阅读说明：本技术 一种自动对接装置 (Automatic butt joint device ) 是由 何涛 白鑫林 王军义 徐志刚 张延利 徐永利 刘明洋 徐宁 于 2020-03-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及中小型导弹自动对接系统,特别涉及一种自动对接装置。包括对接架体及由下至上依次设置于对接架体上的下部旋转调心单元、下滑块定位单元、拧紧单元、视觉检测单元及上部旋转夹持定位单元；下滑块定位单元、拧紧单元及上部旋转夹持定位单元分别与竖直滑轨滑动连接；下部旋转调心单元用于下部舱段的自动调心与相位角度调整；下滑块定位单元用于下部舱段的相位角度定位；拧紧单元用于将上部舱段和下部舱段定力矩自动拧紧；上部旋转夹持定位单元用于上部舱段的夹持、相位角度调整及定位；视觉检测单元用于上、下舱段端面上销与孔的特征识别并计算出各自的调整值。本发明可以保证弹体舱段间自动对接及拧紧精度,并极大的提高了生产效率。(The invention relates to an automatic docking system for small and medium-sized missiles, in particular to an automatic docking device. The device comprises a butt joint frame body, and a lower rotary aligning unit, a lower sliding block positioning unit, a screwing unit, a visual detection unit and an upper rotary clamping positioning unit which are sequentially arranged on the butt joint frame body from bottom to top; the lower sliding block positioning unit, the screwing unit and the upper rotating clamping positioning unit are respectively connected with the vertical sliding rail in a sliding manner; the lower rotating and aligning unit is used for automatically aligning the lower cabin section and adjusting the phase angle; the lower sliding block positioning unit is used for positioning the phase angle of the lower cabin section; the tightening unit is used for automatically tightening the upper cabin section and the lower cabin section with fixed torque; the upper rotary clamping and positioning unit is used for clamping, phase angle adjusting and positioning the upper cabin section; the visual detection unit is used for identifying the characteristics of the pins and the holes on the end surfaces of the upper cabin section and the lower cabin section and calculating respective adjustment values. The invention can ensure the automatic butt joint and tightening precision between the projectile body cabin sections and greatly improve the production efficiency.)

一种自动对接装置

技术领域

本发明涉及中小型导弹自动对接系统，具体的说是一种自动对接装置。

背景技术

目前，国内某些中小型导弹通过螺套连接前后两段弹舱，相邻两个舱段端面上采用销与孔的定位方式来满足其相对的相位要求，整个装配过程完全采用人工操作。该种装配方式有以下弊端：第一，舱段搬运及对接的过程完全采用人工操作，操作人员的劳动强度较大；第二，人工拧紧其拧紧力矩难以保证技术要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种自动对接装置。这种对接装置可以保证弹舱自动定心及对接，并且保证其定力矩自动拧紧，减轻操作人员的劳动强度。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种自动对接装置，包括对接架体及由下至上依次设置于所述对接架体上的下部旋转调心单元、下滑块定位单元、拧紧单元、视觉检测单元及上部旋转夹持定位单元；

所述下滑块定位单元、拧紧单元及上部旋转夹持定位单元分别与所述对接架体上设有的竖直滑轨滑动连接；

所述下部旋转调心单元用于下部舱段的自动调心与相位角度调整；所述下滑块定位单元用于下部舱段的相位角度定位；所述拧紧单元用于将上部舱段和下部舱段定力矩自动拧紧；所述上部旋转夹持定位单元用于上部舱段的夹持、相位角度调整及定位；所述视觉检测单元用于上、下舱段端面上销与孔的特征识别并计算出各自的调整值。

所述下部旋转调心单元包括轴承座、旋转支座、下部舱段工装座、调心机构、调心盘、调整台板、系列化产品调整座、旋转驱动减速电机及旋转主轴，其中旋转支座与所述对接架体连接、并保证其旋转中心与所述上部旋转夹持定位单元夹持中心同心，所述轴承座安装在所述旋转支座内部、且与其同心，所述旋转主轴设置于轴承座的旋转中心处、且输入端与旋转驱动减速电机连接，所述旋转主轴的输出端与所述调心机构连接，所述调心机构与所述系列化产品调整座连接，所述系列化产品调整座与所述调整台板连接；所述调心盘通过多个万向球浮动放置于所述调整台板上，所述调心盘与所述调心机构锥面连接，所述万向球容置于所述调心盘下方设有的限位套内；所述下部舱段工装座设置于所述调心盘上。

