CN112091594B - 靶标螺栓锁付装置和靶标螺栓自动锁付系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于螺栓自动锁付技术领域，具体涉及一种靶标螺栓锁付装置和靶标螺栓自动锁付系统，旨在解决靶标拆装效率低的问题；其中装置包括用于靶标螺栓锁付的旋拧装置、用于夹持固定靶标基座的抱紧装置以及用于调节旋拧装置高度的调节装置；旋拧装置包括夹紧装置和旋拧驱动组件；夹紧装置固设于旋拧驱动组件上方，夹紧装置在第二驱动装置的驱动下可夹持或松开靶标螺栓，并可在旋拧驱动组件的带动下进行靶标螺栓的旋拧；抱紧装置用于抱紧靶标基座；调节装置设置于旋拧装置与抱紧装置之间，以承载旋拧装置、抱紧装置，同时可进行旋拧装置在竖直方向的上下移动调节；通过本发明可实现靶标的高效率拆装，实现处于非结构环境下靶标的自动锁付。

Description

靶标螺栓锁付装置和靶标螺栓自动锁付系统

技术领域

本发明属于螺栓自动锁付技术领域，具体涉及一种靶标螺栓锁付装置和靶标螺栓自动锁付系统。

背景技术

500米口径球面射电望远镜（以下简称FAST）反射面由4000多块边长11m左右的三角形反射面单元组成，每个单元由背架和反射面组成。在反射面上安装了2225个激光靶标，用于反射面上位形的实时测量，靶标需要定期进行维护、更换，目前采用的人工维护拆装方式效率低，成本高。

靶标通过双头螺栓（靶标螺栓）固定在靶标基座上，该螺栓规格为M12，中间螺杆的直径为22mm，高为10mm，沿轴线被平行对称切出两个平口，平口间距17mm。连接靶标基座部分的螺栓，由6圈螺纹构成，螺距为1.75mm，拧出靶标需要把靶标沿螺栓轴向方向提升至少15mm。靶标的拆装需要从靶标螺栓的平口处侧面进入，进行旋拧，为非结构化的工作环境。

目前已有的自动锁付装置中多为结构化环境下的螺栓自动锁付装置，并无可以在侧面旋拧的装置；基于上述现状，为了实现靶标的自动化拆装，提高靶标的维护、更换效率，拟设计出一种螺栓自动锁付装置，适应靶标的非结构环境下的螺栓自动锁付。

发明内容

为了解决上述问题，即为了解决现有技术中的靶标拆装效率低、处于非结构环境下的靶标无法实现自动锁付的问题，本发明提供了一种靶标螺栓锁付装置和靶标螺栓自动锁付系统。

本发明的第一方面提供了一种靶标螺栓锁付装置，包括用于靶标螺栓锁付的旋拧装置、用于夹持固定靶标基座的抱紧装置以及用于调节所述旋拧装置高度的调节装置。

所述旋拧装置包括夹紧装置和旋拧驱动组件，所述旋拧驱动组件包括第一驱动装置、第一齿轮组和多齿轮开口齿轮组，所述第一驱动装置通过驱动源支架设置于顶板，所述第一齿轮组与所述第一驱动装置的动力输出端啮合传动；所述多齿轮开口齿轮组包括驱动轮、多个惰轮和开口轮，所述驱动轮的动力输入端与所述第一齿轮组的动力输出端连接；多个所述惰轮设置于所述第一齿轮组与所述开口轮之间以驱动所述开口轮组旋转；所述夹紧装置固设于所述旋拧驱动组件上方，所述夹紧装置在第二驱动装置的驱动下可夹持或松开靶标螺栓，并可在所述旋拧驱动组件的带动下进行靶标螺栓的旋拧。

所述抱紧装置包括第三驱动装置、抱紧组件和传动组件，所述抱紧组件装设于所述传动组件，所述传动组件在所述第三驱动装置的驱动下带动所述抱紧组件相对于靶标基座的开合。

所述调节装置设置于所述旋拧装置与所述抱紧装置之间，以承载所述旋拧装置、所述抱紧装置。

在一些优选实施例中，所述开口轮通过多个支撑装置设置于所述顶板；所述开口轮的底部开设有多个容纳所述支撑装置的第一凹槽，多个所述支撑装置绕所述开口轮的轴线环形布置。

所述支撑装置包括斜面滚子、滚子轴和支撑座，所述滚子轴的一端穿过所述斜面滚子设置于所述第一凹槽，另一端与所述顶板固定连接，所述滚子轴的外侧还设置有推力轴承，所述推力轴承设置于所述顶板的顶部，所述顶部的顶部开设有容纳所述推力轴承的第二凹槽；所述斜面滚子的顶部到所述开口轮远离所述凹槽一侧的距离大于所述滚子轴的顶部到所述开口轮远离所述凹槽一侧的距离；所述斜面滚子通过深沟球轴承与所述滚子轴连接，所述滚子轴的顶部设置有限位装置，所述限位装置用于对所述斜面滚子的限位，防止所述斜面滚子在向上的外力作用下从顶部脱落。

