CN209938997U - 起落架柔性智能安装系统用升降机构 - Google Patents

Abstract

起落架柔性智能安装系统用升降机构，外支撑筒套设在内活动筒的外侧；Z轴丝杠通过丝杠安装座竖直安装在外支撑筒的内壁上；Z轴丝母固定设置在内活动筒的内壁上；Z轴丝母套设在Z轴丝杠上且螺纹连接；Z轴丝杠的一端通过Z轴联轴器连接在Z轴减速器的动力输出轴上，Z轴减速器的动力输入轴连接在Z轴伺服电机的动力输出轴上。本实用新型与C轴旋转机构通过螺钉连接，工作时用C轴旋转机构作为支撑，以C轴旋转机构作为基础，升降机构内活动筒可实现相对于外支撑筒进行升降运动，由于采用伸缩式升降结构，起落架柔性智能安装系统减小了设备自身的整体高度，升降机构采用螺旋升降器对内活动筒进行升降，结构形式简单，设备保养、维护与维修方便。

Description

起落架柔性智能安装系统用升降机构

技术领域

本实用新型属于升降机构领域，特别是起落架柔性智能安装系统用升降机构。

背景技术

飞机起落架柔性安装系统是飞机保障设备的必备装备。飞机地面保障设备在部队保障飞行安全，完成训练作战任务中起着非常重要的作用，对实现飞机地面的检修、维护、拆装等工作具有不可或缺的作用。而目前飞机起落架的安装、拆卸使用的起落架柔性安装系统设备笨重、体积较大、移动不灵活，操作复杂，难以掌控，设备工作时需使用外接电源与气源，使用场地受限，普遍自动化和智能化程度不高，安装、拆卸所需工作时间长，需要多名机务人员配合使用，给维修保障工作带来诸多不便，不适应部队未来作战与民航维护设备发展的需要。随着航空事业的进步发展，对飞机保障设备的功能、性能指标要求都在不断的提高。需要研发更适合现代武器装备与民航维护设备发展的飞机保障装备。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提供一种解决上述问题的设备轻便，体积小、动作灵活的起落架柔性智能安装系统用升降机构，有效的保证了起落架柔性智能安装系统工作的准确性，简化了升降机构的结构，减小了起落架柔性智能安装系统的体积与重量。

本实用新型的技术方案是：

起落架柔性智能安装系统用升降机构，包括外支撑筒、内活动筒、Z轴丝杠和Z轴丝母。外支撑筒套设在内活动筒的外侧。内活动筒和外支撑筒为矩形管。Z轴丝杠通过丝杠安装座沿Z轴方向竖直安装在外支撑筒的内壁上，丝杠可以在丝杠安装座内转动。Z轴丝母固定设置在内活动筒的内壁上。Z轴丝母套设在Z轴丝杠上且螺纹连接。Z轴丝杠的一端通过Z轴联轴器连接在Z轴减速器的动力输出轴上，Z轴减速器的动力输入轴连接在Z轴伺服电机的动力输出轴上。外支撑筒固定不动，电机带动丝杠转动，Z轴丝母随着Z轴丝杠的转动而上下移动，固定在Z轴丝母上的内活动筒在外支撑筒内上下移动。在外支撑筒的外侧安装有外滚轮，外滚轮上的支架固定在外支撑筒的外壁上，外滚轮的滚轮和内活动筒的外壁接触。在内活动筒的内侧设有内滚轮，内滚轮位于外滚轮的对面一侧。内滚轮的支架固定在内活动筒的内壁上，内滚轮的滚轮和外支撑筒的内壁接触。

内滚轮、外滚轮减少内活动筒与外支撑筒在进行相对运动时产生的摩擦力。升降系统采用的伸缩式结构，外形尺寸紧凑，减少了设备的储存占用空间，也避免了设备在使用过程中与其他设备、物品或者建筑产生干涉，使本产品具有更好的通过性。