所述调心机构包括调心气缸支座、调心气缸安装板、调心气缸、气缸接头、气缸导向杆及调心接头，其中调心气缸支座的两端分别与所述旋转主轴的输出端和所述系列化产品调整座连接，所述调心气缸通过调心气缸安装板安装在所述调心气缸支座上，并且输出端通过气缸接头与气缸导向杆的一端间隙配合连接，所述气缸导向杆的另一端穿过所述调整台板上设有的导向轴承与调心接头连接，所述调心接头与所述调心盘锥面配合连接。

所述下部旋转调心单元还包括防扭机构，所述防扭机构包括扭转限位气缸、防扭转气缸安装板、防扭转导向铜套及防扭转销轴，其中扭转限位气缸通过防扭转气缸安装板设置于调整台板下端面、且输出端设有防扭转销轴，所述防扭转销轴通过设置于调整台板上设有的防扭转导向铜套进行导向，所述防扭转销轴用于调心盘相位角度限位。

所述下部旋转调心单元还包括调心盘旋转限位机构，所述调心盘旋转限位机构包括限位导向套、弹性限位座、限位导向轴、限位弹簧及限位支板，其中弹性限位座安装在调整台板上端面处，所述弹性限位座上设有限位导向套，所述限位导向轴与限位导向套滑动配合，并且端部设有限位支板，所述限位支板与所述限位套抵接；所述限位弹簧套设于所述限位导向轴上，并且两端分别与所述限位导向套和限位支板抵接，所述限位支板用于对所述限位套水平方向上弹性限位，从而弹性限位调心盘的旋转自由度。

所述下滑块定位单元包括下定位键挡块、挡块基座、基座安装座、下滑块滑板、定位气缸及气缸支座，其中气缸支座安装于所述对接架体上，所述定位气缸沿铅垂方向布设于所述气缸支座上，所述下滑块滑板设置于定位气缸输出端、且与所述对接架体上设有的竖直滑轨滑动连接，所述基座安装座的一端安装在所述下滑块滑板的端面上，另一端设有挡块基座，所述下定位键挡块设置于挡块基座端部两侧、用于所述下部舱段的定位及防扭转。

所述拧紧单元包括拧紧工装、齿轮、交叉滚子轴承、轴承座及电动扳手，其中轴承座与所述对接架体上设有的竖直滑轨滑动连接，所述轴承座通过安装在所述对接架体上的升降驱动机构Ⅰ进行驱动；所述交叉滚子轴承安装于轴承座内孔中，所述拧紧工装与齿轮分别设置于交叉滚子轴承两端、并通过电动扳手驱动齿轮副运转实现拧紧工装的拧紧动作。

所述视觉检测单元包括定位底座、水平滑轨、水平驱动气缸、光源、棱镜、远心相机、定位滑台及上部舱段工装座，其中定位底座安装于所述对接架体内，所述定位底座上设有水平滑轨，所述定位滑台与水平滑轨滑动连接，所述水平驱动气缸设置于定位底座上、且输出端与定位滑台连接，所述光源、棱镜及远心相机共有两组、呈上下分布分别安装在所述定位滑台上，用于上、下舱段端面上销与孔的特征识别并计算出各自的调整值，所述上部舱段工装座设置于定位滑台上端面、用于上部舱段粗定位。

所述上部旋转夹持定位单元包括上滑板、夹持轴承座、减速电机、下夹手齿形安装板、下夹手、上夹手安装板、夹持转轴、交叉滚子轴承、上夹手及轴向补偿竖直滑轨，其中上滑板与所述对接架体上设有的竖直滑轨滑动连接，所述上滑板通过设置于所述对接架体上的升降驱动机构Ⅱ进行驱动；所述夹持轴承座与上滑板上设有的轴向补偿竖直滑轨滑动连接；所述交叉滚子轴承安装于夹持轴承座内孔中，所述上夹手安装板与下夹手齿形安装板通过夹持转轴分别设置于交叉滚子轴承两端、并通过减速电机驱动齿轮副运转实现圆周转动；所述上夹手与下夹手分别安装于所述上夹手安装板与下夹手齿形安装板上、用于上部舱段的夹持定位与相位角度调整。

