CN210419066U - 一种吊装方式的自调整柔性装校装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种吊装方式的自调整柔性装校装置，包括百级洁净箱、平台、吊装机构和平面调整机构；所述平台固定在百级洁净箱的底部，四个平面调整机构均匀对称的固定在百级洁净箱的顶部；所述吊装机构包括托板、钢丝绳、滑轮、卷扬机、力传感器；托板放置在平台上，4个卷扬机分别均匀对称的固定在平台的侧面位置，4个滑轮分别固定在平面调整机构的第二滑块的底部，钢丝绳的一端连接卷扬机，钢丝绳的另一端绕在滑轮上并与托板连接，力传感器安装在钢丝绳上。本实用新型各功能机构相互配合控制对接模块的位姿，总体结构简单，空间紧凑、行程长，适合大型光学模块的装校。

Description

一种吊装方式的自调整柔性装校装置

技术领域

本实用新型属于大型光学对接模块的精密装校领域，具体涉及一种吊装方式的自调整柔性装校装置。

背景技术

随着国防、航空航天技术以及现代工业的发展，大型装校模块对接的应用越来越广泛。在装校对接过程中，由于对接模块形状尺寸不同、外界各种因素的影响以及在装校过程中不能精确及时的调整对接模块的位姿，导致装校速度慢、装校精度较差。如果利用人工干预来调整，不仅耗时耗力，装校的成本也会大幅度提高，而且不能保证装校质量和速度。

发明内容

本实用新型提供了一种吊装方式的自调整柔性装校装置，以解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种吊装方式的自调整柔性装校装置，包括百级洁净箱、平台、吊装机构和平面调整机构；所述平台固定在百级洁净箱的底部，四个平面调整机构均匀对称的固定在百级洁净箱的顶部；

所述吊装机构包括托板、钢丝绳、滑轮、卷扬机、力传感器；托板放置在平台上，4个卷扬机分别均匀对称的固定在平台的侧面位置，4个滑轮分别固定在平面调整机构的第二滑块的底部，钢丝绳的一端连接卷扬机，钢丝绳的另一端绕在滑轮上并与托板连接，力传感器安装在钢丝绳上；

所述平面调整机构包括互相十字交叉设置的第一丝杠和第二丝杠，互相平行设置的第一丝杠和第一圆柱导轨通过两个上固定件固定在百级洁净箱的内顶上，两个上固定件之间设有第一滑块，第一滑块上设有第一通孔和第二通孔，第一螺母固定在第一通孔内，第一丝杠穿过第一螺母，第一圆柱导轨穿过第二通孔，第一丝杠的一端设有第一伺服电机；

第一滑块底部固定有连接板，互相平行设置的第二丝杠和第二圆柱导轨通过两个下固定件固定在连接板上，两个下固定件之间设有第二滑块，第二滑块上设有第三通孔和第四通孔，第二螺母固定在第三通孔内，第二丝杠穿过第二螺母，第二圆柱导轨穿过第四通孔，第二丝杠的一端设有第二伺服电机。

进一步的，托板上部为凸台结构，托板底部为圆锥凸台。

进一步的，平台为圆柱形，平台上平面有与托板底部圆锥凸台相配合的圆锥凹台。

进一步的，钢丝绳与托板通过球铰接的方式相连。

进一步的，钢丝绳与托板的铰接点均匀对称的分布在托板侧面上。

进一步的，滑轮为定滑轮，滑轮固定在平面调整机构的第二滑块的底部。

进一步的，托板上安装有水平传感器。

进一步的，钢丝绳与卷扬机连接的一端装有力传感器。

进一步的，力传感器安装于钢丝绳与卷扬机连接的一端靠近定滑轮的位置。

进一步的，百级洁净箱顶部设置有可封闭开口，对接模块能够从所述可封闭开口伸出。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型可以精确的调整模块的位姿，与一般装校平台相比有较高的柔性和自调整性，在装校过程中可提高装校质量和速度，防止出现模块损坏和卡死等现象。