本实用新型的有益效果是：本实用新型与C轴旋转机构通过螺钉连接，工作时用C轴旋转机构作为支撑，以C轴旋转机构作为基础，升降机构内活动筒可实现相对于外支撑筒进行升降运动，由于采用伸缩式升降结构，起落架柔性智能安装系统减小了设备自身的整体高度，升降机构采用螺旋升降器对内活动筒进行升降，结构形式简单，设备保养、维护与维修方便。

附图说明

图1为起落架柔性智能安装系统示意图。

图2为行走车的示意图。

图3为图2的内部布局的示意图。

图4为工作轮组的示意图。

图5为机械手臂的示意图。

图6为本装置六个自由度的示意图。图中X、Y、Z三轴相互垂直。

图7为Z轴升降机构的示意图。

图8为XY平面移动机构的剖视示意图。

图9为XY平面移动机构的示意图。

图10为C轴旋转机构的示意图。

图11为智能控制系统构架的示意图。

具体实施方式

飞机起落架柔性智能安装系统，包括机械手臂1-1、Z轴升降机构1-2、C轴旋转机构1-3、XY向平移机构1-4和行走车1-5。

机械手臂1-1，包括轴承座12-6、电动推杆12-8、卡爪座12-12、支臂12-7和B轴伺服电机12-1。轴承座12-6内安装有轴承12-4，轴承12-4的外圈和轴承座12-6的内壁固定连接，支臂12-7插入轴承12-4的内圈且固定连接。在支臂12-7上通过螺钉固定套设有B轴齿轮12-3。B轴齿轮12-3在设定角度范围上设有多个齿牙，使支臂12-7在设定角度内转动。B轴伺服电机12-1的壳体固定在轴承座12-6上，B轴伺服电机12-1的动力输出轴上的齿轮和B轴齿轮12-3啮合连接。在轴承座12-6的外壁上端固设有带有光源和夜视功能的摄像头12-5。电动推杆12-8的外壳固设在支臂12-7上。在支臂12-7的一端通过销轴铰接有卡爪座12-12，卡爪座12-12可以围绕销轴上下转动。在卡爪座12-12的上端面上固定设有受推片12-11。受推片12-11的上端和电动推杆12-8上的推杆12-9铰接。受推片12-11和卡爪座12-12固定在一起同时动作，电动推杆12-8伸缩推杆12-9带动受推片12-11和卡爪座12-12围绕A轴做俯仰的动作。在卡爪座12-12内装设有左卡爪12-14和右卡爪12-15。左卡爪12-14和右卡爪12-15的一侧为爪子形状，另一侧为齿轮形状。左卡爪12-14和右卡爪12-15的齿轮侧分别和卡爪座12-12的上、下端面铰接，左、右卡爪可以转动完成开合动作。左卡爪12-14上的齿轮和右卡爪12-15上的齿轮啮合。在卡爪座12-12的外壁上固设有卡爪伺服电机12-16。卡爪伺服电机12-16的动力输出轴插入卡爪座12-12内，卡爪伺服电机12-16动力输出轴上的齿轮和右卡爪12-15上的齿轮啮合。卡爪伺服电机12-16转动，带动左卡爪12-14和右卡爪12-15同时转动，使爪子侧开合，抓取或松开被抓物。在卡爪座12-12上端固设有两个手动卷扬机12-10，用于固定起落架。

轴升降机构1-2，包括外支撑筒11-1、内活动筒11-3、Z轴丝杠11-6和Z轴丝母11-4。外支撑筒11-1套设在内活动筒11-3的外侧。内活动筒11-3和外支撑筒11-1为矩形管。Z轴丝杠11-6通过丝杠安装座沿Z轴方向竖直安装在外支撑筒11-1的内壁上，丝杠可以在丝杠安装座内转动。Z轴丝母11-4固定设置在内活动筒11-3的内壁上。Z轴丝母11-4套设在Z轴丝杠11-6上且螺纹连接。Z轴丝杠11-6的一端通过Z轴联轴器11-10连接在Z轴减速器11-9的动力输出轴上，Z轴减速器11-9的动力输入轴连接在Z轴伺服电机11-8的动力输出轴上。外支撑筒11-1固定不动，电机带动丝杠转动，Z轴丝母11-4随着Z轴丝杠11-6的转动而上下移动，固定在Z轴丝母11-4上的内活动筒11-3在外支撑筒11-1内上下移动。在外支撑筒11-1的外侧安装有外滚轮11-2，外滚轮11-2上的支架固定在外支撑筒11-1的外壁上，外滚轮11-2的滚轮和内活动筒11-3的外壁接触。在内活动筒11-3的内侧设有内滚轮11-5，内滚轮11-5位于外滚轮11-2的对面一侧。内滚轮11-5的支架固定在内活动筒11-3的内壁上，内滚轮11-5的滚轮和外支撑筒11-1的内壁接触。内活动筒11-3的上端面和轴承座12-6的外壁固定连接。