所述凹槽的内顶部设置有第一作用部，所述第一作用部与所述斜面滚子的顶部作用部相适配以形成单斜面支撑；当所述开口轮在所述第一驱动装置的驱动下转动时，通过所述第一作用部、所述顶部作用部带动所述斜面滚子绕所述滚子轴转动。

在一些优选实施例中，所述夹紧装置包括卡座、定位块、夹紧块和夹紧块调节装置，所述卡座固定装设于所述卡口轮的顶部，所述卡座的顶部开设有开口向外的贯通凹槽。

所述定位块固设于所述贯通凹槽的一侧；所述夹紧块通过夹紧连接装置设置于所述贯通凹槽的另一侧；所述夹紧连接装置包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨、所述第二导轨的一端与所述夹紧块固定连接，另一端穿过所述卡座的侧部悬臂设置，所述第一导轨、所述第二导轨的悬臂端与所述卡座之间分别设置有第一压缩弹簧、第二压缩弹簧。

所述夹紧块调节装置包括螺杆、第二齿轮组和支架；所述螺杆设置于所述第一导轨与所述第二导轨之间，所述螺杆的一端与所述夹紧块可抵触设置，另一端穿过所述卡座的侧部悬臂设置，所述螺杆与所述卡座的侧部固定连接。

所述第二齿轮组包括小齿轮、传动轮和齿轮螺母，所述小齿轮固设于所述第二驱动装置的动力输出端；所述传动轮设置于所述小齿轮与所述齿轮螺母之间并分别与所述小齿轮、所述齿轮螺母啮合传动；所述齿轮螺母与所述螺杆的悬臂端套设设置，所述齿轮螺母与所述螺杆螺纹连接，所述齿轮螺母通过所述支架设置于所述卡座。

在夹紧过程中，所述第二驱动装置通过所述小齿轮、所述传动轮驱动所述齿轮螺母旋转以带动所述螺杆抵触所述夹紧块向内运动进行靶标螺栓的夹紧；在松开过程中，所述第二驱动装置通过所述小齿轮、所述传动轮驱动所述齿轮螺母反向旋转以带动所述螺杆远离所述定位块运动，所述夹紧块在所述第一压缩弹簧、所述第二压缩弹簧的作用下向外运动复位。

在一些优选实施例中，第一齿轮组包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述第一驱动装置的动力输出端固定连接，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合传动。

所述第二齿轮设置于所述驱动轮的上方，通过齿轮支架固定设置于所述顶板；所述第二齿轮与所述驱动轮同轴固定连接。

在一些优选实施例中，所述传动组件包括第一连杆组、第二连杆组和推块，所述第一连杆组与所述第二连杆组铰接设置，所述推块与所述第三驱动装置的动力输出端固定连接；所述第一连杆组包括一对第一连杆；所述第二连杆组包括两个第二连杆，两个所述第二连杆分别设置于所述推块的两侧并分别与所述推块的两端铰接。

所述抱紧组件包括两个抱紧块，两个所述抱紧块相对设置并分别固定于两个所述第一连杆。

在抱紧靶标基座时，所述第三驱动装置驱动所述推块向内运动，以带动所述第二连杆组、所述第一连杆组、所述抱紧组件运动以进行对靶标基座的抱紧；在松开靶标基座时，所述第三驱动装置驱动所述推块向外运动，以带动所述第二连杆组、所述第一连杆组、所述抱紧组件运动以进行对靶标基座的松开。

在一些优选实施例中，所述抱紧块为V型抱紧块，所述V型抱紧块的内壁固定有由弹性材料制成的阻尼件，或者所述V型抱紧块的内壁设置有凸起结构，以增大与靶标基座的摩擦力。

在一些优选实施例中，所述抱紧块的作用面为弧形结构，所述弧形结构与靶标基座的外轮廓相适配。

所述弧形结构的内壁固定有由弹性材料制成的阻尼件，或者所述弧形结构的内壁设置有凸起结构，以增大与靶标基座的摩擦力。

在一些优选实施例中，所述调节装置包括底板、套筒弹性元件和多个限位装置，多个所述限位装置设置于所述底板与所述顶板之间，以对所述顶板限位；所述顶板上开设有多个用于对应所述限位装置穿设的通孔；所述限位装置通过设置于所述通孔上部的连接件与所述顶板固定。

所述套筒弹性元件设置于所述顶板与所述底板之间，并分别与所述顶板、所述底板固定连接以支撑所述旋拧装置。

在一些优选实施例中，所述套筒弹性元件包括上筒、下筒、连接套、压板和调节弹簧，所述上筒的一端与所述顶板固定连接，所述上筒的另一端套设于所述下筒的内部。

所述压板套设于所述上筒外侧且固定设置于所述下筒的顶部，所述压板的内径小于所述下筒的内径；所述上筒的底部设置有外径大于所述压板的内径的台阶段，以对所述上筒限位，所述台阶段的外径与所述下筒的内径相适配。

