一种大扭矩卧式调姿拧紧装置

本发明涉及对接装配，具体地说是一种大扭矩卧式调姿拧紧装置。

背景技术：

1、现有技术中，由于小口径产品舱段的基准部分壳体较薄，同时小口径产品舱段的非基准圆柱面相对于基准圆柱又存在一定跳动值偏差，而现有的装配方式对于舱段的拧紧力矩往往较大，因此现有产品舱段的拧紧对接过程往往难以实现舱段拧紧力矩的柔顺控制，这很难保证产品舱段的安全顺利对接装配。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种大扭矩卧式调姿拧紧装置，其通过多个机构的随动自由度的设计满足了舱段拧紧力矩的柔顺控制需要，尤其适用于薄壁多舱段产品的大扭矩拧紧作业，其能够保证产品舱段的安全顺利对接装配。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种大扭矩卧式调姿拧紧装置，包括设于同一架体上的拧紧机构、第一舱段支撑机构、第二舱段支撑机构和重力平衡机构，其中第一舱段两端分别通过对应侧第一舱段支撑机构上端的第一支撑组件支撑，第一舱段下侧设有重力平衡机构，并且所述重力平衡机构上端设有支撑所述第一舱段的重力平衡自适应支撑组件，所述第一舱段通过拧紧机构驱动旋转，第二舱段两端分别通过对应侧第二舱段支撑机构上端的第二支撑组件支撑，并且第一舱段远离拧紧机构一端与第二舱段对接，所述第一舱段支撑机构下端和第二舱段支撑机构下端均设有多自由度调节机构。

4、所述多自由度调节机构包括轴向移动座、升降移动座、横向移动座、偏航转盘和俯仰支撑座，其中轴向移动座一侧设有轴向驱动机构，并且所述轴向移动座通过所述轴向驱动机构驱动沿着所述架体移动，所述轴向移动座上设有升降支撑座和升降驱动机构，并且所述升降移动座与所述升降支撑座滑动连接并通过所述升降驱动机构驱动升降，所述升降移动座上端设有横向驱动机构，并且横向移动座与所述升降移动座上端滑动连接并通过所述横向驱动机构驱动移动，所述偏航转盘转动安装于所述横向移动座上，并且所述偏航转盘两侧设有俯仰支撑座，所述俯仰支撑座两侧分别铰接于对应的俯仰支撑座上，所述第一支撑组件和第二支撑组件分别安装于对应的俯仰支撑座上。

5、所述轴向移动座一侧的轴向驱动机构包括移动驱动电机和移动驱动齿轮，并且所述移动驱动齿轮通过所述移动驱动电机驱动转动，所述架体上设有移动驱动齿条，并且所述移动驱动齿轮与所述移动驱动齿条啮合。

6、所述升降移动座扣置于所述升降支撑座上，并且所述升降支撑座两侧侧壁与所述升降移动座两侧侧壁滑动连接，所述升降驱动机构包括升降驱动电机、升降传动组件和升降驱动丝杠，其中升降传动组件包括传动带组件、传动输出轴和传动锥齿轮组件，所述升降驱动电机的动力轴与传动带组件中的主动带轮同轴连接，传动带组件中的从动带轮与所述传动输出轴同轴连接，传动锥齿轮组件包括相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，其中第一锥齿轮竖直设置且安装于所述传动输出轴上，第二锥齿轮水平设置且安装于所述升降驱动丝杠，并且所述第二锥齿轮内部设有升降驱动丝母套装于所述升降驱动丝杠上，所述升降驱动丝杠上端与所述升降移动座连接，所述升降支撑座内部设有升降导向座，并且所述升降驱动丝杠可升降地设于所述升降导向座上。

7、所述升降移动座上端设有横向驱动安装板，并且所述横向驱动机构设于所述横向驱动安装板中，所述横向移动座下侧与所述横向驱动安装板滑动连接，所述横向驱动机构包括横向驱动电机和横向驱动丝杠，并且横向驱动丝杠通过所述横向驱动电机驱动转动，所述横向移动座下侧设有连接座，并且所述连接座内设有横向驱动丝母套装于所述横向驱动丝杠上。

