一种用于导弹弹筒对接的六自由度调姿平台及调姿方法

摘要

本发明公开了一种用于导弹弹筒对接的六自由度调姿平台及调姿方法，属于自动化装配技术领域。其组成包括调姿机构和轴向进给机构，所述调姿机构与轴向进给机构通过第一连接板固接，所述调姿机构包括垂直调整机构，水平调整机构和横滚调整机构，所述调姿机构和所述的第一连接板可有若干个。利用若干个调姿机构和轴向进给机构相互配合实现了导弹弹筒俯仰、偏航、垂直、水平、滚转、轴向进给六自由度位姿调整。本发明具有自动化程度高、适应性强、操作容易、装配效率高、调姿方法简单、高效等特点。

说明书

技术领域

本发明涉及自动化装配技术领域，更具体地说，是涉及一种用于导弹弹筒对接的六自由度调姿平台及调姿方法。

背景技术

在导弹生产装配过程中，实现导弹弹筒与弹筒对接架的精准对接是装填任务中的重要环节。导弹弹筒对接过程一般分为三个阶段：第一步，将弹筒放置到支撑单元上；第二步，根据对接架端面的位姿信息完成弹筒的调整；第三步，将对接架端面与弹筒端面固接，完成对接任务。传统的导弹弹筒对接设备采用人工对准方式调整弹筒位姿，需要通过工人以手摇方式和视觉检测完成对接任务。这一方法自动化程度低，对接效率取决于对接装填人员的经验，会出现反复性装填，装弹过程周期较长等问题。

目前，应用于导弹，火箭，舱段的自动对接装置已较大程度解决了装配难度大、效率低、精度无法保证等问题。但是，由于目前的自动化装配技术并未成熟，尚没有一套统一的自动装配方案。针对现有的自动对接装置专利中，存在以下问题，1、现有的自动对接装置不能实现对接部件的六自由度调整，如CN 107953106 A，利用升降微调机构、横向微调机构和轴向加力机构，实现导弹舱段沿X、Y、Z三个方向的平移运动，但并不能实现舱段的俯仰、偏航和滚转运动的调节。2、由于导弹弹筒具有长度和质量大，且弹筒型号广泛等特点，这就需要自动对接装置实现不同型号弹筒的自动对接，而目前的自动对接装置一旦对接部件超过一定尺寸，便无法完成自动对接任务，局限性较强，如CN 109396784 A。3、针对不同型号部件的自动对接，现有装置通过人工改变调整机构在导轨上的安装位置，实现对接部件的支撑后，再利用夹持机构和调姿机构完成对接部件的夹紧和调姿，如CN 107932361 A，该对接装置在每次放置对接部件前，都需要人工进行对接部件直径与调整机构间隔距离的比对，改变机构的安装位置，准备时间较长，效率较低，并未实现不同型号部件从支撑到调姿的全自动化对接。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提出一种用于导弹弹筒对接的六自由度调姿平台及调姿方法，该调姿平台机构夹持力调节方便，可实现不同型号的导弹弹筒六自由度调节。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于导弹弹筒对接的六自由度调姿平台，包括调姿机构和轴向进给机构，所述调姿机构与轴向进给机构通过第一连接板固接，所述调姿机构包括垂直调整机构，水平调整机构和横滚调整机构，所述水平调整机构下端与垂直调整机构通过支座固接，所述水平调整机构的水平滑块与横滚调整机构通过第二连接板固接，所述调姿机构和所述的第一连接板可有若干个。

作为优选，所述垂直调整机构包括支座，升降丝杠，垂直底座，和升降伺服电机，所述升降丝杠上端与支座固接，所述垂直底座包括蜗轮和蜗杆，所述升降伺服电机输出轴与蜗杆同轴线连接，升降伺服电机驱动蜗杆旋转，带动蜗轮转动，升降丝杠与蜗轮构成移动副。

作为优选，所述水平调整机构包括两个第二连接板，两个水平滑块，水平丝杠，水平机架和水平伺服电机，所述水平机架内安装有水平丝杠，所述水平丝杠与水平滑块构成移动副，所述水平伺服电机输出轴与水平丝杠同轴线连接。