所述调节弹簧包括第一调节弹簧和第二调节弹簧，所述第一调节弹簧设置于所述上筒内部，所述第二调节弹簧设置于所述下筒内部；所述连接套设置于所述第一调节弹簧与所述第二调节弹簧之间，以连接所述第一调节弹簧与所述第二调节弹簧。

所述第一调节弹簧与所述第二调节弹簧的总高度与所述上筒顶部到所述下筒底部之间的距离一致。

本发明的第二方面提供了一种靶标螺栓自动锁付系统，该系统包括总控装置、机械臂和自动锁付装置，所述自动锁付装置通过连接件装设于所述机械臂；所述总控装置与所述机械臂、所述自动锁付装置通信连接，所述总控装置通过所述机械臂可控制所述自动锁付装置进行靶标螺栓的自动锁付；所述自动锁付装置为上面任一项所述的靶标螺栓锁付装置。

本发明的有益效果：1）通过特殊的从侧面进入的旋拧方式设计，完全适应了FAST靶标螺栓的非结构化旋拧工作环境，填补了目前的技术空白，大大提高了靶标的维护、拆装效率。

2）通过夹紧装置可调夹紧块的设计，使靶标螺栓自动锁付器在对准进入螺栓时，对定位精度的要求大大降低，且旋拧过程中更加稳定。

3）抱紧装置可将靶标螺栓自动锁付器固定于靶标基座上，完全抵消了旋拧过程中产生的反力矩，对靶标螺栓自动锁付器的支撑装置稳定性要求降低。

4）靶标螺栓自动锁付器总体质量较小，结构可靠，成本较低，可大规模使用。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明中的靶标螺栓锁付装置的一种具体实施例的立体结构示意图。

图2是图1中的旋拧驱动组件的一种具体实施例的立体结构示意图。

图3是图2中的惰轮的一种具体实施例的安装示意图。

图4是图2中的支撑装置的一种具体实施例的安装示意图。

图5是图1中的夹紧装置的一种具体实施例的立体结构示意图。

图6是图1中的夹紧装置的一种具体实施例的剖视示意图。

图7是图1中的抱紧装置的一种具体实施例的立体结构示意图。

图8是图1中的调节装置的一种具体实施例的立体结构示意图。

图9是图8中的套筒弹性原件的一种具体实施例的立体结构示意图。

附图标记说明依次如下：10、靶标主体，11、靶标螺栓，12、靶标基座；20、旋拧装置，21、一级齿轮组，22、驱动轮，23、惰轮，231、角接触轴承，232、支撑筒，233、惰轮轴，234、支撑筒，235、螺母；24、开口轮，25、顶板，26、支撑装置，261、挡圈，262、斜面滚子，263、深沟球轴承，264、套筒Ⅱ，265、支撑座，266、滚子轴，267、推力轴承，268、螺母；27、第一驱动源，28、齿轮支架，29、驱动源支架；30、夹紧装置，31、第二驱动源，311、传动轮，312、小齿轮，313、电机支架，314、圆锥销，315、螺栓；32、卡座，33、定位块，34、夹紧块，35a、第一导轨，35b、第二导轨，36a、第一压缩弹簧，37、右支架，310、左支架，38、齿轮螺母，39、螺杆；40、抱紧装置，41、V型抱紧块，42、第一连杆，43、第二连杆，44、推块，45、电缸支架，46、第三驱动源，47、抱紧支架；50、调节装置，51、直线轴承，52、导轨，53、底板，54、套筒弹性元件；60、连接件。

具体实施方式

为使本发明的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明的第一方面公开了一种靶标螺栓锁付装置，该装置包括用于靶标螺栓锁付的旋拧装置、用于夹持固定靶标基座的抱紧装置以及用于调节旋拧装置高度的调节装置；旋拧装置包括夹紧装置和旋拧驱动组件，旋拧驱动组件包括第一驱动装置、第一齿轮组和多齿轮开口齿轮组，第一驱动装置通过驱动源支架设置于顶板，第一齿轮组与第一驱动装置的动力输出端啮合传动；多齿轮开口齿轮组包括驱动轮、多个惰轮和开口轮，驱动轮的动力输入端与第一齿轮组的动力输出端连接；多个惰轮设置于第一齿轮组与开口轮之间以驱动开口轮组旋转；夹紧装置固设于旋拧驱动组件上方，夹紧装置在第二驱动装置的驱动下可夹持或松开靶标螺栓，并可在旋拧驱动组件的带动下进行靶标螺栓的旋拧；抱紧装置包括第三驱动装置、抱紧组件和传动组件，抱紧组件装设于传动组件，传动组件在第三驱动装置的驱动下带动抱紧组件相对于靶标基座的开合；调节装置设置于旋拧装置与抱紧装置之间，以承载旋拧装置、抱紧装置。