8、所述横向移动座中部设有转盘轴承座，并且所述偏航转盘中部设有转轴转动安装于所述转盘轴承座中，所述偏航转盘下侧设有转盘滚轮沿着所述横向移动座上侧滚动。

9、所述重力平衡机构包括轴向调节座和升降调节座，其中轴向调节座一侧设有轴向调节机构，并且所述轴向调节座通过所述轴向调节机构驱动沿着架体移动，所述轴向调节座上设有升降调节机构和重力平衡支撑座，其中升降调节座与所述重力平衡支撑座滑动连接并通过所述升降调节机构驱动升降，所述升降调节座上端设有重力平衡自适应支撑组件。

10、所述重力平衡自适应支撑组件包括横向自适应支座和纵向自适应支座，其中所述横向自适应支座下端与所述升降调节座上端滑动连接，所述升降调节座上端两侧设有弹簧安装板，所述横向自适应支座两侧设有横向弹簧，并且所述横向弹簧外端与对应的弹簧安装板连接，所述横向自适应支座内部设有纵向自适应支座和纵向弹簧，其中所述纵向自适应支座两侧分别与所述横向自适应支座两侧内壁滑动连接，所述横向自适应支座内部底面上设有弹簧导向杆，并且所述纵向弹簧下端套装于对应的弹簧导向杆上并与横向自适应支座内部底面相抵，所述纵向弹簧上端与所述纵向自适应支座固连，所述纵向自适应支座上端设有带支撑滚轮的滚轮支撑架。

11、所述第一支撑组件包括第一上夹环和第一下夹环，其中第一下夹环固设于对应的多自由度调节机构上，第一上夹环一端通过第一夹环铰轴与第一下夹环对应端铰接，第一上夹环另一端通过第一锁定装置与第一下夹环对应端固连，所述第一上夹环内部和第一下夹环内部均设有可伸缩调节的支撑轮；所述第二支撑组件包括支撑调节驱动装置、支撑滑座、第二上夹环和第二下夹环，其中支撑调节驱动装置和支撑滑座设于对应的多自由度调节机构上，并且所述支撑滑座通过所述支撑调节驱动装置驱动移动，第二下夹环下端固装于所述支撑滑座上，第二上夹环一端通过第二夹环铰轴与第二下夹环对应端铰接，第二上夹环另一端通过第二锁定装置与第二下夹环对应端固连，所述第二上夹环内部和第二下夹环内部均设有快换夹箍，并且所述快换夹箍内部设有防护层。

12、所述拧紧机构包括拧紧驱动装置、拧紧调节滑座、传动箱、拧紧工具头、拧紧支撑滑座和调节驱动装置，其中拧紧支撑滑座可移动地设于所述架体上，拧紧调节滑座和调节驱动装置设于所述拧紧支撑滑座上，并且拧紧调节滑座通过所述调节驱动装置驱动移动，拧紧驱动装置和传动箱均设于所述拧紧调节滑座上，并且拧紧驱动装置动力轴与传动箱的动力输入端连接，拧紧工具头的后端轴与传动箱的动力输出端连接，所述拧紧工具头与第一舱段对应端部连接。

13、本发明的优点与积极效果为：

14、1、本发明的多自由度调节机构包括轴向、升降和横向三个主动自由度，可以适应不同长度、直径规格产品舱段的支撑，并且还包括偏航和俯仰两个随动自动度，这可以更好地使舱段装配时可实现偏航和俯仰的自适应随动调节，从而满足舱段拧紧力矩的柔顺控制需要，尤其适用于薄壁舱段产品的大扭矩拧紧作业。

15、2、本发明的重力平衡机构包括轴向和升降两个主动自由度以实现支撑滚轮与舱段下侧相抵，同时所述重力平衡机构还通过横向弹簧和纵向弹簧实现产品舱段的横向和纵向弹性随动支撑调节，其中横向弹簧主要实现产品舱段的转动随动，而纵向弹簧主要实现产品舱段的重力平衡，从而使本发明可以更好地满足舱段拧紧力矩的柔顺控制需要。

技术特征：

1.一种大扭矩卧式调姿拧紧装置，其特征在于：包括设于同一架体(1)上的拧紧机构(2)、第一舱段支撑机构、第二舱段支撑机构和重力平衡机构(4)，其中第一舱段(7)两端分别通过对应侧第一舱段支撑机构上端的第一支撑组件(5)支撑，第一舱段(7)下侧设有重力平衡机构(4)，并且所述重力平衡机构(4)上端设有支撑所述第一舱段(7)的重力平衡自适应支撑组件，所述第一舱段(7)通过拧紧机构(2)驱动旋转，第二舱段(8)两端分别通过对应侧第二舱段支撑机构上端的第二支撑组件(6)支撑，并且第一舱段(7)远离拧紧机构(2)一端与第二舱段(8)对接，所述第一舱段支撑机构下端和第二舱段支撑机构下端均设有多自由度调节机构(3)。

