专利名称：用于有空间位置及角度要求单机的定位装置及其设计方法
技术领域：
本发明涉及一种设备定位装配工装，特别涉及一种用于安装卫星上有空间位置及角度要求单机的定位装置，以及关于该定位装置的设计方法。
背景技术：
目前，卫星上单机的安装方式分两种，有安装精度要求的和无安装精度要求的。无安装精度要求的单机在装星时安装方向正确即可；一般有安装精度要求的单机主要用于卫星在太空中的姿态控制，在卫星本体坐标系中有相对夹角要求，但此类单机在卫星本体坐标系中的空间坐标位置要求低。一部分精度单机的xyz轴与卫星本体坐标系XYZ轴重合，相对夹角为0°，则在测量设备上调整单机安装精度时，只要求在测量设备坐标系上找垂直或平行即可；另外一部分精度单机的xyz轴与卫星本体坐标系XYZ轴的相对夹角不为0°，则精度单机一般自身配有棱镜，装配调整过程中，只需利用经纬仪将棱镜的俯仰角、偏置角及滚动角调整到位。某卫星型号上的一种单机，既有较高的空间坐标位置要求，又有空间安装角度要求，但单机基准中心为圆环，无法直接获得；且单机上也未配备棱镜，用上述的各种方法无法做到满足单机精度调整的要求。目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种用于空间位置及角度要求单机的定位装置及其设计方法，解决某些卫星上既有较高的空间坐标位置要求，又有空间安装角度要求的单机装配问题，特别是该单机基准中心无法直接获得，单机上也无配备棱镜。 由于采用原先精度单机调整的各种方法已无法满足设计要求，采取用一种能够代表高精度单机的定位装置来进行装配调整，且在测试设备上能便捷的进行测量调整。设计定位装置时将基准中心转换到可直接获得的位置，将原xyz轴转换到与卫星本体坐标系MZ轴重合。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下本发明用于有空间位置及角度要求单机的定位装置，包括定位工装与定位块；所述定位工装的前端呈圆柱端面，圆柱端面标有十字中心线；定位工装的精度等级要求较高，可为加工零件设置工艺中心孔，将尺寸基准都统一转换到工艺中心孔上。进一步，所述定位工装选用铝合金材料，切削加工容易，加工时精度容易达到要求。所述定位块为端面呈直角三角形的柱状块，三角形两直角边所在的两个平面，其中一个是定位面，另一个是基准面；所述定位面是紧靠所述定位工装底座侧边。进一步，所述定位块选用超硬铝合金材料，其基准面与定位面需进行磨削来满足定位要求；三个定位块进行组合安装在定位工装的底座及侧部用于确定一个单机的安装位置。本发明还涉及上述定位装置的设计方法，也就是单机安装的精度调整方法，主要通过将单机的基准中心与空间夹角进行转换。所述定位工装即代表精度单机，将单机的基准中心转换到定位工装前端圆柱端面的十字中心，定位工装的十字中心可以直接获得。调节单机精度时，所述定位工装圆柱端面的十字中心点与单机的圆环中心点坐标位置保持一致，所述单机的圆环中心点也就是基准中心。所述定位工装将单机安装的空间夹角转换到定位工装的圆柱中心轴线与定位工装底座的夹角，定位工装圆柱中心轴线与卫星本体坐标系坐标轴重合。所述定位装置中定位工装圆柱中心轴线与定位工装底面中心线的夹角与单机的安装角度相同。所述定位块是确定定位工装及正式单机位置的零件，三个定位块进行组合确定一个单机的安装位置。所述的定位装置的尺寸精度及形位公差的指标均按照单机的精度要求进行提出， 代替精度单机进行装配。进一步，所述定位工装的底座与单机安装底座结构外形及安装接口尺寸保持一致。本发明的有益效果是，方法简单可靠，有效解决了有空间安装位置及角度要求的单机的装星问题，并为此类型的精度单机提供了一种精度调整解决方法。
