CN114309810A

CN114309810A - 一种不锈钢热沉板边缘开缝成型自动旋压装置

Info

Publication number: CN114309810A
Application number: CN202111453807.7A
Authority: CN
Inventors: 蒋志广; 陈家平; 张立建; 许贞龙; 刘序; 尚阳; 李大威; 陈金明; 孟凡雷; 崔立军; 王海军; 张然; 陈磊; 张羽
Original assignee: Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Current assignee: Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Priority date: 2021-12-01
Filing date: 2021-12-01
Publication date: 2022-04-12

Abstract

本申请提供了一种不锈钢热沉板边缘开缝成型自动旋压装置，用于对金属板边缘进行旋压成型的加工，以适应新型热沉结构，包括金属板夹紧机构、旋刀机构、边缘形状识别装置、运动机构与轨迹控制器，使用本申请提供的装置，能够满足平板和圆形热沉板的开缝需求，在热沉板边缘切开一定深度、长度和宽度的缝隙孔。

Description

一种不锈钢热沉板边缘开缝成型自动旋压装置

技术领域

本发明涉及一种不锈钢热沉板边缘开缝成型的加工设备，属于一种自动旋压装置。

背景技术

热沉是航天器空间环境试验设备的重要组成部分。不锈钢板式热沉是国内外空间环境试验设备应用最广泛的热沉结构形式。早期的不锈钢板式热沉液氮进出口管采用汇总管+支管的液氮管路形式，但该种结构有其一定的缺陷。为了提高中小型热沉使用效率，将热沉液氮管路改为汇总管直接与热沉板开缝对接的形式，可以有效地降低液氮在热沉的流动阻力，使热沉温度更加均匀。由此需要在热沉板边缘切开一定深度、长度和宽度的缝隙孔，涉及到热沉板边缘开缝加工。

本发明针对上述开缝加工环节设计，可以针对直线和曲线热沉板边缘进行自动旋压成型开缝，能够满足平板和圆形热沉板的开缝需求。

发明内容

目的

本发明提供了一种不锈钢热沉板边缘开缝成型自动旋压装置，用于对直线和曲线热沉板边缘进行自动旋压成型开缝。

技术方案

本发明是通过如下技术方案实现的。

一种不锈钢热沉板边缘开缝成型自动旋压装置，用于对金属板边缘进行旋压成型的加工，包括金属板夹紧机构、旋刀机构、边缘形状识别装置、运动机构与轨迹控制器。所述金属板夹紧机构，是可以将金属板边缘夹紧固定的装置；所述旋刀机构，是装有特定旋压刀具和附件的装置，该装置安装在所述运动机构上；所述边缘形状识别装置，用于自动检测边缘形状，由角度传感器和位移传感器组成；所述运动机构，是由两个正交运动轴组成的十字滑板；所述轨迹控制器，是控制运动机构沿金属板边缘准确运动的控制装置。

进一步地，所述金属板夹紧机构，由上琴键梁和下琴键梁、琴键、主气囊和辅助气囊组成；其特征在于，上琴键梁与下琴键梁之间设计了一定的间距，可使金属板从这个间距的缝隙中插入；所述上琴键梁是一个底部开口的槽型截面梁，开口两侧各有一条向内弯曲的挡边。

所述琴键的形状与上琴键梁开槽配合，可插入上琴键梁的槽内，可以是T形；所述上琴键梁的槽内可插入多个所述琴键，每个琴键均可在上琴键梁槽内沿上琴键梁长度方向自由移动，且可以被开口处的挡边挡住，不会从槽里脱落。

琴键底部的工作面设置有用于增大摩擦力的开槽，其表面可以是锯齿形的，所述琴键底部的工作面暴露在上琴键梁开口的下方，可以与上琴键梁下方的金属板接触。

所述主气囊是一条

的柔性气管，它贯穿于所述上琴键梁内部开槽的顶面与所述琴键顶面之间，当向主气囊通气时，所述主气囊膨胀，使琴键顶部受压，琴键会向下移动，与上琴键梁开口处的挡边配合，达到夹紧状态下的位置。

下琴键梁是一个固定的平面梁；当上琴键梁与下琴键梁之间有金属板时，琴键向下移动将把金属板压在下琴键梁上，从而将其夹紧；琴键的锯齿形工作面有利于金属板的压紧防滑。

辅助气囊是

的柔性气管，它安装在上琴键开口处挡边与琴键与其配合的部位之间；当主气囊放气后，辅助气囊通气，可将琴键两侧顶起，从而使其向上移动，打开上下琴键梁之间的缝隙，便于取出加工后的金属板。

进一步地，所述旋刀机构包括V型刀架和两个旋刀，所述V型刀架的两个顶端各安装一个旋刀，而所述V型刀架的后端通过销轴连接在行走机构的十字滑板上；所述十字滑板可带动所述V型刀架移动。