轴旋转机构1-3，包括C轴伺服电机10-5、小齿轮10-4、C轴轴承和连接罩10-1。C轴轴承由C轴外圈10-2和C轴内圈10-3装配构成，C轴外圈10-2的弧形外壁在设定角度范围为齿轮形状。连接罩10-1固设在C轴内圈10-3的上端面上。C轴伺服电机10-5的壳体固设在连接罩10-1上，C轴伺服电机10-5的动力输出轴插入小齿轮10-4的中心孔固定连接。小齿轮10-4设置在C轴外圈10-2的外侧并且和C轴外圈10-2啮合连接。连接罩10-1的上端面通过螺栓和外支撑筒11-1的下端面固定连接。

向平移机构1-4，包括Y向移动平台8-3和X向移动平台8-6。Y向移动平台8-3设置在X向移动平台8-6的上方。在X向移动平台8-6的上端面上沿Y轴方向安装有Y轴向丝杠8-2和两个Y轴向导轨8-1。两个Y轴向导轨8-1分别固定设置在X向移动平台8-6的两端。Y轴向丝杠8-2通过丝杠安装座固定安装在X向移动平台8-6的中间处，丝杠可以在丝杠安装座内转动。在Y轴向丝杠8-2上螺纹连接有Y轴向丝母9-8。在Y轴向导轨8-1上安装有Y轴导向滑块9-7，滑块可沿导轨自由移动。Y轴导向滑块9-7和Y轴向丝母9-8固定在Y向移动平台8-3的下端面上。Y轴向丝杠8-2的一端通过联轴器连接在减速机的动力输出轴上，减速机的动力输入轴连接在伺服电机的动力输出轴上。在Y轴向丝杠8-2的另一端设有限位挡件，用于限制Y向移动平台8-3的移动距离。在X向移动平台8-6的下方沿X轴方向设有X轴向丝杠8-4和两个X轴向导轨8-5。两个X轴向导轨8-5分别位于在X向移动平台8-6的两端，X轴向丝杠8-4位于X向移动平台8-6的中间处。在X轴向丝杠8-4上螺纹连接有X轴向丝母。在X轴向导轨8-5上安装有X轴导向滑块，滑块可沿导轨自由滑动。X轴导向滑块和X轴向丝母固定在X向移动平台8-6的下端面上。X轴向丝杠8-4的一端通过联轴器连接在减速机的动力输出轴上，减速机的动力输入轴连接在伺服电机的动力输出轴上。在X轴向丝杠8-4的另一端设有限位挡件，用于限制X向移动平台8-6的移动距离。Y向移动平台8-3的上端面通过螺栓和C轴外圈10-2固定连接。

行走车1-5，包括车体框架2-15、四个工作轮组和控制与供电系统。控制与供电系统安装在车体框架2-15上。车体框架2-15的一端设有U形开口，便于靠近起落架。四个工作轮组分别安装在车体框架2-15的前端左、右侧和后端左、右侧。X轴向丝杠8-4通过丝杠安装座和X轴向导轨8-5固设在车体框架2-15的上端面上。在车体框架2-15四周设有多个吊点。

