一种气动分度装置的制作方法

本发明涉及一种全自动探空系统部件，尤其是一种气动分度装置。

背景技术：

高空气象探测是目前大气常规探测最主要手段之一，是指雷达跟踪气球携带的探空仪以自由升空方式对自地球表面到几万米高度空间空气运动的状态（风向、风速）和气象要素（气压、温度、湿度）的变化进行探测、收集、处理的活动和工作过程。常规高空气象探测探空仪及探空气球准备均由人工完成，要实现高空气象探测探测智能化无人化，其首先要解决探空仪及探空气球准备的智能化无人化。气动分度装置是全自动探空系统的核心部件之一，为全自动探空系统的研制成功的必要条件。所以设计一种全自动探空系统中的气动分度装置是解决在无人的情况下，如何实现探空气球和探空仪自动加载的必要装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种全自动探空系统中的气动分度装置，从而解决在无人的情况下的精确定位，以进一步实现探空气球和探空仪自动加载。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种气动分度装置，包括底座板、气缸、挡板、推板、驱动板、分度推爪、棘爪、导向杆、压簧以及安装板；气缸固定安装在底座板上，并在底座板上设有与气缸的活塞杆相平行的两根导轨；挡板固定安装在底座板上，活塞杆的伸出端贯穿挡板后安装在推板上；推板的下边缘扣于两根导轨上，并可沿两根导轨来回滑动；在驱动板的边缘垂直设有安装板，安装板固定安装在推板上，驱动板与底座板相平行；分度推爪通过转轴旋转式安装在驱动板上，并在驱动板上设有用于推动分度推爪旋转的扭簧以及用于限制分度推爪旋转角度的限位柱；安装板为l形板，一侧固定安装在底座板上，另一侧与底座板相垂直；棘爪旋转式安装在底座板上，并在棘爪上设有插孔；导向杆安装在安装板与底座板相垂直的侧板上，压簧套设在导向杆上，且压簧的端部伸入插孔内。

采用气缸作为装置的主要动力源，而不使用电机，避免了有氢气场合直接用电的安全隐患，而且以气动为动力易于实现标准化，简化了结构，还具有过载保护功能；采用分度推爪在气缸的推动作用下实现对转盘上间隔设置的分度定位销的逐一推动，使得转盘进行逆时针转动，并在扭簧和限位柱的作用下确保旋转安装的分度推爪在推动过程中不会出现摆动，而在分度推爪回退时实现顺时针摆动，从而跳过后一个分度定位销，进入下一个推动工位；采用棘爪、导向杆和压簧构成限位机构，能够在分度推爪推送到位后实现对相邻两根分度定位销进行同时限位，实现转盘的顺时针和逆时针的同时有效定位；采用推板的设计既用于安装驱动板，又实现活塞杆的支撑，确保推动过程的稳定性。

作为本发明的进一步限定方案，分度推爪为条形板，并在条形板一侧长度边缘的两端分别设有凸角和切角，在另一侧长度边缘设有斜槽；凸角为直角三角形，且直角三角形的一侧直角边与条形板长度边缘固接，另一侧直角边与条形板宽度边缘平齐；在驱动板设有扭簧柱和凸柱；扭簧安装在扭簧柱上，一根扭臂支撑在凸柱上，另一根扭臂支撑在斜槽上。采用凸角的设计能够在推送过程中使得分度推爪的推送边缘宽度较大，确保分度定位销即使在转盘转动时也能有效推动，另外凸角在分度推爪回退时在后一分度定位销的作用下压动分度推爪顺时针旋转，同时在分度推爪推送到位时同样能够实现顺时针限位；采用切角能够防止分度推爪顺时针旋转是碰撞到定位块。

作为本发明的进一步限定方案，限位柱阻挡分度推爪逆时针旋转，扭簧推动分度推爪逆时针旋转按压在限位柱上。采用限位柱和扭簧的作用实现分度推爪的逆时针限位和顺时针弹性支撑。

作为本发明的进一步限定方案，在驱动板的端部螺纹安装有一根推杆；在底座板上通过销轴旋转式设有限位块；在限位块上设有短轴；在推杆的端部设有安装头，在安装头上设有腰形孔；短轴插装在腰形孔上，且腰形孔的孔口长度方向与推杆的轴向相垂直；在推杆上旋合有固定螺母。采用限位块与推杆的连接，从而实现驱动板的端部支撑，即使在驱动板来回推送过程中，在限位块的旋转配合作用下也能实现稳定支撑；采用腰形孔的作用使得在限位块的旋转时短轴的位移也能在腰形孔范围内。

作为本发明的进一步限定方案，在底座板上且位于限位块的旋转方向上设有挡块，并在限位块上且与挡块相对的边缘处设有支撑坡面。采用限位块能够实现驱动板的推送行程，起到精确定位控制，确保转盘的分度精度，另外支撑坡面能够与挡块紧密接触，从而确保分度精度。