2、本实用新型托板下降至最低位置时与平台配合，使托板定位回到初始位置，防止光学模块在初始吊装过程中发生偏载。

3、本实用新型钢丝绳与托板的铰接点均匀分布在托板四周，使托板受力均匀，便于调整。

4、本实用新型通过力传感器检测钢丝绳的受力情况，通过力反馈来调整伺服电机的转速和转角，通过降低运动速度，实现对接模块位姿的微量调整，实现模块的精确装校。

5、本实用新型各功能机构相互配合控制对接模块的位姿，总体结构简单，空间紧凑、行程长，适合大型光学模块的装校。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型吊装方式的自调整柔性装校装置的立体结构示意图；

图2为本实用新型吊装方式的自调整柔性装校装置的平面调整机构安装位置示意图；

图3为本实用新型吊装方式的自调整柔性装校装置的托板结构示意图；

图4为本实用新型吊装方式的自调整柔性装校装置的托板底部结构示意图；

图5为本实用新型吊装方式的自调整柔性装校装置的平台结构示意图；

图6为本实用新型吊装方式的自调整柔性装校装置的吊装机构结构示意图；

图7为本实用新型吊装方式的自调整柔性装校装置的平面调整机构结构示意图；

图8为本实用新型吊装方式的自调整柔性装校装置的平面调整机构部件组成图；

其中：1平面调整机构、2滑轮、3钢丝绳、301第一钢丝绳、302第二钢丝绳、303第三钢丝绳、304第四钢丝绳、4力传感器、5托板、51铰接点、6卷扬机、7平台、8水平传感器、9对接模块、10百级洁净箱、11第一丝杠、12第二丝杠、13第一圆柱导轨、14上固定件、15第一滑块、151第一通孔、152第二通孔、16第一螺母、17第一伺服电机、18连接板、19第二圆柱导轨、20下固定件、21第二滑块、211第三通孔、212第四通孔、22第二螺母、23第二伺服电机、111第一丝杠滑块、113第三丝杠滑块、115第五丝杠滑块、117第七丝杠滑块、122第二丝杠滑块、124第四丝杠滑块、126第六丝杠滑块、128第八丝杠滑块。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本实用新型提供进一步的详细说明。除非另有指明，本实用新型所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本实用新型所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。

一种吊装方式的自调整柔性装校装置，包括百级洁净箱10、平台7、吊装机构和平面调整机构1；所述平台7固定在百级洁净箱10的底部，四个平面调整机构1均匀对称的固定在百级洁净箱10的顶部；

所述吊装机构包括托板5、钢丝绳3、滑轮2、卷扬机6、力传感器4；托板5放置在平台7上，4个卷扬机6分别均匀对称的固定在平台7的侧面位置，4个滑轮2分别固定在平面调整机构1的第二滑块21的底部，钢丝绳3的一端连接卷扬机6，钢丝绳3的另一端绕在滑轮2上并与托板5连接，力传感器4安装在钢丝绳3上；

所述平面调整机构1包括互相十字交叉设置的第一丝杠11和第二丝杠12，

互相平行设置的第一丝杠11和第一圆柱导轨13通过两个上固定件14固定在百级洁净箱10的内顶上，两个上固定件14之间设有第一滑块15，第一滑块15上设有第一通孔151和第二通孔152，第一螺母16固定在第一通孔151内，第一丝杠11穿过第一螺母16，第一圆柱导轨13穿过第二通孔152，第一丝杠11的一端设有第一伺服电机17；

第一滑块15底部固定有连接板18，互相平行设置的第二丝杠12和第二圆柱导轨19通过两个下固定件20固定在连接板18上，两个下固定件20之间设有第二滑块21，第二滑块21上设有第三通孔211和第四通孔212，第二螺母22固定在第三通孔211内，第二丝杠12穿过第二螺母22，第二圆柱导轨19穿过第四通孔212，第二丝杠12的一端设有第二伺服电机23。

