专利名称：用于航天器热试验真空容器的气动夹具的制作方法
用于航天器热试验真空容器的气动夹具技术领域
本发明属于航天器热试验真空容器研制应用领域，具体来说，涉及一种大型真空容器的气动夹具，以用于航天器热试验真空容器大门的预紧。
背景技术：
航天器热试验真空容器通过模拟空间的真空、冷黑等环境，用于完成卫星、飞船等飞行器热试验。气动夹具是对大型真空容器的大门进行预压紧的装置。大型真空容器由于结构尺寸大，不便于人工操作，因此一般使用气动夹具，进行远程控制操作，如五院总装与环境工程部的KM3、KM6等大型试验设备。
现有真空容器大门的气动夹具一般也是通过气缸的活塞推动或拉紧钩爪在夹具体的曲线滑槽内运动，使容器大门与筒体分离或压紧。但使用的气缸口径较小，若要达到真空容器大门预紧力的要求，则需要安装较多的夹具，降低了容器系统的可靠性。另外，为满足预紧力要求，在舱外航天试验舱等容器大门法兰上焊接了夹具压块，增加了大门法兰的焊接应力和变形。
真空容器大门气动夹具由于均布在大门法兰圆环上，受重力角度分布不均匀的影响，各个夹具的需要克服的阻力和施加的预紧力均不相同，常规气动夹具通过调速阀调节总气路供气压力，但不能分别调节各个夹具的供气压力，也就不能调节各个夹具的气缸推力，其影响是同一个大门上夹具所需的压紧松开时间不一致。
此外，真空容器大门开关状态和气动夹具夹紧分离状态存在逻辑顺序关系，即容器大门开启必须先确保气动夹具处于分离状态，而气动夹具必须在容器大门闭合后才能夹紧，若气动夹具处于闭合状态而大门不能进行闭合，否则就会发生机械碰撞，对整个设备造成极大的破坏。在以前使用的气动夹具系统中，气动夹具的夹紧和分离状态只能通过人工观察来判断，即气动夹具控制系统和大门运行控制系统是分别独立的操控，在设备运行是只能依靠操作人员根据现场观察情况进行逻辑判断，给人员操作和设备运行造成了一定的风险。为此，提供一种真空容器大门开关状态和气动夹具夹紧分离状态相匹配的气动夹具非常必要。发明内容
为了解决现有夹具的人工操作不便，存在安全风险的技术弊端，本发明提供了一种高精度、高安全性的大型真空容器的气动夹具。
本发明采用了如下的技术方案本发明的大型真空容器的气动夹具，包括气缸、滑块、推力轴、设置有滚动轴承的导向轴、钩爪、固定在待夹紧件上的夹具体，其中，汽缸内来回往复的活塞轴与滑块机械连接，滑块另一端连接有推力轴，钩爪由两块平行设置的勾形件组成，夹具体上开设有导向槽，推力轴穿过两块勾形件滑动设置在夹具体的导向槽内，导向轴以相同的连接方式与勾形件、夹具体连接并通过其滚动轴承在导向槽内滚动，以使在气缸活塞轴受气压作用而往复运动时，推力轴推动钩爪围绕导向轴沿夹具体上的导向槽旋转运动，从而使钩爪将待夹紧件压紧或松开。
其中，在钩形件的顶部内侧设置有压紧两待夹紧件的压头，且压头与钩形件形成一体结构。
其中，设置接近开关座、接近传感器以便检测夹具的松紧状态。
其中，所述待夹紧件为真空容器筒体法兰与真空容器大门法兰。
其中，每个夹具的气缸都配有双向节流调速阀，根据夹具在容器上的不同位置调节不同夹具的气缸推拉速度。
其中，夹具夹紧或松开状态通过接近传感器检测推力轴的位置来自动判断。
与现有的气动夹具相比，本发明的气动夹具解决了大型真空容器使用的气动夹具数量较多可靠性低、容器大门法兰上单独焊接压块引起大门法兰的变形、不能单独调节不同分布位置夹具的气缸推拉速度、夹具的分离压紧状态无法自动检测并与大门开关状态互锁保护等以前气动夹具的不足。
图I是本发明的气动夹具的结构正视图。
图2是本发明的气动夹具的结构剖视图；其中，I、气缸；2、活塞轴；3、气缸支座；4、滑块；5、推力轴；6、导向轴；7、轴承；8、夹具体；9、钩爪；10、压头。
具体实施方式
以下介绍的是作为本发明内容的具体实施方式
，下面通过具体实施方式
对本发明内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式
只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明的保护范围。
如图I所示，本发明的大型真空容器的气动夹具，包括气缸I、活塞轴2、气缸支座 3、滑块4、推力轴5、导向轴6、轴承7、夹具体8、钩爪9、压头10、接近开关座、接近传感器， 其中，气缸支座3 —端通过螺钉连接气缸1，另一端通过螺钉与夹具体8连接。夹具体8通过螺栓与容器固定。气缸I的活塞轴2与夹具体8的推力轴5通过滑块4连接，钩爪9前端通过焊接与压头10形成一个整体结构。当气缸I的活塞轴2在气压作用下往复运动时， 推力轴5推动钩爪9围绕导向轴6沿夹具体8上的曲线导向槽旋转运动，钩爪9通过压头 10将大门压紧或松开。接近开关座通过螺钉固定在夹具体8上，接近传感器固定在接近开关座上。
在一具体实施方式
中，夹具体8通过螺栓固定在容器筒体法兰上，每个夹具的气缸都配有双向节流调速阀，根据夹具在容器上分布部位不同调节不同夹具的气缸推拉速度。
