CN111015155A - 一种防爆调姿对接平台 - Google Patents

Abstract

一种防爆调姿对接平台，包括隔爆电控箱和六自由度运动机构组成，其中六自由度运动机构包括活动底座、固连于活动底座上的两台轻载平台、位于轻载平台上的动平台和托架，其中：轻载平台与活动底座之间连接以实现平面独立运动，两个平台之间连接，从而实现对动平台及其柔性托架的六自由度调姿。

Description

一种防爆调姿对接平台

技术领域

本发明涉及到导弹、火箭等圆柱形部段的装配对接现场，实现大型部段在防爆环境内的转运及调姿对接，具体为一种防爆调姿对接平台。

背景技术

火工品在战略导弹及航天系统等军事工程中广泛应用，作为小型化的敏感爆炸能源，火工品既是武器和爆炸系统完成预定功能的启动装置，往往又是这些系统可能发生意外爆炸、造成人身伤亡的根源。自动化设备产生的电火花和危险高温表面是火工品爆炸事故的潜在点燃源，因此在火工品总装环境中应用电气自动化设备成为一大难题。导弹总装对接时往往需要六个自由度高精度调整才能满足对接要求，需要操作人员数量较多，也增加了事故危险等级。因此为提升总装测试过程的自动化水平，根据总装测试现状及其存在的安全隐患问题，研究设计了一种满足ⅡBT4防爆等级的调姿对接平台。

发明内容

防爆调姿对接平台由电控隔爆箱和六自由度调姿机构组成。电气元件主要安装在隔爆箱内，包括控制器、配电单元、驱动器、触摸屏等部分。六自由度运动机构主要包括各自由度驱动电机和机械传动部件等。

一种防爆调姿对接平台，隔爆电控箱和六自由度运动机构组成，其中六自由度运动机构包括移动底座，第一调姿机构，第二调姿机构，防爆电气箱，第一调姿机构，第二调姿机构安装在移动底座上，防爆电气箱安装在移动底座侧面，第一调姿机构包括调姿底座、支撑机构，支撑机构其底部安装在移动底座上，其顶部与第一调姿机构和第二调姿机构固连；第一调姿机构和第二调姿机构通过升降导轨支架固定安装在底座上。

优选的，移动底座采用若干对钢轮驱动，可以实现沿轨道移动，主要包括电机、换向器、传动轴、悬挂轴承座、钢轮和支架，换向器和悬挂轴承座固连在支架下方，电机驱动换向器，通过传动轴带动钢轮转动。

优选的，第一调姿机构和第二调姿机构结构完全相同，对称安装在底座上，均可以实现升降、平移、滚转运动，调姿机构包括电机、直角齿轮箱、传动轴、升降机、传动轴、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、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，以此保证平移支架的垂直升降。其中滚转支架安装在平移导轨滑块上，保证平移的直线度和方向，滚转支架中间镂空设计，以降低调姿机构整体高度，调姿机构升降时，电机通过直角齿轮箱、第一传动轴和第二传动轴、联轴器，第一驱动升降机和第二驱动升降机，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，所有电机均采用多圈绝对式码盘，保证运动精度和固定零位。

优选的，对接平台通过两个单叉圆弧实现对接部段的支撑，通过两台轻载平台各自的Y向运动组合来实现对接部段的方位运动。当两个轻载平台同时沿Y向同速平移时，负载沿Y向移动，除此情况外，同时控制两个轻载平台沿Y向以不同的方向或速度运动，便能实行对接部段的方位运动。同理，当两个轻载平台同时沿Z轴以相同的速度平移时，负载沿Z向做升降运动，除此情况外，同时控制两个轻载平台沿Z轴升降，便能实现对接部段的俯仰运动。

优选的，防爆电气箱采用小型化隔爆设计，外部主要包括触摸屏、防爆空开、防爆引入装置、电子手轮、指示灯、防爆按键、防爆引入装置和防爆引入装置、防爆引入装置，均固连在外壳上。

