姿态调整。可以在任意工位，不需要装卸部段的支撑部段实现其质量、轴向质心和径向质心的测量。

Description

一种装配对接现场在线质量质心测量平台
技术领域
本发明属于测量平台领域，具体涉及一种装配对接现场在线质量质心测量平台。
背景技术
在国防领域，质心位置关系到导弹弹道和控制、火箭运行姿态控制等性能，当质心偏离时，会产生附加力矩，使其运动轨迹发生改变。径向的质心偏差会导致偏航力矩，轴向的质心偏差会导致俯仰力矩，因此在生产装配过程中需要对质心进行精密测量。由于导弹及火箭结构复杂，内部有大量的安装部件，理论计算很难准确地确定其质心位置。而关键部段装配时需要进行质心测量，对接时也需要进行质心测量，出现误差时需要及时调整，再次测试。该过程需要多次更换工装、设备，严重影响装配对接效率。
本平台结合精密自动控制、多点称重法等技术，实现导弹、火箭等圆柱形部段转运及在线质量质心测量一体化。
目前，测量质心的方法主要分为两类，一类是基于静力矩平衡原理的静态测量方法，如悬挂法、多点支撑法、不平衡力矩法、吊起法、举升法和可倾斜平台法等。另一类是动态测量方法，包括复摆法、转动惯量法、动平衡法等。其中多点支撑法、不平衡力矩法较适合大型柱形部段的质心测量，但是由于质心测量时需要严格调平，径向质心的测量需要精确变换测量姿态等难题，尚未实现可移动的质心测量平台。
发明内容
本发明的目的在于：结合多点支撑法和不平衡力矩法，设计了一种装配对接现场在线质心测量平台，该平台可以自动调平，同时可以测量柱状部段的轴向质心和径向质心。
本发明的技术方案如下：一种装配对接现场在线质量质心测量平台，包括底盘组件、质量质心测量组件、调姿组件；调姿组件安装在质量质心测量组件上，质量质心测量组件安装在底盘上；
底盘组件包括电机A、减速器、钢轮A、电机B、减速器、钢轮B、升降分离机构A、钢轮C、升降分离机构B、升降分离机构C、升降分离机构D、钢轮D、水平传感器、激光跟踪仪球座，均安装在底盘支架上，升降分离机构A、升降分离机构B、升降分离机构C、升降分离机构D用于底盘组件的升降；水平传感器安装在底盘支架上；
升降分离机构包括螺纹转接套、螺杆、限位外壳、推力轴承、底座；螺纹转接套固定在底盘支架上；螺纹转接套套装在螺杆上；
质量质心测量组件包括调姿底座、升降分离机构E、压力传感器机构；升降分离机构E与升降分离机构A结构形式相同，其底部安装在底盘支架上，其顶部与调姿底座固连；压力传感器A底部安装在底盘支架上，其顶部与调姿底座固连；
压力传感器A包括传感器底座、压力传感器、钢球支承座、钢球、钢球护套、平窝支承座，传感器底座安装在底盘支架上，平窝支承座安装在调姿底座上；
平窝支承座与钢球接触支撑或分离；钢球在钢球护套的限位作用下放置在钢球支承座的球窝内，钢球支承座下方的钢柱压在压力传感器上，压力传感器固定安装在传感器底座上；
调姿组件包括调姿机构A和调姿机构B，二者结构完全相同，对称安装，调姿机构A包括电机、直角齿轮箱、传动轴A、升降机A、传动轴B、联轴器、升降机、升降导轨滑块、升降导轨支架、平移支架、平移导轨滑块、电机、升降机、滚转支架、电机E、减速器、滚轮、托架、滚动限位销、偏移限位轮；
升降导轨支架固定安装在调姿底座上，平移支架安装在升降导轨滑块上，其中滚转支架安装在平移导轨滑块上。
所述测量平台实现调姿对接功能时，底盘组件1前后运动；电机A7通过减速器，驱动钢轮A发生转动，电机B通过减速器，驱动钢轮B发生转动，实现平台前后运动。
所述测量平台实现质量质心测量功能时，底盘组件进行水平姿态调整。由水平传感器提供水平度误差，通过调整升降分离机构A、升降分离机构B、升降分离机构C、升降分离机构D，实现水平调整。