以下参照附图结合具体实施例进一步说明本发明。

参照附图1，图示是本发明中的靶标螺栓锁付装置的一种具体实施例的立体结构示意图，该装置包括用于靶标螺栓锁付的旋拧装置20、用于夹持固定靶标基座12的抱紧装置40以及用于调节旋拧装置高度的调节装置50；旋拧装置包括夹紧装置30和旋拧驱动组件；夹紧装置固设于旋拧驱动组件上方，夹紧装置在第二驱动装置的驱动下可夹持或松开靶标螺栓11，并可在旋拧驱动组件的带动下进行靶标螺栓的旋拧；抱紧装置40包括第三驱动装置、抱紧组件和传动组件，抱紧组件装设于传动组件，传动组件在第三驱动装置的驱动下带动抱紧组件相对于靶标基座的开合；调节装置50设置于旋拧装置20与抱紧装置40之间，以承载旋拧装置，同时可进行旋拧装置在竖直方向的上下移动调节。靶标螺栓锁付装置设置有连接件60，用于与其它装置（如机械臂）的连接。

需要说明的是，不同于结构化环境下的螺栓自动锁付装置，本方案专门应用于靶标的非结构环境下的螺栓自动锁付，靶标主体10通过靶标螺栓11固定在靶标基座12上，该螺栓规格为M12，中间螺杆的直径为22mm，高为10mm，沿轴线被平行对称切出两个平口，平口间距17mm，连接靶标基座部分的螺栓，由6圈螺纹构成，螺距为1.75mm，拧出靶标需要把靶标沿螺栓轴向方向提升至少15mm。靶标的拆装需要从靶标螺栓的平口处侧面进入，进行旋拧，为非结构化的工作环境；通过本实施例提出的通过特殊的从侧面进入的旋拧方式设计，完全适应FAST靶标螺栓的非结构化旋拧工作环境，填补了目前的技术空白，可大大提高靶标的维护、拆装效率。

进一步地，参照附图2，图示是图1中的旋拧驱动组件的一种具体实施例的立体结构示意图；旋拧驱动组件包括第一驱动源27（即第一驱动装置）、一级齿轮组21（即第一齿轮组）和多齿轮开口齿轮组，第一驱动源通过驱动源支架29设置于顶板25，一级齿轮组与第一驱动源的动力输出端啮合传动；多齿轮开口齿轮组包括驱动轮22、多个惰轮23和开口轮24，驱动轮的动力输入端与一级齿轮组的动力输出端连接；多个惰轮设置于一级齿轮组与开口轮之间以驱动开口轮组旋转。本实施例中的旋拧驱动采用电机、减速器与传感器的组合更加适用于对靶标螺栓的锁付，符合实际需求，质量更轻。

一级齿轮组21包括第一齿轮（即图中的小齿轮）和第二齿轮（即图中的大齿轮），第一齿轮与第一驱动源27的动力输出端固定连接，第二齿轮与第一齿轮啮合传动；第二齿轮设置于驱动轮的上方，通过齿轮支,28固定设置于顶板；第二齿轮与驱动轮同轴固定连接；在本实施例中，优选地，第一驱动源由电机、减速箱和扭矩传感器组成。一级齿轮组为减速齿轮组，用于增大传动比，可减少对第一驱动源的最大扭矩要求，采用一级减速齿轮组使电机的输出位置变高，使旋拧装置的最大外缘高度减小，有效减少工作时占用的空间以及装置的重量。

优选地，惰轮设置有四个，四个惰轮分成两组分别与开口轮的不同区域的侧边啮合，便于控制开口轮的旋转。

开口轮通过多个支撑装置26设置于顶板25；开口轮的底部开设有多个容纳支撑装置的第一凹槽，多个支撑装置绕开口轮的轴线环形布置。

优选地，支撑装置设置有九个，九个支撑装置在开口轮的底部均匀设置。

进一步地，参照附图3，图3是图2中的惰轮的一种具体实施例的安装示意图；惰轮轴233通过支撑筒234、铰制孔和螺母235固定在顶板25上，支撑筒234往上背对背安装了两个角接触轴承231，两个轴承之间有支撑筒232，惰轮23与角接触轴承231外圈相配合。

由于靶标螺栓锁付装置在旋拧时速度底，受力小，故惰轮在工作过程中转速较低，受到的冲击较小，除齿轮重力外无轴向载荷；在本实施例中，采用一对角接触轴承安装在惰轮内，角接触轴承外圈与惰轮内孔为紧配合，支撑筒长度公差为负，使铰制孔螺栓预紧时，可以对角接触轴承产生一定的预紧力，使轴承转动更加平稳。

