本發(fā)明涉及一種全自動(dòng)探空系統(tǒng)部件，尤其是一種氣動(dòng)分度裝置。

背景技術(shù)：

高空氣象探測(cè)是目前大氣常規(guī)探測(cè)最主要手段之一，是指雷達(dá)跟蹤氣球攜帶的探空儀以自由升空方式對(duì)自地球表面到幾萬米高度空間空氣運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)（風(fēng)向、風(fēng)速）和氣象要素（氣壓、溫度、濕度）的變化進(jìn)行探測(cè)、收集、處理的活動(dòng)和工作過程。常規(guī)高空氣象探測(cè)探空儀及探空氣球準(zhǔn)備均由人工完成，要實(shí)現(xiàn)高空氣象探測(cè)探測(cè)智能化無人化，其首先要解決探空儀及探空氣球準(zhǔn)備的智能化無人化。氣動(dòng)分度裝置是全自動(dòng)探空系統(tǒng)的核心部件之一，為全自動(dòng)探空系統(tǒng)的研制成功的必要條件。所以設(shè)計(jì)一種全自動(dòng)探空系統(tǒng)中的氣動(dòng)分度裝置是解決在無人的情況下，如何實(shí)現(xiàn)探空氣球和探空儀自動(dòng)加載的必要裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種全自動(dòng)探空系統(tǒng)中的氣動(dòng)分度裝置，從而解決在無人的情況下的精確定位，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)探空氣球和探空儀自動(dòng)加載。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種氣動(dòng)分度裝置，包括底座板、氣缸、擋板、推板、驅(qū)動(dòng)板、分度推爪、棘爪、導(dǎo)向桿、壓簧以及安裝板；氣缸固定安裝在底座板上，并在底座板上設(shè)有與氣缸的活塞桿相平行的兩根導(dǎo)軌；擋板固定安裝在底座板上，活塞桿的伸出端貫穿擋板后安裝在推板上；推板的下邊緣扣于兩根導(dǎo)軌上，并可沿兩根導(dǎo)軌來回滑動(dòng)；在驅(qū)動(dòng)板的邊緣垂直設(shè)有安裝板，安裝板固定安裝在推板上，驅(qū)動(dòng)板與底座板相平行；分度推爪通過轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)式安裝在驅(qū)動(dòng)板上，并在驅(qū)動(dòng)板上設(shè)有用于推動(dòng)分度推爪旋轉(zhuǎn)的扭簧以及用于限制分度推爪旋轉(zhuǎn)角度的限位柱；安裝板為l形板，一側(cè)固定安裝在底座板上，另一側(cè)與底座板相垂直；棘爪旋轉(zhuǎn)式安裝在底座板上，并在棘爪上設(shè)有插孔；導(dǎo)向桿安裝在安裝板與底座板相垂直的側(cè)板上，壓簧套設(shè)在導(dǎo)向桿上，且壓簧的端部伸入插孔內(nèi)。

