CN112919356A - 一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶，包括底座，底座中部竖直设立有套管，套管内设有梯形丝杠，梯形丝杠的上端设有与其配合的梯形丝杠螺母；套管的顶部横向固定有安装座，该安装座内设有相互啮合的小齿轮和大齿轮；大齿轮套在梯形丝杠外并且与其螺纹连接，梯形丝杠其上端连接有顶升球头；小齿轮的下方设有驱动其转动的伺服电机，该伺服电机固定在安装座上；小齿轮的上方设有可手动驱动小齿轮的预留扳手位。本发明预留扳手位和伺服电机分居安装座的上下两侧，方便手动和电动的切换。顶升机构位于安装座的中部，其整体布局结构合理，紧凑稳固，使用寿命长，效果好。

Description

一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶
技术领域
本发明涉及飞机装配制造领域，特别是一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶。
背景技术
在飞机装配制造过程中，需要将机身、机翼等飞机部件用顶升装置顶起，此时千斤顶起到了支撑定位的作用。目前使用的飞机支撑千斤顶主要存在以下一些问题：1)现有千斤顶多为液压千斤顶，液压系统的工作稳定性不高，会影响飞机装配的精度。2)现有千斤顶比较笨重，无法灵活移动，不适合应用于飞机站位式移动装配生产线。3)现有飞机千斤顶定位对准不方便，且千斤顶和飞机型号之间不具备通用性。
如中国专利CN104210983B所公开的一种机械式飞机千斤顶，采用机械式的结构代替了液压结构，解决了上述部分缺陷，但是该机械式飞机千斤顶还存在以下不足：
1)该机械式飞机千斤顶采用框架支撑结构，并且主体升降组件悬空设置，其重心不稳，整体结构不牢固，使用寿命不长，并且容易产生安全事故。其结构也不合理，不方便加工装配。
2)该机械式飞机千斤顶其支撑脚和万向轮的切换，需要手动操作，不能根据其负载的情况自动调整。
3)该机械式飞机千斤顶功能单一，不具有手动电动多种驱动形式，不具有负载监测防侧翻功能，也不具有上下行程限位、自动锁死等功能。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶，结构合理可靠，稳固性好，并且使用方便，效果好。
为实现上述目的，本发明提供一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶，包括底座，底座中部竖直设立有套管，套管内设有梯形丝杠，梯形丝杠的上端设有与其配合的梯形丝杠螺母；套管的顶部横向固定有安装座，该安装座内设有相互啮合的小齿轮和大齿轮；大齿轮套在梯形丝杠外并且与其螺纹连接，梯形丝杠其上端连接有顶升球头；小齿轮的下方设有驱动其转动的伺服电机，该伺服电机固定在安装座上；小齿轮的上方设有可手动驱动小齿轮的预留扳手位。本发明预留扳手位和伺服电机分居安装座的上下两侧，方便手动和电动的切换。顶升机构位于安装座的中部，套管和安装座作为升降组件的主要支撑部件，其整体布局结构合理，紧凑稳固，使用寿命长，效果好。
底座下方设有一组支撑脚机构，每个支撑脚机构外侧设有万向轮组件，万向轮组件包括万向轮，万向轮的上方设有竖直设立的导向轴，该导向轴外侧套设有可沿导向轴上下滑动的套筒，套筒内支撑有复位弹簧，套筒通过连接件固定在支撑脚机构上方，并且支撑脚机构和万向轮组件二者在垂直方向上的轴线保持平行。本发明装置，在负载时，会将支撑脚机构向下压动，直至支撑脚机构与地面接触，进行支撑。此时支撑脚机构带动套筒向下移动，复位弹簧处于受压状态。当负载消失时，复位弹簧向上推动套筒，从而带动支撑脚机构向上运动，脱离与地面接触。此时，本发明装置由万向轮支撑，方便移动。综上所述，本发明装置可以根据有无负载，让其支撑方式在支撑脚和万向轮之间自由切换，使用效果好。
梯形丝杠上端设有轴承，该轴承位于轴承座内，轴承座固定在安装座上，轴承座与顶升球头之间设有力传感器，该力传感器安装在力传感器法兰上，力传感器法兰与轴承座之间还设有端部防护罩，梯形丝杠螺母固定在轴承座内。本发明的轴承利于梯形丝杠转动。力传感器可以监测负载，避免侧翻。