参照附图2的同时参照附图4，图4是图2中的支撑装置的一种具体实施例的安装示意图；支撑装置包括斜面滚子262、滚子轴266和支撑座265，滚子轴的一端穿过斜面滚子262设置于第一凹槽，另一端通过螺母268与顶板25固定连接，滚子轴266的外侧还设置有推力轴承267，推力轴承设置于顶板的顶部，顶板的顶部开设有容纳推力轴承的第二凹槽；斜面滚子的顶部到开口轮远离第一凹槽一侧的距离大于滚子轴的顶部到开口轮远离凹槽一侧的距离，即斜面滚子的顶部高于滚子轴的顶部；斜面滚子通过深沟球轴承263与滚子轴连接，滚子轴的顶部设置有限位装置，限位装置用于对斜面滚子的限位，防止斜面滚子在向上的外力作用下从顶部脱落；斜面滚子与深沟球轴承外圈、支撑座的外侧配合设置；凹槽的内顶部设置有第一作用部，第一作用部与斜面滚子的顶部作用部相适配以形成单斜面支撑；当开口轮在第一驱动装置的驱动下转动时，通过第一作用部、顶部作用部带动斜面滚子绕滚子轴转动。

现有技术中公开的有用于套管动力钳的斜面滚子，但其体积过大，无法适用于靶标螺栓的锁付中，本申请提供了一种新型的斜面滚子，斜面滚子的斜面支撑直接与开口轮配合，滚子轴通过铰制孔和螺母固定于底板上，斜面支撑通过两个并列的深沟球轴承实现在滚子轴上的径向定位；静止状态下，斜面支撑受到开口轮的载荷通过深沟球轴承外环、套筒、支撑座和推力球轴承承载到底板上，滚子轴末端安装挡圈，防止斜面支撑在向上的外力的作用下从顶部脱落。

九个斜面滚子（即斜面支撑滚子）绕开口轮轴线固定于底板上，开口轮通过弧形槽与斜面滚子配合，开口轮的全部重量落在多个组合的斜面支撑上；由于是单侧斜面接触，开口轮施加给该斜面滚子装置的载荷为单斜面方向，包括一向指向缺口轮中心的向心分力和向下分力，向心分力使斜面滚子有向开口轮中心弯曲的趋势；开口轮转动时，在摩擦力的作用下，斜面支撑和支撑座绕滚子轴转动，此时，主要靠推力球轴承承担该单斜面载荷，两深沟球轴承对斜面支撑进行受力平衡并扶正，使开口轮稳定工作。

优选地，限位装置为挡圈261。

参照附图5和附图6，图5是图1中的夹紧装置的一种具体实施例的立体结构示意图，图6夹紧装置的剖视示意图；夹紧装置包括卡座32、定位块33、夹紧块34和夹紧块调节装置，其中，卡座固定装设于卡口轮的顶部且为夹紧装置主体，卡座的顶部开设有开口向外的贯通凹槽；夹紧块与定位块之间的距离可调，最小为靶标螺栓平口处宽度。

定位块固设于贯通凹槽的一侧；夹紧块通过夹紧连接装置设置于贯通凹槽的另一侧；夹紧连接装置包括第一导轨35a和第二导轨35b，第一导轨、第二导轨的一端与夹紧块固定连接，另一端穿过卡座的侧部悬臂设置，第一导轨与第二导轨可在卡座的横向方向水平滑动；第一导轨、第二导轨的悬臂端与卡座之间分别设置有第一压缩弹簧36a、第二压缩弹簧，保证夹紧块与螺杆始终接触。

夹紧块调节装置包括螺杆39、第二齿轮组和支架；螺杆设置于第一导轨与第二导轨之间，螺杆的一端与夹紧块可抵触设置，即接触设置，另一端穿过卡座的侧部悬臂设置，螺杆与卡座的侧部固定连接；第二齿轮组包括小齿轮312、传动轮311和齿轮螺母38，小齿轮固设于第二驱动源31（即第二驱动装置的）动力输出端；传动轮设置于小齿轮与齿轮螺母之间并分别与小齿轮、齿轮螺母啮合传动；齿轮螺母与螺杆的悬臂端套设设置，齿轮螺母与螺杆螺纹连接，齿轮螺母通过左支架310、右支架37设置于卡座，左支架和右支架固定设置于开口轮上，齿轮螺母铰接在左支架和右支架上，即齿轮螺母相对于左支架、右支架可转动。

优选地，定位块为L型结构。

在夹紧过程中，靶标螺栓11的圆弧面和平切口面分别接触定位块内的两个面，确定靶标螺栓11与夹紧装置的相对位置；第二驱动源31通过小齿轮312、传动轮311驱动齿轮螺母38旋转以带动螺杆39抵触夹紧块向内运动进行靶标螺栓的夹紧；在松开过程中，第二驱动源通过小齿轮、传动轮驱动齿轮螺母反向旋转以带动螺杆远离定位块运动，夹紧块在第一压缩弹簧、第二压缩弹簧的积累的弹性势能的作用下向外运动复位。