采用氣缸作為裝置的主要?jiǎng)恿υ?，而不使用電機(jī)，避免了有氫氣場(chǎng)合直接用電的安全隱患，而且以氣動(dòng)為動(dòng)力易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，還具有過載保護(hù)功能；采用分度推爪在氣缸的推動(dòng)作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)盤上間隔設(shè)置的分度定位銷的逐一推動(dòng)，使得轉(zhuǎn)盤進(jìn)行逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并在扭簧和限位柱的作用下確保旋轉(zhuǎn)安裝的分度推爪在推動(dòng)過程中不會(huì)出現(xiàn)擺動(dòng)，而在分度推爪回退時(shí)實(shí)現(xiàn)順時(shí)針擺動(dòng)，從而跳過后一個(gè)分度定位銷，進(jìn)入下一個(gè)推動(dòng)工位；采用棘爪、導(dǎo)向桿和壓簧構(gòu)成限位機(jī)構(gòu)，能夠在分度推爪推送到位后實(shí)現(xiàn)對(duì)相鄰兩根分度定位銷進(jìn)行同時(shí)限位，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的順時(shí)針和逆時(shí)針的同時(shí)有效定位；采用推板的設(shè)計(jì)既用于安裝驅(qū)動(dòng)板，又實(shí)現(xiàn)活塞桿的支撐，確保推動(dòng)過程的穩(wěn)定性。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，分度推爪為條形板，并在條形板一側(cè)長(zhǎng)度邊緣的兩端分別設(shè)有凸角和切角，在另一側(cè)長(zhǎng)度邊緣設(shè)有斜槽；凸角為直角三角形，且直角三角形的一側(cè)直角邊與條形板長(zhǎng)度邊緣固接，另一側(cè)直角邊與條形板寬度邊緣平齊；在驅(qū)動(dòng)板設(shè)有扭簧柱和凸柱；扭簧安裝在扭簧柱上，一根扭臂支撐在凸柱上，另一根扭臂支撐在斜槽上。采用凸角的設(shè)計(jì)能夠在推送過程中使得分度推爪的推送邊緣寬度較大，確保分度定位銷即使在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也能有效推動(dòng)，另外凸角在分度推爪回退時(shí)在后一分度定位銷的作用下壓動(dòng)分度推爪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在分度推爪推送到位時(shí)同樣能夠?qū)崿F(xiàn)順時(shí)針限位；采用切角能夠防止分度推爪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)是碰撞到定位塊。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，限位柱阻擋分度推爪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，扭簧推動(dòng)分度推爪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)按壓在限位柱上。采用限位柱和扭簧的作用實(shí)現(xiàn)分度推爪的逆時(shí)針限位和順時(shí)針彈性支撐。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，在驅(qū)動(dòng)板的端部螺紋安裝有一根推桿；在底座板上通過銷軸旋轉(zhuǎn)式設(shè)有限位塊；在限位塊上設(shè)有短軸；在推桿的端部設(shè)有安裝頭，在安裝頭上設(shè)有腰形孔；短軸插裝在腰形孔上，且腰形孔的孔口長(zhǎng)度方向與推桿的軸向相垂直；在推桿上旋合有固定螺母。采用限位塊與推桿的連接，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)板的端部支撐，即使在驅(qū)動(dòng)板來回推送過程中，在限位塊的旋轉(zhuǎn)配合作用下也能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定支撐；采用腰形孔的作用使得在限位塊的旋轉(zhuǎn)時(shí)短軸的位移也能在腰形孔范圍內(nèi)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，在底座板上且位于限位塊的旋轉(zhuǎn)方向上設(shè)有擋塊，并在限位塊上且與擋塊相對(duì)的邊緣處設(shè)有支撐坡面。采用限位塊能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)板的推送行程，起到精確定位控制，確保轉(zhuǎn)盤的分度精度，另外支撐坡面能夠與擋塊緊密接觸，從而確保分度精度。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，在驅(qū)動(dòng)板上通過固定軸旋轉(zhuǎn)式安裝有定位塊；在定位塊的上側(cè)面上通過螺釘安裝有定位墊；在定位塊上設(shè)有調(diào)節(jié)腰形孔；在驅(qū)動(dòng)板上設(shè)有插裝在調(diào)節(jié)腰形孔內(nèi)的限位桿。采用定位塊跟隨驅(qū)動(dòng)板一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)分度推爪推送至分度位置時(shí)，下一根分度定位銷剛好支撐在定位墊上，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的支撐，進(jìn)一步確保分度精度，防止轉(zhuǎn)盤在定位時(shí)出現(xiàn)逆時(shí)針位移。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，在驅(qū)動(dòng)板上設(shè)有調(diào)節(jié)支座，在調(diào)節(jié)支座上旋合有調(diào)節(jié)螺栓，并在調(diào)節(jié)螺栓上旋合有限位螺母；調(diào)節(jié)螺栓的螺桿端部支撐在定位塊的下側(cè)面上。采用調(diào)節(jié)螺栓和限位螺母的作用能夠?qū)崿F(xiàn)定位塊傾斜角度的調(diào)節(jié)，從而滿足不同型號(hào)直徑的分度定位銷定位使用，具有明顯的適用性能。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，在氣缸上設(shè)有用于測(cè)量活塞位置的位置傳感器；在底座板上且位于氣缸的底座側(cè)邊設(shè)有限位擋條；在氣缸的進(jìn)氣口處和出氣口處均設(shè)有一個(gè)電磁閥。采用位置傳感器能夠便于反饋控制氣缸的行程，實(shí)現(xiàn)分度推送的精確控制；采用電磁閥實(shí)現(xiàn)氣缸的遠(yuǎn)程可控性，便于無人參與使用。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，在底座板上設(shè)有滑輪支座，在滑輪支座上旋轉(zhuǎn)式設(shè)有滑輪，在滑輪的輪面上設(shè)有摩擦面層；驅(qū)動(dòng)板的邊緣支撐于摩擦面層上。采用滑輪的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)板的支撐，在驅(qū)動(dòng)板上的分度推爪以及定位塊與分度定位銷接觸時(shí)起到防止晃動(dòng)的作用，對(duì)驅(qū)動(dòng)板的另一側(cè)邊緣進(jìn)行有效支撐；采用摩擦面層實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)支撐，防止長(zhǎng)期使用摩擦造成間隙，造成輕微的晃動(dòng)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，在導(dǎo)向桿上設(shè)有外螺紋，導(dǎo)向桿貫穿安裝板上與底座板相垂直的側(cè)板，并在側(cè)板兩側(cè)均旋合有定位螺母。采用定位螺母能夠便于調(diào)節(jié)導(dǎo)向桿上的壓簧對(duì)棘爪的彈性支撐力，滿足現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試需求。