轴承上连接有拉线编码器，梯形丝杠的下端设有行程开关。拉线编码器可以控制梯形丝杠的上下位移，避免超出安全行程。行程开关可以进一步确保梯形丝杠的运动在安全行程之内。
伺服电机通过行星减速机驱动小齿轮的小齿轮轴，伺服电机通过过渡法兰固定在安装座。电机驱动小齿轮轴，从而带动小齿轮。过渡法兰可以确保伺服电机等部件牢固地安装在安装座。
小齿轮的上方设有齿轮锁紧块，小齿轮的下方设有齿轮隔圈。齿轮锁紧块和齿轮隔圈的配合，可以确保本发明装置处于机械锁死的状态。
小齿轮的小齿轮轴上端设有辅助轴承，该辅助轴承装在辅助轴承座内；预留扳手位开在所述小齿轮轴的顶端，并且其外侧设有保护盖。辅助轴承便于小齿轮轴的转动。预留扳手位开在顶端，便于手动操作。保护盖可以避免灰尘等杂物落入，并防止误操作。
安装座与底座之间支撑有一组肋板，该肋板的内侧紧贴所述套管；肋板上转动连接有拉手。肋板结构加强了整个装置的强度，增加使用寿命。拉手便于拉动本发明装置，在各个工位之间移动。
电气控制柜安装在底座上，并且位于两相邻的肋板之间。这样，使本发明装置的结构更加紧凑，电气控制柜还能让底座增加重量，降低整个装置的重心，使本发明装置更加稳固。
安装座设有上盖。上盖的设置便于安装座的打开与维修。
如上所述，本发明涉及的一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶，具有以下有益效果：
1)本发明装置整体结构稳固紧凑，布局合理，大大提高了使用寿命，并且具有较好的使用效果。
2)具有手动和电动两种操作模式，并且两种操作方式布局合理，方便切换。
3)其支撑方式可在支撑脚结构和万向轮线组之间，根据负载进行自动切换，使用方便，效果好。
4)采用可移动式设计，方便千斤顶进行移动与固定，和飞机脉动装配线相适应。
5)使用伺服传动机构，规避液压传动系统存在的诸多缺点，提高飞机支撑顶升系统的灵活性。
6)采用多级传动，提高千斤顶工作稳定性、减少了千斤顶安装空间，能够比较高效地应用于飞机支撑顶升作业。本发明组建了先进的自动化及数字化翼盒装配生产线，提高了翼盒装配的精度和效率。
7)采用机械自锁和电机抱闸自锁两种形式进行紧急情况下的自定锁定，保证了作业和人员安全。
8)通过拉线编码器精确反馈升降高度，和伺服电机、行星减速机、齿轮传动副等组成闭环控制系统，为系统提供实时补偿数据。
9)球头机构实时检测装置承担的支撑力，防止千斤顶侧翻、过载。
附图说明
图1是本发明一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶的立体结构示意图；
图2是本发明一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶传动机构的结构示意图；
图3是本发明一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶球头机构的结构示意图；
图4是本发明一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶局部剖的结构示意图；
图5是本发明一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶支撑组件局部剖的结构示意图。
附图标记说明：
