CN112408246A - 一种四自由度挂弹上装机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种四自由度挂弹上装机构，涉及运挂技术领域。本发明中，升降机构通过剪叉形成约束，通过伺服电机驱动大螺旋升降机实现升降；纵移机构通过电动推杆带动托盘头在直线导轨约束下往复移动；姿态调整机构通过耦合调整两台螺旋升降机的升降高度可以完成俯仰和翻滚动作调整。本发明的四自由度挂弹上装机构，可安装于任何动力底盘上。

Description

一种四自由度挂弹上装机构
技术领域
本发明涉及运挂技术领域，具体涉及一种四自由度挂弹上装机构。
背景技术
挂弹作业效率影响着战机的出勤率，从而对战争的成败起着重要作用，且其技术研究成果可应用在物流存储、飞机制造、地铁高铁制造等领域。本发明中提出的四自由度挂弹上装机构综合了剪叉式升降机构刚度大和举升臂机构自由度多的特点，可配合任何形式的动力底盘组成挂弹车。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种四自由度挂弹上装机构，其具有升降、纵移、俯仰和翻滚调整功能。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种一种四自由度挂弹上装机构，包括升降机构1、纵移机构2、姿态调整机构3；
所述升降机构1包括剪叉机构、底座7、主承重板8、大螺旋升降机14、伺服电机15、大螺旋升降机底座16、电机安装板17、同步带减速机构、止动螺栓19、胀紧套22、轮辐式拉压传感器24，通过剪叉机构形式形成运动约束，所述剪叉机构由内叉4和外叉5通过剪叉销轴6铰接而成，所述剪叉销轴6和外叉5固连，通过铜套轴承与内叉4之间相互转动；所述底座7和主承重板8上加工有滚轮滑道；内叉4的一端和外叉5的一端共安装有4个滚轮轴承40，外叉5的另一端通过下销轴9铰接在底座7上，而内叉4的另一端通过上销轴10铰接在主承重板8上，下销轴9和底座7固连，上销轴10和主承重板8固连，而上销轴10和内叉4之间的铰接处、下销轴9和外叉5之间的铰接处均安装有轴套11；
所述大螺旋升降机14由伺服电机15通过同步带减速机构驱动，同步带减速机构包括同步带18、小同步带轮20、大同步带轮21；大螺旋升降机14通过螺栓固定在其大螺旋升降机底座16上方，大螺旋升降机底座16侧面开有方孔供伺服电机15的动力电缆和编码器电缆通过，伺服电机15通过自身法兰盘上的止口定位后由螺栓固定在电机安装板17上，电机安装板17的两侧为槽孔形式，配合止动螺栓19实现同步带18的松紧调整；小同步带轮20在伺服电机15输出轴上的周向定位和轴向定位分别通过键和顶丝的方式完成；大螺旋升降机14的输出轴为光轴形式；在大螺旋升降机14通过第一传感器安装转接板23安装有轮辐式拉压传感器24，再通过第二传感器安装转接板25连接到主承重板8上；
所述纵移机构2包括电动推杆26、前后移动主承重板27、第一杆端球形关节轴承32，在前后移动主承重板27下方安装有两条直线导轨28，每条直线导轨28上安装有两个导轨滑块29，前后移动主承重板27和导轨滑块29通过螺栓固连；电动推杆27的尾端和主承重板8通过铰接轴30铰接，电动推杆26通过拉压式传感器31连接第一杆端球形关节轴承32，带动前后移动主承重板27纵向移动；
所述姿态调整机构3包括左螺旋升降机34、右螺旋升降机35、托盘头37、一个第二杆端球形关节轴承36、两个第三杆端球形关节轴承39，固定长度、固定高度的第二杆端球形关节轴承36安装在前后移动主承重板27一端，第二杆端球形关节轴承36的高度为保证托盘头37上表面与主承重板8平齐，然后通过锁紧螺母33锁死；左螺旋升降机34和右螺旋升降机35安装在前后移动主承重板27另一端，两个第三杆端球形关节轴承39分别安装在左螺旋升降机34和右螺旋升降机35的末端，第三杆端球形关节轴承39的高度可调。
优选地，在底座7的一侧下滚轮滑道安装有电气限位开关12，在下降到极限位置时起作用以保护大螺旋升降机14。
优选地，在底座7的另一侧下滚轮滑道安装一机械限位螺栓13，在电气限位开关12失效时进行机械强制限位以保护大螺旋升降机14。
