[发明专利]一种面向大型航天器薄壁舱体的高精度调姿装备

权利要求书

1.一种面向大型航天器薄壁舱体的高精度调姿装备，其特征在于：包括第一舱体平台(1)、第二舱体平台(2)、第一固定托架组件(3)、第二移动托架组件(4)、导轨滑块组件(5)、第三移动托架组件(6)、第四固定托架组件(7)、万向脚轮(8)、调节支腿(9)、主动执行机构(10)、随动执行机构(11)、轴向限位机构(12)、辅助支撑装置(13)、位置反馈组件(14)、第一控制系统(15)、第二控制系统(16)、转运结构(17)和吊装结构(18)；其中，第一舱体平台(1)上分别装有用于薄壁舱体第一前端环状单元支撑的第一固定托架组件(3)、用于薄壁舱体第一后端环状单元支撑的第二移动托架组件(4)、用于第二移动托架组件(4)沿舱体轴线方向位置调整的导轨滑块组件(5)、用于舱体在装配大厅内快速转运的万向脚轮(8)、用于舱体高度调整和俯仰调整的调节支腿(9)、用于舱体气浮转运或电动转运的转运结构(17)、用于自身吊装转运的吊装结构(18)和用于舱体姿态调整的第一控制系统(15)；

第二舱体平台(2)上分别装有用于薄壁舱体第二前端环状单元支撑的第三移动托架组件(6)、用于薄壁舱体第二后端环状单元支撑的第四固定托架组件(7)、用于第三移动托架组件(6)沿舱体轴线方向位置调整的导轨滑块组件(5)、用于舱体在装配大厅内快速转运的万向脚轮(8)、用于舱体高度调整和俯仰调整的调节支腿(9)、用于舱体气浮转运或电动转运的转运结构(17)、用于自身吊装转运的吊装结构(18)和第二控制系统(16)；第一固定托架组件(3)、第二移动托架组件(4)、第三移动托架组件(6)、第四固定托架组件(7)上分别装有用于薄壁舱体滚转驱动的主动执行机构(10)一套、用于薄壁舱体滚转随动的随动执行机构(11)一套、用于舱体滚转过程中端面限位的轴向限位机构(12)两套、用于舱体滚转过程中防侧滚的辅助支撑装置(13)两套、用于舱体滚转线速度实时采集的位置反馈组件(14)一套；

第一舱体平台(1)采用矩形钢管焊接结构，局部焊接筋板进行加强，成为具有封闭结构的整体结构件；第一舱体平台(1)焊后进行整体组合加工，作为接口安装基准面；第一舱体平台(1)的下表面焊接万向脚轮(8)、调节支腿(9)、转运结构(17)的接口，上表面焊接第一固定托架组件(3)、导轨滑块组件(5)的接口，宽度方向上的一端焊接第二舱体平台(2)的对接接口；第一舱体平台(1)在间距5390mm相对于质心对称位置设置吊装结构(18)，用于装备自身的吊装转运；

第二舱体平台(2)采用矩形钢管焊接结构，局部焊接筋板进行加强，成为具有封闭结构的整体结构件；第二舱体平台(2)焊后进行整体组合加工，作为接口安装基准面；第二舱体平台(2)的下表面焊接万向脚轮(8)、调节支腿(9)、转运结构(17)的接口，上表面焊接第四固定托架组件(7)、导轨滑块组件(5)的接口，宽度方向上的一端焊接第一舱体平台(1)的对接接口；第二舱体平台(2)在间距6570mm相对于质心对称位置设置吊装结构(18)，用于装备自身的吊装转运；

所述第一固定托架组件(3)包括第一基座底板(31)、第一前支撑立板(32)、第一后支撑立板(33)、第一顶板(34)和若干第一筋板(35)；第一固定托架组件(3)采用厚度20mm的Q235或Q345钢板焊接而成，在所有焊接工作完成后采用组合加工的方法保证整体精度；第一前支撑立板(32)设有主动执行机构(10)和随动执行机构(11)的连接孔，第一后支撑立板(33)设有主动执行机构(10)和随动执行机构(11)的连接孔；第一前支撑立板(32)上主动执行机构(10)连接孔与第一后支撑立板(33)上主动执行机构(10)连接孔共轴，共轴轴线平行于第一基座底板(31)；第一前支撑立板(32)上随动执行机构(11)连接孔与第一后支撑立板(33)上随动执行机构(11)连接孔共轴，共轴轴线平行于第一基座底板(31)和第一前支撑立板(32)、第一后支撑立板(33)上的主动执行机构(10)连接孔轴线；第一基座底板(31)为第一固定托架组件(3)与第一舱体平台(1)的固定连接接口；第一顶板(34)上设有轴向限位机构(12)的固定连接接口、辅助支撑装置(13)的固定连接接口；第一固定托架组件(3)的中间设有位置反馈组件(14)的固定连接接口；