作为优选，所述横滚调整机构包括卡扣，两个圆弧支架，三个横滚调整组件，圆弧底座，所述两个圆弧支架上端通过卡扣连接，每个圆弧支架下端与圆弧底座铰接，所述三个横滚调整组件均布于圆弧支架和圆弧底座上，每个横滚调整组件包括液压缸，摩擦轮，圆柱销，连接端架和横滚伺服电机，所述摩擦轮铰接在液压缸活塞杆端部，所述横滚伺服电机与连接端架固接，横滚伺服电机输出轴与摩擦轮同轴线连接。

作为优选，所述轴向进给机构包括底架，线性滑轨，齿条，齿轮轴，轴向伺服电机和第一连接板，所述底架包括第一底架和第二底架，所述线性滑轨固定在底架上，线性滑轨包括导轨和若干个轴向滑块，所述轴向滑块与导轨构成移动副，导轨与底架固接，轴向滑块与第一连接板固接，所述第二底架一侧设有齿条，所述轴向伺服电机与第一连接板固接，轴向伺服电机输出轴与齿轮轴固接，齿轮轴与齿条啮合。

作为优选，如果导弹弹筒质量过大，可在轴向伺服电机输出端添加行星减速器，或者用液压马达替换轴向伺服电机，增大驱动力矩。

作为优选，所述卡扣上加工有锁紧槽，可实现横滚调整机构上的圆弧支架快速锁紧。

作为优选，打开卡扣，张开圆弧支架，利用起重机将导弹弹筒悬停于调姿机构的横滚调整机构内，闭合圆弧支架，锁紧卡扣，圆弧支架和圆弧底座围绕导弹弹筒形成闭环，调整导弹弹筒悬停位置，使导弹弹筒轴线和闭环中心线大致重合。

作为优选，所有横滚调整组件的液压缸缸杆同时伸出，使摩擦轮顶紧导弹弹筒的外壁，调节液压缸油压，可以改变横滚调整机构对于导弹弹筒的夹紧程度。

作为优选，调节所有横滚调整组件的液压缸缸杆伸长量，可以适应不同直径的导弹弹筒。

作为优选，通过调节安装于轴向进给机构上的前后调姿机构的间距，以适应较长的导弹弹筒。

作为优选，可通过增加调姿机构和轴向进给机构的第一连接板、轴向滑块、轴向伺服电机的数量，来适应长度和质量更大的导弹弹筒。

作为优选，所述的一种用于导弹弹筒对接的六自由度调姿平台的调姿方法，包括以下步骤：

S1：利用起重机悬吊导弹弹筒于所述调姿机构的横滚调整机构内，锁紧圆弧支架，所有横滚调整组件的液压缸缸杆同时伸出，使摩擦轮顶紧导弹弹筒的外壁；

S2：利用激光跟踪仪对所述导弹弹筒的端面进行标定；

S3：根据弹筒对接架与导弹弹筒端面存在的俯仰姿态偏差，控制所述升降伺服电机驱动垂直调整机构，实现所述导弹弹筒的一端沿Z轴升降，完成导弹弹筒的俯仰姿态调整；

S4：根据弹筒对接架与导弹弹筒端面存在的偏航姿态偏差，控制所述水平伺服电机驱动水平调整机构，实现所述导弹弹筒的一端沿Y轴水平运动，完成导弹弹筒的偏航姿态调整；

S5：根据弹筒对接架与导弹弹筒端面存在的垂直高度偏差，控制所有的升降伺服电机驱动相应的垂直调整机构同时沿Z轴同方向运动，完成导弹弹筒整体的垂直高度调整；

S6：根据弹筒对接架与导弹弹筒端面存在的水平位置偏差，控制所有的水平伺服电机驱动相应的水平调整机构同时沿Y轴同方向运动，完成导弹弹筒整体的水平位置调整；

S7：根据弹筒对接架与导弹弹筒端面存在的滚转姿态偏差，控制所有的横滚伺服电机驱动相应的横滚调整组件上的摩擦轮同时绕轴线同方向旋转，带动导弹弹筒做滚转运动，完成导弹弹筒整体的滚转姿态调整；

S8：控制所有的轴向伺服电机驱动相应的轴向进给机构，同时沿X轴前进、后退，完成导弹弹筒沿X轴的轴向进给运动。

作为优选，更换S3与S4，S5与S6的调姿顺序，不影响导弹弹筒的整体调姿效果。

本发明的有益效果为：

1、自动化程度高。本发明所述的一种用于导弹弹筒对接的六自由度调姿平台，代替了人工操作的对接工作方式，利用轴向进给机构和调姿机构，实现了导弹弹筒俯仰、偏航、垂直、水平、滚转、轴向进给六自由度的调节。

