一种自适应复位可调柔性支撑机构的制作方法

本发明涉及一种舱段对接用支撑机构，具体涉及一种自适应复位可调柔性支撑机构，属于舱段对接技术领域。

背景技术：

舱段对接是装备制造的重要环节之一，属于高精度装配。这个领域可参考的对接技术方案如下：1、采用激光定位、电磁驱动等技术实现柔性装配；2、波音公司采用托架支撑入位技术对机身位姿进行调整；3、国内在机身和弹体舱段对接的自适应入位柔性对接方面也做了很多研究和有益的探索，一般的主攻方向多数是激光定位、电机驱动等技术协调配合应用；4、另外就是借助吊装工具由人工装配的传统工艺方法。

现有的自动化对接技术装配过程中，受舱段整体外形加工误差和弹体姿态调整定位装置系统精度等因素影响，对接后的舱段间常会存在较大的装配内应力，直接影响装备的整体性能。再者，此类装配设备研制周期长，资金投入大，不适合型号研制初期工艺方案的选择。借助吊装工具手工装配的传统工艺方法，虽然可有效减小装配内应力，但是生产效率低，劳动强度大，且有一定的安全风险。

舱段类装备型号品种多，舱段对接装配属小批量生产工艺，对接过程中很难实现对舱段位姿的精确测量和定位。因此，亟待设计一种以减小装配内应力为目的的自适应装配技术，以此满足对舱段加工误差高度包容性，支撑柔性可控的技术要求。

技术实现要素：

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本发明为了解决对接后的舱段间存在较大的装配内应力，影响装备的整体性能的问题，进而提供一种自适应复位可调柔性支撑机构，用以实现调姿补偿功能，从而保证对接装配精度，有效减少舱段装配内应力。

方案：一种自适应复位可调柔性支撑机构，包括外球头基座、外瓣式球头压盖、球头套、胀紧套固定座、可调液压胀紧套、加压活塞螺栓、锁紧螺母、密封圈、球头轴、复位压缩弹簧、内球头基座、支撑弧板和内瓣式球头压盖；

所述外球头基座与外瓣式球头压盖安装在一起形成外球窝结构，所述内球头基座与内瓣式球头压盖安装在一起形成内球窝结构，球头套的球头端置于外球窝结构内，球头轴的球头端置于内球窝结构内，球窝结构用于实现机构自动调心，球头轴的轴端滑动插装在球头套的套筒端；

所述胀紧套固定座固定套装在球头套的套筒外壁上，可调液压胀紧套间隙套装在球头轴的轴上，可调液压胀紧套上开设注油加压孔，加压活塞螺栓安装于注油加压孔内，并通过锁紧螺母锁紧，加压活塞螺栓的轴端装有密封圈，用于对可调液压胀紧套内的液压油加压或泄压，使可调液压胀紧套内壁微变形；

复位压缩弹簧安装在内瓣式球头压盖和可调液压胀紧套之间，内球头基座和支撑弧板连接在一起。

进一步地：所述一种自适应复位可调柔性支撑机构还包括可调限位固定销，胀紧套固定座上开有径向孔，球头轴的轴上开有轴向限位槽，可调限位固定销依次插入径向孔和轴向限位槽，可调限位固定销将胀紧套固定座固定在球头套上，可调限位固定销的头部在轴向限位槽内沿球头轴轴线移动，对球头轴伸缩长度起到限位作用。

进一步地：所述内球头基座和支撑弧板螺接或焊接连接在一起。

进一步地：所述球头套的球头和球头轴的球头上均加工有中心孔，中心孔作为油槽储存润滑剂。如此设置，对球头给予润滑，自动调心更为灵活。

进一步地：所述径向限位槽的两侧面均为斜面，可调限位固定销的头部为锥面，且轴向限位槽两侧面是与可调限位固定销的头部锥面斜度一致的斜面。可对球头轴伸长缩短进行更稳定精准的极限限位。

进一步地：所述一种自适应复位可调柔性支撑机构还包括压盖螺钉，所述外球头基座与外瓣式球头压盖通过压盖螺钉安装在一起，所述内球头基座与内瓣式球头压盖也通过压盖螺钉安装在一起。

本发明所达到的效果为：

1、本发明的自适应复位可调柔性支撑机构的调姿过程不需要光电等器件及传动机构的操控，支撑机构结构简单，机构占用空间小，自适应支撑调姿方便可靠；

2、舱段类装备型号品种多，装备研制阶的段舱段对接装配属小批量生产工艺，而本发明的自适应复位可调柔性支撑机构制造成本低，易于制造，实用性强的特点，恰好适合在同类或相似领域的推广使用。

3、在自适应调姿到位后可以由加压螺栓对胀紧套油腔内油液施压将球头轴胀紧，支撑机构达到完全刚性，待舱段装配完成，打开舱段抱环开合弧段，舱段退出抱环，此过程操作方便灵活。

