CN111434576B - 一种浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构，该机构的捕获头连接体上方铰接有四个捕获头，捕获头连接体下方为一球体，球体与位于其下方的球窝体球窝配合，捕获头连接体与球窝体外周套有位姿保持弹簧，捕获头连接体内设置有顶杆，捕获头连接体内置有滑道，顶杆位于捕获头下方且沿滑道上下运动，微型电机连接于捕获头连接体滑道上，且通过丝杠驱动顶杆向上移动，球窝体下端细径外套有碟簧组件，碟簧组件外安装有套筒，套筒外安装有动力源结构。解决了紧缩释放机构无法完成无人参与的自动化捕获和锁释，且没有安装误差适应能力，锁紧不可靠的问题，本发明具有一定范围安装误差适应能力、锁紧可靠及在锁紧过程全流程具有可靠的力载保持能力。

Description

一种浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构

技术领域

本发明涉及一种浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构，属于大型重载浮动平台捕获、锁紧及释放技术领域。

背景技术

以海上大型浮动平台为代表的野外大平台在重复安装与拆卸过程中，由于受到海风等力载作用，有发生倾覆的可能性，因此将其安装于指定大平面过程中若有人参与，则存在很大的安全隐患。以工厂的大型工装平台为代表的大型装调设备，从其它地方吊装至指定大型安装平面，在对其捕获和锁紧过程中，同样也存在比较大的安全隐患。因此，需要针对这些重载平台安装过程的特殊要求设计一种无人参与的自动化捕获和锁释机构，此种机构要具有一定范围安装误差适应能力、锁紧可靠及在锁紧过程全流程具有可靠的力载保持能力。

发明内容

本发明是解决了现有技术的重载平台安装过程的无法完成无人参与的自动化捕获和锁释，且紧缩释放机构没有安装误差适应能力，锁紧不可靠的问题，提供一种大容差捕获及锁紧释放机构，该机构可对大型重载平台进行重复捕获、锁紧和释放，实现对于具有一定转动和平动误差坐落于大型不动平台上的浮动平台的自动捕获、锁紧和释放，降低人工操作的风险，从而抵抗外界风载等扰动，避免浮动平台在工作过程发生倾翻。

本发明提出一种浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构包括被紧锁平台、四个捕获头、顶杆、捕获头连接体、位姿保持弹簧、微型电机、球窝体、套筒、第一复位弹簧、碟簧组件和动力源结构；所述被锁紧平台上端为平面，下端为一个球窝，所述捕获头连接体的上方铰接有四个捕获头，四个所述捕获头组成的球面与位于上方的被锁紧平台内的球窝配合，所述捕获头连接体的下方为一球体，所述球体与位于其下方的球窝体的球窝配合，所述捕获头连接体与球窝体外周套有位姿保持弹簧，所述捕获头连接体的轴向设置有通孔，所述通孔内设置有滑道，所述顶杆位于捕获头下方且沿滑道上下运动，所述微型电机连接于捕获头连接体的滑道上，且通过丝杠驱动顶杆向上移动，所述球窝体下端细径外套有碟簧组件，所述球窝体的下方安装有第一复位弹簧，所述碟簧组件外安装有套筒，所述套筒外安装有动力源结构。

优选地，所述动力源结构包括蜗杆、蜗轮、齿轮、齿条和气缸组件，所述套筒外壁设置有螺纹结构，蜗轮与套筒外壁的螺纹结构配合，所述蜗杆与蜗轮配合，所述蜗杆上安装有齿轮，所述气缸组件的驱动轴与齿条固连，所述齿条与齿轮啮合，所述气缸组件驱动齿条带动齿轮转动，齿轮带动蜗杆运动，进而带动蜗轮转动，蜗轮带动套筒上下运动。

优选地，所述动力源结构还包括第二复位弹簧，所述第二复位弹簧固定于齿条的一侧。

优选地，所述顶杆的顶头的侧平面与捕获头内侧的平面配合。

优选地，四个所述捕获头的上部组成一球形曲面，所述球形曲面的曲率半径小于被紧锁平台球窝的曲率半径。

优选地，所述捕获头内部设置有永磁体。

本发明所述的浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构的有益效果为：

1.有别于传统的在轨和传统地面设备用对接机构，本发明所述捕获及锁紧释放机构用于受外界扰动较大及重载浮动平台的捕获与锁紧，尤其适用于大型重载火箭及武器平台；

2.本发明所述的捕获头构型及被锁紧平台喇叭口，可以使得所提捕获及锁紧释放机构具有很大的位姿误差适应能力，进而有效地提高捕获的可靠性；

3.本发明所述的球窝体及捕获头连接体通过球副配合，可以有效避免对被锁紧平台加载过程锁紧力偏载对机构的不利影响，可通过此球副配合实现加载力的自适应；

4.本发明所述的碟簧组件可实现机构对被锁紧平台的弹性加载，既可避免刚性加载不可靠及出现小间隙加载力急剧减小的问题，又可以对加载机构与被锁紧平台振动过程出现的小间隙实施力载补偿，提高加载的可靠性；