由于V型刀架采用销轴与十字滑板连接，使得V型刀架相对十字滑板可以自由转动，借助三角原理，当刀架顶端受到推力时，可确保两个顶端上的旋刀能够可靠接触金属板的边缘。

进一步地，所述运动机构，由两个正交的伺服轴机构，组成十字滑板，所述V型刀架安装在所述十字滑板上，并随十字滑板运动。

所述V型刀架，在两个顶端上还各装有一个位移传感器；位移传感器的检测端可与旋刀同时接触到金属板的边缘，检测到金属板边缘的位置；V型刀架的后端销轴上还装有角度传感器，可随时检测V型刀架与运动轴之间的角度；因此通过上述传感器即可探测到金属板边缘的位置和接触点的切向角。

所述的轨迹控制器，可根据两个传感器的信号，将旋刀的运动矢量，按照三角函数和运动合成法则，分解成两个伺服轴的运动矢量，实现对金属板边缘的仿型运动；使旋刀前进速度和进给量受控，并可以通过往复运动、旋压，最终达到设计要求。

附图说明

图1是本发明的结构原理图。

图2是本发明中压紧机构原理图。

图3是本发明中旋刀机构、V型刀架和传感器结构原理图。

图4是本发明中运动机构结构原理图。

图5是本发明的边缘形状识别原理图。

其中图中：机架1、夹紧机构2、旋刀机构3、边缘形状识别装4、运动机构5、轨迹控制器6、上琴键梁7、下琴键梁8、琴键9、主气囊10、辅助气囊11、缝隙12、挡边13、上琴键梁开口14、琴键顶部15、锯齿形工作面16、底部工作面的两侧17、V型刀架18、两个旋刀19和20、后端21、销轴22、十字滑板23、伺服轴24、位移传感器25、检测端26、角度传感器27。

具体实施方式

下面结合附图对本专利作进一步的说明。

1.本实施例由机架1、夹紧机构2、旋刀机构3、边缘形状识别装4、运动机构5与轨迹控制器6等组成。机架1是所有机构和装置的安装框架，夹紧机构2，是指可将金属板边缘夹紧固定的装置，旋刀机构3，是装有旋压刀具和附件的装置，边缘形状识别装置4，是由角度传感器和位移传感器组成的边缘形状检测机构；所述运动机构5，是由两个正交的运动轴组成的十字滑板；轨迹控制器6，是控制运动机构5沿金属板边缘准确运动的控制装置。

2.夹紧机构2的进一步说明：由上琴键梁7和下琴键梁8、琴键9、主气囊10和辅助气囊11组成；其特征在于：

上、下琴键梁之间设计了一定间距的缝隙12，可使金属板边缘从这个缝隙中插入；上琴键梁7是一个底部开口的槽型截面梁，开口处各有一条向内弯曲的挡边13；

琴键9的形状是与上琴键梁截面相似的，且可插入上琴键梁⑦的槽内；上琴键梁7槽内可插入很多琴键9，每个琴键均可在上琴键梁槽内上下自由移动，且可以被开口处的挡边13挡住，不会从槽里脱落；

琴键9底部的工作面可以是锯齿形的，它刚好暴露在上琴键梁开口14的下面；

主气囊10是一条直径稍大的柔性气管，它贯穿于上琴键梁7与琴键9顶部15之间，当向主气囊10内通气时，会使其膨胀，使琴键顶部15受压，琴键9则会向下移动；

下琴键梁8是一个固定的梁；当上下琴键梁之间有金属板时，琴键9向下移动，琴键9底部的锯齿形工作面16，将把金属板压在下琴键梁8上，从而将其夹紧、防滑。

辅助气囊11是直径较小的柔性气管，它分别贯穿于上琴键梁7开口处的挡边13与琴键9底部工作面的两侧17之间；因此辅助气囊11可以是2条；辅助气囊11处于琴键9的下面；当主气囊10放气后，辅助气囊11通气，可使琴键9向上移动，打开上下琴键梁之间的缝隙12，便于取出加工后的金属板；

3.旋刀机构3的进一步说明，它包括V型刀架18和两个旋刀19和20，V型刀架18的两个顶端分别安装一个旋刀19和20，而V型刀架18的后端21通过销轴22连接在行走机构5的十字滑板23上；十字滑板23可带动刀架18移动；

由于V型刀架18采用销轴22与十字滑板23连接，使得V型刀架18相对十字滑板23可以自由转动，当刀架受到推力时，可确保后端上的两个旋刀19和20能够可靠接触金属板的边缘；

4.运动机构5的进一步说明，由两个正交的伺服轴24和十字滑板23，V型刀架18是通过销轴22安装在这个十字滑板23上的，并随十字滑板23运动。

5.边缘形状识别装置4的进一步说明：在V型刀架18的两个顶端、即旋刀19和20之间，装有一个位移传感器25；位移传感器25的检测端26可与旋刀19和20同时接触到金属板的边缘，检测到金属板边缘的位置坐标(x,y)；V型刀架的后端21销轴上还装有角度传感器27，可随时检测V型刀架18与伺服轴24之间的角度φ；因此通过这两个传感器即可探测到金属板边缘的位置和接触点的切向角，确定当前边缘形状；

