火箭级段柔性数字化总对接装配设备及方法技术

本发明专利技术公开了火箭级段柔性数字化总对接装配设备，其特征在于，包括：架车，所述架车用于支撑火箭级段；定位器，所述定位器安装于架车，用于调整火箭级段的位置。通过本发明专利技术的方案不仅可以提高火箭装配的自动化和数字化程度，降低劳动强度，提高火箭总装效率，而且可以显著减小火箭级段对接装配过程中产生的应力，从而提高火箭对接装配的质量和装配精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及运载火箭级段数字化总对接装配领域，尤其涉及到集多余物检查与质心测量于一体的火箭级段柔性数字化总对接装配设备及方法。
技术介绍
运载火箭作为卫星及其他航天器的主要运载工具，随着航天技术的发展，发射载荷的多样性及发射次数的密集性，对运载火箭的数量和质量需求越来越高。运载火箭总装是一个复杂的装配过程，主要分为结构安装、设备电缆安装、动力系统安装三大部分，其中结构安装是火箭总装中的重要组成部分。对多级火箭结构安装而言，其总装对接装配任务主要包括：火箭发动机与过渡段的对接、氧化剂箱与箱间段对接、燃料箱与箱间段对接、尾段与过渡段对接、级间杆系与氧化剂箱对接、级间段与燃料箱对接、组合体对接等总装工作。随着技术的发展，大型机电设备、船舶、飞机等行业已广泛利用大尺寸测量系统来指导大部件的对接装配，特别是在航空领域，由大尺寸测量系统、调姿系统、伺服控制系统构成的自动对接装配系统已大大提高了飞机的装配效率和质量。在航天领域，大型空间飞行器装配的测量主要是依赖激光跟踪仪等测量手段，大部件的对接装配也主要以手工和经验为主。随着我国航天技术的发展，运载火箭、载人航天、登月工程和深空探测将迎来高密度并行研制、多型号密集发射和应急发射的高峰期。运载火箭要实现高性能、高可靠性和低成本的目标，在强度、刚度、质量稳定性等方面具有新的需求，同时对工艺过程控制的可靠性和稳定性提出了更高的要求。而当前火箭的对接装配工作缺乏有效的测量辅助装配手段，对接装配过程中，主要依赖经验操作，即使采用激光跟踪仪辅助装配，也较难实现目标的自动的识别和瞄准，很难实现高质量、高精度的火箭装配。因此对火箭的生产提出了“快速、高效、高可靠、数字化、柔性化、自动化装配”的强烈应用需求。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有技术中火箭对接装配中，难以实现目标的自动识别和瞄准，难以实现高质量、高精度的火箭装配；为解决所述问题本专利技术提供一种火箭级段柔性数字化总对接装配设备及方法。本专利技术提供的火箭级段柔性数字化总对接装配设备包括：架车，所述架车用于支撑火箭级段；定位器，所述定位器安装于架车，用于调整火箭级段的位置。进一步，所述架车包括结构相同的第一架车和第二架车，所述第一架车和第二架车分别设置于第一火箭级段的两端；所述定位器包括：安装于第一架车底座相对两端的第一定位器和第二定位器；安装于第二架车底座相对两端的第三定位器和第四定位器。进一步，建立直角坐标系，第一定位器在OX、OY、OZ方向，第二定位器在OZ方向，第三定位器在OZ方向，第四定位器在OZ和OY方向为主动自由度；第二定位器在OY和OX方向，第三定位器在OY和OX方向，第四定位器在OX方向为被动自由度。进一步，所述第一定位器、第二定位器、第三定位器、第四定位器在主动自由度方向采用伺服电机+减速器+高精密滚珠丝杠的驱动和传动方式；在主动自由度和被动自由度方向采用高精度直线导轨副的支撑方式。