本發(fā)明的有益效果在于：采用氣缸作為裝置的主要?jiǎng)恿υ矗皇褂秒姍C(jī)，避免了有氫氣場(chǎng)合直接用電的安全隱患，而且以氣動(dòng)為動(dòng)力易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，還具有過載保護(hù)功能；采用分度推爪在氣缸的推動(dòng)作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)盤上間隔設(shè)置的分度定位銷的逐一推動(dòng)，使得轉(zhuǎn)盤進(jìn)行逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并在扭簧和限位柱的作用下確保旋轉(zhuǎn)安裝的分度推爪在推動(dòng)過程中不會(huì)出現(xiàn)擺動(dòng)，而在分度推爪回退時(shí)實(shí)現(xiàn)順時(shí)針擺動(dòng)，從而跳過后一個(gè)分度定位銷，進(jìn)入下一個(gè)推動(dòng)工位；采用棘爪、導(dǎo)向桿和壓簧構(gòu)成限位機(jī)構(gòu)，能夠在分度推爪推送到位后實(shí)現(xiàn)對(duì)相鄰兩根分度定位銷進(jìn)行同時(shí)限位，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的順時(shí)針和逆時(shí)針的同時(shí)有效定位；采用推板的設(shè)計(jì)既用于安裝驅(qū)動(dòng)板，又實(shí)現(xiàn)活塞桿的支撐，確保推動(dòng)過程的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中a-a處的局部剖視圖；

圖3為本發(fā)明的定位塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的限位塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的分度推爪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中:1、底座板，2、氣缸，3、限位擋條，4、位置傳感器，5、電磁閥，6、擋板，7、導(dǎo)軌，8、活塞桿，9、推板，10、安裝板，11、驅(qū)動(dòng)板，12、分度推爪，13、定位塊，14、定位墊，15、調(diào)節(jié)支座，16、限位柱，17、轉(zhuǎn)軸，18、扭簧，19、限位螺母，20、調(diào)節(jié)螺栓，21、滑輪支座，22、滑輪，23、摩擦面層，24、螺釘，25、固定軸，26、調(diào)節(jié)腰形孔，27、推桿，28、墊片，29、固定螺母，30、限位塊，31、銷軸，32、擋塊，33、斜槽，34、安裝板，35、導(dǎo)向桿，36、壓簧，37、定位螺母，38、棘爪，39、插孔，40、轉(zhuǎn)盤，41、分度定位銷，42、支撐坡面，43、安裝頭，44、短軸，45、腰形孔，46、切角，47、凸角。

具體實(shí)施方式

如圖1-5所示，本發(fā)明公開的一種氣動(dòng)分度裝置包括：底座板1、氣缸2、擋板6、推板9、驅(qū)動(dòng)板11、分度推爪12、棘爪38、導(dǎo)向桿35、壓簧36以及安裝板34。

