航天器结构板翻转转运装置发明专利

专利名称：航天器结构板翻转转运装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111502859.9

专利申请（专利权）人：上海卫星装备研究所
权利人地址：上海市闵行区华宁路251号

专利发明（设计）人：张炜,闫晓,陈砚朋,李龙,郭成,孙敬文

专利摘要：本发明提供了一种航天器结构板翻转转运装置，包括：基座平台，用于承载并具有宽度和/或高度调节功能；固定框架，安装在所述基座平台上并用于安装被加工结构板，所述固定框架能够被调节至目标长度并能够在所述基座平台的驱使下被调节至目标宽度、目标高度、目标朝向中的至少一个目标，其中，所述目标长度和目标宽度匹配所述被加工结构板，本发明可实现航天器大尺寸结构板件的翻转、转运以及定角度固定功能，解决大尺寸结构板在翻转、转运过程中的安全性不足、操作不便捷等难题。

主权利要求：
1.一种航天器结构板翻转转运装置，其特征在于，具有驱动被加工结构板（4）精确转角控制、定角度悬停固定的功能，包括：基座平台（2），用于承载并具有宽度和/或高度调节功能；
固定框架（1），安装在所述基座平台（2）上并用于安装被加工结构板（4），所述固定框架（1）能够被调节至目标长度并能够在所述基座平台（2）的驱使下被调节至目标宽度、目标高度、目标朝向中的至少一个目标，其中，所述目标长度和目标宽度匹配所述被加工结构板（4）；
所述基座平台（2）通过自身所具有的滑动副配合水平动力机构实现宽度的调整进而获得所述的目标宽度，所述滑动副为外管套内管的滑动副结构，所述水平动力机构采用电机驱动或液压驱动，所述基座平台（2）能够以连续高度的调节方式或离散高度的调节方式调节自身的高度至所述目标高度用以匹配所述被加工结构板（4）所需的加工高度；
所述基座平台（2）能够通过所具有的转角伺服控制箱（21）能够驱使所述固定框架（1）绕轴心转动进而使所述固定框架（1）被修正至所述目标朝向；
所述固定框架（1）包括纵向导杆（11）、可伸缩加强梁（12）、分度定位转接件（13）以及滑移横梁组件（14）；
两根所述纵向导杆（11）平行布置，所述可伸缩加强梁（12）的两端、滑移横梁组件（14）的两端分别安装在两根所述纵向导杆（11）上且均与所述纵向导杆（11）垂直布置，所述可伸缩加强梁（12）的两端分别通过所述分度定位转接件（13）与两根所述纵向导杆（11）连接；
其中，两根所述纵向导杆（11）、可伸缩加强梁（12）均为可伸缩结构；
所述分度定位转接件（13）包括转轴（131）、分度盘（132）以及框架连接件（133）；
所述分度盘（132）套装在所述转轴（131）上且转轴（131）的一端安装在基座平台（2）上，框架连接件（133）的一侧安装在转轴（131）的另一端，框架连接件（133）的另一侧分别具有第一安装结构以及第二安装结构，所述第一安装结构、第二安装结构分别用于安装纵向导杆（11）、可伸缩加强梁（12）；
所述转角伺服控制箱（21）包括箱体（213）、转角伺服控制机构（214），所述转角伺服控制机构（214）安装在所述箱体（213）的内部；
转角伺服控制机构（214）包括底座（2141）、伺服电机（2142）、蜗轮蜗杆减速器（2143）、联轴器（2144）、转轴盖板（2145）、转轴支撑座（2146）、弹簧分度销（2147）、安装板（2148）、同步带轮（2149）、同步带（21410）、安装螺栓（21411），通过控制伺服电机（2142）转角能够实现对被加工结构板（4）的精确转角控制、定角度悬停固定；
所述安装板（2148）安装于底座（2141）上表面，依据伺服电机（2142）、蜗轮蜗杆减速器（2143）安装孔开有安装孔位，所述伺服电机（2142）、蜗轮蜗杆减速器（2143）与安装板（2148）通过螺栓（21411）连接，所述同步带轮（2149）分别穿入伺服电机（2142）转轴、蜗轮蜗杆减速器（2143）输入轴，所述同步带（21410）分别与两端带轮（2149）连接；