进一步，所述第一架车包括架车基座横梁、与架车基座横梁固定连接的轨道运动系统；所述第一定位器通过两套支撑直线导轨副连接在架车基座横梁，所述两套支撑直线导轨副在三自由度球铰定位器方向对称分布。进一步，所述第一定位器包括：定位器球铰机械接口、球铰头柱、球铰柱基座、定位器基座、OX自由度的支撑导轨、OY自由度的支撑导轨、OZ自由度的支撑导轨；所述定位器球铰机械接口用于和火箭级段的外包覆环进行连接，定位器球铰机械接口通过球窝与球铰头柱上端连接；球铰头柱的下端固定在球铰柱基座上；球铰柱基座固定安装在OY自由度的支撑导轨上，OY自由度的支撑导轨通过配合面安装于OY自由度运动机构的底座平板上；OY自由度运动机构的底座平板安装在OX自由度的支撑导轨上上；OX自由度的支撑导轨安装通过配合面安装于定位器基座上；定位器基座通过OZ自由度的支撑导轨固定在架车基座横梁的一端。进一步，OY自由度的运动通过伺服电机和减速器系统以及滚珠丝杠螺母副系统实现，伺服电机和减速器系统固定安装在OY自由度运动机构的底座平板上，滚珠丝杠螺母副系统的螺母与球铰柱基座通过螺接固定连接，滚珠丝杠螺母副系统的两端轴承支座则固定安装在OY自由度运动机构的底座平板上，OX自由度的运动通过伺服电机和减速器系统以及滚珠丝杠螺母副系统实现，伺服电机和减速器系统固定安装在定位器基座上，滚珠丝杠螺母副系统的螺母与OY自由度运动机构的底座平板之间通过螺接固定连接，滚珠丝杠螺母副系统的两端轴承支座固定安装在定位器基座上；OX自由度的运动通过伺服电机和减速器系统以及滚珠丝杠螺母副系统实现。进一步，第二定位器的结构与第一定位器的结构一样，安装在第一架车的架车基座横梁的另一端，第二定位器的OZ自由度方向连接有伺服电机和减速器系统以及滚珠丝杠螺母副系统；所述第一架车和第二架车的结构相同，第三定位器的结构与第一定位器的结构一样，安装在第二架车的架车基座横梁的一端，第三定位器的OZ自由度方向连接有伺服电机和减速器系统以及滚珠丝杠螺母副系统；第四定位器的结构与第三定位器的结构一样，安装在第二架车的架车基座横梁的另一端；第四定位器在OZ和OY方向连接有伺服电机和减速器系统以及滚珠丝杠螺母副系统。进一步，还包括多余物检查系统；所述多余物检查系统包括：固定连接在架车基座横梁的第一被动摩擦轮部件和第二被动摩擦轮部件；所述第一被动摩擦轮部件和第二被动摩擦轮部件分别位于安装于同一架车的两个定位器的内侧，被动摩擦轮部件通过螺旋传动沿火箭级段径向方向互相靠近或远离；还包括：安装在架车基座横梁内部的第一主动摩擦轮部件和第二主动摩擦轮部件；安装在架车基座横梁7-19内部的质心测量传感器模块基座；第一质心测量传感器、第二质心测量传感器的顶部与质心测量传感器模块基座下底面配合连接，第一质心测量传感器、第二质心测量传感器的底部分别与第一刚度增强梁、第二刚度增强梁固定连接；刚度增强梁固定在架车基座横梁底部。本专利技术还提供所述火箭级段柔性数字化对接装配设备的对接装配方法。本专利技术的优点包括：该本专利技术提供的火箭级段柔性数字化对接装配设备集火箭级段对接调姿系统、多余物检查系统和质心测量系统于一体，通过对基于三自由度球铰定位器的调姿设备各主动自由度的控制，实现待对接火箭级段的位姿调整，并完成高精度、高质量的火箭级段对接装配操作；待火箭级段对接完成之后，可以通过定位器OZ方向的运动，使得火箭级段的外包覆环与多余物检查环节的主动驱动摩擦轮和被动支撑摩擦轮相接触，然后通过主动摩擦轮的转动带动火箭级段的外包覆环转动，从而实现整个火箭级段的转动，完成火箭级段的多余物检查；多余物检查完成后，解除被动摩擦轮与火箭外包覆环的接触，消除被动摩擦轮对火箭级段质心测量的影响，从而通过架车上的高精度压力传感器，采用四点法实现火箭级段质心测量。