优选地，螺杆通过方形槽插入卡座内，在夹紧或松开靶标螺栓的过程中，螺杆为水平移动，即齿轮螺母内孔是螺纹，与螺杆配合，螺杆在与底座配合处为方形孔配合，使螺杆只能水平平移而无法转动，驱动齿轮螺母转动，通过“丝杠”传动方式，螺杆做水平移动，进而驱动夹紧块。当对靶标螺栓施加扭矩时，夹紧块有沿x轴正方向运动的趋势，会推动螺杆向x轴正方向挤压，为满足大夹紧力情况下稳定夹紧，螺纹具有自锁性。x轴正方向为螺杆水平运动时挤压螺栓的方向。

在旋拧过程中，夹紧装置通过夹紧块可以将靶标螺栓夹紧，使靶标螺栓与夹紧装置、开口轮（即开口齿轮）形成固连关系，夹紧模块通过设计的可动的夹紧块，当夹紧块完全张开时，使两配合面之间的距离大于螺栓两切口平面之间的宽度，从而降低靶标作动器的对准定位精度要求；夹紧装置通过主动夹紧，使螺栓完全拧出时（螺栓孔不提供支持力），靶标可在作动器上被固定，从而降低装配臂与协作臂之间的运动配合要求；设计调节模块为弹簧的形式，压缩或解压弹簧需要一定竖直方向的力，夹紧装置通过主动夹紧，使夹紧面与螺栓平切口面之间产生压力，从而在压缩弹簧时以配合面之间的静摩擦力充当竖直方向的力；采用第二驱动源通过小齿轮、传动轮、驱动齿轮螺母旋转，一方面增大了传动比，另一方面优化了结构布局，使其在满足传动要求的条件小，整体装置尺寸不超过开口轮的半径范围；采用L型成熟的定位块，满足定位精度要求。

参照附图7，图示是图1中的抱紧装置的一种具体实施例的立体结构示意图；抱紧装置包括第三驱动源46（即第三驱动装置）、抱紧组件和传动组件，抱紧组件装设于传动组件，传动组件在第三驱动源的驱动下带动抱紧组件相对于靶标基座的开合；第三驱动源固定在电缸支架，电缸支架45与抱紧支架47固定连接。

传动组件包括第一连杆组、第二连杆组和推块44，第一连杆组与第二连杆组铰接设置，推块与第三驱动装置的动力输出端固定连接；第一连杆组包括一对第一连杆42；第二连杆组包括两个第二连杆43，两个第二连杆分别设置于推块的两侧并分别与推块的两端铰接；抱紧组件包括两个抱紧块，两个抱紧块相对设置并分别固定于两个第一连杆。

在抱紧靶标基座时，第三驱动源驱动推块44水平向内运动，以带动第二连杆组、第一连杆组、抱紧组件运动以进行对靶标基座的抱紧；在松开靶标基座时，第三驱动源驱动推块向外运动，以带动第二连杆组、第一连杆组、抱紧组件运动以进行对靶标基座的松开。

优选地，抱紧块为V型抱紧块，V型抱紧块的内壁固定有由弹性材料制成的阻尼件，或者V型抱紧块的内壁设置有凸起结构，以增大与靶标基座的摩擦力；设计成V型块可使其适应靶标基座的直径误差，满足不同直径的靶标基座的固定。

优选地，抱紧块的作用面为弧形结构，弧形结构与靶标基座的外轮廓相适配；弧形结构的内壁固定有由弹性材料制成的阻尼件，或者弧形结构的内壁设置有凸起结构，以增大与靶标基座的摩擦力。

优选地，第三驱动源为直线驱动装置。

参照附图8，图示是图1中的调节装置的一种具体实施例的立体结构示意图；调节装置包括底板53、套筒弹性元件54和多个限位装置，多个限位装置设置于底板与顶板之间，以辅助套筒弹性元件承载顶板，同时对顶板进行限位；顶板上开设有多个用于对应限位装置穿设的通孔；限位装置通过设置于通孔上部的连接件与顶板固定；套筒弹性元件设置于顶板25与底板53之间，并分别与顶板、底板固定连接以支撑旋拧装置。

优选地，限位装置为导轨52与直线轴承51，直线轴承与导轨套设连接。

在本实施例中，导轨优选为四根，四根导轨沿底板的竖直轴线对称均布设置；导轨为阶梯轴结构，通过直线轴承与导轨的配合可进行顶板以及顶板上设置的装置的高度调节。

在本发明中，旋拧装置和抱紧装置之间最大可产生42N·M的扭矩，限位装置主要限制旋拧装置相对于抱紧装置的水平位移和旋转，弹性套筒元件用于承载重量，限制竖直方向的位移；此设计对各部分的结构强度要求较低，可有效减轻重量，并且装置的可靠性较高；直接采用既可调节高度又可承载水平方向的载荷的装置，则结构势必会较为复杂，且重量较大，不符合靶标的实际靶标螺栓的锁付操作。