所述转轴支撑座（2146）螺接于底座（2141）的上表面，转轴支撑座（2146）开有U形孔，固定框架（1）两端分度定位转接件（13）转轴分别安装于所述U形孔内并与转轴支撑座（2146）建立转动副；U形孔两侧对称装有弹簧分度销（2147），所述弹簧分度销（2147）安装位置与分度盘（132）孔位相对应，弹簧分度销（2147）释放销钉端头穿过分度盘（132）所具有的腰形孔能够起到对所述固定框架（1）的定位锁死作用；
分度定位转接件（13）转轴与蜗轮蜗杆减速器（2143）输出轴通过联轴器（2144）连接，转轴盖板（2145）开有安装孔，通过螺栓与转轴支撑座（2146）上端面相连进而能够防止转轴（131）跳出。
2.根据权利要求1所述的航天器结构板翻转转运装置，其特征在于，所述基座平台（2）能够通过自身所具有的两个电动升降立柱（22）以连续高度的调节方式或离散高度的调节方式调节自身的高度至所述目标高度用以匹配所述被加工结构板（4）所需的加工高度。
3.根据权利要求2所述的航天器结构板翻转转运装置，其特征在于，所述电动升降立柱（22）采用三节式结构并具备断电自锁功能。
4.根据权利要求1所述的航天器结构板翻转转运装置，其特征在于，所述转角伺服控制箱（21）具有如下任一种或任多种结构：控制键；
显示器（212）；
锁定件。
5.根据权利要求2所述的航天器结构板翻转转运装置，其特征在于，所述基座平台（2）具有呈对称布置的两个基座结构框架（25）且所述电动升降立柱（22）以可拆卸的方式安装在所述基座结构框架（25）上。
6.根据权利要求1所述的航天器结构板翻转转运装置，其特征在于，所述基座平台（2）具有可移动和不可移动两种模式，在可移动模式下，所述基座平台（2）能够以滚动方式被推动，在不可移动模式下，所述基座平台（2）不能被推动。
7.根据权利要求1所述的航天器结构板翻转转运装置，其特征在于，所述被加工结构板（4）通过结构板连接件（3）以快压卡扣的形式的安装在所述固定框架（1）上。 说明书 : 航天器结构板翻转转运装置技术领域[0001] 本发明涉及航天器制造技术领域，具体地，涉及一种航天器结构板翻转转运装置。背景技术[0002] 航天器为满足轻量化设计要求，主体结构多采用轻量化铝蜂窝板。一方面，此类航天器结构件尺寸主要分布范围为：面尺寸500mm*500mm～3500mm*3500mm，厚度30～50mm，具有尺寸大、形状各异(多为矩形或多边形)、磕碰易损等特点。另一方面，航天器结构板作为航天器的主体结构，其上广泛分布有各类载荷安装孔/安装座、电缆、加热片、OSR等部组件，且为满足航天器系统热控要求，结构件表面通常需进行表面喷漆处理，整个航天器结构板的生产制造过程需多道工序加工制造。基于以上特点，结构板件制造过程通常需进行长距离转移与翻转双面作业。[0003] 传统制造过程中，结构板的搬运、翻转方式多采用人工作业方式，此类作业方式耗时耗力、操作极不便捷，且存在较大操作安全隐患，极易因为操作失误而导致工件发生磕碰或跌落现象，导致产品受损，甚至报废。[0004] 针对以上技术难点，亟待研发一种新的装置，以解决航天器大尺寸结构板在翻转、转运过程中的安全性不足、操作不便捷等问题。[0005] 专利文献CN204036120U公开了一种可调式航天薄壁板材翻转机构，包括底座、翻转臂、固定臂和动力源，所述翻转臂和固定臂的相对侧为待翻转板材的接触面，所述翻转臂的底端与所述底座上表面的框架铰接，所述固定臂与所述底座上表面的夹角小于90°且其底端焊接固定在所述底座上表面的框架上，所述翻转臂底端和所述固定臂底端之间的底座上表面露出有宽度与待翻转板材厚度相等的缝隙，用于提供翻转力的动力源设置在所述翻转臂和固定臂的相背对侧，但该设计不能调整被加工件的高度，通用性差。