所述上部旋转夹持定位单元还包括上滑块定位单元，所述上滑块定位单元包括上滑块限位块、升降气缸和气缸安装座，所述升降气缸通过气缸安装座安装在所述上滑板上部、且输出端与上滑块限位块连接，所述上滑块限位块用于上部舱段定位及防扭转。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明的下部旋转调心单元，调心盘浮动放置于调整台板上方，具有X、Y向一定范围内的调整量，可适应下部舱段的放置中心；通过调心接头与调心盘之间的仿形连接，将下部舱段调整至设备中心，从而实现舱段的自动化定位。

2.本发明的视觉检测单元，通过棱镜将光线90度转向，从而实现了视觉相机水平布置检测上下端面的想法；这种检测方法不但使整体结构更加紧凑，对于定焦的工业相机来说还便于调整相机位置。

附图说明

图1为本发明自动对接装置的轴测图；

图2为本发明中下部旋转调心单元的结构示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为本发明中下滑块定位单元的结构示意图；

图5为本发明中拧紧单元的结构示意图；

图6为本发明中视觉检测单元的结构示意图；

图7为本发明中上部旋转夹持定位单元的结构示意图。

其中：1为对接架体，2为下部旋转调心单元，3为下部舱段，4为下滑块定位单元，5为拧紧单元，6为视觉检测单元，7为上部旋转夹持定位单元，8为上部舱段，9为竖直滑轨，10为驱动电机Ⅰ，11为驱动电机Ⅱ，12为轴承座，13为旋转支座，14为调心气缸支座，15为扭转限位气缸，16为防扭转气缸安装板，17为防扭转导向铜套，18为防扭转销轴，19为下部舱段工装座，20为调心盘，21为调整台板，22为系列化产品调整座，23为旋转驱动减速电机，24为旋转主轴，25为调心气缸安装板，26为调心气缸，27为气缸接头，28为连接销钉，29为气缸导向杆，30为万向球，31为限位套，32为调心接头，33为导向轴承，34为限位导向套，35为弹性限位座，36为限位导向轴，37为限位弹簧，38为限位支板，39为下定位键挡块，40为挡块基座，41为基座安装座，42为下滑块滑板，43为定位气缸，44为气缸支座，45为拧紧工装，46为齿轮，47为交叉滚子轴承，48为轴承座，49为电动扳手，50为定位底座，51为水平滑轨，52为水平驱动气缸，53为光源，54为棱镜，55为远心相机，56为定位滑台，57为上部舱段工装座，58为上滑板，59为夹持轴承座，60为减速电机，61为下夹手齿形安装板，62为下夹手，63为上夹手安装板，64为夹持转轴，65为交叉滚子轴承，66为上夹手，67为上滑块限位块，68为升降气缸，69为气缸安装座，70为轴向补偿竖直滑轨。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种自动对接装置，包括对接架体1及由下至上依次设置于对接架体1上的下部旋转调心单元2、下滑块定位单元4、拧紧单元5、视觉检测单元6及上部旋转夹持定位单元7；下滑块定位单元4、拧紧单元5及上部旋转夹持定位单元7分别与对接架体1上设有的竖直滑轨9滑动连接；下部旋转调心单元2用于下部舱段3的自动调心与相位角度调整；下滑块定位单元4用于下部舱段3的相位角度定位；拧紧单元5用于将上部舱段8和下部舱段3定力矩自动拧紧；上部旋转夹持定位单元7用于上部舱段8的夹持、相位角度调整及定位；视觉检测单元6用于上、下舱段端面上销与孔的特征识别并计算出各自的调整值。