4、本发明是以减小装配内应力为目的的自适应装配技术，以此满足了对舱段加工误差高度包容性，支撑柔性可控的技术要求。

5、胀紧套具有全封闭结构，耐磨损，经久耐用，胀紧、松开球头轴操作简便，本发明的支撑机构拓展了液压胀紧套在对接装配系统上的应用。

附图说明

图1是本发明的一种自适应复位可调柔性支撑机构的示意图；

图2是本发明的应用状态图。

图中：1-外球头基座；2-外瓣式球头压盖；3-压盖螺钉；4-球头套；5-胀紧套固定座；6-可调限位固定销；7-可调液压胀紧套；8-注油加压孔；9-加压活塞螺栓；10-锁紧螺母；11-密封圈；12-球头轴；13-复位压缩弹簧；14-内球头基座；15-支撑弧板；16-内瓣式球头压盖；17-舱段；18-上抱环；19-下抱环；20-滚轮托架；a-自适应复位可调柔性支撑机构。

具体实施方式

为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在申请文件中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

实施例：参见图1和图2，本实施方式的一种自适应复位可调柔性支撑机构，包括外球头基座1、外瓣式球头压盖2、压盖螺钉3、球头套4、胀紧套固定座5、可调限位固定销6、可调液压胀紧套7、加压活塞螺栓9、锁紧螺母10、密封圈11、球头轴12、复位压缩弹簧13、内球头基座14、支撑弧板15和内瓣式球头压盖16；

所述外球头基座1与外瓣式球头压盖2通过压盖螺钉3安装在一起形成外球窝结构，所述内球头基座14与内瓣式球头压盖16通过压盖螺钉3安装在一起形成内球窝结构，球头套4的球头端置于外球窝结构内，球头轴12的球头端置于内球窝结构内，球窝结构用于实现机构自动调心，球头轴12的轴端滑动插装在球头套4的套筒端；所述球头套4的球头和球头轴12的球头上均加工有中心孔，中心孔作为油槽储存润滑剂，对球头给予润滑；

所述胀紧套固定座5固定套装在球头套4的套筒外壁上，可调液压胀紧套7间隙套装在球头轴12的轴上，可调液压胀紧套7上开设注油加压孔8，加压活塞螺栓9安装于注油加压孔8内，并通过锁紧螺母10锁紧，加压活塞螺栓9的轴端装有密封圈11，用于对可调液压胀紧套7内的液压油加压或泄压，使可调液压胀紧套7内壁微变形；

复位压缩弹簧13安装在内瓣式球头压盖16和可调液压胀紧套7之间，内球头基座14和支撑弧板15焊接连接在一起；

所述胀紧套固定座5上开有径向孔，球头轴12的轴上开有轴向限位槽，可调限位固定销6依次插入径向孔和轴向限位槽，可调限位固定销6将胀紧套固定座5固定在球头套4上，可调限位固定销6的头部在轴向限位槽内沿球头轴12轴线移动，对球头轴伸缩长度起到限位作用。所述轴向限位槽的两侧面均为斜面，可调限位固定销6的头部为锥面，且轴向限位槽两侧面是与可调限位固定销6的头部锥面斜度一致的斜面。

在可调液压胀紧套7未对球头轴12胀紧的自由状态下，球头轴12伸出最长，可调限位固定销6头部锥端处于球头轴12上的轴向限位槽的底端，如图1所示。可调液压胀紧套7未胀紧球头轴12，支撑弧板15未受外力作用时机构处于最大伸长状态，或机构处于设定的初始状态。

使用时，将四组本实施例的自适应复位可调柔性支撑机构a安装在舱段17的上抱环18、下抱环19的内侧，通常抱环成对使用，并放置于滚轮托架20上。如图2所示。

工作时，当支撑弧板15受外力大(或小)于可调液压胀紧套7与球头轴12之间的胀紧摩擦力与复位压缩弹簧13压缩弹力的合力时，支撑机构刚性降低，转变为柔性，机构被压缩(或拉伸复位)，释放被支撑舱段的部分自由度，实现误差的补偿，并使支撑压力、胀紧摩擦力与弹簧压缩力达到新的平衡，支撑机构再次处于刚性状态。

旋进或旋出加压活塞螺栓9，调整可调液压胀紧套7油腔内的压力，使其与球头轴12之间的胀紧力增大或减小，增大或减小其与球头轴12轴向摩擦力，从而增大或减小机构的刚性，在复位压缩弹簧13的共同作用下，机构达到自适应柔性支撑功能技术要求。

在自适应调姿到位后可以由加压活塞螺栓9对可调液压胀紧套7油腔内油液施压将球头轴12胀紧，支撑机构达到完全刚性，待舱段装配完成，打开舱段抱环开合弧段，舱段退出抱环，此过程操作方便灵活。

本实施例的具体创新总结为如下：

1、液压胀紧套与复位压缩弹簧的结合使用，在设定范围内降低装配支撑的刚性，释放被支撑舱段部分自由度，该支撑机构在自适应柔性装配系统中实现了调姿补偿功能，从而保证对接装配精度，有效减少舱段装配内应力。

2、液压胀紧套与球头座间起拉伸自适应复位作用的压缩弹簧的设置。

3、液压胀紧套胀紧力可调性能使球头轴可实现伸缩功能。

4、可调限位固定销在对固定座与球头套一起固定的同时兼有对球头轴伸缩长度的限位作用。

5、球头、球头窝结构自调心功能的应用。

本实施例的自适应复位可调柔性支撑机构的优点是：调姿定位方便可靠，自适应性强，结构简单、更换调整方便，制造成本低，具有很强的实用性，可用于不同规格尺寸舱段的对接自适应柔性支撑。

虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。