优选的，移动底座、调姿机构和调姿机构的防爆电机均通过防爆引入装置接入驱动器，限位传感器均通过防爆引入装置接入控制器，电子手轮通过防爆引入装置接入安全栅，通过限制其工作电压、电流保障其安全性，供电电缆通过防爆引入装置接入防爆空开。

优选的，防爆电气箱内部主要包括变压器、直流电源、安全栅、驱动器、控制器和电装板，变压器和电装板固连在防爆电气箱内底部，直流电源、安全栅、驱动器、控制器均固连在电装板两侧。

优选的，所述控制器采用小型化的嵌入式控制器作为硬件平台，其通过EtherCAT总线将控制指令发送给各驱动器，并从驱动器的PDO中读取各编码器的读数值，对接平台各自由度的位置闭环控制均在该控制器内实现。

通过设计隔爆单元、本安电源驱动等方式，实现电气系统的防爆。同时对平台的电磁兼容、防静电、接地保护、绝缘性等进行综合设计，满足弹体装配对接现场对电气设备的使用要求。

对接平台控制器是对接平台控制系统的实时控制核心，其通过EtherCAT总线将控制指令发送给各驱动器，并从驱动器的PDO中读取各编码器的读数值。对接平台各自由度的位置闭环控制均在该控制器内实现。为方便对接平台控制系统的一体化设计，对接平台的控制器采用小型化的嵌入式控制器作为硬件平台。

手持操作器主要用于提供人机交互接口，其可实现各自由度的独立平滑调整，并可设定运动速度，方便现场人员的操作。通过防爆进入装置接入电控箱内部，并在内部经防爆安全栅隔离后接入电气系统。

对接平台能够实现平台各个自由度的自动调整，对接平台由机械结构框架、传动系统、动力系统组成，机械结构框架用于承载及保证负载在运动及对接过程中整体的刚性，传动系统通过齿轮齿条传动、升降机传动、伺服驱动+行星齿轮减速器传动的方式实现力矩的传递及减速增力的效果，动力系统主要采用伺服电机,在电机和负载之间加入机械传动机构实现平台的运动。

防爆调姿对接平台满足导弹总装测试防爆环境的使用要求。将导弹、火箭柱形部段安装在装配对接平台上，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。可有效提高装配过程的自动化程度，实现总装部段对接环节的可视化、数字化控制，适应新型号批产的总装测试建设要求。

附图说明

图1是一种防爆调姿对接平台外观图；

图2是对接平台移动底座结构图；

图3是调姿机构结构图；

图4是防爆电气箱外部图；

图5是防爆电气箱内部结构图；

图6是隔爆电控箱原理图。

具体实施方式

如图1-5所示，一种防爆调姿对接平台，其特征在于，包括：隔爆电控箱和六自由度运动机构组成，其中六自由度运动机构包括移动底座1，第一调姿机构2，第二调姿机构3，防爆电气箱4，第一调姿机构2，第二调姿机构3安装在移动底座1上，防爆电气箱4安装在移动底座1侧面，第一调姿机构2包括调姿底座、支撑机构，支撑机构其底部安装在移动底座1上，其顶部与第一调姿机构2和第二调姿机构3固连；第一调姿机构2和第二调姿机构3通过升降导轨支架43固定安装在移动底座上1。

移动底座1采用若干对钢轮驱动，可以实现沿轨道移动，主要包括电机5、换向器6、传动轴7、悬挂轴承座8、钢轮9和支架10，换向器6和悬挂轴承座8固连在支架10下方，电机5驱动换向器6，通过传动轴7带动钢轮9转动。

第一调姿机构2和第二调姿机构3结构完全相同，对称安装在移动底座上1，均可以实现升降、平移、滚转运动，调姿机构3包括电机35、直角齿轮箱36、传动轴37、升降机38、传动轴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、第一传动轴37和第二传动轴39、联轴器40，第一驱动升降机38和第二驱动升降机41，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，所有电机均采用多圈绝对式码盘，保证运动精度和固定零位。

防爆电气箱4采用小型化隔爆设计，外部主要包括触摸屏100、防爆空开11、防爆引入装置12、电子手轮13、指示灯14、防爆按键15、防爆引入装置16和防爆引入装置17、防爆引入装置18，均固连在外壳上。