如图2、图3所示，下部旋转调心单元2包括轴承座12、旋转支座13、下部舱段工装座19、调心机构、调心盘20、调整台板21、系列化产品调整座22、旋转驱动减速电机23及旋转主轴24，其中旋转支座13与对接架体1连接、并保证其旋转中心与上部旋转夹持定位单元7夹持中心同心，轴承座12安装在旋转支座13内部、且与其同心，旋转主轴24设置于轴承座12的旋转中心处、且输入端与旋转驱动减速电机23连接，旋转主轴24的输出端与调心机构连接；调心机构与系列化产品调整座22连接，系列化产品调整座22与调整台板21连接，系列化产品调整座22用于调整系列化产品下部舱段安装高度；调心盘20通过多个万向球30浮动放置于调整台板21上，调心盘20与调心机构锥面连接，万向球30容置于调心盘20下方设有的限位套31内；下部舱段工装座19设置于调心盘20上，下部舱段工装座19与调心盘20同心连接、且其内孔与下部舱段外径为小间隙配合、用于产品精定位。

本发明的实施例中，调心机构包括调心气缸支座14、调心气缸安装板25、调心气缸26、气缸接头27、气缸导向杆29及调心接头32，其中调心气缸支座14的两端分别与旋转主轴24的输出端和系列化产品调整座22连接，调心气缸26通过调心气缸安装板25安装在调心气缸支座14上，并且输出端通过气缸接头27和连接销钉28与气缸导向杆29的一端间隙配合连接，气缸导向杆29的另一端穿过调整台板21上设有的导向轴承33与调心接头32连接，调心接头32与调心盘20锥面配合连接，用于调整中心。

如图2所示，本发明的实施例中，下部旋转调心单元2还包括防扭机构，防扭机构包括扭转限位气缸15、防扭转气缸安装板16、防扭转导向铜套17及防扭转销轴18，其中扭转限位气缸15通过防扭转气缸安装板16设置于调整台板21下端面、且输出端设有防扭转销轴18，防扭转销轴18通过设置于调整台板21上设有的防扭转导向铜套17进行导向，防扭转销轴18用于调心盘20相位角度限位。

如图3所示，本发明的实施例中，下部旋转调心单元2还包括调心盘旋转限位机构，调心盘旋转限位机构包括限位导向套34、弹性限位座35、限位导向轴36、限位弹簧37及限位支板38，其中弹性限位座35安装在调整台板21上端面处，弹性限位座35上设有限位导向套34，限位导向轴36与限位导向套34滑动配合，并且端部设有限位支板38，限位支板38与限位套31抵接；限位弹簧37套设于限位导向轴36上，并且两端分别与限位导向套34和限位支板38抵接，限位支板38用于对限位套31水平方向上弹性限位，从而弹性限位调心盘20的旋转自由度。

如图4所示，本发明的实施例中，下滑块定位单元4包括下定位键挡块39、挡块基座40、基座安装座41、下滑块滑板42、定位气缸43及气缸支座44，其中气缸支座44安装于对接架体1上，定位气缸43沿铅垂方向布设于气缸支座44上，下滑块滑板42设置于定位气缸43输出端、且与对接架体1上设有的竖直滑轨9滑动连接，基座安装座41的一端安装在下滑块滑板42的端面上，另一端设有挡块基座40，下定位键挡块39设置于挡块基座40端部两侧、用于下部舱段3的定位及防扭转。

如图5所示，本发明的实施例中，拧紧单元5包括拧紧工装45、齿轮46、交叉滚子轴承47、轴承座48及电动扳手49，其中轴承座48与对接架体1上设有的竖直滑轨9滑动连接，轴承座48通过安装在对接架体1上的升降驱动机构Ⅰ进行驱动；交叉滚子轴承47安装于轴承座48内孔中，拧紧工装45与齿轮46分别设置于交叉滚子轴承47两端、并通过电动扳手49驱动齿轮副运转实现拧紧工装45的拧紧动作。

如图1所示，本发明的实施例中，升降驱动机构Ⅰ包括设置于对接架体1上的驱动电机Ⅰ10和丝杠螺母机构Ⅰ，驱动电机Ⅰ10的输出端与丝杠螺母机构Ⅰ中的丝杆连接，丝杠螺母机构Ⅰ中的螺母与轴承座48连接。