测量平台在前后运动和水平支撑两种功能之间切换；测量平台由前进运动切换为水平支撑时，底盘支架初始由钢轮A、钢轮B、钢轮C、钢轮D支撑，推力轴承和底座在限位外壳的作用下悬挂在螺杆上，转动螺杆，使螺杆向下运动，底座接触地面后，通过推力轴承支撑螺杆，使底盘支架升高，此时底盘支架由升降分离机构A、升降分离机构B、升降分离机构C、升降分离机构D支撑，四个钢轮A、钢轮B、钢轮C、钢轮D与地面不接触。
测量平台由水平支撑切换为前进运动时，底盘支架初始由升降分离机构A、升降分离机构B、升降分离机构C、升降分离机构D支撑，四个钢轮钢轮A、钢轮B、钢轮C、钢轮D与地面不接触，转动螺杆，使螺杆向上运动，底盘支架开始下降，当钢轮A、钢轮B、钢轮C、钢轮D接触地面时，推力轴承和底座在限位外壳的作用下悬挂在螺杆下方，此时底盘支架由钢轮A、钢轮B、钢轮C、钢轮D支撑。
测量平台实现质量质心测量功能时，同时旋转升降分离机构E，使调姿底座降下，平窝支承座与钢球接触，继续旋转升降分离机构E，使升降分离机构内部脱开，此时调姿底座只由压力传感器A支撑；
测量平台实现调姿对接功能时，同时旋转升降分离机构的螺杆，使调姿底座升高，直至平窝支承座与钢球分离，此时调姿底座由升降分离机构支撑。
调姿机构升降时，电机通过直角齿轮箱、传动轴A和传动轴B、联轴器，驱动升降机A和升降机A，实现平移支架的升降；
调姿机构平移时，电机通过驱动升降机推动滚转支架左右平移；
调姿机构滚转时，电机通过减速器，驱动滚轮旋转，带动托架旋转。滚转托架上安装限位销，保证滚转运动弧度和限位，滚转支撑架上安装偏移限位轮，保证滚转运动方向。
滚转支架中间镂空设计。
平窝支承座为弧形凹面设计。
水平传感器安装在底盘支架的基准面上。
本发明的显著效果在于：将导弹、火箭柱形部段安装在装配对接现场在线质心测量平台上，可以实现部段在厂房内的自动转运，同时可以实现高精度地实现部段平移、升降、俯仰、偏航、滚转的自动化姿态调整。可以在任意工位，不需要装卸部段的支撑部段实现其质量、轴向质心和径向质心的测量。
附图说明
图1为本发明所述的装配对接现场在线质量质心测量平台示意图；
图2为本发明所述的装配对接现场在线质量质心测量平台底盘支架示意图；
图3为激光跟踪仪球座示意图；
图4为升降分离机构示意图；
图5为调姿底座示意图；
图6为平窝支承座示意图；
图7为调姿机构示意图；
图8为滚转托架示意图；
图中：底盘组件1、底盘支架4、钢轮A5、减速器6、电机A7、电机B8、减速器9、钢轮B10、升降分离机构A11、钢轮C12、升降分离机构B13、升降分离机构C14、升降分离机构D15、钢轮D16、水平传感器17、激光跟踪仪球座18、螺纹转接套19、螺杆20、限位外壳21、推力轴承22、底座23、调姿底座24、升降分离机构E25、压力传感器A26、平窝支承座27、钢球28、钢球护套29、钢球支承座30、压力传感器B31、传感器底座32、调姿机构A33、调姿机构B34、电机C35、直角齿轮箱36、传动轴A37、升降机A38、传动轴B39、联轴器40、升降机B41、升降导轨滑块42、升降导轨支架43、平移支架44、平移导轨滑块45、电机D46、升降机C47、滚转支架48、电机E49、减速器50、滚轮51、托架52、滚动限位销53、偏移限位轮54
具体实施方式
一种装配对接现场在线质量质心测量平台，包括底盘组件1、质量质心测量组件2、调姿组件3。调姿组件3安装在质量质心测量组件2上，质量质心测量组件2安装在底盘1上。可以实现调姿对接和质量质心测量功能。
底盘组件1可以带动平台实现前后运动，或者为质量质心测量提供水平基准。