移动底座1、第一调姿机构2和第二调姿机构3的防爆电机均通过防爆引入装置12接入驱动器23，限位传感器均通过防爆引入装置17接入控制器24，电子手轮13通过防爆引入装置18接入安全栅22，通过限制其工作电压、电流保障其安全性，供电电缆通过防爆引入装置16接入防爆空开11。

防爆电气箱内部主要包括变压器20、直流电源21、安全栅22、驱动器23、控制器24和电装板25，变压器20和电装板25固连在防爆电气箱内底部，直流电源21、安全栅22、驱动器23、控制器24均固连在电装板25两侧。

控制器采用小型化的嵌入式控制器作为硬件平台，其通过EtherCAT总线将控制指令发送给各驱动器，并从驱动器的PDO中读取各编码器的读数值，对接平台各自由度的位置闭环控制均在该控制器内实现。

Claims (7)

1.一种防爆调姿对接平台，其特征在于，包括隔爆电控箱和六自由度运动机构，其中六自由度运动机构包括移动底座(1)，第一调姿机构(2)，第二调姿机构(3)，防爆电气箱(4)，第一调姿机构(2)，第二调姿机构(3)安装在移动底座(1)上，防爆电气箱(4)安装在移动底座(1)侧面，第一调姿机构(2)包括调姿底座、支撑机构，支撑机构其底部安装在移动底座(1)上，其顶部与第一调姿机构(2)和第二调姿机构(3)固连；第一调姿机构(2)和第二调姿机构(3)通过升降导轨支架(43)固定安装在移动底座上(1)。

2.根据权利要求1所述的对接平台，其特征在于，移动底座(1)采用若干对钢轮驱动，可以实现沿轨道移动，主要包括电机(5)、换向器(6)、传动轴(7)、悬挂轴承座(8)、钢轮(9)和支架(10)，换向器(6)和悬挂轴承座(8)固连在支架(10)下方，电机(5)驱动换向器(6)，通过传动轴(7)带动钢轮(9)转动。

3.根据权利要求1所述的对接平台，其特征在于，第一调姿机构(2)和第二调姿机构(3)结构完全相同，对称安装在底座上(1)，均可以实现升降、平移、滚转运动，调姿机构(3)包括电机(35)、直角齿轮箱(36)、传动轴(37)、升降机(38)、传动轴(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(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)、第一传动轴(37)和第二传动轴(39)、联轴器(40)，第一驱动升降机(38)和第二驱动升降机(41)，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；所有电机均采用多圈绝对式码盘。

4.根据权利要求1所述的对接平台，其特征在于，防爆电气箱(4)采用小型化隔爆设计，外部主要包括触摸屏(100)、防爆空开(11)、防爆引入装置(12)、电子手轮(13)、指示灯(14)、防爆按键(15)、防爆引入装置(16)和防爆引入装置(17)、防爆引入装置(18)，均固连在外壳上。

5.根据权利要求4所述的对接平台，其特征在于，移动底座(1)、第一调姿机构(2)和第二调姿机构(3)的防爆电机均通过防爆引入装置(12)接入驱动器(23)，限位传感器均通过防爆引入装置(17)接入控制器(24)，电子手轮(13)通过防爆引入装置(18)接入安全栅(22)，通过限制其工作电压、电流保障其安全性，供电电缆通过防爆引入装置(16)接入防爆空开(11)。

6.根据权利要求4所述的对接平台，其特征在于，防爆电气箱(4)内部主要包括变压器(20)、直流电源(21)、安全栅(22)、驱动器(23)、控制器(24)和电装板(25)，变压器(20)和电装板(25)固连在防爆电气箱内底部，直流电源(21)、安全栅(22)、驱动器(23)、控制器(24)均固连在电装板(25)两侧。

7.根据权利要求6所述的对接平台，其特征在于，所述控制器(24)采用小型化的嵌入式控制器作为硬件平台，其通过EtherCAT总线将控制指令发送给各驱动器，并从驱动器的PDO中读取各编码器的读数值，对接平台各自由度的位置闭环控制均在所述控制器内实现。

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