进一步地，参照附图9，图示是图8中的套筒弹性原件的一种具体实施例的立体结构示意图；套筒弹性元件包括上筒541、下筒544、连接套545、压板543和调节弹簧542，上筒的一端与顶板25固定连接，上筒的另一端套设于下筒的内部；压板543套设于上筒外侧且固定设置于下筒的顶部，压板的内径小于下筒的内径；上筒的底部设置有外径大于压板的内径的台阶段，以对上筒限位，台阶的外径与下筒的内径相适配；调节弹簧包括第一调节弹簧和第二调节弹簧，第一调节弹簧设置于上筒内部，第二调节弹簧设置于下筒内部；连接套设置于第一调节弹簧与第二调节弹簧之间，以连接第一调节弹簧与第二调节弹簧；第一调节弹簧与第二调节弹簧的总高度与上筒顶部到下筒底部之间的距离一致。

一种靶标螺栓自动锁付系统，该系统包括总控装置、机械臂和自动锁付装置，自动锁付装置通过连接件装设于机械臂；总控装置与机械臂、自动锁付装置通信连接，总控装置通过机械臂可控制自动锁付装置进行靶标螺栓的自动锁付；自动锁付装置即为靶标螺栓锁付装置。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种靶标螺栓锁付装置，其特征在于，该装置包括用于靶标螺栓锁付的旋拧装置、用于夹持固定靶标基座的抱紧装置以及用于调节所述旋拧装置高度的调节装置；

所述旋拧装置包括夹紧装置和旋拧驱动组件，所述旋拧驱动组件包括第一驱动装置、第一齿轮组和多齿轮开口齿轮组，所述第一驱动装置通过驱动源支架设置于顶板，所述第一齿轮组与所述第一驱动装置的动力输出端啮合传动；所述多齿轮开口齿轮组包括驱动轮、多个惰轮和开口轮，所述驱动轮的动力输入端与所述第一齿轮组的动力输出端连接；多个所述惰轮设置于所述第一齿轮组与所述开口轮之间以驱动所述开口轮组旋转；所述夹紧装置固设于所述旋拧驱动组件上方，所述夹紧装置在第二驱动装置的驱动下可夹持或松开靶标螺栓，并可在所述旋拧驱动组件的带动下进行靶标螺栓的旋拧；所述开口轮通过多个支撑装置设置于所述顶板；所述开口轮的底部开设有多个容纳所述支撑装置的第一凹槽，多个所述支撑装置绕所述开口轮的轴线环形布置；所述支撑装置包括斜面滚子、滚子轴和支撑座，所述滚子轴的一端穿过所述斜面滚子设置于所述第一凹槽，另一端与所述顶板固定连接，所述滚子轴的外侧还设置有推力轴承，所述推力轴承设置于所述顶板的顶部，所述顶部的顶部开设有容纳所述推力轴承的第二凹槽；所述斜面滚子的顶部到所述开口轮远离所述凹槽一侧的距离大于所述滚子轴的顶部到所述开口轮远离所述凹槽一侧的距离；所述斜面滚子通过深沟球轴承与所述滚子轴连接，所述滚子轴的顶部设置有限位装置，所述限位装置用于对所述斜面滚子的限位，防止所述斜面滚子在向上的外力作用下从顶部脱落；所述凹槽的内顶部设置有第一作用部，所述第一作用部与所述斜面滚子的顶部作用部相适配以形成单斜面支撑；当所述开口轮在所述第一驱动装置的驱动下转动时，通过所述第一作用部、所述顶部作用部带动所述斜面滚子绕所述滚子轴转动；

所述抱紧装置包括第三驱动装置、抱紧组件和传动组件，所述抱紧组件装设于所述传动组件，所述传动组件在所述第三驱动装置的驱动下带动所述抱紧组件相对于靶标基座的开合；

所述调节装置设置于所述旋拧装置与所述抱紧装置之间，以承载所述旋拧装置、所述抱紧装置。

2.根据权利要求1所述的靶标螺栓锁付装置，其特征在于，所述夹紧装置包括卡座、定位块、夹紧块和夹紧块调节装置，所述卡座固定装设于所述开口轮的顶部，所述卡座的顶部开设有开口向外的贯通凹槽；

所述定位块固设于所述贯通凹槽的一侧；所述夹紧块通过夹紧连接装置设置于所述贯通凹槽的另一侧；所述夹紧连接装置包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨、所述第二导轨的一端与所述夹紧块固定连接，另一端穿过所述卡座的侧部悬臂设置，所述第一导轨、所述第二导轨的悬臂端与所述卡座之间分别设置有第一压缩弹簧、第二压缩弹簧；

所述夹紧块调节装置包括螺杆、第二齿轮组和支架；所述螺杆设置于所述第一导轨与所述第二导轨之间，所述螺杆的一端与所述夹紧块可抵触设置，另一端穿过所述卡座的侧部悬臂设置，所述螺杆与所述卡座的侧部固定连接；