5.本发明所述的捕获及锁紧释放机构通过具有自锁特性的蜗轮蜗杆传动副，可实现被锁紧平台被锁紧后的无动力源力载可靠保持。

附图说明

图1是本发明所述的浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构的结构示意图；

图2是本发明所述的浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构的动力源结构示意图；

图3是本发明所述的浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构的机构工作过程示意图一；

图4是本发明所述的浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构的机构工作过程示意图二；

图5是本发明所述的浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构的机构工作过程示意图三；

图6是本发明所述的浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构的机构工作过程示意图四；附图标记：1-被锁紧平台；2-捕获头；3-顶杆；4-捕获头连接体；5-位姿保持弹簧；6-微型电机；7-球窝体；8-套筒；9-蜗杆；10-蜗轮；11-第一复位弹簧；12-碟簧组件；13-大型不动平台；14-第二复位弹簧；15-齿轮；16-齿条；17-气缸组件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

具体实施方式一：参见图1-图6说明本实施方式。本实施方式所述的浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构包括被紧锁平台1、四个捕获头2、顶杆3、捕获头连接体4、位姿保持弹簧5、微型电机6、球窝体7、套筒8、第一复位弹簧11、碟簧组件12和动力源结构；所述被锁紧平台1上端为平面，下端为一个球窝，所述捕获头连接体4的上方铰接有四个捕获头2，四个所述捕获头2组成的球面与位于上方的被锁紧平台1内的球窝配合，所述捕获头连接体4的下方为一球体，所述球体与位于其下方的球窝体7的球窝配合，所述捕获头连接体4与球窝体7外周套有位姿保持弹簧5，所述捕获头连接体4的轴向设置有通孔，所述通孔内设置有滑道，所述顶杆3位于捕获头2下方且沿滑道上下运动，所述微型电机6连接于捕获头连接体4的滑道上，且通过丝杠驱动顶杆3向上移动，所述球窝体7下端细径外套有碟簧组件12，所述球窝体7的下方安装有复位弹簧11，所述碟簧组件12外安装有套筒8，所述套筒8外安装有动力源结构。

所述顶杆3的顶头的侧平面与捕获头2内侧的平面配合。

所述被锁紧平台1为一圆柱体，其外部接口为喇叭口，内腔局部为球窝，球窝体7、套筒8均与大型不动平台13相对滑动，被锁紧平台1落下之后与大型不动平台13接触，被紧锁平台1为锁释机构的一部分，在实际使用时通过其上设置的接口与大型不动平台13固结，所述浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构相当于大型不动平台13的支柱。

所述所述捕获头2有四个，以铰接形式均布于捕获头连接体4上，所述的捕获头连接体4为一圆柱体，其下端部为球体，所述球体与球窝体7的球窝配合，所述捕获头连接体4与球窝体7外侧套有位姿保持弹簧5，此弹簧刚度足够，可在一定偏载力范围内保证捕获头连接体与球窝体同轴。

所述捕获头连接体4内置滑道，顶杆3可在其滑道内上下运动，所述微型电机6安装于捕获头连接体4内置滑道中，工作状态下，微型电机6通过丝杠驱动顶杆3向上移动将捕获头2分开，顶杆3的侧平面与捕获头2内的小平面配合，这样捕获头2加载过程中只能对顶杆3的头部施加水平力，微型电机6及丝杠不受轴向力作用。

所述动力源结构包括蜗杆9、蜗轮10、齿轮15、齿条16和气缸组件17，所述套筒8外壁设置有螺纹结构，蜗轮10与套筒8外壁的螺纹结构配合，所述蜗杆9与蜗轮10配合，所述蜗杆9上安装有齿轮15，所述气缸组件17的驱动轴与齿条16固连，所述齿条16与齿轮15啮合，所述气缸组件17驱动齿条16带动齿轮15转动，齿轮15带动蜗杆9运动，进而带动蜗轮10转动，蜗轮10带动套筒8上下运动。

所述动力源结构还包括第二复位弹簧14，所述第二复位弹簧14固定于齿条16的一侧。

工作时，气缸组件17的驱动轴向左运动并带动齿条16移动，齿条16带动齿轮15转动，蜗杆9带动蜗轮10转动。复位时，气缸组件17的气缸气体排出，第二复位弹簧14推动齿条16向右移动并带动蜗杆9转动。所述第二复位弹簧14与大型不动平台13接触，完成复位压缩。