优选地，所述内叉4的一端和外叉5的一端共安装有4个KR80螺栓滚轮轴承40。
优选地，所述大同步带轮21通过胀紧套22完成安装。
优选地，所述拉压式传感器31为S型拉压式传感器。
优选地，所述左螺旋升降机34和右螺旋升降机35内部安装有止转机构。
优选地，所述左螺旋升降机34和右螺旋升降机35外部安装有霍尔开关。
优选地，所述第二杆端球形关节轴承36、第三杆端球形关节轴承39和托盘头37分别通过圆柱销38固定。
本发明还提供了一种所述的机构在运挂技术领域中的应用。
(三)有益效果
本发明中，升降机构通过剪叉形成约束，通过伺服电机驱动大螺旋升降机实现升降；纵移机构通过电动推杆带动托盘头在直线导轨约束下往复移动；姿态调整机构通过耦合调整两台螺旋升降机的升降高度可以完成俯仰和翻滚动作调整。本发明的四自由度挂弹上装机构，可安装于任何动力底盘上。
附图说明
图1是本发明的四自由度挂弹上装机构图；
图2是本发明中的升降机构结构图；
图3是本发明中的升降机构剖视图；
图4是本发明中的升降机构动力系统机构图；
图5是本发明中的纵移机构和姿态调整机构结构图；
图6是图5的A-A向剖视图；
图7是本发明中的四自由度挂弹上装机构俯视图；
图8是本发明中的姿态调整机构原理示意图。
其中：1、升降机构，2、纵移机构，3、姿态调整机构，4、内叉，5、外叉，6、剪叉销轴，7、底座，8、主承重板，9、下销轴，10、上销轴，11、轴套，12、电气限位开关，13、机械限位螺栓，14、大螺旋升降机,15、伺服电机，16、大螺旋升降机底座，17、电机安装板，18、同步带，19、止动螺栓，20、小同步带轮，21、大同步带轮，22、胀紧套，23、第一传感器安装转接板，24、轮辐式拉压传感器，25、第二传感器安装转接板，26、电动推杆，27、前后移动主承重板，28、直线导轨；29、导轨滑块，30、铰接轴，31、拉压式传感器，32、第一杆端球形关节轴承，33、锁紧螺母，34、左螺旋升降机，35、右螺旋升降机，36、第二杆端球形关节轴承，37、托盘头，38、圆柱销，39、第三杆端球形关节轴承。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种四自由度挂弹上装机构包括升降机构1、纵移机构2、姿态调整机构3；
如图2、图3、图4所示，所述升降机构1包括剪叉机构、底座7、主承重板8、大螺旋升降机14、伺服电机15、大螺旋升降机底座16、电机安装板17、同步带减速机构、止动螺栓19、胀紧套22、轮辐式拉压传感器24，通过剪叉机构形式形成运动约束，所述剪叉机构由内叉4和外叉5通过剪叉销轴6铰接而成，所述剪叉销轴6和外叉5固连，通过铜套轴承与内叉4之间相互转动；所述底座7和主承重板8上加工有滚轮滑道；内叉4的一端和外叉5的一端共安装有4个KR80螺栓滚轮轴承40，外叉5的另一端通过下销轴9铰接在底座7上，而内叉4的另一端通过上销轴10铰接在主承重板8上，下销轴9和底座7固连，上销轴10和主承重板8固连，而上销轴10和内叉4之间的铰接处、下销轴9和外叉5之间的铰接处均安装有轴套11以提高耐磨性。为了提高系统的安全性，在底座7的一侧下滚轮滑道安装有电气限位开关12，在下降到极限位置时起作用以保护大螺旋升降机14；在底座7的另一侧下滚轮滑道安装一机械限位螺栓13，在电气限位开关12失效时进行机械强制限位以保护大螺旋升降机14。
大螺旋升降机14由伺服电机15通过一同步带减速机构(包括同步带18、小同步带轮20、大同步带轮21)驱动。为了解决安装空间有限问题，大螺旋升降机14通过螺栓固定在其大螺旋升降机底座16上方，大螺旋升降机底座16侧面开有方孔供伺服电机15的动力电缆和编码器电缆通过。伺服电机15通过自身法兰盘上的止口定位后由螺栓固定在电机安装板17上，电机安装板17的两侧为槽孔形式方便左右移动安装，配合止动螺栓19实现同步带18的松紧调整；小同步带轮20在伺服电机15输出轴上的周向定位和轴向定位分别通过键和顶丝的方式完成；由于大螺旋升降机14的输出轴为光轴形式，大同步带轮21通过胀紧套22完成安装；在大螺旋升降机14通过第一传感器安装转接板(23)安装有轮辐式拉压传感器24，再通过第二传感器安装转接板(25)连接到主承重板8上。