进一步的，托板5上部为凸台结构，托板5底部为圆锥凸台。

进一步的，平台7为圆柱形，平台7上平面有与托板5底部圆锥凸台相配合的圆锥凹台。

进一步的，钢丝绳3与托板5通过球铰接的方式相连。

进一步的，钢丝绳3与托板5的铰接点51均匀对称的分布在托板5侧面上。

进一步的，滑轮2为定滑轮，滑轮2固定在平面调整机构1的第二滑块21的底部。

进一步的，托板5上安装有水平传感器8。

进一步的，钢丝绳3与卷扬机6连接的一端装有力传感器4。

进一步的，力传感器4安装于钢丝绳3与卷扬机6连接的一端靠近定滑轮的位置。

进一步的，百级洁净箱10顶部设置有可封闭开口，对接模块9能够从所述可封闭开口伸出。

本实用新型吊装方式的自调整柔性装校装置由平面调整机构1实现3个自由度运动、吊装机构实现另外3个自由度运动，实现对接模块9的空间6自由度位姿调整。

平台7水平固定于洁净箱10的底部，平台7为圆柱形，上平面设计有圆锥凹台，托板5底部为与平台7上平面的圆锥凹台相配合的圆锥形凸台，实现托板5的初始定位。装校完下降前，滑轮2上连接的平面调整机构1机构回到初始位置，托板5下降至最低位置时与平台7配合使托板5定位回到初始位置，防止光学模块在初始吊装过程中发生偏载。

利用平面调整机构1实现x、y向平动及z向转动，利用吊装机构实现x、y向转动及z向平动，配合实现对接模块9的精确位姿调整。

由于钢丝绳3与托板5上升过程中存在一定角度，不能完全平行，托板5设置为凸台形，装校过程中利用托板5的高度差，使对接模块9能够顺利上升至指定位置实现完全装校。

钢丝绳3与托板5通过球铰接的方式相连，在吊装过程中托板5的位姿变化的同时，钢丝绳3也随托板5变化的方向进行调整，增强装校装置的柔性和自调整性。钢丝绳3与托板5的铰接点51均匀分布在托板5四周，使托板5受力均匀，便于调整。

滑轮2为定滑轮，滑轮2与平面调整机构1的第二滑块21的底部相连，钢丝绳3绕过定滑轮与托板5连接控制托板5的位姿。

卷扬机6均匀分布在百级洁净箱10底部四周，为钢丝绳3提供动力，通过钢丝绳3带动托板5运动实现对接模块9的装校。

托板5上安装有水平传感器8，托板5承载对接模块9，钢丝绳3与托板5相连，由钢丝绳3带动托板5和对接模块9向上运动，钢丝绳3绕过滑轮2与卷扬机6相连，每根钢丝绳3上都装有一个力传感器4，通过力传感器4检测钢丝绳3的受力情况，通过力反馈来调整卷扬机6伺服电机的转速和转角，通过减速机降低运动速度，实现对接模块9位姿的微量调整，实现模块的精确装校。力传感器4设置在钢丝绳3上靠近滑轮2的位置，使测得的数据能有效反映托板5四角的受力情况，通过受力情况判断和调整对接模块9的位姿。

托板5上安装一个水平传感器8，用来检测托板5的倾斜程度，根据倾斜方向，调整钢丝绳3，使托板5在初始装校过程中保持水平。

滑轮2和洁净箱10内顶之间由平面调整机构1相连。4个平面调整机构1用上固定件14均匀固定在洁净箱10内顶四周。每个平面调整机构1由2个上固定件14、2个下固定件20、2个螺母、2个滑块、2个伺服电机、2个丝杠、2个圆柱导轨以及1个连接板组成。

平面调整机构1由十字交叉丝杠和圆柱形导轨构成两个移动副,可以实现互相垂直的相对移动，第一丝杠11和第一圆柱导轨13与洁净箱10内顶之间通过上固定件14固定连接。第一滑块15与第一螺母16固定连接，可以在第一丝杠11及第一圆柱导轨13上滑动。第一伺服电机17驱动第一丝杠11使第一螺母16做直线运动，带动第一滑块15运动的同时带动与其相连的连接板18同时运动。第二丝杠12和第二圆柱导轨19与连接板18之间通过下固定件20固定连接,第二滑块21与第二螺母22固定连接，可以在第二丝杠12及第二圆柱导轨19上滑动。第二伺服电机23驱动第二丝杠12使第二螺母22做直线运动，带动第二滑块21运动的同时带动与其相连的滑轮2同时运动。伺服电机作为驱动器，使与螺母相连的滑块相对移动,当4个平面调整机构1上的8个滑块的相对位置发生变化时，滑轮2的位姿也会发生改变。