工作轮组，包括工作轮伺服电机4-1、工作轮减速器4-2、弹簧安装柱4-3和麦克纳姆轮4-4。工作轮伺服电机4-1的动力输出轴和工作轮减速器4-2的动力输入轴连接，工作轮减速器4-2的动力输出轴和麦克纳姆轮4-4连接。在弹簧安装柱4-3上套设有减震弹簧。弹簧安装柱4-3的上端凸台大于车体框架2-15的连接板上的通孔，弹簧安装柱4-3下端穿过车体框架2-15的连接板上的通孔固定在工作轮减速器4-2壳体上。减震弹簧上端抵顶在车体框架2-15的连接板下端面上，下端抵顶在工作轮减速器4-2壳体上。

控制与供电系统，包括多个伺服电机控制器3-1、磷酸铁锂电池3-2、逆变器3-3、激光避障器3-4、急停开关3-5、电控箱3-6、声光报警器3-7、安全触边3-8、PLC及其辅助功能模块3-9、温控器3-10和两个遥控器3-11。多个伺服电机控制器3-1、磷酸铁锂电池3-2、逆变器3-3和PLC及其辅助功能模块3-9安装在车体框架2-15内。激光避障器3-4和急停开关3-5安装在车体框架2-15的后端一侧上，声光报警器3-7安装在车体框架2-15的后端另一侧上。电控箱3-6安装在车体框架2-15的上端面上。安全触边3-8安装在车体框架2-15的四周。温控器3-10安装在车体框架2-15的上端面上，检测车体框架2-15的内部温度。两个遥控器3-11安装在车体框架2-15外侧。多个伺服电机控制器3-1、磷酸铁锂电池3-2、逆变器3-3、激光避障器3-4、急停开关3-5、电控箱3-6、声光报警器3-7、安全触边3-8、PLC及其辅助功能模块3-9、温控器3-10和两个遥控器3-11通过导线互相连接在对应接口上。

安全触边防止本装置遭到碰撞；吊点用于将本装置固定在设定位置上。遥控器便于工作人员在手上操控本装置。多个伺服电机控制器驱动本装置上所有的伺服电机。两个遥控器分别控制四个麦克纳姆轮和六个自由度的动作。电控箱上设有控制按钮和显示屏，控制其余所有辅助器件，例如带光源和夜视功能的摄像头、安全触边、声光报警器、激光避障器、急停开关等。

车体框架2-15采用高强度优质合金钢焊接制成，在不影响车体强度、刚度的情况下开减重孔、按受力形式优化设计零件的结构。车体上部及四周采用铝合金防滑花纹板。车体框架中有多个仓室安放多个伺服电机控制器3-1、磷酸铁锂电池3-2、逆变器3-3和PLC及其辅助功能模块3-9，每个仓室形成独立空间，且配有单独的拉门，各拉门处有密封胶条，防止灰尘和水等进入。

工作中，通过调节每个麦克纳姆轮的旋转方向与速度，设备可进行左、右横移，前进、后退、斜向移动和原地旋转，实现工作状态下的全方向行走功能，在工作状态下的行走中减震装置吸收行走过程中产生的震动，保持行走平稳。

起落架柔性智能安装系统在长距离运输时，可使用公路、铁路与水路进行运输，在装车或装船过程中需要使用起吊设备，在智能行走车侧面安装起吊点，供起吊使用。

C轴旋转系统中外圈安装在X轴向移动平台上，C轴旋转系统中内圈安装在外圈内部，C轴旋转系统中连接罩将内圈与电机连接到一起，轴旋转机构中安装在电机内圈上的小齿轮与外圈啮合， C轴旋转系统中连接罩与升降机构中外支撑筒连接，小齿轮随电机转动，与小齿轮啮合的外圈固定不转，由于小齿轮的自转，带动连接罩与内圈进行绕外圈进行了公转，实现C轴旋转的目的。

升降机构主要由外支撑筒、外滚轮、内活动筒、丝母、内滚轮、丝杠、电机保护罩、伺服电机、减速器与联轴器组成。内活动筒与外支撑筒用矩形管制成，升降机构的外支撑筒与C轴旋转连接罩与内圈连接固定，电机主轴通过减速器与联轴器带动螺旋升降器中滚珠丝杆转动，由螺旋升降器将电机的圆周运动转换成内活动筒的上升与下降运动。内活动筒与外支撑筒安装减磨垫，滚轮等机构，改善内活动筒的运动姿态，减少摩擦力，也能对内升降筒的升降进行限位，避免误操作将内升降筒升高超出有效行程。升降系统采用的伸缩式结构，外形尺寸紧凑，减少了设备的储存占用空间，也避免了设备在使用过程中与其他设备、物品或者建筑产生干涉，使本产品具有更好的通过性。

