專利名稱：用于航天器熱試驗(yàn)真空容器的氣動(dòng)夾具的制作方法
用于航天器熱試驗(yàn)真空容器的氣動(dòng)夾具技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于航天器熱試驗(yàn)真空容器研制應(yīng)用領(lǐng)域，具體來說，涉及一種大型真空容器的氣動(dòng)夾具，以用于航天器熱試驗(yàn)真空容器大門的預(yù)緊。
背景技術(shù)：
航天器熱試驗(yàn)真空容器通過模擬空間的真空、冷黑等環(huán)境，用于完成衛(wèi)星、飛船等飛行器熱試驗(yàn)。氣動(dòng)夾具是對(duì)大型真空容器的大門進(jìn)行預(yù)壓緊的裝置。大型真空容器由于結(jié)構(gòu)尺寸大，不便于人工操作，因此一般使用氣動(dòng)夾具，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作，如五院總裝與環(huán)境工程部的KM3、KM6等大型試驗(yàn)設(shè)備。
現(xiàn)有真空容器大門的氣動(dòng)夾具一般也是通過氣缸的活塞推動(dòng)或拉緊鉤爪在夾具體的曲線滑槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，使容器大門與筒體分離或壓緊。但使用的氣缸口徑較小，若要達(dá)到真空容器大門預(yù)緊力的要求，則需要安裝較多的夾具，降低了容器系統(tǒng)的可靠性。另外，為滿足預(yù)緊力要求，在艙外航天試驗(yàn)艙等容器大門法蘭上焊接了夾具壓塊，增加了大門法蘭的焊接應(yīng)力和變形。
真空容器大門氣動(dòng)夾具由于均布在大門法蘭圓環(huán)上，受重力角度分布不均勻的影響，各個(gè)夾具的需要克服的阻力和施加的預(yù)緊力均不相同，常規(guī)氣動(dòng)夾具通過調(diào)速閥調(diào)節(jié)總氣路供氣壓力，但不能分別調(diào)節(jié)各個(gè)夾具的供氣壓力，也就不能調(diào)節(jié)各個(gè)夾具的氣缸推力，其影響是同一個(gè)大門上夾具所需的壓緊松開時(shí)間不一致。
此外，真空容器大門開關(guān)狀態(tài)和氣動(dòng)夾具夾緊分離狀態(tài)存在邏輯順序關(guān)系，即容器大門開啟必須先確保氣動(dòng)夾具處于分離狀態(tài)，而氣動(dòng)夾具必須在容器大門閉合后才能夾緊，若氣動(dòng)夾具處于閉合狀態(tài)而大門不能進(jìn)行閉合，否則就會(huì)發(fā)生機(jī)械碰撞，對(duì)整個(gè)設(shè)備造成極大的破壞。在以前使用的氣動(dòng)夾具系統(tǒng)中，氣動(dòng)夾具的夾緊和分離狀態(tài)只能通過人工觀察來判斷，即氣動(dòng)夾具控制系統(tǒng)和大門運(yùn)行控制系統(tǒng)是分別獨(dú)立的操控，在設(shè)備運(yùn)行是只能依靠操作人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察情況進(jìn)行邏輯判斷，給人員操作和設(shè)備運(yùn)行造成了一定的風(fēng)險(xiǎn)。為此，提供一種真空容器大門開關(guān)狀態(tài)和氣動(dòng)夾具夾緊分離狀態(tài)相匹配的氣動(dòng)夾具非常必要。發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有夾具的人工操作不便，存在安全風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)弊端，本發(fā)明提供了一種高精度、高安全性的大型真空容器的氣動(dòng)夾具。