平面调整机构1设置于百级洁净箱10内顶且与滑轮2相连，通过改变滑轮2的位姿进一步改变吊装机构的位姿，并最终改变对接模块9的位姿。

百级洁净箱10顶部设置较大的可封闭开口，使对接模块9可以顺利从洁净箱10内部完全伸出并上升到指定高度，从而完成精确装校。

平台7水平固定在百级洁净箱10底部，通过螺栓连接将卷扬机6水平固定在洁净箱10底部，托板5水平放置于平台7上，通过螺栓连接将滑轮2固定在平面调整机构1的可移动滑块上，平面调整机构1通过螺栓连接固定在百级洁净箱10顶部。

吊装方式的自调整柔性装校装置各功能机构相互配合控制对接模块9的位姿，总体结构简单，空间紧凑、行程长，适合大型光学模块的装校。

本实用新型的工作过程如下：

百级洁净箱10底部装有平台7，该平台7承接初始工况下的托板5和对接模块9，4根钢丝绳3同时运动实现对接模块9的z向大幅度移动，同时通过水平传感器8的检测来调整钢丝绳3使托板5保持水平，到达一定高度后停止运动，实现对接模块9的初定位，提高装校装置的装校速度和效率。

初定位完成之后，由平面调整机构1和吊装机构组成的空间六自由度位姿调整机构实现对接模块9的精确定位。

精确定位完成之后，通过钢丝绳3的受力情况开始精确吊装。在吊装过程中，卷扬机6带动钢丝绳3，钢丝绳3带动托板5使对接模块9运动，根据每根钢丝绳3上力传感器4受力的反馈，对应调整与之相连的卷扬机6的转速，从而实现对接模块9位姿的微量调整。

钢丝绳3带动托板5和对接模块9运动，四根钢丝绳顺时针标号分别为第一钢丝绳301、第二钢丝绳302、第三钢丝绳303、第四钢丝绳304。可移动滑块带动滑轮2移动，第一滑块15顺时针标号分别为第一丝杠滑块111、第三丝杠滑块113、第五丝杠滑块115、第七丝杠滑块117，第二滑块21顺时针标号分别为第二丝杠滑块122、第四丝杠滑块124、第六丝杠滑块126、第八丝杠滑块128。

装校过程中，需要对接模块9绕x轴倾斜时，第二钢丝绳302、第四钢丝绳304位置不变，第一钢丝绳301向上运动、第三钢丝绳303向下运动时，实现对接模块9绕x轴逆时针转动的位姿调整；反之，第一钢丝绳301向下运动、第三钢丝绳303向上运动时，实现对接模块9绕x轴顺时针转动的位姿调整。

需要对接模块9绕y轴倾斜时，第一钢丝绳301、第三钢丝绳303不变，第二钢丝绳302向下运动、第四钢丝绳304向上运动，实现对接模块9绕y轴逆时针转动的位姿调整；反之，第二钢丝绳302向上运动、第四钢丝绳304向下运动，实现对接模块9绕y轴顺时针转动的位姿调整。

当第一钢丝绳301、第二钢丝绳302、第三钢丝绳303、第四钢丝绳304同步向上运动时，实现对接模块9的z方向的向上移动；反之，实现对接模块9的z方向向下运动。

当伺服电机带动丝杠运动使第一丝杠滑块111、第五丝杠滑块115沿着x轴移动相等的距离，第四丝杠滑块124、第八丝杠滑块128沿着相同的方向移动相等的距离，其他滑块固定不动，滑块带动四个滑轮2向x轴方向移动一定距离，实现对接模块9的x方向的移动。

当伺服电机带动丝杠运动使第二丝杠滑块122、第六丝杠滑块126沿着y轴移动相等的距离，第三丝杠滑块113、第七丝杠滑块117沿着相同的方向移动相等的距离，其他滑块固定不动，使得滑块带动四个滑轮2向y轴方向移动一定距离，实现对接模块9的y方向的移动。

当伺服电机带动丝杠使第一丝杠滑块111、第二丝杠滑块122配合运动，第二丝杠滑块122带动滑轮2沿顺时针或逆时针方向移动一定距离，同时第三丝杠滑块113和第四丝杠滑块124、第五丝杠滑块115和第六丝杠滑块126、第七丝杠滑块117和第八丝杠滑块128配合运动，使得第四丝杠滑块124、第六丝杠滑块126、第八丝杠滑块128带动滑轮2沿顺时针或逆时针方向移动相同距离，实现对接模块9绕z轴转动的位姿调整。