所述第二齿轮组包括小齿轮、传动轮和齿轮螺母，所述小齿轮固设于所述第二驱动装置的动力输出端；所述传动轮设置于所述小齿轮与所述齿轮螺母之间并分别与所述小齿轮、所述齿轮螺母啮合传动；所述齿轮螺母与所述螺杆的悬臂端套设设置，所述齿轮螺母与所述螺杆螺纹连接，所述齿轮螺母通过所述支架设置于所述卡座；

在夹紧过程中，所述第二驱动装置通过所述小齿轮、所述传动轮驱动所述齿轮螺母旋转以带动所述螺杆抵触所述夹紧块向内运动进行靶标螺栓的夹紧；在松开过程中，所述第二驱动装置通过所述小齿轮、所述传动轮驱动所述齿轮螺母反向旋转以带动所述螺杆远离所述定位块运动，所述夹紧块在所述第一压缩弹簧、所述第二压缩弹簧的作用下向外运动复位。

3.根据权利要求1所述的靶标螺栓锁付装置，其特征在于，第一齿轮组包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述第一驱动装置的动力输出端固定连接，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合传动；

所述第二齿轮设置于所述驱动轮的上方，通过齿轮支架固定设置于所述顶板；所述第二齿轮与所述驱动轮同轴固定连接。

4.根据权利要求1所述的靶标螺栓锁付装置，其特征在于，所述传动组件包括第一连杆组、第二连杆组和推块，所述第一连杆组与所述第二连杆组铰接设置，所述推块与所述第三驱动装置的动力输出端固定连接；所述第一连杆组包括一对第一连杆；所述第二连杆组包括两个第二连杆，两个所述第二连杆分别设置于所述推块的两侧并分别与所述推块的两端铰接；

所述抱紧组件包括两个抱紧块，两个所述抱紧块相对设置并分别固定于两个所述第一连杆；

在抱紧靶标基座时，所述第三驱动装置驱动所述推块向内运动，以带动所述第二连杆组、所述第一连杆组、所述抱紧组件运动以进行对靶标基座的抱紧；在松开靶标基座时，所述第三驱动装置驱动所述推块向外运动，以带动所述第二连杆组、所述第一连杆组、所述抱紧组件运动以进行对靶标基座的松开。

5.根据权利要求4所述的靶标螺栓锁付装置，其特征在于，所述抱紧块为V型抱紧块，所述V型抱紧块的内壁固定有由弹性材料制成的阻尼件，或者所述V型抱紧块的内壁设置有凸起结构，以增大与靶标基座的摩擦力。

6.根据权利要求4所述的靶标螺栓锁付装置，其特征在于，所述抱紧块的作用面为弧形结构，所述弧形结构与靶标基座的外轮廓相适配；

所述弧形结构的内壁固定有由弹性材料制成的阻尼件，或者所述弧形结构的内壁设置有凸起结构，以增大与靶标基座的摩擦力。

7.根据权利要求1所述的靶标螺栓锁付装置，其特征在于，所述调节装置包括底板、套筒弹性元件和多个限位装置，多个所述限位装置设置于所述底板与所述顶板之间，以对所述顶板限位；所述顶板上开设有多个用于对应所述限位装置穿设的通孔；所述限位装置通过设置于所述通孔上部的连接件与所述顶板固定；

所述套筒弹性元件设置于所述顶板与所述底板之间，并分别与所述顶板、所述底板固定连接以支撑所述旋拧装置。

8.根据权利要求7所述的靶标螺栓锁付装置，其特征在于，所述套筒弹性元件包括上筒、下筒、连接套、压板和调节弹簧，所述上筒的一端与所述顶板固定连接，所述上筒的另一端套设于所述下筒的内部；

所述压板套设于所述上筒外侧且固定设置于所述下筒的顶部，所述压板的内径小于所述下筒的内径；所述上筒的底部设置有外径大于所述压板的内径的台阶段，以对所述上筒限位，所述台阶段的外径与所述下筒的内径相适配；

所述调节弹簧包括第一调节弹簧和第二调节弹簧，所述第一调节弹簧设置于所述上筒内部，所述第二调节弹簧设置于所述下筒内部；所述连接套设置于所述第一调节弹簧与所述第二调节弹簧之间，以连接所述第一调节弹簧与所述第二调节弹簧；

所述第一调节弹簧与所述第二调节弹簧的总高度与所述上筒顶部到所述下筒底部之间的距离一致。

9.一种靶标螺栓自动锁付系统，其特征在于，该系统包括总控装置、机械臂和自动锁付装置，所述自动锁付装置通过连接件装设于所述机械臂；所述总控装置与所述机械臂、所述自动锁付装置通信连接，所述总控装置通过所述机械臂可控制所述自动锁付装置进行靶标螺栓的自动锁付；所述自动锁付装置为权利要求1-8中任一项所述的靶标螺栓锁付装置。

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