可以看出，升降机构1由伺服电机15通过同步带18减速后带动大螺旋升降机14，通过剪叉机构形成运动约束，实现主承重板8的升降动作，在主承重板8和大螺旋升降机14之间安装有轮辐式拉压传感器24用于实时监测举升力，防止挂弹时因举升力过大而破坏机翼。
如图5至图8所示，所述纵移机构2包括电动推杆26、前后移动主承重板27、第一杆端球形关节轴承(32)，，在前后移动主承重板27下方安装有两条直线导轨28，每条直线导轨28上安装有两个导轨滑块29，前后移动主承重板27和导轨滑块29通过螺栓固连；电动推杆27的尾端和主承重板8通过铰接轴30铰接，电动推杆26通过S型拉压式传感器31连接第一杆端球形关节轴承(32)，带动前后移动主承重板27纵向移动。可以看出，纵移机构2通过电动推杆26提供动力，通过直线导轨-滑块副形成运动约束，在电动推杆26和前后移动主承重板27之间安装有S型拉压式传感器实时监测推拉力，以防止挂/卸弹时因拉压力过大而破坏机翼。
所述姿态调整机构3通过并联的三个杆端球形关节轴承实现，其中1个高度固定，耦合调整其余两个的高度即可实现俯仰和翻滚姿态调整，如图8所示，所述姿态调整机构3包括左螺旋升降机34、右螺旋升降机35、托盘头37、一个第二杆端球形关节轴承(36)、两个第三杆端球形关节轴承(39)，具体的机构实现方式如下，固定长度、固定高度的第二杆端球形关节轴承(36)安装在前后移动主承重板27一端，第二杆端球形关节轴承(36)的高度为保证托盘头37上表面与主承重板8平齐(如图6所示)，然后通过锁紧螺母33锁死；左螺旋升降机34和右螺旋升降机35安装在前后移动主承重板27另一端，两个第三杆端球形关节轴承(39)分别安装在左螺旋升降机34和右螺旋升降机35的末端，第三杆端球形关节轴承(39)的高度可调，左螺旋升降机34和右螺旋升降机35内部安装有止转机构可以保证其作伸缩运动，外部安装有霍尔开关用于最小/最大伸缩行程限位。第二杆端球形关节轴承(36)、第三杆端球形关节轴承(39)和托盘头37分别通过圆柱销38固定。可以看出，所述姿态调整机构3通过在前后移动主承重板27的前端安装一个固定高度的杆端球形关节轴承(第二杆端球形关节轴承(36))，前后移动主承重板27的后端通过安装一对输出为杆端球形关节轴承形式的螺旋升降机，通过两个螺旋升降机的耦合动作实现托盘头37的俯仰和翻滚姿态调整。
本发明所涉及的升降机构通过剪叉机构形成运动约束，由伺服电机带动大螺旋升降机实现升降动作。内叉和外叉均通过固定铰和移动铰形式与上承重板及底座连接，而内叉、外叉之间通过剪叉销轴连接。为了提高铰接处的耐磨性，剪叉销轴上安装SF-1边界润滑无油轴承；为了提高系统的安全性，在底座一侧滑道上安装有电气限位开关，下降到极限位置时保护大螺旋升降机不被破坏；为了保护电气限位开关，在底座另一侧滑道上安装有机械限位螺栓，在电气限位开关失效情况时可以进行机械强制限位。
大螺旋升降机由伺服电机通过同步带减速后驱动。为了解决安装空间有限的问题，大螺旋升降机通过螺栓固定在其安装在其底座上方，大螺旋升降机安装底座上开有方孔供动力电缆和编码器电缆通过。伺服电机通过法兰盘上的止口定位后由螺栓固定在电机安装板上，电机安装板的两侧为槽孔形式，这样在大螺旋升降机安装底座安装时方便左右移动以实现同步带传动机构的松紧调整。
本发明所涉及的纵移机构通过电动推杆实现，在主承重板下方安装有直线导轨-滑块副，前后移动主承重板和导轨滑块螺接。电动推杆尾端和上承重板铰接，为使得受力更加均匀，通过杆端球形关节轴承的形式连接拉压式传感器带动前后移动主承重板作往复移动。通过拉压力传感器实时检测推拉力，可防止由于推拉力过大而破坏机翼。
本发明所涉及的姿态调整机构通过并联的三个球形状关节实现。前后移动主承重板上一端安装有一高度与托盘头上表面平齐的固定高度杆端关节轴承，在前后移动主承重板另一端安装有两个螺旋升降机，其末端为杆端关节轴承形式，通过两个螺旋机构的耦合升降可实现俯仰和翻滚调整。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种四自由度挂弹上装机构，其特征在于，包括升降机构(1)、纵移机构(2)、姿态调整机构(3)；