本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案本發(fā)明的大型真空容器的氣動(dòng)夾具，包括氣缸、滑塊、推力軸、設(shè)置有滾動(dòng)軸承的導(dǎo)向軸、鉤爪、固定在待夾緊件上的夾具體，其中，汽缸內(nèi)來回往復(fù)的活塞軸與滑塊機(jī)械連接，滑塊另一端連接有推力軸，鉤爪由兩塊平行設(shè)置的勾形件組成，夾具體上開設(shè)有導(dǎo)向槽，推力軸穿過兩塊勾形件滑動(dòng)設(shè)置在夾具體的導(dǎo)向槽內(nèi)，導(dǎo)向軸以相同的連接方式與勾形件、夾具體連接并通過其滾動(dòng)軸承在導(dǎo)向槽內(nèi)滾動(dòng)，以使在氣缸活塞軸受氣壓作用而往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，推力軸推動(dòng)鉤爪圍繞導(dǎo)向軸沿夾具體上的導(dǎo)向槽旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使鉤爪將待夾緊件壓緊或松開。
其中，在鉤形件的頂部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)置有壓緊兩待夾緊件的壓頭，且壓頭與鉤形件形成一體結(jié)構(gòu)。
其中，設(shè)置接近開關(guān)座、接近傳感器以便檢測(cè)夾具的松緊狀態(tài)。
其中，所述待夾緊件為真空容器筒體法蘭與真空容器大門法蘭。
其中，每個(gè)夾具的氣缸都配有雙向節(jié)流調(diào)速閥，根據(jù)夾具在容器上的不同位置調(diào)節(jié)不同夾具的氣缸推拉速度。
其中，夾具夾緊或松開狀態(tài)通過接近傳感器檢測(cè)推力軸的位置來自動(dòng)判斷。
與現(xiàn)有的氣動(dòng)夾具相比，本發(fā)明的氣動(dòng)夾具解決了大型真空容器使用的氣動(dòng)夾具數(shù)量較多可靠性低、容器大門法蘭上單獨(dú)焊接壓塊引起大門法蘭的變形、不能單獨(dú)調(diào)節(jié)不同分布位置夾具的氣缸推拉速度、夾具的分離壓緊狀態(tài)無法自動(dòng)檢測(cè)并與大門開關(guān)狀態(tài)互鎖保護(hù)等以前氣動(dòng)夾具的不足。


圖I是本發(fā)明的氣動(dòng)夾具的結(jié)構(gòu)正視圖。
圖2是本發(fā)明的氣動(dòng)夾具的結(jié)構(gòu)剖視圖；其中，I、氣缸；2、活塞軸；3、氣缸支座；4、滑塊；5、推力軸；6、導(dǎo)向軸；7、軸承；8、夾具體；9、鉤爪；10、壓頭。
具體實(shí)施方式
以下介紹的是作為本發(fā)明內(nèi)容的具體實(shí)施方式
，下面通過具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的闡明。當(dāng)然，描述下列具體實(shí)施方式
只為示例本發(fā)明的不同方面的內(nèi)容，而不應(yīng)理解為限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
如圖I所示，本發(fā)明的大型真空容器的氣動(dòng)夾具，包括氣缸I、活塞軸2、氣缸支座 3、滑塊4、推力軸5、導(dǎo)向軸6、軸承7、夾具體8、鉤爪9、壓頭10、接近開關(guān)座、接近傳感器， 其中，氣缸支座3 —端通過螺釘連接氣缸1，另一端通過螺釘與夾具體8連接。夾具體8通過螺栓與容器固定。氣缸I的活塞軸2與夾具體8的推力軸5通過滑塊4連接，鉤爪9前端通過焊接與壓頭10形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。當(dāng)氣缸I的活塞軸2在氣壓作用下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)， 推力軸5推動(dòng)鉤爪9圍繞導(dǎo)向軸6沿夾具體8上的曲線導(dǎo)向槽旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，鉤爪9通過壓頭 10將大門壓緊或松開。接近開關(guān)座通過螺釘固定在夾具體8上，接近傳感器固定在接近開關(guān)座上。
在一具體實(shí)施方式