图1为本发明有空间安装位置及角度要求的单机的装配示意图；图IA为图1的A-A向剖视图。图2为本发明定位装置的组成及装配示意图；图2A为图2的B-B向剖视图。图3为图2中的定位工装的主视图；图4为与图3对应的定位工装的侧视图；图5为与图3对应的定位工装的俯视图。图6为图2中的定位块的主视图；图7为与图6对应的定位块的俯视图。图中，1、定位工装，2、定位块，3、星体，01、框架，02、单机，03、圆环中心，11、十字中
心，12、工艺中心孔，13、圆柱端面。
具体实施例方式为了使本发明的创作特征、技术手段与达成目的易于明白理解，以下结合具体实施例进一步阐述本发明及其设计原理。参看图1与图1A，为有空间安装位置及角度要求的单机的实际装配要求示意图， 在坐标系中的坐标尺寸x、y、z均有要求、框架01内的单机02的轴线与Y轴的夹角θ有要求，且单机02的圆环中心03无法直接测量获得，单机轴线安装后的角度无法测量。
参看图2与图2A，本发明所述的定位装置包括定位工装1与三个定位块2。中心点在坐标系中的坐标尺寸为x、y、ζ ；圆柱轴线与Y轴线夹角为0如图3、图4及图5所示，定位工装1的前端呈圆柱端面13，圆柱端面13标有十字中心线；定位工装的精度等级要求较高，可为加工零件设置工艺中心孔12，将尺寸基准都统一转换到工艺中心孔12上。进一步，所述定位工装1选用铝合金材料，切削加工容易，加工时精度容易达到要求。参看图6与图7，定位块2进行组合可用于定位工装1及单机02位置的确定，定位块2为端面呈直角三角形的柱状块，三角形两直角边所在的两个平面，其中一个是定位面 21，另一个是基准面22 ；所述定位面21是紧靠所述定位工装1底座侧边。结合附图1，说明单机02的基准中心位置、空间夹角的进行这种方式转换的原因如图1、图2所示，定位装置中定位工装1的底座与单机02安装底座结构外形及安装接口尺寸保持一致。单机02的圆环中心03转换图4所示，定位装置中定位工装1圆柱端面13的十字中心11与单机02的圆环中心点坐标位置保持一致，即调整中心坐标位置时，以定位工装1圆柱端面13的十字中心11作为测量调整依据。单机02的轴线与Y轴线夹角的转换图3所示，定位装置中定位工装1圆柱中心轴线与定位工装1底面中心线(即与单机轴平行)的夹角θ与单机02安装角度θ相同， 将定位工装1圆柱中心轴线与Y轴调整到平行，即保证了单机轴线安装角度θ。所述单机02的调整，即转变为定位工装1圆柱端面13十字中心11坐标位置的调整及圆柱轴线与Y轴平行度的调整。定位装置的尺寸精度及形位公差的指标均按照单机02的精度要求进行提出，并分析在定位装置的极限偏差位置同样能满足单机02的精度要求。图3所示，定位工装1精度等级要求较高，可为加工零件设置工艺中心孔12，将尺寸基准都统一转换到工艺中心孔12上。所述定位工装1选用铝合金材料，切削加工容易，加工时精度容易达到要求。所述定位块2选用超硬铝合金，其基准面及定位面需进行磨削来满足定位要求。下面结合
本发明的优选实施例。参看上述各图，卫星在测试设备上就位，并将卫星坐标系与测试设备坐标系调整成一致状态，将定位工装1安装在星体3上，然后调整定位工装1圆柱端面13十字中心11 坐标尺寸X，y，Ζ,即调整十字中心Il在测量坐标系中的尺寸位置精度。同时，调整定位工装1圆柱中心轴线与Y轴线的平行度，即调整圆柱外圆与测量坐标系Y轴线平行，或调整圆柱端面13与测量坐标系Z轴平行。当上述两项要求都满足要求后，即将定位工装1的位置度调整到位，然后将定位块2的定位面紧靠定位工装1底座侧边。三个定位块2均安装到位后，即确定了该单机的安装位置，且精度均满足设计要求。图1、图2所示，定位工装1圆柱端面13十字中心11即精度单机02圆环中心03 位置确定后，即可进行框架01的精度调整。