发明内容[0006] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种航天器结构板翻转转运装置。[0007] 根据本发明提供的一种航天器结构板翻转转运装置，包括：[0008] 基座平台，用于承载并具有宽度和/或高度调节功能；[0009] 固定框架，安装在所述基座平台上并用于安装被加工结构板，所述固定框架能够被调节至目标长度并能够在所述基座平台的驱使下被调节至目标宽度、目标高度、目标朝向中的至少一个目标，其中，所述目标长度和目标宽度匹配所述被加工结构板。[0010] 优选地，所述基座平台通过自身所具有的滑动副配合水平动力机构实现宽度的调整进而获得所述的目标宽度，所述水平动力机构采用电机驱动或液压驱动。[0011] 优选地，所述基座平台能够通过自身所具有的两个电动升降立柱以连续高度的调节方式或离散高度的调节方式调节自身的高度至所述目标高度用以匹配所述被加工结构板所需的加工高度。[0012] 优选地，所述电动升降立柱采用三节式结构并具备断电自锁功能。[0013] 优选地，所述基座平台能够通过所具有的转角伺服控制箱能够驱使所述固定框架绕轴心转动进而使所述固定框架被修正至所述目标朝向，其中，所述转角伺服控制箱具有如下任一种或任多种结构：[0014] 控制键；[0015] 显示器；[0016] 锁定件。[0017] 优选地，所述基座平台具有呈对称布置的两个基座结构框架且所述电动升降立柱以可拆卸的方式安装在所述基座结构框架上。[0018] 优选地，所述基座平台具有可移动和不可移动两种模式，在可移动模式下，所述基座平台能够以滚动方式被推动，在不可移动模式下，所述基座平台不能被推动。[0019] 优选地，所述固定框架包括纵向导杆、可伸缩加强梁、分度定位转接件以及滑移横梁组件；[0020] 两根所述纵向导杆平行布置，所述可伸缩加强梁的两端、滑移横梁组件的两端分别安装在两根所述纵向导杆上且均与所述纵向导杆垂直布置，所述可伸缩加强梁的两端分别通过所述分度定位转接件与两根所述纵向导杆连接；[0021] 其中，两根所述纵向导杆、可伸缩加强梁均为可伸缩结构。[0022] 优选地，所述分度定位转接件包括转轴、分度盘以及框架连接件；[0023] 所述分度盘套装在所述转轴上且转轴的一端安装在基座平台上，框架连接件的一侧安装在转轴的另一端，框架连接件的另一侧分别具有第一安装结构以及第二安装结构，所述第一安装结构、第二安装结构分别用于安装纵向导杆、可伸缩加强梁。[0024] 优选地，所述被加工结构板通过结构板连接件以快压卡扣的形式的安装在所述固定框架上。[0025] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：[0026] 1、本发明可实现航天器大尺寸结构板件的翻转、转运以及定角度固定功能，解决大尺寸结构板在翻转、转运过程中的安全性不足、操作不便捷等难题。[0027] 2、本发明可灵活调节基座平台宽度、高度，以及固定框架的几何尺寸，从而适应不同尺寸大小的被加工结构板固定需求，通用性好，可减小空间占用，提高结构板安装便捷性。[0028] 3、本发明可实现结构板的精确转角控制、定角度悬停固定，以适应不同工作场景的需求。[0029] 4、本发明采用模块化设计，制造便捷，维修方便，兼备结构板的翻转、转运及固定功能，可实现全工艺流程的单次装夹固定，多工序通用功能，减少了结构板多工序重复装夹固定，大大提高了生产效率。附图说明[0030] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：[0031] 图1为本发明的结构示意图；[0032] 图2为本发明中固定框架的结构示意图；[0033] 图3为本发明中分度定位转接件的结构示意图；[0034] 图4为本发明中滑移横梁组件的结构示意图；[0035] 图5为本发明中基座平台的结构示意图；[0036] 图6为本发明中基座结构框架的结构示意图；[0037] 图7为本发明中转角伺服控制机构的结构示意图。