其中，氣缸2固定安裝在底座板1上，并在底座板1上設(shè)有與氣缸2的活塞桿8相平行的兩根導(dǎo)軌7；擋板6固定安裝在底座板1上，活塞桿8的伸出端貫穿擋板6后安裝在推板9上；推板9的下邊緣扣于兩根導(dǎo)軌7上，并可沿兩根導(dǎo)軌7來回滑動(dòng)；在驅(qū)動(dòng)板11的邊緣垂直設(shè)有安裝板10，安裝板10固定安裝在推板9上，驅(qū)動(dòng)板11與底座板1相平行；分度推爪12通過轉(zhuǎn)軸17旋轉(zhuǎn)式安裝在驅(qū)動(dòng)板11上，并在驅(qū)動(dòng)板11上設(shè)有用于推動(dòng)分度推爪12旋轉(zhuǎn)的扭簧18以及用于限制分度推爪12旋轉(zhuǎn)角度的限位柱16；安裝板34為l形板，一側(cè)固定安裝在底座板1上，另一側(cè)與底座板1相垂直；棘爪38旋轉(zhuǎn)式安裝在底座板1上，并在棘爪38上設(shè)有插孔39；在棘爪38設(shè)有同時(shí)與轉(zhuǎn)盤40上相鄰兩根分度定位銷41接觸的拐角，且兩根分度定位銷41分別接觸拐角的兩側(cè)；導(dǎo)向桿35安裝在安裝板34與底座板1相垂直的側(cè)板上，壓簧36套設(shè)在導(dǎo)向桿35上，且壓簧36的端部伸入插孔39內(nèi)。

本實(shí)施例中，分度推爪12為條形板，并在條形板一側(cè)長(zhǎng)度邊緣的兩端分別設(shè)有凸角47和切角46，在另一側(cè)長(zhǎng)度邊緣設(shè)有斜槽33；凸角47為直角三角形，且直角三角形的一側(cè)直角邊與條形板長(zhǎng)度邊緣固接，另一側(cè)直角邊與條形板寬度邊緣平齊；在驅(qū)動(dòng)板11設(shè)有扭簧柱和凸柱；扭簧18安裝在扭簧柱上，一根扭臂支撐在凸柱上，另一根扭臂支撐在斜槽33上；限位柱16阻擋分度推爪12逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，扭簧18推動(dòng)分度推爪12逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)按壓在限位柱16上；在驅(qū)動(dòng)板11的端部螺紋安裝有一根推桿27；在底座板1上通過銷軸31旋轉(zhuǎn)式設(shè)有限位塊30；在限位塊30上設(shè)有短軸44；在推桿27的端部設(shè)有安裝頭43，在安裝頭43上設(shè)有腰形孔45；短軸44插裝在腰形孔45上，且腰形孔45的孔口長(zhǎng)度方向與推桿27的軸向相垂直；在短軸44和銷軸31的端部均通過墊片28和開口銷進(jìn)行固定；在推桿27上旋合有固定螺母29；在底座板1上且位于限位塊30的旋轉(zhuǎn)方向上設(shè)有擋塊32，并在限位塊30上且與擋塊32相對(duì)的邊緣處設(shè)有支撐坡面42；在驅(qū)動(dòng)板11上通過固定軸25旋轉(zhuǎn)式安裝有定位塊13；在定位塊13的上側(cè)面上通過螺釘24安裝有定位墊14；在定位塊13上設(shè)有調(diào)節(jié)腰形孔26；在驅(qū)動(dòng)板11上設(shè)有插裝在調(diào)節(jié)腰形孔26內(nèi)的限位桿27；在驅(qū)動(dòng)板11上設(shè)有調(diào)節(jié)支座15，在調(diào)節(jié)支座15上旋合有調(diào)節(jié)螺栓20，并在調(diào)節(jié)螺栓20上旋合有限位螺母19；調(diào)節(jié)螺栓20的螺桿端部支撐在定位塊13的下側(cè)面上；在氣缸2上設(shè)有用于測(cè)量活塞位置的位置傳感器4；在底座板1上且位于氣缸2的底座側(cè)邊設(shè)有限位擋條3；在氣缸2的進(jìn)氣口處和出氣口處均設(shè)有一個(gè)電磁閥5；在底座板1上設(shè)有滑輪支座21，在滑輪支座21上旋轉(zhuǎn)式設(shè)有滑輪22，在滑輪22的輪面上設(shè)有摩擦面層23；驅(qū)動(dòng)板11的邊緣支撐于摩擦面層23上；在導(dǎo)向桿35上設(shè)有外螺紋，導(dǎo)向桿35貫穿安裝板34上與底座板1相垂直的側(cè)板，并在側(cè)板兩側(cè)均旋合有定位螺母37。

本發(fā)明公開的一種氣動(dòng)分度裝置在使用時(shí)，氣動(dòng)分度裝置為轉(zhuǎn)盤40的轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)力的同時(shí)通過控制氣動(dòng)分度裝置直線運(yùn)動(dòng)距離的精度，控制轉(zhuǎn)盤40的精確轉(zhuǎn)動(dòng)；通過對(duì)氣動(dòng)分度裝置直線運(yùn)動(dòng)精度控制，使轉(zhuǎn)盤40每轉(zhuǎn)動(dòng)一次其轉(zhuǎn)動(dòng)角度控制在15°±5″以內(nèi)。