万向轮组件1、万向轮1-1、导向轴1-2、套筒1-3、复位弹簧1-4、套管2、拉手3、调整块4、安装座5、上盖6、张紧块7、拉线编码器8、顶升球头9、力传感器10、力传感器安装法兰11、端部防护罩12、轴承座13、肋板14、电气控制柜15、底座16、支撑脚结构17、伺服电机18、行星减速机19、过渡法兰20、齿轮隔圈21、小齿轮22、齿轮锁紧块23、辅助轴承座24、保护盖25、梯形丝杠螺母26、轴承隔圈27、轴承28、大齿轮29、梯形丝杆30、限位开关31。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如附图所示，本发明的一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶，包括底座16，底座16中部竖直设立有套管2。底座16以套管2为中心，辐射出三个支座，安装座5与三个支座之间支撑有三个肋板14，该肋板14的内侧紧贴所述套管2。三个支座形成三角支撑，进一步增强本发明装置的稳固性。所述肋板14上转动连接有拉手3。电气控制柜15安装在底座16上，并且位于两相邻的肋板14之间。
每个支座下方设有支撑脚机构17，每个支撑脚机构17外侧设有万向轮组件1，万向轮组件包括万向轮1-1，万向轮1-1的上方设有竖直设立的导向轴1-2，该导向轴1-2外侧套设有可沿导向轴上下滑动的套筒1-3，套筒1-3内支撑有复位弹簧1-4，套筒1-3通过连接件固定在支撑脚机构17上方，并且支撑脚机构17和万向轮组件1二者在垂直方向上的轴线保持平行。支撑脚机构17和万向轮组件1共同组成的支撑结构，可以根据负载在固定支撑和移动之间自由切换，满足了本发明装置既能支撑又便于移动的要求。
套管2内设有梯形丝杠30，梯形丝杠30的上端设有与其配合的梯形丝杠螺母26；套管2的顶部横向固定有安装座5，安装座5设有上盖6。该安装座5内设有相互啮合的小齿轮22和大齿轮29；所述大齿轮29套在梯形丝杠30外并且与其螺纹连接，梯形丝杠30其上端连接有顶升球头9。小齿轮22的下方设有驱动其转动的伺服电机18，该伺服电机18固定在安装座5上；伺服电机18通过行星减速机19驱动小齿轮22的小齿轮轴，所述伺服电机18通过过渡法兰20固定在安装座5。小齿轮22的上方设有齿轮锁紧块23，小齿轮22的下方设有齿轮隔圈21。小齿轮22的上方设有可手动驱动小齿轮的预留扳手位。小齿轮22的小齿轮轴上端设有辅助轴承，该辅助轴承装在辅助轴承座24内；预留扳手位开在所述小齿轮轴的顶端，并且其外侧设有保护盖25。调整块4用于调整小齿轮22间隙。张紧块7用于调整辅助轴承和行星减速机19轴心同轴度。
梯形丝杠30上端设有轴承28，该轴承28位于轴承座13内，轴承座13固定在安装座5上，轴承28上连接有拉线编码器8，梯形丝杠30的下端设有行程开关31。轴承座13与顶升球头9之间设有力传感器10，该力传感器10安装在力传感器法兰11上，力传感器法兰11与轴承座13之间还设有端部防护罩12，梯形丝杠螺母26固定在轴承座13内。轴承28与梯形丝杠螺母26之间设有轴承隔圈27。
本发明装置工作时，首先通过伺服电机18带动行星减速机19运动，行星减速机19带动传动机构中的传动小齿轮22，传动小齿轮22便可带动传动大齿轮29，传动大齿轮29的旋转运动进一步转换为了梯形丝杆30在竖直方向上的运动，从而实现对顶升球头9的调控，进而支撑飞机。
手动工作时，只是将传动小齿轮22的运动由伺服电机18驱动改为了由手动驱动，方法是通过位于齿轮端保护盖25内的预留扳手位驱动。
本发明装置采用多余度设计，非正常断电等故障发生时，以梯形丝杠机械自锁和电机抱闸电气自锁两种形式保证紧急情况下的自行锁定功能。
本发明装置具有上下行程限位功能，通过拉线编码器8实现以满足安全性需求。它能够精确反馈升降高度，构成闭环控制系统，为系统控制提供实时补偿数据。本发明装置采用多级伺服驱动，主要部件有梯形丝杠30、伺服电机18、行星减速机19、齿轮传动副采用渐开线斜齿轮。
本发明装置顶部安装有顶升球头9，顶升球头9安装于力传感器10上，力传感器检测顶升装置所承担的支撑力，防止侧翻、过载。本发明装置同样设计有手动升降功能，预留扳手位于齿轮传动副小齿轮轴上。