2、操作简单、适应性强。本发明的调姿机构和轴向进给机构的第一连接板、轴向滑块可有若干个，可方便的调节间距，并可以随时拆卸安装，对于导弹弹筒的长度适应范围较大。调节横滚调整组件液压缸油压，可以改变导弹弹筒的夹紧程度，调节横滚调整组件液压缸缸杆伸长量，可以适应较大范围的导弹弹筒直径。

3、调姿方法简单、高效。本发明所述的一种用于导弹弹筒对接的六自由度调姿平台的调姿方法，先完成导弹弹筒的俯仰和偏航姿态调整，实现弹筒端面与对接端面平行，再完成导弹弹筒整体的垂直，水平高度和滚转姿态的调整，使弹筒轴线与对接架端面轴线重合，最后完成导弹弹筒沿X轴的轴向进给运动。本调姿方法避免了调姿运动耦合问题，实现导弹弹筒的一次性快速精确调姿并完成对接。

附图说明

构成本发明的一部分附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的三维结构示意图；

图2为本发明的单个调姿机构三维结构示意图；

图3为图2的Ⅰ处局部放大视图；

图4为图2的Ⅱ处局部放大视图；

图5为本发明的垂直调整机构剖视图；

图6为本发明的水平调整机构三维结构示意图；

图7为本发明的轴向进给机构三维结构示意图；

图8为本发明的圆弧支架张开示意图；

图9为本发明的导弹弹筒悬吊示意图；

图10为本发明的调姿机构A向局部放大视图；

图11为本发明的短径弹筒调姿示意图；

图12为本发明的较长弹筒调姿示意图；

图13为本发明的更长弹筒调姿示意图；

图14为本发明的调姿方法流程图。

附图标记说明：

1-调姿机构、2-轴向进给机构、3-导弹弹筒、11-垂直调整机构、12-水平调整机构、13-横滚调整机构、21-底架、22-线性滑轨、23-齿条、24-齿轮轴、25-轴向伺服电机、26-第一连接板、111-支座、112-升降丝杠、113-垂直底座、114-升降伺服电机、121-第二连接板、122-水平滑块、123-水平丝杠、124-水平机架、125-水平伺服电机、131-卡扣、132-圆弧支架、133-横滚调整组件、134-圆弧底座、211-第一底架、212-第二底架、221-导轨、222-轴向滑块、113-1-蜗轮、113-2-蜗杆、131-1-锁紧槽、133-1-液压缸、133-2-摩擦轮、133-3-圆柱销、133-4-连接端架、133-5-横滚伺服电机。

具体实施方式

为使本发明专利的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面将结合参考附图和实施例来详细说明本发明的具体结构和工作方式。

如附图1、附图2、附图7所示，一种用于导弹弹筒对接的六自由度调姿平台，包括调姿机构1和轴向进给机构2，所述调姿机构1与轴向进给机构2通过第一连接板26固接，所述调姿机构1包括垂直调整机构11，水平调整机构12和横滚调整机构13，所述水平调整机构12下端与垂直调整机构11通过支座111固接，所述水平调整机构12的水平滑块122与横滚调整机构13通过第二连接板121固接，所述调姿机构1和所述的第一连接板26可有若干个。

进一步，如附图2、附图5所示，所述垂直调整机构11包括支座111，升降丝杠112，垂直底座113，和升降伺服电机114，所述升降丝杠112上端与支座111固接，所述垂直底座113包括蜗轮113-1和蜗杆113-2，所述升降伺服电机114输出轴与蜗杆113-2同轴线连接，升降伺服电机114驱动蜗杆113-2旋转，带动蜗轮113-1转动，升降丝杠112与蜗轮113-1构成移动副。

进一步，如附图2、附图6所示，所述水平调整机构12包括两个第二连接板121，两个水平滑块122，水平丝杠123，水平机架124和水平伺服电机125，所述水平机架124内安装有水平丝杠123，所述水平丝杠123与水平滑块122构成移动副，所述水平伺服电机125输出轴与水平丝杠123同轴线连接。