如图6所示，视觉检测单元6包括定位底座50、水平滑轨51、水平驱动气缸52、光源53、棱镜54、远心相机55、定位滑台56及上部舱段工装座57，其中定位底座50安装于对接架体1内，定位底座50上设有水平滑轨51，定位滑台56与水平滑轨51滑动连接，水平驱动气缸52设置于定位底座50上、且输出端与定位滑台56连接，光源53、棱镜54及远心相机55共有两组、呈上下分布分别安装在定位滑台56上，用于上、下舱段端面上销与孔的特征识别并计算出各自的调整值，上部舱段工装座57设置于定位滑台56上端面、用于上部舱段粗定位。

如图7所示，上部旋转夹持定位单元7包括上滑板58、夹持轴承座59、减速电机60、下夹手齿形安装板61、下夹手62、上夹手安装板63、夹持转轴64、交叉滚子轴承65、上夹手66及轴向补偿竖直滑轨70，其中上滑板58与对接架体1上设有的竖直滑轨9滑动连接，上滑板58通过设置于对接架体1上的升降驱动机构Ⅱ进行驱动；夹持轴承座59与上滑板58上设有的轴向补偿竖直滑轨70滑动连接，用于补偿拧紧过程中的轴向移动；交叉滚子轴承65安装于夹持轴承座59内孔中，上夹手安装板63与下夹手齿形安装板61通过夹持转轴64分别设置于交叉滚子轴承65两端、并通过减速电机60驱动齿轮副运转实现圆周转动；上夹手66与下夹手62分别安装于上夹手安装板63与下夹手齿形安装板61上、用于上部舱段8的夹持定位与相位角度调整。

本发明的实施例中，升降驱动机构Ⅱ包括设置于对接架体1上的驱动电机Ⅱ和丝杠螺母机构Ⅱ，驱动电机Ⅱ的输出端与丝杠螺母机构Ⅱ的丝杠连接，丝杠螺母机构Ⅱ的丝母与上滑板58连接。

上部旋转夹持定位单元7还包括上滑块定位单元，上滑块定位单元包括上滑块限位块67、升降气缸68和气缸安装座69，升降气缸68通过气缸安装座69安装在上滑板58上部、且输出端与上滑块限位块67连接，上滑块限位块67用于上部舱段定位及防扭转。

本发明的工作原理为：

本发明的下部旋转调心单元2，其调心盘20浮动放置于调整台板21的上方，具有X、Y向一定范围内的调整量，可适应框架机械手抓取下部舱段3的放置中心。通过调心接头32与调心盘20之间的仿形连接，将下部舱段3调整至设备中心，从而实现舱段的自动化定位。

本发明的视觉检测单元6通过棱镜54将光线90度转向，从而实现了视觉相机水平布置检测上下端面的目的。框架机械手抓取上部舱段8放置在上部舱段工装座57上，通过上部旋转夹持定位单元7的双夹手将上部舱段8调整至设备中心，两个视觉相机分别对上、下舱段端面上销与孔进行特征识别并计算出各自的调整值。

本发明的上部旋转夹持定位单元7与对接架体1上设有的竖直滑轨9滑动连接，其双夹手夹持中心与下部旋转调心单元2的中心同心，且双夹手通过齿形传动具有绕夹持中心旋转功能。能够根据视觉检测单元6计算的调整值，与下部旋转调心单元2分别旋转调整上、下舱段的相位角度，通过其上滑块限位块与下滑块定位单元4分别对上、下部舱段定位及防扭转。此外，双夹手具有轴向方向自由度，可用于补偿拧紧过程中的轴向进给。

本发明的拧紧单元5与对接架体1上设有的竖直滑轨9滑动连接，其通过齿轮传递拧紧力矩，对安装在下部舱段3上的螺套工装自动拧紧，从而实现了上、下部舱段对接后拧紧过程的自动化。

本发明提供的一种自动对接装置可以自动完成上、下舱段相位角度调整、定位，以及对接和拧紧的功能。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。