在一具体实施方式
中，夹具体夹紧或松开状态通过接近传感器检测推力轴的位置来自动判断。
通常，大型真空容器设计为卧式，气动夹具是当容器大门与主筒体位置对准时对大门进行预压紧的装置。气缸活塞推动钩爪在夹具体的曲线导向滑槽内运动，使容器大门与筒体分离或压紧，从而实现开门或预紧要求。在气动夹具闭合后，通过传感器检测大门开关状态，作为设备真空抽气和大门开关操作的条件。通过气缸的活塞推动或拉紧钩爪在夹具体的滑槽内运行，使容器大门与筒体分离或压紧，从而实现预紧要求。
气动夹具钩爪采用20Cr材料加工，并将钩爪和压头采用整块材料一体加工成型， 减轻夹具结构重量，由于钩爪和压头集成在一起，避免了在容器大门法兰上单独焊接压块而引起大门法兰的变形。
根据气动夹具在容器上分布部位不同，夹具需要的气缸推拉力也不完全相同，因此每个气动夹具的气缸均通过独立的调速阀调节气路供气压力，从而使所有气动夹具满足协调一致的使用要求。
夹具的分离和压紧状态通过接近传感器检测推力轴的位置来自动判断，并将检测信号传送到大门总控PLC中，与大门开关状态实现互锁功能，即容器大门开启前气动夹具必须处于分离状态，而气动夹具必须在容器大门闭合后才能夹紧，若气动夹具处于闭合状态则大门不能进行闭合，避免发生机械碰撞，造成空间环境模拟器的破坏。每一个气动夹具上安装两个接近传感器，接近传感器安装在夹具体上的接近开关座，并将两个接近传感器的感应端分别对准夹具推力轴的初始位置和最终位置。
大型真空容器的大门预紧力经计算为3X IO5N,气缸供气管路压力为O. 5X IO6Pa, 选用Φ 300mm标准气缸，单个气缸实际工作面积O. 09 m2，总共设计使用了 8个气缸，均匀分布在筒体法兰上。由于钩爪和压块形成一个整体结构，因此该设备大门法兰上没有焊接压块。气缸系统包括空气过滤组合、控制阀体、执行气缸组成。电磁换向阀控制气缸动作方向， 每个气缸上的节流调速阀调节气缸速度，以满足使用要求。
选用欧姆龙直流二线式M12接近开关作为传感器，检测气动夹具推力轴的位置， 并将检测信号传送到大门总控PLC中，与大门开关状态实现互锁功能，即容器大门开启前气动夹具必须处于分离状态，而气动夹具必须在容器大门闭合后才能夹紧，若气动夹具处于闭合状态则大门不能进行闭合。每一个气动夹具上安装两个接近开关，分别对准夹具推力轴的初始位置和最终位置，根据夹具体的结构设计了接近开关座，接近开关通过螺栓固定在接近开关座上。
尽管上文对本发明的具体实施方式
给予了详细描述和说明，但是应该指明的是， 我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.用于航天器热试验真空容器气动夹具，包括气缸、活塞轴、气缸支座、滑块、推力轴、导向轴、轴承、夹具体、钩爪、压头、接近开关座、接近传感器，其特征在于，气缸支座一端通过螺钉连接气缸，另一端通过螺钉与夹具体连接，夹具体通过螺栓与容器固定，气缸的活塞轴通过滑块连接夹具体的推力轴，钩爪前端焊接有压头，当气缸活塞轴在气压作用下往复运动吋，推力轴推动钩爪围绕导向轴沿夹具体上的曲线导向槽旋转，钩爪带动压头将大门压紧或松开。
2.如权利要求I所述的大型真空容器的气动夹具，其特征在于，所述钩爪和压头形成一整体结构。
3.如权利要求I所述的大型真空容器的气动夹具，其特征在于，所述钩爪围绕导向轴和轴承在曲线导向槽内旋转。
4.如权利要求I所述的大型真空容器的气动夹具，其特征在于，所述夹具体通过螺栓固定在容器筒体法兰上。
5.如权利要求1-4任一项所述的大型真空容器的气动夹具，其特征在干，每个夹具的气缸都配有双向节流调速阀，根据夹具在容器上分布部位不同调节不同夹具的气缸推拉速度。
6.如权利要求5所述的大型真空容器的气动夹具，其特征在于，夹具夹紧或松开状态通过接近传感器检测推力轴的位置来自动判断。
全文摘要
本发明公开了一种用于航天器热试验真空容器的气动夹具，包括气缸、活塞轴、气缸支座、滑块、推力轴、导向轴、轴承、夹具体、钩爪、压头，其中，气缸支座一端通过螺钉连接气缸，另一端通过螺钉与夹具体连接。夹具体通过螺栓与容器固定。气缸的活塞轴通过滑块连接夹具体的推力轴，钩爪前端焊接有压头。当气缸活塞轴在气压作用下往复运动时，推力轴推动钩爪围绕导向轴沿夹具体上的曲线导向槽旋转，钩爪带动压头将大门压紧或松开。此外，在夹具体上设置了接近开关座，由接近开关上的接近传感器检测推力轴的位置，从而判断夹具的夹紧或松开状态，并将检测信号传送到大门总控PLC中，与大门开关状态实现互锁功能，保护大门系统不出现误操作。
文档编号G01M99/00GK102980784SQ201210499120
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者韩潇, 祁妍, 詹海洋, 茹晓勤, 郭峰, 霍光, 董雷 申请人:北京卫星环境工程研究所