底盘组件1包括电机A7、减速器6、钢轮A5、电机B8、减速器9、钢轮B10、升降分离机构A11、钢轮C12、升降分离机构B13、升降分离机构C14、升降分离机构D15、钢轮D16、水平传感器17、激光跟踪仪球座18，均安装在底盘支架4上，升降分离机构A11、升降分离机构B13、升降分离机构C14、升降分离机构D15用于底盘组件1的升降。水平传感器17按照设计基准安装在底盘支架4的基准面上。
测量平台实现调姿对接功能时，底盘组件1前后运动。电机A7通过减速器6，驱动钢轮A5发生转动，电机B8通过减速器9，驱动钢轮B10发生转动，实现平台前后运动。
测量平台实现质量质心测量功能时，底盘组件1进行水平姿态调整。由水平传感器17提供水平度误差，通过调整升降分离机构A11、升降分离机构B13、升降分离机构C14、升降分离机构D15，实现水平调整。
升降分离机构11包括螺纹转接套19、螺杆20、限位外壳21、推力轴承22、底座23。螺纹转接套19固定在底盘支架4上。螺纹转接套19套装在螺杆20上。
测量平台在前后运动和水平支撑两种功能之间切换。测量平台由前进运动切换为水平支撑时，底盘支架4初始由钢轮A5、钢轮B10、钢轮C12、钢轮D16支撑，推力轴承22和底座23在限位外壳21的作用下悬挂在螺杆20上，转动螺杆20，使螺杆20向下运动，底座23接触地面后，通过推力轴承22支撑螺杆，使底盘支架4升高，此时底盘支架4由升降分离机构A11、升降分离机构B13、升降分离机构C14、升降分离机构D15支撑，四个钢轮A5、钢轮B10、钢轮C12、钢轮D16与地面不接触。
测量平台由水平支撑切换为前进运动时，底盘支架4初始由升降分离机构A11、升降分离机构B13、升降分离机构C14、升降分离机构D15支撑，四个钢轮钢轮A5、钢轮B10、钢轮C12、钢轮D16与地面不接触，转动螺杆20，使螺杆20向上运动，底盘支架4开始下降，当钢轮A5、钢轮B10、钢轮C12、钢轮D16接触地面时，推力轴承22和底座23在限位外壳21的作用下悬挂在螺杆20下方，此时底盘支架4由钢轮A5、钢轮B10、钢轮C12、钢轮D16支撑。
质量质心测量组件2包括调姿底座24、升降分离机构E25、压力传感器机构26。升降分离机构E25与升降分离机构A11结构形式相同，其底部安装在底盘支架4上，其顶部与调姿底座24固连。压力传感器A26底部安装在底盘支架4上，其顶部与调姿底座24固连。
压力传感器A26包括传感器底座32、压力传感器31、钢球支承座30、钢球28、钢球护套29、平窝支承座27，传感器底座安装在底盘支架4上，平窝支承座27安装在调姿底座24上。
平窝支承座27为弧形凹面设计，与钢球28接触支撑或分离。钢球28在钢球护套29的限位作用下放置在钢球支承座30的球窝内，钢球支承座30下方的钢柱压在压力传感器31上，压力传感器31固定安装在传感器底座32上。
测量平台实现质量质心测量功能时，同时旋转升降分离机构E25，使调姿底座24降下，平窝支承座27与钢球28接触，继续旋转升降分离机构E25，使升降分离机构25内部脱开，此时调姿底座24只由压力传感器A26支撑。
测量平台实现调姿对接功能时，同时旋转升降分离机构25的螺杆，使调姿底座24升高，直至平窝支承座27与钢球28分离，此时调姿底座由升降分离机构25支撑。
调姿组件3包括调姿机构33和调姿机构34，二者结构完全相同，对称安装，均可以实现升降、平移、滚转运动。调姿机构33包括电机35、直角齿轮箱36、传动轴A37、升降机A38、传动轴B39、联轴器40、升降机41、升降导轨滑块42、升降导轨支架43、平移支架44、平移导轨滑块45、电机46、升降机47、滚转支架48、电机E49、减速器50、滚轮51、托架52、滚动限位销53、偏移限位轮54。