上述步骤完成后，拆下定位工装1，安装单机02，单机02底座侧面紧靠定位块2定位面21，即完成了该单机精度调整的整个过程。作为应用实例，本发明所述的定位装置解决了既有较高的空间坐标位置要求，又有空间安装角度要求的单机的装配问题。经过实践，本发明所述的定位装置已经应用于某卫星型号太阳翼驱动机构的装配，解决了该类型单机的装星问题及太阳翼安装框架的调整，且获得了非常高的装配精度。本发明定位装置的设计原理将单机的基准中心位置、空间夹角进行转换，并为此类型的精度单机提供了一种精度调整的方法。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求
1.用于有空间位置及角度要求单机的定位装置，其特征在于，它包括定位工装与定位块，所述定位工装的前端呈圆柱端面，所述圆柱端面标有十字中心线；所述定位块为端面呈直角三角形的柱状块，三角形两直角边所在的两个平面，其中一个是定位面，另一个是基准面，所述定位面紧靠所述定位工装底座侧边。
2.根据权利要求1所述的用于有空间位置及角度要求单机的定位装置，其特征在于， 所述定位工装为加工零件设置工艺中心孔，定位工装选用铝合金材料制成。
3.根据权利要求1所述的用于有空间位置及角度要求单机的定位装置，其特征在于， 所述定位块选用超硬铝合金材料制成。
4.根据权利要求1所述的用于有空间位置及角度要求单机的定位装置，其特征在于， 三个定位块组合确定一个单机的安装位置，分别安装在定位工装的底座及侧部。
5.基于权利要求1所述的用于有空间位置及角度要求单机的定位装置的设计方法，其特征在于，所述定位工装即代表有空间位置及角度要求的单机，将所述单机的基准中心转换到定位工装前端圆柱端面的十字中心；所述定位工装将单机安装的空间夹角转换到定位工装的圆柱中心轴线与定位工装底座的夹角，定位工装圆柱中心轴线与卫星本体坐标系坐标轴重合。
6.根据权利要求5所述的用于有空间位置及角度要求单机的定位装置的设计方法，其特征在于，所述定位工装的底座与单机安装底座结构外形及安装接口尺寸保持一致。
7.根据权利要求5所述的用于有空间位置及角度要求单机的定位装置的设计方法，其特征在于，所述定位工装圆柱端面的十字中心点与单机的圆环中心点坐标位置保持一致。
8.根据权利要求5所述的用于有空间位置及角度要求单机的定位装置的设计方法，其特征在于，所述定位装置中定位工装圆柱中心轴线与定位工装底面中心线的夹角与单机的安装角度相同。
全文摘要
本发明公开了一种用于有空间位置及角度要求单机的定位装置及其设计方法，所述定位装置包括定位工装与定位块，所述定位工装即代表精度单机，将单机的基准中心转换到定位工装前端圆柱端面的十字中心，定位工装的十字中心可以直接获得；所述的定位工装将单机安装的空间夹角转换到定位工装的圆柱中心轴线与定位工装底座的夹角，定位工装圆柱中心轴线与卫星本体坐标系XYZ轴重合。所述定位块是确定定位工装与正式单机位置的零件，三个定位块组合确定一个单机的安装位置。本发明有效解决了有空间安装位置及角度要求的单机的装星问题，并为此类型的精度单机提供了一种精度调整的解决方法。
文档编号B23P19/04GK102371482SQ20101025496
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者吴跃莺, 夏振涛, 姚骏, 朱俭 申请人:上海卫星工程研究所