所述升降机构(1)包括剪叉机构、底座(7)、主承重板(8)、大螺旋升降机(14)、伺服电机(15)、大螺旋升降机底座(16)、电机安装板(17)、同步带减速机构、止动螺栓(19)、胀紧套(22)、轮辐式拉压传感器(24)，通过剪叉机构形式形成运动约束，所述剪叉机构由内叉(4)和外叉(5)通过剪叉销轴(6)铰接而成，所述剪叉销轴(6)和外叉(5)固连，通过铜套轴承与内叉(4)之间相互转动；所述底座(7)和主承重板(8)上加工有滚轮滑道；内叉(4)的一端和外叉(5)的一端共安装有4个滚轮轴承(40)，外叉(5)的另一端通过下销轴(9)铰接在底座(7)上，而内叉(4)的另一端通过上销轴(10)铰接在主承重板(8)上，下销轴(9)和底座(7)固连，上销轴(10)和主承重板(8)固连，而上销轴(10)和内叉(4)之间的铰接处、下销轴(9)和外叉(5)之间的铰接处均安装有轴套(11)；
所述大螺旋升降机(14)由伺服电机(15)通过同步带减速机构驱动，同步带减速机构包括同步带(18)、小同步带轮(20)、大同步带轮(21)；大螺旋升降机(14)通过螺栓固定在其大螺旋升降机底座(16)上方，大螺旋升降机底座(16)侧面开有方孔供伺服电机(15)的动力电缆和编码器电缆通过，伺服电机(15)通过自身法兰盘上的止口定位后由螺栓固定在电机安装板(17)上，电机安装板(17)的两侧为槽孔形式，配合止动螺栓(19)实现同步带(18)的松紧调整；小同步带轮(20)在伺服电机(15)输出轴上的周向定位和轴向定位分别通过键和顶丝的方式完成；大螺旋升降机(14)的输出轴为光轴形式；在大螺旋升降机(14)通过第一传感器安装转接板(23)安装有轮辐式拉压传感器(24)，再通过第二传感器安装转接板(25)连接到主承重板(8)上；
所述纵移机构(2)包括电动推杆(26)、前后移动主承重板(27)、第一杆端球形关节轴承(32)，在前后移动主承重板(27)下方安装有两条直线导轨(28)，每条直线导轨(28)上安装有两个导轨滑块(29)，前后移动主承重板(27)和导轨滑块(29)通过螺栓固连；电动推杆(27)的尾端和主承重板(8)通过铰接轴(30)铰接，电动推杆(26)通过拉压式传感器(31)连接第一杆端球形关节轴承(32)，带动前后移动主承重板(27)纵向移动；
所述姿态调整机构(3)包括左螺旋升降机(34)、右螺旋升降机(35)、托盘头(37)、一个第二杆端球形关节轴承(36)、两个第三杆端球形关节轴承(39)，固定长度、固定高度的第二杆端球形关节轴承(36)安装在前后移动主承重板(27)一端，第二杆端球形关节轴承(36)的高度设为保证托盘头(37)上表面与主承重板(8)平齐，然后通过锁紧螺母(33)锁死；左螺旋升降机(34)和右螺旋升降机(35)安装在前后移动主承重板(27)另一端，两个第三杆端球形关节轴承(39)分别安装在左螺旋升降机(34)和右螺旋升降机(35)的末端，第三杆端球形关节轴承(39)的高度可调。
2.如权利要求1所述的机构，其特征在于，在底座(7)的一侧下滚轮滑道安装有电气限位开关(12)，在下降到极限位置时起作用以保护大螺旋升降机(14)。
3.如权利要求2所述的机构，其特征在于，在底座(7)的另一侧下滚轮滑道安装一机械限位螺栓(13)，在电气限位开关(12)失效时进行机械强制限位以保护大螺旋升降机(14)。
4.如权利要求1所述的机构，其特征在于，所述内叉(4)的一端和外叉(5)的一端共安装有4个KR80螺栓滚轮轴承(40)。
5.如权利要求1所述的机构，其特征在于，所述大同步带轮(21通过胀紧套(22)完成安装。
6.如权利要求1所述的机构，其特征在于，所述拉压式传感器(31)为S型拉压式传感器。
7.如权利要求1所述的机构，其特征在于，所述左螺旋升降机(34)和右螺旋升降机(35)内部安装有止转机构。
8.如权利要求1所述的机构，其特征在于，所述左螺旋升降机(34)和右螺旋升降机(35)外部安装有霍尔开关。
9.如权利要求1所述的机构，其特征在于，所述第二杆端球形关节轴承(36)、第三杆端球形关节轴承(39)和托盘头(37)分别通过圆柱销(38)固定。
10.一种如权利要求1至9中任一项所述的机构在运挂技术领域中的应用。
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