本发明装置底部设计有3组万向轮组件1和3组支撑脚机构17，万向轮1-1通过导向轴1-2、复位弹簧1-4与套筒1-3相连。在顶升球头9未工作状态下，万向轮1-1可支撑其在站位间轻松移动。当顶升球头9工作时，装置所受负载迫使复位弹簧1-4受压缩，支撑脚接触地面并提供支撑力。工人无需手动调整支撑脚，减轻劳动强度。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶，包括底座(16)，其特征是：所述底座(16)中部竖直设立有套管(2)，套管(2)内设有梯形丝杠(30)，梯形丝杠(30)的上端设有与其配合的梯形丝杠螺母(26)；套管(2)的顶部横向固定有安装座(5)，该安装座(5)内设有相互啮合的小齿轮(22)和大齿轮(29)；所述大齿轮(29)套在梯形丝杠(30)外并且与其螺纹连接，所述梯形丝杠(30)其上端连接有顶升球头(9)；所述小齿轮(22)的下方设有驱动其转动的伺服电机(18)，该伺服电机(18)固定在安装座(5)上；所述小齿轮(22)的上方设有可手动驱动小齿轮的预留扳手位。
2.根据权利要求1所述的一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶，其特征是：所述底座(16)下方设有一组支撑脚机构(17)，每个支撑脚机构(17)外侧设有万向轮组件(1)，所述万向轮组件包括万向轮(1-1)，万向轮(1-1)的上方设有竖直设立的导向轴(1-2)，该导向轴(1-2)外侧套设有可沿导向轴上下滑动的套筒(1-3)，套筒(1-3)内支撑有复位弹簧(1-4)，所述套筒(1-3)通过连接件固定在支撑脚机构(17)上方，并且支撑脚机构(17)和万向轮组件(1)二者在垂直方向上的轴线保持平行。
3.根据权利要求1所述的一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶，其特征是：所述梯形丝杠(30)上端设有轴承(28)，该轴承(28)位于轴承座(13)内，轴承座(13)固定在安装座(5)上，轴承座(13)与顶升球头(9)之间设有力传感器(10)，该力传感器(10)安装在力传感器法兰(11)上，力传感器法兰(11)与轴承座(13)之间还设有端部防护罩(12)，所述梯形丝杠螺母(26)固定在轴承座(13)内。
4.根据权利要求3所述的一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶，其特征是：所述轴承(28)上连接有拉线编码器(8)，所述梯形丝杠(30)的下端设有行程开关(31)。
5.根据权利要求1所述的一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶，其特征是：所述伺服电机(18)通过行星减速机(19)驱动小齿轮(22)的小齿轮轴，所述伺服电机(18)通过过渡法兰(20)固定在安装座(5)。
6.根据权利要求1所述的一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶，其特征是：所述小齿轮(22)的上方设有齿轮锁紧块(23)，所述小齿轮(22)的下方设有齿轮隔圈(21)。
7.根据权利要求1所述的一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶，其特征是：所述小齿轮(22)的小齿轮轴上端设有辅助轴承，该辅助轴承装在辅助轴承座(24)内；所述预留扳手位开在所述小齿轮轴的顶端，并且其外侧设有保护盖(25)。
8.根据权利要求1所述的一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶，其特征是：所述安装座(5)与底座(6)之间支撑有一组肋板(14)，该肋板(14)的内侧紧贴所述套管(2)；所述肋板(14)上转动连接有拉手(3)。
9.根据权利要求8所述的一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶，其特征是：所述电气控制柜(15)安装在底座(16)上，并且位于两相邻的肋板(14)之间。
10.根据权利要求1所述的一种多级伺服驱动升降的飞机移动支撑千斤顶，其特征是：所述安装座(5)设有上盖(6)。
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