6.所述的轨迹控制器6，可根据两个传感器的信号(x,y)和φ，将旋刀的运动矢量，按照三角函数和运动合成法则，分解成两个伺服轴24的运动矢量Vx和Vy，

其中：Vx＝V×sinφ

：Vy＝V×cosφ

V：旋刀前进方向的速度轨迹控制器6按此算法即可实现对金属板边缘的仿型运动；使旋刀前进速度和进给量受控，并可以通过往复运动、旋压，最终达到设计要求。

Claims

1.一种不锈钢热沉板边缘开缝成型自动旋压装置，其特征在于，包括金属板夹紧机构、旋刀机构、边缘形状识别装置、运动机构与轨迹控制器，所述金属板夹紧机构用于将金属板边缘夹紧固定；所述旋刀机构，是装有特定旋压刀具和附件的装置，该装置安装在所述运动机构上；所述边缘形状识别装置，用于自动检测边缘形状，由角度传感器和位移传感器组成；所述运动机构，是由两个正交运动轴组成的十字滑板；所述轨迹控制器，是控制运动机构沿金属板边缘准确运动的控制装置。

2.根据权利要求1所述的不锈钢热沉板边缘开缝成型自动旋压装置，其特征在于，所述金属板夹紧机构，由上琴键梁、下琴键梁、琴键、主气囊和辅助气囊组成，其中，上琴键梁与下琴键梁被设置为具有一定的间距，金属板可以从这个间距的缝隙中插入，所述上琴键梁为底部开口的槽型截面梁，开口两侧各有一条向内弯曲的挡边；所述琴键的形状与上琴键梁开槽截面形状配合，可插入上琴键梁的槽内，所述琴键上部可被所述挡边挡住，下部可伸出开口，所述琴键底部为工作面，琴键底部的工作面设置有用于增大摩擦力的开槽，所述上琴键梁的槽内可插入多个所述琴键，所述琴键可在上琴键梁槽内沿上琴键梁长度方向自由移动，所述琴键底部的工作面暴露在上琴键梁开口的下方，可以与上琴键梁下方的金属板接触。

3.根据权利要求2所述的不锈钢热沉板边缘开缝成型自动旋压装置，其特征在于，所述主气囊为柔性气管，其贯穿于所述上琴键梁的内部开槽顶面与所述琴键的顶面之间，当向主气囊通气时，所述主气囊膨胀，使所述琴键顶面受压，所述琴键会向下移动，到达夹紧状态下的位置，所述下琴键梁是固定的平面梁，当上琴键梁与下琴键梁之间有金属板时，所述主气囊通气，所述琴键向下移动，把金属板压在下琴键梁上，从而将其夹紧。

4.根据权利要求3所述的不锈钢热沉板边缘开缝成型自动旋压装置，其特征在于，所述辅助气囊是柔性气管，设置在所述挡边与所述琴键上部之间，当主气囊放气后，辅助气囊通气，可将琴键两侧顶起，从而使其向上移动，打开所述上琴键梁与所述下琴键梁之间的缝隙，便于取出加工后的金属板。

5.根据权利要求1所述的不锈钢热沉板边缘开缝成型自动旋压装置，其特征在于，所述旋刀机构包括V型刀架和两个旋刀，所述V型刀架底部称为后端，两个分叉的顶端各安装一个旋刀，所述V型刀架的后端通过销轴连接在所述行走机构的十字滑板上；所述十字滑板可带动所述V型刀架移动，当刀架后端受到推力时，由于所述V型刀架后端通过销轴转动连接，其两个顶端上的所述旋刀能够可靠接触金属板的边缘。

6.根据权利要求5所述的不锈钢热沉板边缘开缝成型自动旋压装置，其特征在于，所述运动机构包括两个正交的伺服轴机构，其组成十字滑板，所述V型刀架安装在所述十字滑板上，并随十字滑板运动，所述V型刀架，在两个顶端，还各安装有一个位移传感器；位移传感器的检测端可与旋刀同时接触到金属板的边缘，检测到金属板边缘的位置；V型刀架的后端销轴上还装有角度传感器，可实时检测V型刀架与运动轴之间的角度；通过这所述位移传感器与所述角度传感器可获取金属板边缘的位置和接触点的切向角。

7.根据权利要求1所述的不锈钢热沉板边缘开缝成型自动旋压装置，其特征在于，所述轨迹控制器，可根据两个传感器的信号，将旋刀的运动矢量，按照三角函数和运动合成法则，分解成两个伺服轴的运动矢量，实现对金属板边缘的仿型运动；使旋刀前进速度和进给量受控，并可以通过往复运动、旋压，最终达到设计要求。

8.根据权利要求2所述的不锈钢热沉板边缘开缝成型自动旋压装置，其特征在于，所述工作面被设置为具有能够增加摩擦力的开槽，可以是锯齿形。