专利名称：五自由度翻转微调机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种工件的固定或定位机构，具体是一种用在大型航天器硬件产品地面总装过程中进行微调的微调机构。
背景技术：
在大型航天器在地面总装过程中，有一些硬件产品外形尺寸、重量都比较大，并且该类硬件产品需要重复性的安装和移动，这就给需要人力操作的航天器地面总装提出了挑战，同时受到航天器结构尺寸和有些连接机构在安装的过程中是不可见的限制，这就使整个安装过程变得更为复杂，人力操作困难，装配精度和装配效率无法保证，必须依靠相应安装机构才能安全、可靠并高效地进行。 发明内容本实用新型的目的是解决航天器硬件产品地面总装过程复杂，装配精度和装配效率差的问题，提供一种五自由度翻转微调机构。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种五自由度翻转微调机构，包括对接板、螺旋伸缩组件、底架、底架微调组件、棘轮花兰组件和连杆组件，底架下端两侧与两个平行放置的底架微调组件铰接，底架微调组件具有可伸缩的伸出轴，伸出轴与连杆组件的一端铰链连接，连杆组件的另一端与对接板底部球铰连接，棘轮花兰组件具有上下两个可伸缩的螺纹杆，两个螺纹杆分别与底架微调组件和底架铰链连接，螺旋伸缩组件的一端与对接板中部球铰连接，另一端与底架铰链连接。上述微调机构可以实现空间五自由度微调运动，在使用时，首先将待安装硬件安装在对接板上，之后分别调节螺旋伸缩组件、底架微调组件、棘轮花兰组件，使安装硬件达到正确的安装姿态，再进行安装对接。底架微调组件可以实现Y方向上的微调，使对接板做左右偏转运动，通过调节螺旋伸缩组件的伸缩运动实现对接板的前后俯仰，棘轮花兰组件的作用是使待安装硬件在Z方向上移动。本实用新型提供的五自由度翻转微调机构，结构紧凑、操作灵活、安全可靠，可以实现空间五自由度微调运动。该机构能够将航天器硬件产品安装在航天器各个象限中，不仅可以提高装配精度和装配效率，而且也避免了人员对航天硬件产品的直接操作，大大降低了人为原因导致的操作风险。
图I为本实用新型五自由度翻转微调机构的结构示意图。图2为底架微调组件的丝杠传动系统的结构示意图。图3为蜗轮蜗杆传动系统结构示意图。图4为棘轮花兰组件的结构示意图。[0012]图5为本实用新型五自由度翻转微调机构原理图。图中，L-移动副；R_旋转副；S_球面副，I-对接板；2_螺旋伸缩组件；3-底架；4-底架微调组件；5-棘轮花兰组件；6-连杆组件，201 —壳体，202 —丝杠，203 —随动滑套，204 —伸出轴，205 —关节轴承，206 —固定滑套，301 —支座，401 —箱体，402 —蜗杆，403 —蜗轮，404 —手轮，405 —键，501 —螺纹杆，502 —螺纹套筒，503 —扳手，601 —连杆，602 —销轴。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型所述的技术方案做进一步说明。如图I所示，本实用新型所述的一种五自由度翻转微调机构，包括对接板I、螺旋伸缩组件2、底架3、底架微调组件4、棘轮花兰组件5和连杆组件6。 对接板I可用框架式结构或板状结构，对接板I与待安装硬件固定，在进行待安装硬件微调和安装时，五自由度翻转微调机构要能够承载待安装硬件，旋转和微调待安装硬件时尽量做到受载均匀平稳，在微调过程中还要保证各铰链不超过其运动范围。除此之外，还要使五自由度翻转微调机构具有良好的加工性和装配性，便于机构的拆卸和运输。底架3下端两侧与两个平行放置的底架微调组件4铰接。底架微调组件4具有可伸缩的伸出轴，伸出轴与连杆组件6的一端铰链连接，连杆组件6的另一端与对接板I底部球铰连接。底架3起固定支撑作用，底架3底部两端分别设有支座301，通过支座301与底架微调组件4铰接。底架微调组件4包括蜗轮蜗杆传动系统和丝杠传动系统。丝杠传动系统(如图2所示)包括壳体201、丝杠202、随动滑套203、伸出轴204、关节轴承205和固定滑套206，随动滑套203与丝杠202螺纹配合，伸出轴204前部轴向开孔，丝杠202装入孔内，伸出轴204前端面与随动滑套203固定，伸出轴204后端与连杆组件6铰接，连杆组件6后端与关节轴承205螺纹连接。蜗轮403与丝杠202键连接，丝杠202旋转，轴向不动，随动滑套203在壳体201空腔内做直线运动，带动伸出轴204做伸缩运动。关节轴承205的内圈与对接板I相连，通过关节轴承205内外圈球面的相对转动来实现对待安装硬件的微调。蜗轮蜗杆传动系统的结构(如图3所示)，包括箱体401、蜗杆402、蜗轮403、手轮404及键405，蜗杆402通过轴承装在箱体401内，蜗杆402的端部固定有手轮404，蜗轮403与蜗杆402配合。箱体401安装在底架微调组件4上，由蜗杆402带动蜗轮403转动，蜗轮403用键405与丝杠202连接，丝杠202随蜗轮传动。蜗杆由手轮驱动，手轮404上开有六边形的槽孔，可使用与之相配的长扳手来转动手轮404，增大驱动力矩。在壳体201后端还设有固定滑套206，可以使伸出轴204在固定滑套206内滑动，另外还起到支撑伸出轴204的作用。