机械手臂主要由伺服电机、电机保护罩、B轴齿轮、轴承、摄像头、轴承座、支臂、电动推杆、推杆、受推片、卡爪座、小齿轮、左卡爪、右卡爪。轴承座与升降机构中的内活动筒连接固定，减速器固定在轴承座上，其输出端连接小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合，最终实现电机转动带动运动手臂转动，实现机械手绕B轴转动。通过电动推杆推动活动座实现机械手俯仰动作，实现机械手绕A轴转动。为适应起落架的姿态，起落架柔性智能安装系统中的起落架夹持机械手需要能够绕A、B轴进行旋转，电机带动齿轮传动实现机械手卡紧、释放等动作。在卡爪上硫化透明的聚氨酯，避免损伤起落架及染上杂色。

智能控制系统包括智能操作系统、智能安全系统、电源系统与智能自检系统。

智能操作系统（通过程序实现）

起落架柔性智能安装系统的控制方式采用两种方式控制设备：

一种为需要人工介入的遥控控制，操作人员通过手持遥控器（以下简称遥控器）给出信号，遥控器发出的信号指令发送到智能控制系统的通讯模块，通讯模块将信息传递给具备超高速运算能力的CPU，CPU进行分析处理，将执行命令发送给I/O模块与运动控制模块，执行元器件按照I/O模块与运动控制模块接收到的指令控制执行命令的终端元器件，设备进行一系列运作，再通过操作人员通过观察手持遥控器上的高清显示屏来掌握起落架柔性智能安装系统的运行状态，形成包括操作人员在内的闭环控制。

另一种为无需人工介入的智能化控制系统，系统自身具备存储能力，将本设备能够进行维护的机型与起落架安装相对位置的数模扫描后，存储到内部存储器内，工作时，对进行维护的机型进行三维扫描，得出需要维护的起落架对应的型号，智能控制系统进行分析到达工作位的路线，开始自行移动到达工作位置，从内部存储中调用相同型号起落架安装位置数据，探测被维护飞机起落架的姿态，计算出起落架柔性智能安装系统各关节与移动部件所需到达的位置，智能控制系统根据得出的结果对设备进行智能控制，将设备调整到对应的姿态，对起落架进行可靠夹持，整个工作过程中无需人工操作。

智能安全系统

当起落架柔性智能安装系统在行走时，安装在车体框架对角的激光避障器对设备周边进行全方位无死角扫描，如行走路线上有障碍物时，激光避障器将信号反馈给车载控制器，经过分析运算后，修改行走路线，给出行走距离最近并且合理的行走路线绕开障碍物，实现智能化避障功能；当运行空间特殊，需要智能行走车必须与物体或设备靠近时，需手动关闭激光避障器，对设备进行操作，车体底沿四周安装安全触边，碰触物体时，触边承受超过设定的压力，车辆自动停止，防止操作员因为环境复杂等原因关闭激光避障器以后，设备强行碰触障碍物，造成损失。

六自由度机械臂的所有动作行程受到内部程序和机械结构的双重保护，避免事故的发生。

在机械手臂上采用伺服电机控制其卡紧，伺服电机具有反馈功能，实时反馈抓取动作过程中的压力值，采集数据后，经过控制系统高精度控制夹具的动作，安全稳定的控制机械手臂的夹紧动作，保证起落架的安装与拆卸安全。

在车体醒目位置均安装急停开关，防止突发事件的发生，急停开关被激发后，通过设定好的应急程序，设备会在最短的时间内停止动作，同时兼顾动作惯量，避免出现危险。

在起落架柔性智能安装系统的机械手臂上安装高清晰夜视摄像头，通过通讯模块将高清视频图像传送到遥控器内的显示屏上，操作人员无论用哪种控制方式运行设备，均可实时查看起落架拆卸过程，并可对起落架的安装状态进行调节。