当伺服电机带动丝杠运动使不同滑块配合运动，实现滑轮2在平面内的复合运动。

在装校过程中，平面调整机构1以及吊装机构能够相互配合实现对接模块9的空间复合运动，实现对接模块9的柔性、自调整装校，使对接模块9准确对接，提高装校的质量、速度和效率。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (10)

1.一种吊装方式的自调整柔性装校装置，其特征在于，包括百级洁净箱(10)、平台(7)、吊装机构和平面调整机构(1)；所述平台(7)固定在百级洁净箱(10)的底部，四个平面调整机构(1)均匀对称的固定在百级洁净箱(10)的顶部；

所述吊装机构包括托板(5)、钢丝绳(3)、滑轮(2)、卷扬机(6)、力传感器(4)；托板(5)放置在平台(7)上，4个卷扬机(6)分别均匀对称的固定在平台(7)的侧面位置，4个滑轮(2)分别固定在平面调整机构(1)的第二滑块(21)的底部，钢丝绳(3)的一端连接卷扬机(6)，钢丝绳(3)的另一端绕在滑轮(2)上并与托板(5)连接，力传感器(4)安装在钢丝绳(3)上；

所述平面调整机构(1)包括互相十字交叉设置的第一丝杠(11)和第二丝杠(12)，互相平行设置的第一丝杠(11)和第一圆柱导轨(13)通过两个上固定件(14)固定在百级洁净箱(10)的内顶上，两个上固定件(14)之间设有第一滑块(15)，第一滑块(15)上设有第一通孔(151)和第二通孔(152)，第一螺母(16)固定在第一通孔(151)内，第一丝杠(11)穿过第一螺母(16)，第一圆柱导轨(13)穿过第二通孔(152)，第一丝杠(11)的一端设有第一伺服电机(17)；

第一滑块(15)底部固定有连接板(18)，互相平行设置的第二丝杠(12)和第二圆柱导轨(19)通过两个下固定件(20)固定在连接板(18)上，两个下固定件(20)之间设有第二滑块(21)，第二滑块(21)上设有第三通孔(211)和第四通孔(212)，第二螺母(22)固定在第三通孔(211)内，第二丝杠(12)穿过第二螺母(22)，第二圆柱导轨(19)穿过第四通孔(212)，第二丝杠(12)的一端设有第二伺服电机(23)。

2.根据权利要求1所述的一种吊装方式的自调整柔性装校装置，其特征在于，托板(5)上部为凸台结构，底部为圆锥凸台。

3.根据权利要求2所述的一种吊装方式的自调整柔性装校装置，其特征在于，平台(7)为圆柱形，平台(7)上平面有与托板(5)底部圆锥凸台相配合的圆锥凹台。

4.根据权利要求1所述的一种吊装方式的自调整柔性装校装置，其特征在于，钢丝绳(3)与托板(5)通过球铰接的方式相连。

5.根据权利要求4所述的一种吊装方式的自调整柔性装校装置，其特征在于，钢丝绳(3)与托板(5)的铰接点(51)均匀对称的分布在托板(5)侧面上。

6.根据权利要求1所述的一种吊装方式的自调整柔性装校装置，其特征在于，滑轮(2)为定滑轮，滑轮(2)固定在平面调整机构(1)的第二滑块(21)的底部。

7.根据权利要求1所述的一种吊装方式的自调整柔性装校装置，其特征在于，托板(5)上安装有水平传感器(8)。

8.根据权利要求1所述的一种吊装方式的自调整柔性装校装置，其特征在于，钢丝绳(3)与卷扬机(6)连接的一端装有力传感器(4)。

9.根据权利要求1所述的一种吊装方式的自调整柔性装校装置，其特征在于，力传感器(4)安装于钢丝绳(3)与卷扬机(6)连接的一端靠近定滑轮的位置。

10.根据权利要求1所述的一种吊装方式的自调整柔性装校装置，其特征在于，百级洁净箱(10)顶部设置有可封闭开口，对接模块(9)能够从所述可封闭开口伸出。

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