通过调姿系统、多余物检查系统和质心测量系统的集成满足火箭级段的数字化生产需求。附图说明图1是本专利技术实施例提供的火箭级段柔性数字化总对接装配设备的工作原理示意图；图2是本专利技术实施例提供的火箭级段柔性数字化总对接装配设备的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的火箭级段柔性数字化总对接装配设备的剖视图；图4是本专利技术实施例提供的火箭级段柔性数字化总对接装配设备的截面图。具体实施方式下文中，结合附图和实施例对本专利技术作进一步阐述。请参阅图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
火箭级段柔性数字化总对接装配设备，其特征在于，包括：架车，所述架车用于支撑火箭级段；定位器，所述定位器安装于架车，用于调整火箭级段的位置。

【技术特征摘要】
1.火箭级段柔性数字化总对接装配设备，其特征在于，包括：架车，所述架车用于支撑火箭级段；定位器，所述定位器安装于架车，用于调整火箭级段的位置。2.依据权利要求1所述的火箭级段柔性数字化总对接装配设备，其特征在于，所述架车包括结构相同的第一架车和第二架车，所述第一架车和第二架车分别设置于第一火箭级段的两端；所述定位器包括：安装于第一架车底座相对两端的第一定位器和第二定位器；安装于第二架车底座相对两端的第三定位器和第四定位器。3.依据权利要求2所述的火箭级段柔性数字化总对接装配设备，其特征在于，建立直角坐标系，第一定位器在OX、OY、OZ方向，第二定位器在OZ方向，第三定位器在OZ方向，第四定位器在OZ和OY方向为主动自由度；第二定位器在OY和OX方向，第三定位器在OY和OX方向，第四定位器在OX方向为被动自由度。4.依据权利要求3所述的火箭级段柔性数字化总对接装配设备，其特征在于，所述第一定位器、第二定位器、第三定位器、第四定位器在主动自由度方向采用伺服电机+减速器+高精密滚珠丝杠的驱动和传动方式；在主动自由度和被动自由度方向采用高精度直线导轨副的支撑方式。5.依据权利要求3所述的火箭级段柔性数字化总对接装配设备，其特征在于，所述第一架车包括架车基座横梁、与架车基座横梁固定连接的轨道运动系统；所述第一定位器通过两套支撑直线导轨副连接在架车基座横梁，所述两套支撑直线导轨副在三自由度球铰定位器方向对称分布。6.依据权利要求3所述的火箭级段柔性数字化总对接装配设备，其特征在于，所述第一定位器包括：定位器球铰机械接口、球铰头柱、球铰柱基座、定位器基座、OX自由度的支撑导轨、OY自由度的支撑导轨、OZ自由度的支撑导轨；所述定位器球铰机械接口用于和第一火箭级段的外包覆环进行连接，定位器球铰机械接口通过球窝与球铰头柱上端连接；球铰头柱的下端固定在球铰柱基座上；球铰柱基座固定安装在OY自由度的支撑导轨上，OY自由度的支撑导轨通过配合面安装于OY自由度运动机构的底座平板上；OY自由度运动机构的底座平板安装在OX自由度的支撑导轨上上；OX自由度的支撑导轨安装通过配合面安装于定位器基座上；定位器基座通过OZ自由度的支撑导轨固定在架车基座横梁的一端。7.依据权利要求6所述的火箭级段柔性数字化...

【专利技术属性】
技术研发人员：庹福幸，郭立杰，曹晓，
申请(专利权)人：上海航天设备制造总厂，
类型：发明
国别省市：上海;31