在進(jìn)行往返直線運(yùn)動(dòng)控制時(shí)，是由計(jì)算機(jī)基于位置傳感器4的檢測(cè)來控制氣缸運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，氣缸2上安裝兩個(gè)位置傳感器4，兩個(gè)位置傳感器4的距離即為分度推爪12的行程，可以對(duì)圓周進(jìn)行24等分分度并可指示活塞桿8所處位置及工作狀態(tài)（起始位、末端位、運(yùn)動(dòng)中）。位置傳感器4還具有提供計(jì)算機(jī)切斷氣源指令，防止急剎車引起設(shè)備過沖造成運(yùn)行不平穩(wěn)和降低設(shè)備壽命。

在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到指定位置具有自動(dòng)鎖死功能，在轉(zhuǎn)盤40轉(zhuǎn)到指定位置精確定位后，必須固定鎖死，才可轉(zhuǎn)入下一步工作。到位鎖死是由定位塊13、分度推爪12和棘爪38聯(lián)合作用實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)氣動(dòng)分度裝置上的活塞桿8運(yùn)動(dòng)到設(shè)定位置，位置傳感器4工作，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令通過電磁閥5切斷氣源，此時(shí)定位塊13剛好處在限制分度定位銷41轉(zhuǎn)動(dòng)的位置，阻止轉(zhuǎn)盤40逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)分度推爪12機(jī)械限位剛好作用，阻止轉(zhuǎn)盤40順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，棘爪38具有阻止轉(zhuǎn)盤40順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的功能，此時(shí)轉(zhuǎn)盤40被固定鎖死。

本發(fā)明公開的一種氣動(dòng)分度裝置的有益效果：

（1）氣動(dòng)分度裝置是全自動(dòng)探空系統(tǒng)的重要組成，是實(shí)現(xiàn)無人狀態(tài)下探空儀及探空氣球自動(dòng)加載的關(guān)鍵部件。

（2）常規(guī)高空氣象站的氣象觀測(cè)，需要3-4人協(xié)同工作才能完成一次探測(cè)任務(wù)，所需人力成本很高，尤其在西部無人及其它少人地區(qū)（偏遠(yuǎn)山區(qū)、沙漠、湖海）等氣候敏感地區(qū)高空氣象站的布局還存在空白，采用該分度裝置后無需人工。

（3）從氣象觀測(cè)技術(shù)的前景來看，“遙感、遙測(cè)、連續(xù)、自動(dòng)化”是主要的發(fā)展方向，高空觀測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)化這一全新的觀測(cè)技術(shù)，也越來越受到氣象部門的重視；該系統(tǒng)具有無需人在站點(diǎn)值守、惡劣環(huán)境下（特別是大風(fēng)天氣）放球能力、系統(tǒng)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷能力等特點(diǎn)，為不適合人類居住，基礎(chǔ)建設(shè)困難，但是對(duì)于天氣系統(tǒng)的形成與發(fā)展的監(jiān)測(cè)具有重要意義地區(qū)（如我國(guó)的青藏高原地區(qū)）的高空觀測(cè)臺(tái)站的建設(shè)提供了全新的思路。

（4）全自動(dòng)探空系統(tǒng)不僅能降低運(yùn)行成本，也可以提高數(shù)據(jù)的有效性和時(shí)效性，同時(shí)也給站點(diǎn)選擇和觀測(cè)時(shí)間提供了很大的余地。全自動(dòng)探空技術(shù)的業(yè)務(wù)化應(yīng)用將豐富我國(guó)氣象裝備的技術(shù)手段及綜合監(jiān)測(cè)能力，適應(yīng)氣象綜合觀測(cè)從人工、定性觀測(cè)向自動(dòng)化遙感遙測(cè)、定量觀測(cè)轉(zhuǎn)變的迫切需求，實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度、高時(shí)空分辨率、連續(xù)、自動(dòng)、一體化定量觀測(cè)的目標(biāo)，對(duì)氣象災(zāi)害預(yù)警、氣候變化監(jiān)測(cè)和氣象氣候預(yù)報(bào)服務(wù)方面將發(fā)揮巨大的社會(huì)效益和直接與間接的經(jīng)濟(jì)效益。所以氣動(dòng)分度裝置的研制成功，為全自動(dòng)探空系統(tǒng)研制成功創(chuàng)造了條件。