所述第二移动托架组件(4)包括第二滑块安装座(41)、第二基座底板(42)、第二前支撑立板(43)、第二后支撑立板(44)、第二顶板(45)和若干第二筋板(46)；第二移动托架组件(4)采用厚度20mm的Q235或Q345钢板焊接而成，在所有焊接工作完成后采用组合加工的方法保证整体精度；第二前支撑立板(43)设有主动执行机构(10)和随动执行机构(11)的连接孔，第二后支撑立板(44)设有主动执行机构(10)和随动执行机构(11)的连接孔；第二前支撑立板(43)上主动执行机构(10)连接孔与第二后支撑立板(44)上主动执行机构(10)连接孔共轴，且与第一固定托架组件(3)的主动执行机构(10)连接孔共轴，共轴轴线平行于第二基座底板(42)；第二前支撑立板(43)上随动执行机构(11)连接孔与第二后支撑立板(44)上随动执行机构(11)连接孔共轴，且与第一固定托架组件(3)的随动执行机构(11)连接孔共轴，共轴轴线平行于第二基座底板(42)和第二前支撑立板(43)、第二后支撑立板(44)上的主动执行机构(10)连接孔的轴线；第二滑块安装座(41)通过导轨滑块组件(5)与第一舱体平台(1)连接，实现第二移动托架组件(4)在第一舱体平台(1)上沿舱体轴线方向的位置调整，通过导轨限位块实现第二移动托架组件(4)在第一舱体平台(1)上沿着舱体轴线方向上的固定，从而适应不同长度的薄壁舱体或者整舱的总装需求；第二顶板(45)上设有轴向限位机构(12)的固定连接接口以及辅助支撑装置(13)的固定连接接口；第二移动托架组件(4)的中间设有位置反馈组件(14)的固定连接接口；第二移动托架组件(4)上设置沿着舱体轴向双方向的轴向限位机构(12)连接接口，分别适用于第一舱体平台(1)单独使用，或者第一舱体平台(1)与第二舱体平台(2)在双平台对接口使用工况；

所述第三移动托架组件(6)包括第三滑块安装座(61)、第三基座底板(62)、第三前支撑立板(63)、第三后支撑立板(64)、第三顶板(65)和若干第三筋板(66)；第三移动托架组件(6)采用厚度20mm的Q235或Q345钢板焊接而成，在所有焊接工作完成后采用组合加工的方法保证整体精度；第三前支撑立板(63)设有主动执行机构(10)和随动执行机构(11)的连接孔，第三后支撑立板(64)设有主动执行机构(10)和随动执行机构(11)的连接孔；第三前支撑立板(63)上主动执行机构(10)连接孔与第三后支撑立板(64)上主动执行机构(10)连接孔共轴，共轴轴线平行于第三基座底板(62)；第三前支撑立板(63)上随动执行机构(11)连接孔与第三后支撑立板(64)上随动执行机构(11)连接孔共轴，共轴轴线平行于第三基座底板(62)和第三前支撑立板(63)、第三后支撑立板(64)上的主动执行机构(10)连接孔的轴线；在第一舱体平台(1)与第二舱体平台(2)通过双平台对接接口进行定位组合后，第三移动托架组件(6)的主动执行机构(10)连接孔与第一固定托架组件(3)的主动执行机构(10)连接孔、第二移动托架组件(4)的主动执行机构(10)连接孔均共轴，共轴轴线平行于第三基座底板(62)；在第一舱体平台(1)与第二舱体平台(2)通过双平台对接接口进行定位组合后，第三移动托架组件(6)的随动执行机构(11)连接孔与第一固定托架组件(3)的随动执行机构(11)连接孔、第二移动托架组件(4)的随动执行机构(11)连接孔均共轴，共轴轴线平行于第三基座底板(62)；第三滑块安装座(61)通过导轨滑块组件(5)与第二舱体平台(2)连接，实现第三移动托架组件(6)在第二舱体平台(2)上沿舱体轴线方向的位置调整，通过导轨限位块实现第三移动托架组件(6)在第二舱体平台(2)上沿着舱体轴线方向上的固定，从而适应不同长度的薄壁舱体或者整舱的总装需求；第三顶板(65)上设有轴向限位机构(12)的固定连接接口以及辅助支撑装置(13)的固定连接接口；第三移动托架组件(6)的中间设有位置反馈组件(14)的固定连接接口；