作为本发明的进一步限定方案，在驱动板上通过固定轴旋转式安装有定位块；在定位块的上侧面上通过螺钉安装有定位垫；在定位块上设有调节腰形孔；在驱动板上设有插装在调节腰形孔内的限位杆。采用定位块跟随驱动板一起运动，当分度推爪推送至分度位置时，下一根分度定位销刚好支撑在定位垫上，从而实现稳定的支撑，进一步确保分度精度，防止转盘在定位时出现逆时针位移。

作为本发明的进一步限定方案，在驱动板上设有调节支座，在调节支座上旋合有调节螺栓，并在调节螺栓上旋合有限位螺母；调节螺栓的螺杆端部支撑在定位块的下侧面上。采用调节螺栓和限位螺母的作用能够实现定位块倾斜角度的调节，从而满足不同型号直径的分度定位销定位使用，具有明显的适用性能。

作为本发明的进一步限定方案，在气缸上设有用于测量活塞位置的位置传感器；在底座板上且位于气缸的底座侧边设有限位挡条；在气缸的进气口处和出气口处均设有一个电磁阀。采用位置传感器能够便于反馈控制气缸的行程，实现分度推送的精确控制；采用电磁阀实现气缸的远程可控性，便于无人参与使用。

作为本发明的进一步限定方案，在底座板上设有滑轮支座，在滑轮支座上旋转式设有滑轮，在滑轮的轮面上设有摩擦面层；驱动板的边缘支撑于摩擦面层上。采用滑轮的设计能够实现驱动板的支撑，在驱动板上的分度推爪以及定位块与分度定位销接触时起到防止晃动的作用，对驱动板的另一侧边缘进行有效支撑；采用摩擦面层实现滚动支撑，防止长期使用摩擦造成间隙，造成轻微的晃动。

作为本发明的进一步限定方案，在导向杆上设有外螺纹，导向杆贯穿安装板上与底座板相垂直的侧板，并在侧板两侧均旋合有定位螺母。采用定位螺母能够便于调节导向杆上的压簧对棘爪的弹性支撑力，满足现场调试需求。

本发明的有益效果在于：采用气缸作为装置的主要动力源，而不使用电机，避免了有氢气场合直接用电的安全隐患，而且以气动为动力易于实现标准化，简化了结构，还具有过载保护功能；采用分度推爪在气缸的推动作用下实现对转盘上间隔设置的分度定位销的逐一推动，使得转盘进行逆时针转动，并在扭簧和限位柱的作用下确保旋转安装的分度推爪在推动过程中不会出现摆动，而在分度推爪回退时实现顺时针摆动，从而跳过后一个分度定位销，进入下一个推动工位；采用棘爪、导向杆和压簧构成限位机构，能够在分度推爪推送到位后实现对相邻两根分度定位销进行同时限位，实现转盘的顺时针和逆时针的同时有效定位；采用推板的设计既用于安装驱动板，又实现活塞杆的支撑，确保推动过程的稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体俯视结构示意图；

图2为图1中a-a处的局部剖视图；

图3为本发明的定位块结构示意图；

图4为本发明的限位块结构示意图；

图5为本发明的分度推爪结构示意图。

图中:1、底座板，2、气缸，3、限位挡条，4、位置传感器，5、电磁阀，6、挡板，7、导轨，8、活塞杆，9、推板，10、安装板，11、驱动板，12、分度推爪，13、定位块，14、定位垫，15、调节支座，16、限位柱，17、转轴，18、扭簧，19、限位螺母，20、调节螺栓，21、滑轮支座，22、滑轮，23、摩擦面层，24、螺钉，25、固定轴，26、调节腰形孔，27、推杆，28、垫片，29、固定螺母，30、限位块，31、销轴，32、挡块，33、斜槽，34、安装板，35、导向杆，36、压簧，37、定位螺母，38、棘爪，39、插孔，40、转盘，41、分度定位销，42、支撑坡面，43、安装头，44、短轴，45、腰形孔，46、切角，47、凸角。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明公开的一种气动分度装置包括：底座板1、气缸2、挡板6、推板9、驱动板11、分度推爪12、棘爪38、导向杆35、压簧36以及安装板34。

其中，气缸2固定安装在底座板1上，并在底座板1上设有与气缸2的活塞杆8相平行的两根导轨7；挡板6固定安装在底座板1上，活塞杆8的伸出端贯穿挡板6后安装在推板9上；推板9的下边缘扣于两根导轨7上，并可沿两根导轨7来回滑动；在驱动板11的边缘垂直设有安装板10，安装板10固定安装在推板9上，驱动板11与底座板1相平行；分度推爪12通过转轴17旋转式安装在驱动板11上，并在驱动板11上设有用于推动分度推爪12旋转的扭簧18以及用于限制分度推爪12旋转角度的限位柱16；安装板34为l形板，一侧固定安装在底座板1上，另一侧与底座板1相垂直；棘爪38旋转式安装在底座板1上，并在棘爪38上设有插孔39；在棘爪38设有同时与转盘40上相邻两根分度定位销41接触的拐角，且两根分度定位销41分别接触拐角的两侧；导向杆35安装在安装板34与底座板1相垂直的侧板上，压簧36套设在导向杆35上，且压簧36的端部伸入插孔39内。