中，夾具體8通過螺栓固定在容器筒體法蘭上，每個(gè)夾具的氣缸都配有雙向節(jié)流調(diào)速閥，根據(jù)夾具在容器上分布部位不同調(diào)節(jié)不同夾具的氣缸推拉速度。
在一具體實(shí)施方式
中，夾具體夾緊或松開狀態(tài)通過接近傳感器檢測(cè)推力軸的位置來自動(dòng)判斷。
通常，大型真空容器設(shè)計(jì)為臥式，氣動(dòng)夾具是當(dāng)容器大門與主筒體位置對(duì)準(zhǔn)時(shí)對(duì)大門進(jìn)行預(yù)壓緊的裝置。氣缸活塞推動(dòng)鉤爪在夾具體的曲線導(dǎo)向滑槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，使容器大門與筒體分離或壓緊，從而實(shí)現(xiàn)開門或預(yù)緊要求。在氣動(dòng)夾具閉合后，通過傳感器檢測(cè)大門開關(guān)狀態(tài)，作為設(shè)備真空抽氣和大門開關(guān)操作的條件。通過氣缸的活塞推動(dòng)或拉緊鉤爪在夾具體的滑槽內(nèi)運(yùn)行，使容器大門與筒體分離或壓緊，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)緊要求。
氣動(dòng)夾具鉤爪采用20Cr材料加工，并將鉤爪和壓頭采用整塊材料一體加工成型， 減輕夾具結(jié)構(gòu)重量，由于鉤爪和壓頭集成在一起，避免了在容器大門法蘭上單獨(dú)焊接壓塊而引起大門法蘭的變形。
根據(jù)氣動(dòng)夾具在容器上分布部位不同，夾具需要的氣缸推拉力也不完全相同，因此每個(gè)氣動(dòng)夾具的氣缸均通過獨(dú)立的調(diào)速閥調(diào)節(jié)氣路供氣壓力，從而使所有氣動(dòng)夾具滿足協(xié)調(diào)一致的使用要求。
夾具的分離和壓緊狀態(tài)通過接近傳感器檢測(cè)推力軸的位置來自動(dòng)判斷，并將檢測(cè)信號(hào)傳送到大門總控PLC中，與大門開關(guān)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)互鎖功能，即容器大門開啟前氣動(dòng)夾具必須處于分離狀態(tài)，而氣動(dòng)夾具必須在容器大門閉合后才能夾緊，若氣動(dòng)夾具處于閉合狀態(tài)則大門不能進(jìn)行閉合，避免發(fā)生機(jī)械碰撞，造成空間環(huán)境模擬器的破壞。每一個(gè)氣動(dòng)夾具上安裝兩個(gè)接近傳感器，接近傳感器安裝在夾具體上的接近開關(guān)座，并將兩個(gè)接近傳感器的感應(yīng)端分別對(duì)準(zhǔn)夾具推力軸的初始位置和最終位置。
大型真空容器的大門預(yù)緊力經(jīng)計(jì)算為3X IO5N,氣缸供氣管路壓力為O. 5X IO6Pa, 選用Φ 300mm標(biāo)準(zhǔn)氣缸，單個(gè)氣缸實(shí)際工作面積O. 09 m2，總共設(shè)計(jì)使用了 8個(gè)氣缸，均勻分布在筒體法蘭上。由于鉤爪和壓塊形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，因此該設(shè)備大門法蘭上沒有焊接壓塊。氣缸系統(tǒng)包括空氣過濾組合、控制閥體、執(zhí)行氣缸組成。電磁換向閥控制氣缸動(dòng)作方向， 每個(gè)氣缸上的節(jié)流調(diào)速閥調(diào)節(jié)氣缸速度，以滿足使用要求。
選用歐姆龍直流二線式M12接近開關(guān)作為傳感器，檢測(cè)氣動(dòng)夾具推力軸的位置， 并將檢測(cè)信號(hào)傳送到大門總控PLC中，與大門開關(guān)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)互鎖功能，即容器大門開啟前氣動(dòng)夾具必須處于分離狀態(tài)，而氣動(dòng)夾具必須在容器大門閉合后才能夾緊，若氣動(dòng)夾具處于閉合狀態(tài)則大門不能進(jìn)行閉合。每一個(gè)氣動(dòng)夾具上安裝兩個(gè)接近開關(guān)，分別對(duì)準(zhǔn)夾具推力軸的初始位置和最終位置，根據(jù)夾具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了接近開關(guān)座，接近開關(guān)通過螺栓固定在接近開關(guān)座上。