进一步，如附图2~附图4所示，所述横滚调整机构13包括卡扣131，两个圆弧支架132，三个横滚调整组件133，圆弧底座134，所述两个圆弧支架132上端通过卡扣131连接，每个圆弧支架132下端与圆弧底座134铰接，所述三个横滚调整组件133均布于圆弧支架132和圆弧底座134上，每个横滚调整组件133包括液压缸133-1，摩擦轮133-2，圆柱销133-3，连接端架133-4和横滚伺服电机133-5，所述摩擦轮133-2铰接在液压缸133-1活塞杆端部，所述横滚伺服电机133-5与连接端架133-4固接，横滚伺服电机133-5输出轴与摩擦轮133-2同轴线连接。

进一步，如附图7所示，所述轴向进给机构2包括底架21，线性滑轨22，齿条23，齿轮轴24，轴向伺服电机25和第一连接板26，所述底架21包括第一底架211和第二底架212，所述线性滑轨22固定在底架21上，线性滑轨22包括导轨221和若干个轴向滑块222，所述轴向滑块222与导轨221构成移动副，导轨221与底架21固接，轴向滑块222与第一连接板26固接，所述第二底架212一侧设有齿条23，所述轴向伺服电机25与第一连接板26固接，轴向伺服电机25输出轴与齿轮轴24固接，齿轮轴24与齿条23啮合。

进一步，如附图3所示，所述卡扣131上加工有锁紧槽131-1，可实现横滚调整机构13上的圆弧支架132快速锁紧。

进一步，如附图8、附图9所示，打开卡扣131，张开圆弧支架132，利用起重机将导弹弹筒3悬停于调姿机构1的横滚调整机构13内，闭合圆弧支架132，锁紧卡扣131，圆弧支架132和圆弧底座134围绕导弹弹筒3形成闭环，调整导弹弹筒3的悬停位置，使导弹弹筒3轴线和闭环中心线大致重合。

进一步，如附图10、附图11所示，所有横滚调整组件133的液压缸133-1缸杆同时伸出，使摩擦轮133-2顶紧导弹弹筒3的外壁，调节液压缸133-1油压，可以改变横滚调整机构13对于导弹弹筒3的夹紧程度。

进一步，调节所有横滚调整组件133的液压缸133-1缸杆伸长量，可以适应不同直径的导弹弹筒3。

进一步，如附图12所示，通过调节安装于轴向进给机构2上的前后调姿机构1的间距，以适应较长的导弹弹筒3。

进一步，如附图13所示，可通过增加调姿机构1和轴向进给机构2的第一连接板26、轴向滑块222、轴向伺服电机25的数量，来适应长度和质量更大的导弹弹筒3。

进一步，如附图8~附图11、附图14所示，所述的一种用于导弹弹筒对接的六自由度调姿平台的调姿方法，包括以下步骤：

S1：利用起重机悬吊导弹弹筒3于所述调姿机构1的横滚调整机构13内，锁紧圆弧支架132，所有横滚调整组件133的液压缸133-1缸杆同时伸出，使摩擦轮133-2顶紧导弹弹筒3的外壁；

S2：利用激光跟踪仪对所述导弹弹筒3端面进行标定；

S3：根据弹筒对接架与导弹弹筒3端面存在的俯仰姿态偏差，控制所述升降伺服电机114驱动垂直调整机构11，实现所述导弹弹筒3的一端沿Z轴升降，完成导弹弹筒3的俯仰姿态调整；

S4：根据弹筒对接架与导弹弹筒3端面存在的偏航姿态偏差，控制所述水平伺服电机125驱动水平调整机构12，实现所述导弹弹筒3的一端沿Y轴水平运动，完成导弹弹筒3的偏航姿态调整；

S5：根据弹筒对接架与导弹弹筒3端面存在的垂直高度偏差，控制所有的升降伺服电机114驱动相应的垂直调整机构11同时沿Z轴同方向运动，完成导弹弹筒3整体的垂直高度调整；

S6：根据弹筒对接架与导弹弹筒3端面存在的水平位置偏差，控制所有的水平伺服电机125驱动相应的水平调整机构12同时沿Y轴同方向运动，完成导弹弹筒3整体的水平位置调整；

S7：根据弹筒对接架与导弹弹筒3端面存在的滚转姿态偏差，控制所有的横滚伺服电机133-5驱动相应的横滚调整组件133上的摩擦轮133-2同时绕轴线同方向旋转，带动导弹弹筒3做滚转运动，完成导弹弹筒3整体的滚转姿态调整；

S8：控制所有的轴向伺服电机25驱动相应的轴向进给机构2，同时沿X轴前进、后退，完成导弹弹筒3沿X轴的轴向进给运动。

以上描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。