升降导轨支架43固定安装在调姿底座24上，平移支架44安装在升降导轨滑块42上，以此保证平移支架的垂直升降。其中滚转支架48安装在平移导轨滑块45上，保证平移的直线度和方向。滚转支架15中间镂空设计，以降低调姿机构整体高度。
调姿机构升降时，电机35通过直角齿轮箱36、传动轴A37和传动轴B39、联轴器40，驱动升降机A38和升降机A38，实现平移支架44的升降。
调姿机构平移时，电机46通过驱动升降机47推动滚转支架48左右平移。
调姿机构滚转时，电机49通过减速器50，驱动滚轮51旋转，带动托架52旋转。滚转托架52上安装限位销53，保证滚转运动弧度和限位，滚转支撑架上安装偏移限位轮54，保证滚转运动方向。

Claims (10)

1.一种装配对接现场在线质量质心测量平台，其特征在于：包括底盘组件(1)、质量质心测量组件(2)、调姿组件(3)；调姿组件(3)安装在质量质心测量组件(2)上，质量质心测量组件(2)安装在底盘(1)上；
底盘组件(1)包括电机A(7)、减速器(6)、钢轮A(5)、电机B(8)、减速器(9)、钢轮B(10)、升降分离机构A(11)、钢轮C(12)、升降分离机构B(13)、升降分离机构C(14)、升降分离机构D(15)、钢轮D(16)、水平传感器(17)、激光跟踪仪球座(18)，均安装在底盘支架(4)上，升降分离机构A(11)、升降分离机构B(13)、升降分离机构C(14)、升降分离机构D(15)用于底盘组件(1)的升降；水平传感器(17)安装在底盘支架(4)上；
升降分离机构(11)包括螺纹转接套(19)、螺杆(20)、限位外壳(21)、推力轴承(22)、底座(23)；螺纹转接套(19)固定在底盘支架(4)上；螺纹转接套(19)套装在螺杆(20)上；
质量质心测量组件(2)包括调姿底座(24)、升降分离机构E(25)、压力传感器机构(26)；升降分离机构E(25)与升降分离机构A(11)结构形式相同，其底部安装在底盘支架(4)上，其顶部与调姿底座(24)固连；压力传感器A(26)底部安装在底盘支架(4)上，其顶部与调姿底座(24)固连；
压力传感器A(26)包括传感器底座(32)、压力传感器(31)、钢球支承座(30)、钢球(28)、钢球护套(29)、平窝支承座(27)，传感器底座安装在底盘支架(4)上，平窝支承座(27)安装在调姿底座(24)上；
平窝支承座(27)与钢球(28)接触支撑或分离；钢球(28)在钢球护套(29)的限位作用下放置在钢球支承座(30)的球窝内，钢球支承座(30)下方的钢柱压在压力传感器(31)上，压力传感器(31)固定安装在传感器底座(32)上；
调姿组件(3)包括调姿机构A(33)和调姿机构B(34)，二者结构完全相同，对称安装，调姿机构A(33)包括电机(35)、直角齿轮箱(36)、传动轴A(37)、升降机A(38)、传动轴B(39)、联轴器(40)、升降机(41)、升降导轨滑块(42)、升降导轨支架(43)、平移支架(44)、平移导轨滑块(45)、电机(46)、升降机(47)、滚转支架(48)、电机E(49)、减速器(50)、滚轮(51)、托架(52)、滚动限位销(53)、偏移限位轮(54)；
升降导轨支架(43)固定安装在调姿底座(24)上，平移支架(44)安装在升降导轨滑块(42)上，其中滚转支架(48)安装在平移导轨滑块(45)上。
2.根据权利要求1所述的一种装配对接现场在线质量质心测量平台，其特征在于：所述测量平台实现调姿对接功能时，底盘组件(1)前后运动；电机A(7)通过减速器(6)，驱动钢轮A(5)发生转动，电机B(8)通过减速器(9)，驱动钢轮B(10)发生转动，实现平台前后运动。