2.根据权利要求1所述的大扭矩卧式调姿拧紧装置，其特征在于：所述多自由度调节机构(3)包括轴向移动座(304)、升降移动座(308)、横向移动座(312)、偏航转盘(313)和俯仰支撑座(314)，其中轴向移动座(304)一侧设有轴向驱动机构，并且所述轴向移动座(304)通过所述轴向驱动机构驱动沿着所述架体(1)移动，所述轴向移动座(304)上设有升降支撑座(307)和升降驱动机构，并且所述升降移动座(308)与所述升降支撑座(307)滑动连接并通过所述升降驱动机构驱动升降，所述升降移动座(308)上端设有横向驱动机构，并且横向移动座(312)与所述升降移动座(308)上端滑动连接并通过所述横向驱动机构驱动移动，所述偏航转盘(313)转动安装于所述横向移动座(312)上，并且所述偏航转盘(313)两侧设有俯仰支架(315)，所述俯仰支撑座(314)两侧分别铰接于对应的俯仰支架(315)上，所述第一支撑组件(5)和第二支撑组件(6)分别安装于对应的俯仰支撑座(314)上。

3.根据权利要求2所述的大扭矩卧式调姿拧紧装置，其特征在于：所述轴向移动座(304)一侧的轴向驱动机构包括移动驱动电机(301)和移动驱动齿轮(3031)，并且所述移动驱动齿轮(3031)通过所述移动驱动电机(301)驱动转动，所述架体(1)上设有移动驱动齿条(101)，并且所述移动驱动齿轮(3031)与所述移动驱动齿条(101)啮合。

4.根据权利要求2所述的大扭矩卧式调姿拧紧装置，其特征在于：所述升降移动座(308)扣置于所述升降支撑座(307)上，并且所述升降支撑座(307)两侧侧壁与所述升降移动座(308)两侧侧壁滑动连接，所述升降驱动机构包括升降驱动电机(306)、升降传动组件(305)和升降驱动丝杠(3071)，其中升降传动组件(305)包括传动带组件、传动输出轴(3052)和传动锥齿轮组件，所述升降驱动电机(306)的动力轴与传动带组件中的主动带轮同轴连接，传动带组件中的从动带轮与所述传动输出轴(3052)同轴连接，传动锥齿轮组件包括相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，其中第一锥齿轮竖直设置且安装于所述传动输出轴(3052)上，第二锥齿轮水平设置且安装于所述升降驱动丝杠(3071)，并且所述第二锥齿轮内部设有升降驱动丝母套装于所述升降驱动丝杠(3071)上，所述升降驱动丝杠(3071)上端与所述升降移动座(308)连接，所述升降支撑座(307)内部设有升降导向座(3072)，并且所述升降驱动丝杠(3071)可升降地设于所述升降导向座(3072)上。

5.根据权利要求2所述的大扭矩卧式调姿拧紧装置，其特征在于：所述升降移动座(308)上端设有横向驱动安装板(310)，并且所述横向驱动机构设于所述横向驱动安装板(310)中，所述横向移动座(312)下侧与所述横向驱动安装板(310)滑动连接，所述横向驱动机构包括横向驱动电机(311)和横向驱动丝杠(318)，并且横向驱动丝杠(318)通过所述横向驱动电机(311)驱动转动，所述横向移动座(312)下侧设有连接座，并且所述连接座内设有横向驱动丝母套装于所述横向驱动丝杠(318)上。

6.根据权利要求2所述的大扭矩卧式调姿拧紧装置，其特征在于：所述横向移动座(312)中部设有转盘轴承座(319)，并且所述偏航转盘(313)中部设有转轴转动安装于所述转盘轴承座(319)中，所述偏航转盘(313)下侧设有转盘滚轮(3131)沿着所述横向移动座(312)上侧滚动。

7.根据权利要求1所述的大扭矩卧式调姿拧紧装置，其特征在于：所述重力平衡机构(4)包括轴向调节座(402)和升降调节座(406)，其中轴向调节座(402)一侧设有轴向调节机构(401)，并且所述轴向调节座(402)通过所述轴向调节机构(401)驱动沿着架体(1)移动，所述轴向调节座(402)上设有升降调节机构(403)和重力平衡支撑座(404)，其中升降调节座(406)与所述重力平衡支撑座(404)滑动连接并通过所述升降调节机构(403)驱动升降，所述升降调节座(406)上端设有重力平衡自适应支撑组件。