连杆组件6包括连杆601和销轴602，连杆601 —端用销轴602与伸出轴204固定，销轴602用开口销卡死，连杆601的另一端固定关节轴承205，关节轴承205销轴的内圈与对接板相连。棘轮花兰组件5具有上下两个可伸缩的螺纹杆501，两个螺纹杆501分别与底架微调组件4和底架3铰链连接。如图4所示，棘轮花兰组件包括上下两个螺纹杆501与螺纹套筒502配合，两个螺纹杆501螺纹旋向相反，螺纹套筒502外壁固定扳手。用扳手503驱动螺纹套筒502转动，可以实现两个螺纹杆501沿相反方向运动，实现Z向的微调。螺旋伸缩组件2的一端与对接板I中部球铰连接，另一端与底架3铰链连接。螺旋伸缩组件2包括蜗轮蜗杆传动系统和丝杠传动系统。蜗轮蜗杆传动系统与底架微调组件4的蜗轮蜗杆传动系统相同，丝杠传动系统也与底架微调组件4的丝杠传动系统相同，只是底架微调组件4在伸出轴204和关节轴承205之间增加了连杆组件6。以下结合图5对本实用新型的原理进行说明。采用三点支撑方式，h、h、h、h、h为主驱动，整个机构的自由度为1，满足机构运动条件。对接板I底部两固定点和底架微调组件4支撑轴间用连杆相连，对接板I和连杆间为球铰连接( 、S2 )，连杆和底架微调组件4支撑轴间也为旋转铰链连接(怂、A )，可以使连杆绕Z轴旋转。在对接板I的中心固定点处，对接板I与螺旋伸缩组件2间为球铰连接(Si )，驱动螺旋副可以使对接板I旋转，并且螺旋副通过铰链h连接，在调整对接板I位置的时候，螺旋副可以伴随运动。本实用新型共包括3个球铰副、5个直线副、9个旋转副。各自由度之间具有互锁功能。对接板I通过三个球铰与后面的运动机构进行连接，并且每个球铰上都安装有辅助的运动机构，辅助的运动机构共有5个驱动输入端口，每个驱动输入端口都为手动操作，并且可在5个驱动输入端口安装编码器，这样可以方便读取运动数据，从而确定调整的姿态。在一些关节上可安装力学传感器，力学传感器用以检测该机构的受力情况，辅助操作，方便检测物体是否超重。
权利要求1.一种五自由度翻转微调机构，其特征在于包括对接板(I)、螺旋伸缩组件(2)、底架(3)、底架微调组件(4)、棘轮花兰组件(5)和连杆组件(6)，底架(3)下端两侧与两个平行放置的底架微调组件(4)铰接，底架微调组件(4)具有可伸缩的伸出轴，伸出轴与连杆组件(6 )的一端铰链连接，连杆组件(6 )的另一端与对接板(I)底部球铰连接，棘轮花兰组件(5 )具有上下两个可伸缩的螺纹杆(501)，两个螺纹杆(501)分别与底架微调组件(4)和底架(3)铰链连接，螺旋伸缩组件(2)的一端与对接板(I)中部球铰连接，另一端与底架(3)铰链连接。
2.根据权利要求I所述的五自由度翻转微调机构，其特征在于所述的螺旋伸缩组件(2)和底架微调组件(4)均包括蜗轮蜗杆传动系统和丝杠传动系统。
3.根据权利要求2所述的五自由度翻转微调机构，其特征在于所述的底架微调组件(4)的丝杠传动系统包括壳体(201)、丝杠(202)、随动滑套(203 )、伸出轴(204)、关节轴承(205 )和固定滑套(206 )，随动滑套(203 )与丝杠(202 )螺纹配合，伸出轴(204)前部轴向开孔，丝杠(202)装入孔内，伸出轴(204)前端面与随动滑套(203)固定，伸出轴(204)后端与连杆组件(6)铰接，连杆组件(6)后端与关节轴承(205)螺纹连接。
4.根据权利要求2所述的五自由度翻转微调机构，其特征在于所述的螺旋伸缩组件(2)和底架微调组件(4)的蜗轮蜗杆传动系统包括箱体(401)、蜗杆(402)、蜗轮(403)、手轮(404)及键(405)，蜗杆(402)通过轴承装在箱体(401)内，蜗杆(402)的端部固定有手轮(404)，蜗轮(403)与蜗杆(402)配合。
5.根据权利要求I所述的五自由度翻转微调机构，其特征在于所述的棘轮花兰组件包括上下两个螺纹杆(501)与螺纹套筒(502)，两个螺纹杆(501)螺纹旋向相反，螺纹套筒(502)外壁固定扳手(503)。
6.根据权利要求I所述的五自由度翻转微调机构，其特征在于所述的连杆组件(6)包括连杆(601)和销轴(602 )，连杆(601) 一端用销轴(602 )与伸出轴(204 )固定，销轴(602 )用开口销卡死，连杆(601)的另一端固定关节轴承(205 )。
专利摘要本实用新型为了解决航天器硬件产品地面总装过程复杂，装配精度和装配效率差的问题，提供一种五自由度翻转微调机构，包括对接板、螺旋伸缩组件、底架、底架微调组件、棘轮花兰组件和连杆组件。将待安装硬件安装在对接板上，底架微调组件可以实现Y方向上的微调，使对接板做左右偏转运动，通过调节螺旋伸缩组件的伸缩运动实现对接板的前后俯仰，棘轮花兰组件的作用是使待安装硬件在Z方向上移动。本实用新型提供的微调机构可以实现空间五自由度微调运动，不仅可以提高装配精度和装配效率，而且也避免了人员对航天硬件产品的直接操作，大大降低了人为原因导致的操作风险。
文档编号B23P19/00GK202507035SQ201220162579
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者刘鹏, 孟建民, 李星太, 王庆元 申请人:中国航天科技集团公司第五研究院第五一八研究所