电源系统

磷酸铁锂电池包括电池管理系统和可充电电池组。

使用电池管理系统对可充电锂电池组进行控制与管理，电池管理系统是通过采集每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压/电流等信息，形成一个有效的智能控制系统，及时反馈电池组的荷电状态、工作状态等信息，有效的控制单体电池间、电池组间的均衡，防止电池发生过充电或过放电现象，对于电源故障可以第一时间发现并处理，保持整组电池运行的可靠性和高效性。

起落架柔性智能安装系统使用可充电锂电池组进行供电，方便起落架柔性智能安装系统在工作中，进行移动，在电池组电量不足时，使用外接电源对电池组进行快速充电。特殊情况下，允许设备边充电边工作，充电电压兼容220V市电和三相380V工业用电。

电池管理系统具有电量报警功能，在电量35%发出一级报警，电量20%发出二级报警。出现一级报警，应尽快充电，出现二级报警，应立刻充电，否则电池过度放电会严重缩短其寿命，充满电后运行时间较短就充电，充电时间不宜过长，否则会形成过度充电，使电池发热。

电池包都是模块化处理，方便拆卸更换，维修动作少，效率高。磷酸铁锂电池除了常规功能以外，还具备以下几个先进技术：

a）磷酸铁锂电池包，高温超过40℃的时候，配装的轴流风扇自动启动，进行电池包的散热处理，低温降至-5℃的时候，电池包内的自加热系统启动，对电池电芯等关键器件进行加热处理，保证电池包正常的充电和放电效率。

b）电池管理系统淘汰了市面上为锂电池充电配备充电机的模式，利用电池管理系统的外接充电插头可以直接进行充电，充电电流在设定范围内可调节，电池2-3小时内可充满。

c）充电过程在电池管理系统的检测控制下进行，行程一个相对闭环控制，比充电机的开环模式更安全更可靠。

智能自检系统（通过程序实现）

智能控制系统具有自检功能，当设备开机后，智能控制系统进行自检程序，当自检结束后，设备的运行状态正常，设备可直接进入工作环节，如设备自检后查出故障，根据在遥控器显示屏上显示的错误代码，可直接了解出现故障的环节，进行排故后，设备再次进行自检，自检后设备运行状态正常，可进入工作环节。

Claims (4)

1.起落架柔性智能安装系统用升降机构，包括外支撑筒(11-1)、内活动筒(11-3)、Z轴丝杠(11-6)和Z轴丝母(11-4)，其特征在于：

外支撑筒(11-1)套设在内活动筒(11-3)的外侧；Z轴丝杠(11-6)通过丝杠安装座竖直安装在外支撑筒(11-1)的内壁上；Z轴丝母(11-4)固定设置在内活动筒(11-3)的内壁上；Z轴丝母(11-4)套设在Z轴丝杠(11-6)上且螺纹连接；Z轴丝杠(11-6)的一端通过Z轴联轴器(11-10)连接在Z轴减速器(11-9)的动力输出轴上，Z轴减速器(11-9)的动力输入轴连接在Z轴伺服电机(11-8)的动力输出轴上。

2.如权利要求1所述的起落架柔性智能安装系统用升降机构，其特征在于：内活动筒(11-3)和外支撑筒(11-1)为矩形管。

3.如权利要求1所述的起落架柔性智能安装系统用升降机构，其特征在于：在外支撑筒(11-1)的外侧安装有外滚轮(11-2)，外滚轮(11-2)上的支架固定在外支撑筒(11-1)的外壁上，外滚轮(11-2)的滚轮和内活动筒(11-3)的外壁接触。

4.如权利要求3所述的起落架柔性智能安装系统用升降机构，其特征在于：在内活动筒(11-3)的内侧设有内滚轮(11-5)，内滚轮(11-5)位于外滚轮(11-2)的对面一侧；内滚轮(11-5)的支架固定在内活动筒(11-3)的内壁上，内滚轮(11-5)的滚轮和外支撑筒(11-1)的内壁接触。

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