[0038] 图中示出：[0039] 固定框架1伺服电机2142[0040] 纵向导杆11涡轮蜗杆减速器2143[0041] 可伸缩加强梁12联轴器2144[0042] 中空加强梁121转轴盖板2145[0043] 转接杆122转轴支撑座2146[0044] 直线电机123弹簧分度销2147[0045] 分度定位转接件13安装板2148[0046] 转轴131同步带轮2149[0047] 分度盘132同步带21410[0048] 框架连接件133安装螺栓21411[0049] 第一连接槽1331第二连接槽1332[0050] 滑移横梁组件14电动升降立柱22[0051] 滑移接头141丝杠脚撑23[0052] 横梁导杆142万向轮24[0053] 滑移横梁143基座结构框架25[0054] 连接螺栓144纵梁251[0055] 手拧螺栓145侧拉杆252[0056] 基座平台2转接板253[0057] 转角伺服控制箱21加强梁254[0058] 控制按钮211中空横梁255[0059] 显示器212水平伸缩电机26[0060] 箱体213直线导杆27[0061] 转角伺服控制机构214结构板连接件3[0062] 底座2141被加工结构板4具体实施方式[0063] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。[0064] 实施例1：[0065] 本发明提供了一种航天器结构板翻转转运装置，包括固定框架1以及基座平台2，基座平台2用于承载并具有宽度和/或高度调节功能；固定框架1安装在基座平台2上并用于安装被加工结构板4，其中，被加工结构板4优选通过结构板连接件3以快压卡扣的形式的安装在固定框架1上。固定框架1能够被调节至目标长度并能够在基座平台2的驱使下被调节至目标宽度、目标高度、目标朝向中的至少一个目标，其中，目标长度和目标宽度匹配被加工结构板。[0066] 基座平台2能够通过自身所具有的滑动副配合水平动力机构实现宽度的调整进而获得的目标宽度，其中，水平动力机构可以采用电机驱动或液压驱动，在某些特定的应用场景，水平动力机构还可采用气缸驱动的方式，可用于特定尺寸被加工结构板4加工的需求。[0067] 基座平台2能够通过自身所具有的两个电动升降立柱22以连续高度的调节方式或离散高度的调节方式调节自身的高度至目标高度用以匹配被加工结构板4所需的加工高度，其中，电动升降立柱22优选采用三节式结构并具备断电自锁功能。[0068] 进一步地，基座平台2具有呈对称布置的两个基座结构框架25，电动升降立柱22以可拆卸的方式安装在基座结构框架25上。[0069] 基座平台2通过所具有的转角伺服控制箱21能够驱使固定框架1绕轴心转动进而使固定框架1被修正至目标朝向，其中，转角伺服控制箱21具有如下任一种或任多种结构：[0070] 控制键，可以手动操作，通过手动操作控制键可以进行参数设定或实现具体动作的执行；[0071] 显示器212，显示目标宽度、目标长度和/或目标朝向；[0072] 锁定件，采用自动锁定或手动锁定的结构以满足实际产品的需求。[0073] 本发明中的基座平台2具有可移动和不可移动两种模式，在可移动模式下，基座平台2能够以滚动方式被推动，例如基座结构框架25的下方设置有万向轮24，在不可移动模式下，基座平台2不能被推动，例如基座结构框架25上设置有丝杠脚撑23，通过操作丝杠脚撑23使得滚轮不能着地，实现基座结构框架25的支撑状态，此时不能够被移动。