本实施例中，分度推爪12为条形板，并在条形板一侧长度边缘的两端分别设有凸角47和切角46，在另一侧长度边缘设有斜槽33；凸角47为直角三角形，且直角三角形的一侧直角边与条形板长度边缘固接，另一侧直角边与条形板宽度边缘平齐；在驱动板11设有扭簧柱和凸柱；扭簧18安装在扭簧柱上，一根扭臂支撑在凸柱上，另一根扭臂支撑在斜槽33上；限位柱16阻挡分度推爪12逆时针旋转，扭簧18推动分度推爪12逆时针旋转按压在限位柱16上；在驱动板11的端部螺纹安装有一根推杆27；在底座板1上通过销轴31旋转式设有限位块30；在限位块30上设有短轴44；在推杆27的端部设有安装头43，在安装头43上设有腰形孔45；短轴44插装在腰形孔45上，且腰形孔45的孔口长度方向与推杆27的轴向相垂直；在短轴44和销轴31的端部均通过垫片28和开口销进行固定；在推杆27上旋合有固定螺母29；在底座板1上且位于限位块30的旋转方向上设有挡块32，并在限位块30上且与挡块32相对的边缘处设有支撑坡面42；在驱动板11上通过固定轴25旋转式安装有定位块13；在定位块13的上侧面上通过螺钉24安装有定位垫14；在定位块13上设有调节腰形孔26；在驱动板11上设有插装在调节腰形孔26内的限位杆27；在驱动板11上设有调节支座15，在调节支座15上旋合有调节螺栓20，并在调节螺栓20上旋合有限位螺母19；调节螺栓20的螺杆端部支撑在定位块13的下侧面上；在气缸2上设有用于测量活塞位置的位置传感器4；在底座板1上且位于气缸2的底座侧边设有限位挡条3；在气缸2的进气口处和出气口处均设有一个电磁阀5；在底座板1上设有滑轮支座21，在滑轮支座21上旋转式设有滑轮22，在滑轮22的轮面上设有摩擦面层23；驱动板11的边缘支撑于摩擦面层23上；在导向杆35上设有外螺纹，导向杆35贯穿安装板34上与底座板1相垂直的侧板，并在侧板两侧均旋合有定位螺母37。

本发明公开的一种气动分度装置在使用时，气动分度装置为转盘40的转动提供动力的同时通过控制气动分度装置直线运动距离的精度，控制转盘40的精确转动；通过对气动分度装置直线运动精度控制，使转盘40每转动一次其转动角度控制在15°±5″以内。

在进行往返直线运动控制时，是由计算机基于位置传感器4的检测来控制气缸运动实现的，气缸2上安装两个位置传感器4，两个位置传感器4的距离即为分度推爪12的行程，可以对圆周进行24等分分度并可指示活塞杆8所处位置及工作状态（起始位、末端位、运动中）。位置传感器4还具有提供计算机切断气源指令，防止急刹车引起设备过冲造成运行不平稳和降低设备寿命。

在转盘转到指定位置具有自动锁死功能，在转盘40转到指定位置精确定位后，必须固定锁死，才可转入下一步工作。到位锁死是由定位块13、分度推爪12和棘爪38联合作用实现的。当气动分度装置上的活塞杆8运动到设定位置，位置传感器4工作，计算机发出指令通过电磁阀5切断气源，此时定位块13刚好处在限制分度定位销41转动的位置，阻止转盘40逆时针转动，同时分度推爪12机械限位刚好作用，阻止转盘40顺时针转动，棘爪38具有阻止转盘40顺时针和逆时针转动的功能，此时转盘40被固定锁死。

本发明公开的一种气动分度装置的有益效果：

（1）气动分度装置是全自动探空系统的重要组成，是实现无人状态下探空仪及探空气球自动加载的关键部件。

（2）常规高空气象站的气象观测，需要3-4人协同工作才能完成一次探测任务，所需人力成本很高，尤其在西部无人及其它少人地区（偏远山区、沙漠、湖海）等气候敏感地区高空气象站的布局还存在空白，采用该分度装置后无需人工。

（3）从气象观测技术的前景来看，“遥感、遥测、连续、自动化”是主要的发展方向，高空观测系统自动化这一全新的观测技术，也越来越受到气象部门的重视；该系统具有无需人在站点值守、恶劣环境下（特别是大风天气）放球能力、系统运行的远程监控诊断能力等特点，为不适合人类居住，基础建设困难，但是对于天气系统的形成与发展的监测具有重要意义地区（如我国的青藏高原地区）的高空观测台站的建设提供了全新的思路。

（4）全自动探空系统不仅能降低运行成本，也可以提高数据的有效性和时效性，同时也给站点选择和观测时间提供了很大的余地。全自动探空技术的业务化应用将丰富我国气象装备的技术手段及综合监测能力，适应气象综合观测从人工、定性观测向自动化遥感遥测、定量观测转变的迫切需求，实现高准确度、高时空分辨率、连续、自动、一体化定量观测的目标，对气象灾害预警、气候变化监测和气象气候预报服务方面将发挥巨大的社会效益和直接与间接的经济效益。所以气动分度装置的研制成功，为全自动探空系统研制成功创造了条件。