8.根据权利要求7所述的大扭矩卧式调姿拧紧装置，其特征在于：所述重力平衡自适应支撑组件包括横向自适应支座(407)和纵向自适应支座(408)，其中所述横向自适应支座(407)下端与所述升降调节座(406)上端滑动连接，所述升降调节座(406)上端两侧设有弹簧安装板，所述横向自适应支座(407)两侧设有横向弹簧(4071)，并且所述横向弹簧(4071)外端与对应的弹簧安装板连接，所述横向自适应支座(407)内部设有纵向自适应支座(408)和纵向弹簧(412)，其中所述纵向自适应支座(408)两侧分别与所述横向自适应支座(407)两侧内壁滑动连接，所述横向自适应支座(407)内部底面上设有弹簧导向杆，并且所述纵向弹簧(412)下端套装于对应的弹簧导向杆上并与横向自适应支座(407)内部底面相抵，所述纵向弹簧(412)上端与所述纵向自适应支座(408)固连，所述纵向自适应支座(408)上端设有带支撑滚轮(410)的滚轮支撑架(409)。

9.根据权利要求1所述的大扭矩卧式调姿拧紧装置，其特征在于：所述第一支撑组件(5)包括第一上夹环(501)和第一下夹环(504)，其中第一下夹环(504)固设于对应的多自由度调节机构(3)上，第一上夹环(501)一端通过第一夹环铰轴与第一下夹环(504)对应端铰接，第一上夹环(501)另一端通过第一锁定装置(503)与第一下夹环(504)对应端固连，所述第一上夹环(501)内部和第一下夹环(504)内部均设有可伸缩调节的支撑轮(5021)；所述第二支撑组件(6)包括支撑调节驱动装置(601)、支撑滑座(602)、第二上夹环(604)和第二下夹环(603)，其中支撑调节驱动装置(601)和支撑滑座(602)设于对应的多自由度调节机构(3)上，并且所述支撑滑座(602)通过所述支撑调节驱动装置(601)驱动移动，第二下夹环(603)下端固装于所述支撑滑座(602)上，第二上夹环(604)一端通过第二夹环铰轴与第二下夹环(603)对应端铰接，第二上夹环(604)另一端通过第二锁定装置(606)与第二下夹环(603)对应端固连，所述第二上夹环(604)内部和第二下夹环(603)内部均设有快换夹箍(605)，并且所述快换夹箍(605)内部设有防护层(6051)。

10.根据权利要求1所述的大扭矩卧式调姿拧紧装置，其特征在于：所述拧紧机构(2)包括拧紧驱动装置(201)、拧紧调节滑座(203)、传动箱(204)、拧紧工具头(205)、拧紧支撑滑座(206)和调节驱动装置(208)，其中拧紧支撑滑座(206)可移动地设于所述架体(1)上，拧紧调节滑座(203)和调节驱动装置(208)设于所述拧紧支撑滑座(206)上，并且拧紧调节滑座(203)通过所述调节驱动装置(208)驱动移动，拧紧驱动装置(201)和传动箱(204)均设于所述拧紧调节滑座(203)上，并且拧紧驱动装置(201)动力轴与传动箱(204)的动力输入端连接，拧紧工具头(205)的后端轴与传动箱(204)的动力输出端连接，所述拧紧工具头(205)与第一舱段(7)对应端部连接。

技术总结
本发明涉及一种大扭矩卧式调姿拧紧装置，包括设于同一架体上的拧紧机构、第一舱段支撑机构、第二舱段支撑机构和重力平衡机构，其中第一舱段两端分别通过对应侧第一舱段支撑机构上端的第一支撑组件支撑，第一舱段下侧设有重力平衡机构，并且所述重力平衡机构上端设有支撑所述第一舱段的重力平衡自适应支撑组件，所述第一舱段通过拧紧机构驱动旋转，第二舱段两端分别通过对应侧第二舱段支撑机构上端的第二支撑组件支撑，并且第一舱段远离拧紧机构一端与第二舱段对接，所述第一舱段支撑机构下端和第二舱段支撑机构下端均设有多自由度调节机构。本发明通过多个机构的随动自由度的设计满足了舱段拧紧力矩的柔顺控制需要，能够保证产品舱段的顺利装配。

技术研发人员：丛郁楠,哈乐,孙银金,徐志刚,马雷,刘松凯,贺震宇
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24