盡管上文對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
給予了詳細(xì)描述和說明，但是應(yīng)該指明的是， 我們可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于航天器熱試驗(yàn)真空容器氣動(dòng)夾具，包括氣缸、活塞軸、氣缸支座、滑塊、推力軸、導(dǎo)向軸、軸承、夾具體、鉤爪、壓頭、接近開關(guān)座、接近傳感器，其特征在于，氣缸支座一端通過螺釘連接氣缸，另一端通過螺釘與夾具體連接，夾具體通過螺栓與容器固定，氣缸的活塞軸通過滑塊連接夾具體的推力軸，鉤爪前端焊接有壓頭，當(dāng)氣缸活塞軸在氣壓作用下往復(fù)運(yùn)動(dòng)吋，推力軸推動(dòng)鉤爪圍繞導(dǎo)向軸沿夾具體上的曲線導(dǎo)向槽旋轉(zhuǎn)，鉤爪帶動(dòng)壓頭將大門壓緊或松開。
2.如權(quán)利要求I所述的大型真空容器的氣動(dòng)夾具，其特征在于，所述鉤爪和壓頭形成一整體結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I所述的大型真空容器的氣動(dòng)夾具，其特征在于，所述鉤爪圍繞導(dǎo)向軸和軸承在曲線導(dǎo)向槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求I所述的大型真空容器的氣動(dòng)夾具，其特征在于，所述夾具體通過螺栓固定在容器筒體法蘭上。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的大型真空容器的氣動(dòng)夾具，其特征在干，每個(gè)夾具的氣缸都配有雙向節(jié)流調(diào)速閥，根據(jù)夾具在容器上分布部位不同調(diào)節(jié)不同夾具的氣缸推拉速度。
6.如權(quán)利要求5所述的大型真空容器的氣動(dòng)夾具，其特征在于，夾具夾緊或松開狀態(tài)通過接近傳感器檢測(cè)推力軸的位置來自動(dòng)判斷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于航天器熱試驗(yàn)真空容器的氣動(dòng)夾具，包括氣缸、活塞軸、氣缸支座、滑塊、推力軸、導(dǎo)向軸、軸承、夾具體、鉤爪、壓頭，其中，氣缸支座一端通過螺釘連接氣缸，另一端通過螺釘與夾具體連接。夾具體通過螺栓與容器固定。氣缸的活塞軸通過滑塊連接夾具體的推力軸，鉤爪前端焊接有壓頭。當(dāng)氣缸活塞軸在氣壓作用下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，推力軸推動(dòng)鉤爪圍繞導(dǎo)向軸沿夾具體上的曲線導(dǎo)向槽旋轉(zhuǎn)，鉤爪帶動(dòng)壓頭將大門壓緊或松開。此外，在夾具體上設(shè)置了接近開關(guān)座，由接近開關(guān)上的接近傳感器檢測(cè)推力軸的位置，從而判斷夾具的夾緊或松開狀態(tài)，并將檢測(cè)信號(hào)傳送到大門總控PLC中，與大門開關(guān)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)互鎖功能，保護(hù)大門系統(tǒng)不出現(xiàn)誤操作。
文檔編號(hào)G01M99/00GK102980784SQ201210499120
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者韓瀟, 祁妍, 詹海洋, 茹曉勤, 郭峰, 霍光, 董雷 申請(qǐng)人:北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所