[0074] 具体地，固定框架1包括纵向导杆11、可伸缩加强梁12、分度定位转接件13以及滑移横梁组件14，两根纵向导杆11平行布置，可伸缩加强梁12的两端、滑移横梁组件14的两端分别安装在两根纵向导杆11上且均与纵向导杆11垂直布置，可伸缩加强梁12的两端分别通过分度定位转接件13与两根纵向导杆11连接，其中，两根纵向导杆11、可伸缩加强梁12均为可伸缩结构。[0075] 进一步地，分度定位转接件13包括转轴131、分度盘132以及框架连接件133，分度盘132套装在转轴131上且转轴131的一端安装在基座平台2上，框架连接件133的一侧安装在转轴131的另一端，框架连接件133的另一侧分别具有第一安装结构以及第二安装结构，第一安装结构、第二安装结构分别用于安装纵向导杆11、可伸缩加强梁12。[0076] 需要说明的是，本发明中的目标宽度、目标高度、目标长度、目标朝向均针对被加工结构板4定义，对于不同尺寸的被加工结构板4需要将固定框架1调整至不同的目标宽度和目标长度以匹配被加工结构板4的安装，在安装被加工结构板4或者加工被加工结构板4时都需要将固定框架1目标高度以便于被加工结构板4的安装或者便于被加工结构板4的加工作业，在被加工结构板4加工过程中，为了加工的需要，也需要不断的调整被加工结构板4的朝向，即目标朝向，当调节至目标朝向时通过锁定件将固定框架1锁定，便于进一步的加工作业。[0077] 实施例2：[0078] 本实施例为实施例1的优选例。[0079] 本实施例提供了一种航天器结构板翻转转运装置，包括固定框架1、基座平台2以及结构板连接件3，如图1～图7所示，固定框架1安装于基座平台2上，被加工结构板4通过侧面或上下表面的安装孔与结构板连接件3螺栓连接，结构板连接件3快压卡扣与固定框架1连接。[0080] 如图2所示，固定框架1包括纵向导杆11、可伸缩加强梁12、分度定位转接件13、滑移横梁组件14。纵向导杆11开有槽道，成对镜像安装，分度定位转接件12成对镜像螺接于纵向导杆11中部，滑移横梁组件14分别从纵向导杆11两端穿入纵向导杆11，与纵向导杆11组成滑移副；可伸缩加强梁12与分度定位转接件13加强梁接口螺接。通过调节两滑移横梁组件14相对位置及可伸缩加强梁12的横向伸缩量，可灵活调节固定框架1的几何尺寸，从而适应不同尺寸被加工结构板4的固定需要，且节约空间。[0081] 如图3所示，分度定位转接件13包括转轴131、分度盘132、框架连接件133，各零部件通过焊接连接；转轴131为阶梯轴，端部开有键槽；分度盘132上开有腰形孔且腰型孔呈等间距圆形阵列布置，分度盘132中心开有圆孔，转轴131穿有圆孔与分度盘132焊接连接；框架连接件133呈T形结构，上端开有与纵向导杆11相匹配的第一连接槽1331、下端开有与可伸缩加强梁13相匹配的第二连接槽1332，第一连接槽1331为第一安装结构，第二连接槽1332为第二安装结构，各槽道端面开有腰形通孔。[0082] 如图4所示，滑移横梁组件14包括滑移接头141、横梁导杆142、滑移横梁143、连接螺栓144、手拧螺栓145；横梁导杆142为中空结构，横梁导杆142成对安装于滑移横梁143两端，与滑移横梁143组成滑移副；滑移接头141开有矩形导孔，导孔侧壁中心开有螺纹孔；纵向导杆11穿过滑移接头141矩形导孔与滑移接头141组成滑移副；滑移接头141与横梁导杆142通过连接螺栓144连接；手拧螺栓145与导孔侧壁中心螺纹孔组成螺纹副，对滑移横梁组件14起限位固定作用，其中，滑移横梁142选用带槽道4040W重型铝型材。[0083] 如图2所示，可伸缩加强梁12包括中空加强梁121、转接杆122、直线电机123，转接杆122穿入相对的中空加强梁121内部，与一端中空加强梁121螺接，与另一端中空加强梁121组成滑移副，直线电机123底部安装于转接杆122内，底部与转接杆122相连，活动端部伸出转接杆122与中空加强梁121相连。