3.根据权利要求2所述的一种装配对接现场在线质量质心测量平台，其特征在于：所述测量平台实现质量质心测量功能时，底盘组件(1)进行水平姿态调整；由水平传感器(17)提供水平度误差，通过调整升降分离机构A(11)、升降分离机构B(13)、升降分离机构C(14)、升降分离机构D(15)，实现水平调整。
4.根据权利要求3所述的一种装配对接现场在线质量质心测量平台，其特征在于：测量平台在前后运动和水平支撑两种功能之间切换；测量平台由前进运动切换为水平支撑时，底盘支架(4)初始由钢轮A(5)、钢轮B(10)、钢轮C(12)、钢轮D(16)支撑，推力轴承(22)和底座(23)在限位外壳(21)的作用下悬挂在螺杆(20)上，转动螺杆(20)，使螺杆(20)向下运动，底座(23)接触地面后，通过推力轴承(22)支撑螺杆，使底盘支架(4)升高，此时底盘支架(4)由升降分离机构A(11)、升降分离机构B(13)、升降分离机构C(14)、升降分离机构D(15)支撑，四个钢轮A(5)、钢轮B(10)、钢轮C(12)、钢轮D(16)与地面不接触。
5.根据权利要求4所述的一种装配对接现场在线质量质心测量平台，其特征在于：测量平台由水平支撑切换为前进运动时，底盘支架(4)初始由升降分离机构A(11)、升降分离机构B(13)、升降分离机构C(14)、升降分离机构D(15)支撑，四个钢轮钢轮A(5)、钢轮B(10)、钢轮C(12)、钢轮D(16)与地面不接触，转动螺杆(20)，使螺杆(20)向上运动，底盘支架(4)开始下降，当钢轮A(5)、钢轮B(10)、钢轮C(12)、钢轮D(16)接触地面时，推力轴承(22)和底座(23)在限位外壳(21)的作用下悬挂在螺杆(20)下方，此时底盘支架(4)由钢轮A(5)、钢轮B(10)、钢轮C(12)、钢轮D(16)支撑。
6.根据权利要求5所述的一种装配对接现场在线质量质心测量平台，其特征在于：测量平台实现质量质心测量功能时，同时旋转升降分离机构E(25)，使调姿底座(24)降下，平窝支承座(27)与钢球(28)接触，继续旋转升降分离机构E(25)，使升降分离机构(25)内部脱开，此时调姿底座(24)只由压力传感器A(26)支撑；
测量平台实现调姿对接功能时，同时旋转升降分离机构(25)的螺杆，使调姿底座(24)升高，直至平窝支承座(27)与钢球(28)分离，此时调姿底座由升降分离机构(25)支撑。
7.根据权利要求6所述的一种装配对接现场在线质量质心测量平台，其特征在于：调姿机构升降时，电机(35)通过直角齿轮箱(36)、传动轴A(37)和传动轴B(39)、联轴器(40)，驱动升降机A(38)，实现平移支架(44)的升降；
调姿机构平移时，电机(46)通过驱动升降机(47)推动滚转支架(48)左右平移；
调姿机构滚转时，电机(49)通过减速器(50)，驱动滚轮(51)旋转，带动托架(52)旋转；滚转托架(52)上安装限位销(53)，保证滚转运动弧度和限位，滚转支撑架上安装偏移限位轮(54)，保证滚转运动方向。
8.根据权利要求1所述的一种装配对接现场在线质量质心测量平台，其特征在于：滚转支架(15)中间镂空设计。
9.根据权利要求1所述的一种装配对接现场在线质量质心测量平台，其特征在于：平窝支承座(27)为弧形凹面设计。
10.根据权利要求1所述的一种装配对接现场在线质量质心测量平台，其特征在于：水平传感器(17)安装在底盘支架(4)的基准面上。
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