所述套筒8外壁有局部螺纹结构，蜗轮10内圈有与套筒外壁局部螺纹结构配合的螺纹，蜗杆9的转动可带动套筒8向下移动，进而下压碟簧组件12将四个捕获头2向下拖动，捕获头2形成的球体与被锁紧平台1内腔的球窝有局部面接触，接触过程的误差通过捕获头连接体4的下方球头与球窝体7的球窝之间配合进行调节，对被锁紧平台1持续顺畅加载。套筒8继续向下运动并开始压缩碟簧组件12，碟簧组件12逐渐变形并产生向下的力传递给捕获头2，捕获头2开始对被锁紧平台1施加锁紧力，当套筒8将碟簧组件12压缩到预设的位移时有微动开关进行监测，气缸组件17内的电机停转，蜗轮10和蜗杆9自锁保证不发生误卸载的情况。

四个所述捕获头2的上部组成一球形曲面，其曲率半径小于被紧锁平台1球窝的曲率半径，可使得捕获头2在多个位置处均可与平台球窝有贴合面；所述捕获头2内部设置有小型永磁体，可保证四个捕获头2在非工作状态下时刻贴合在一起。工作状态下，被锁紧平台1会有一定的位姿偏差，被锁紧平台1的喇叭口与锁紧机构捕获头头部形成一个比较大的容差域，可保证捕获头2能可靠的进入被锁紧平台1内腔，在捕获头2进入平台内腔的过程中，捕获头连接体4可进行平动及转动，用来适应平台的平动及转动误差。

本发明所述的浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构的具体操作步骤如下：

如图3所示，机构对被锁紧平台1具有较大的容差能力，当被锁紧平台1被放至多个机构固定的大型平面上时，由于被锁紧平台1的喇叭口尺寸大于单个机构捕获头2的包络尺寸，因此机构的捕获头2进入被锁紧平台1的喇叭口中。

如图4所示，机构的微型电机6启动并带动顶杆3向上运动并将机构的4个捕获头分开并且与被锁紧平台1喇叭口的内腔接触。

如图5所示，启动气缸组件17通过齿条16、齿轮15、蜗杆9、蜗轮10带动套筒8向下运动，套筒8带动捕获头连接体4向下运动，套筒8通过压缩碟簧组件12使捕获头2将向下的锁紧力施加到被锁紧平台1上，完成对被锁紧平台1的锁紧。机构对被锁紧平台1的释放是锁紧过程的逆运动。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构，其特征在于，包括被锁紧平台（1）、四个捕获头（2）、顶杆（3）、捕获头连接体（4）、位姿保持弹簧（5）、微型电机（6）、球窝体（7）、套筒（8）、第一复位弹簧（11）、碟簧组件（12）和动力源结构；

所述被锁紧平台（1）上端为平面，下端为一个球窝，所述捕获头连接体（4）的上方铰接有四个捕获头（2），四个所述捕获头（2）组成的球面与位于上方的被锁紧平台（1）内的球窝配合，所述捕获头连接体（4）的下方为一球体，所述球体与位于其下方的球窝体（7）的球窝配合，所述捕获头连接体（4）与球窝体（7）外周套有位姿保持弹簧（5），所述捕获头连接体（4）的轴向设置有通孔，所述通孔内设置有滑道，所述顶杆（3）位于捕获头（2）下方且沿滑道上下运动，所述微型电机（6）连接于捕获头连接体（4）的滑道上，且通过丝杠驱动顶杆（3）向上移动，所述球窝体（7）下部套有碟簧组件（12），所述球窝体（7）的下方安装有第一复位弹簧（11），所述碟簧组件（12）外安装有套筒（8），所述套筒（8）外安装有动力源结构。

2.根据权利要求1所述的浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构，其特征在于，所述动力源结构包括蜗杆（9）、蜗轮（10）、齿轮（15）、齿条（16）和气缸组件（17），所述套筒（8）外壁设置有螺纹结构，蜗轮（10）与套筒（8）外壁的螺纹结构配合，所述蜗杆（9）与蜗轮（10）配合，所述蜗杆（9）上安装有齿轮（15），所述气缸组件（17）驱动齿条（16）带动齿轮（15）转动，齿轮（15）带动蜗杆（9）运动，进而带动蜗轮（10）转动，然后带动套筒（8）上下运动。

3.根据权利要求2所述的浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构，其特征在于，所述动力源结构还包括第二复位弹簧（14），所述第二复位弹簧（14）固定于齿条（16）的一侧。

4.根据权利要求1所述的浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构，其特征在于，所述顶杆（3）的顶头的侧平面与捕获头（2）内侧的平面配合。

5.根据权利要求1所述的浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构，其特征在于，四个所述捕获头（2）的上部组成一球形曲面，所述球形曲面的曲率半径小于被紧锁平台（1）球窝的曲率半径。

6.根据权利要求1所述的浮动平台大容差捕获及锁紧释放机构，其特征在于，所述捕获头（2）内部设置有永磁体。

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