[0084] 如图5、图6所示，基座平台2包括转角伺服控制箱21、电动升降立柱22、丝杠脚撑23、万向轮24、基座结构框架25、水平伸缩电机26、直线导杆27；基座结构框架25成对镜像安装，基座结构框架25下端装有丝杠脚撑23及万向轮24，相对的中空横梁255内穿有直线导杆27，中空横梁255与导杆27组成滑移副。基座结构框架25两加强梁254之间装有直线推杆电机26，直线推杆电机26两端通过螺栓与两加强梁254连接，通过控制直线推杆电机26伸缩行程，可灵活调节基座平台2的宽度，以达到节约空间，同时适应不同尺寸被加工结构板4安装需求。[0085] 电动升降立柱22成对安装于基座结构框架25内，且采用同一控制器，保证两侧电动升降立柱的同步性。通过控制电动升降立柱22行程，可灵活调节固定框架1整体高度，获得目标高度，以实现在底位置状态对被加工结构板4的便捷安装，在高位置状态满足大尺寸被加工结构板4的翻转空间需求。电动升降立柱22上端面装有转角伺服控制箱21。[0086] 如图6所示，基座结构框架25包括纵梁251、侧拉杆252、转接板253、加强梁254、横梁255，各零部件之间通过焊接连接，依据基座平台2内电动升降立柱22、水平伸缩电机26、丝杠脚撑23及万向轮24的安装位置，在各梁及转接板253内开有安装孔。[0087] 本实施例中，电动升降立柱22采用三节式电动升降立柱，行程≥500mm，单电机承重≥500kg，电动升降立柱22具备断电自锁功能。[0088] 如图5、图6、图7所示，转角伺服控制箱21包括控制按钮211、显示器212、箱体213、转角伺服控制机构214；显示器212、控制按钮211安装于箱体213外壁；转角伺服控制机构214安装与箱体213内部。[0089] 转角伺服控制机构214包括底座2141、伺服电机2142、涡轮蜗杆减速器2143、联轴器2144、转轴盖板2145、转轴支撑座2146、弹簧分度销2147、安装板2148、同步带轮2149、同步带21410、安装螺栓21411。通过控制伺服电机2142转角可实现对被加工结构板4的精确转角控制、定角度悬停固定，以适应不同工作场景需求[0090] 安装板2148垂直焊接于底座2141上表面，依据伺服电机2142、涡轮蜗杆减速器2143安装孔开有安装孔位。[0091] 伺服电机2142、涡轮蜗杆减速器2143与安装板2148通过螺栓21411连接。[0092] 同步带轮2149分别穿入伺服电机转轴2142及涡轮蜗杆减速器2143输入轴，与各轴通过平键连接。[0093] 同步带21410依据带轮2149直径、间距及规格选配，且分别与两端带轮2149连接。[0094] 转轴支撑座2146螺接于底座2141的上表面，转轴支撑座2146开有U形孔，固定框架1两端分度定位转接件13转轴分别安装于支撑座2146开U形孔内，与转轴支撑座2146建立转动副；U形孔两对称装有弹簧分度销2147。[0095] 弹簧分度销2147安装位置与分度盘132孔位相对应，弹簧分度销2147释放销钉端头穿过分度盘132腰形孔，弹簧分度销2147作为锁定件，可起到对固定框架1的定位锁死作用。[0096] 分度定位转接件13转轴与涡轮蜗杆减速器2143输出轴通过联轴器2144连接，转轴盖板2145开有安装孔，通过螺栓与转轴支撑座2146上端面相连，防止转轴131跳出。[0097] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。[0098] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

专利地区：上海

专利申请日期：2021-12-09

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN114310815B