所述第四固定托架组件(7)包括第四基座底板(71)、第四前支撑立板(72)、第四后支撑立板(73)、第四顶板(74)和若干第四筋板(75)；第四固定托架组件(7)采用厚度20mm的Q235或Q345钢板焊接而成，在所有焊接工作完成后采用组合加工的方法保证整体精度；第四前支撑立板(72)设有主动执行机构(10)和随动执行机构(11)的连接孔、第四后支撑立板(73)设有主动执行机构(10)和随动执行机构(11)的连接孔；第四前支撑立板(72)上主动执行机构(10)连接孔与第四后支撑立板(73)上主动执行机构(10)连接孔共轴，共轴轴线平行于第四基座底板(71)、第三移动托架组件(6)的主动执行机构(10)连接孔；第四前支撑立板(72)上随动执行机构(11)连接孔与第四后支撑立板(73)上随动执行机构(11)连接孔共轴，共轴轴线平行于第四基座底板(71)和第四前支撑立板(72)、第四后支撑立板(73)上的主动执行机构(10)连接孔轴线，且与第三移动托架组件(6)的随动执行机构(11)连接孔平行；第四基座底板(71)为第四固定托架组件(7)与第二舱体平台(2)的固定连接接口；第四顶板(74)上设有轴向限位机构(12)、辅助支撑装置(13)的固定连接接口；第四固定托架组件(7)的中间设有位置反馈组件(14)的固定连接接口；

所述万向脚轮(8)包括脚轮座(81)、立柱(82)、方向锁(83)、面刹(84)、轮轴(85)和包胶轮体(86)；脚轮座(81)为万向脚轮(8)的安装接口，用于与第一舱体平台(1)或第二舱体平台(2)进行螺接；方向锁(83)实现万向脚轮(8)的转向锁定，面刹(84)为双轮同时刹车装置，同时还配有弹簧装置，使得万向脚轮(8)能够防震和自动平衡地面的不平度；

所述调节支腿(9)包括支撑法兰(91)、球铰(92)、丝杠机构(93)、壳体(94)、尾罩支架(95)和驱动组件(96)；调节支腿(9)采用丝杠运动式，工作原理为蜗轮驱动丝杠进行直线运动，运行过程中丝杠不旋转；支撑法兰(91)通过球铰(92)与丝杠连接，且支撑法兰(91)与地面接触的一侧粘贴5mm厚硅橡胶垫和0.1mm特氟隆胶带纸，用于降低厂区地面引发压痕、凹坑的影响；调节支腿(9)的高度进行装备的俯仰调整，实现舱体的姿态调整；

所述主动执行机构(10)包括第一摩擦轮(101)、主动轮轴(102)、第一角接触球轴承(103)、第一轴承座(104)、第一轴承端盖(105)、膜片联轴器(106)、行星齿轮减速器(107)和伺服电机(108)；每个第一摩擦轮(101)两端使用第一角接触球轴承(103)支撑，第一角接触球轴承(103)承受较大径向载荷；膜片联轴器(106)将主动轮轴(102)与行星齿轮减速器(107)进行同轴安装，伺服电机(108)直接安装在行星齿轮减速器(107)的输入端；第一轴承座(104)固定安装在各托架组件前支撑立板、后支撑立板的主动执行机构(10)连接孔内；

所述随动执行机构(11)包括第二摩擦轮(111)、随动轮轴(112)、第二角接触球轴承(113)、第二轴承座(114)和第二轴承端盖(115)；第二轴承座(114)固定安装在各托架组件的前支撑立板、后支撑立板的随动执行机构(11)连接孔内；第二摩擦轮(111)与主动执行机构(10)的第一摩擦轮(101)一致；

轴向限位机构(12)包括定向轮(121)、斜角安装基座(122)；定向轮(121)垂直于舱体轴线安装，采用抗冲击型固定式可随动平轮，轮子表面包覆聚氨酯，定向轮(121)的轮面宽度和安装高度匹配于舱体的前端、后端环状单元；每个托架组件上设置两套轴向限位机构(12)，在各托架组件宽度方向上的左右两侧对称布置；

辅助支撑装置(13)包括下滑座组件(131)、中滑座组件(132)、上辅助组件(133)和辅助轮(134)；辅助支撑装置(13)位于托架组件的顶板上部左右两侧，对舱体前端环状单元或后端环状单元的环面形成112°的包角，防止薄壁舱体在落放、滚转或转运时出现侧滚；辅助支撑装置(13)为二自由度可调节结构，可沿着舱体轴线方向或水平面内垂直于舱体轴线方向进行辅助轮(134)位置调整；当舱体在装备上落放平稳后，调整辅助支撑装置(13)与舱体前端环状单元或后端环状单元的环面小间隙贴合，从而实现对舱体的辅助支撑与可靠停放；

位置反馈组件(14)包括小摩擦轮(141)、角度传感器(142)、联轴器(143)、支架(144)、弹簧(145)和底座(146)；小摩擦轮(141)采用尼龙材料，通过弹簧(145)保证小摩擦轮(141)与舱体前端环状单元或后端环状单元的外环面贴紧，小摩擦轮(141)实时随着舱体环状单元的转动而运动，实现对舱体滚转线速度的数据采集和比较；角度传感器(142)与小摩擦轮(141)同轴安装，实时测量舱体的旋转速度和滚转状态监控；位置反馈组件(14)在各托架组件的中间位置分别安装一套。