CN100579717C - 具有自动跟随功能的自适应入位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自动跟随功能的自适应入位装置。具有安装底板，安装底板上设有X向位移传感器和调整机构，底板上通过两个滚柱交叉导轨连接十字随动板，十字随动板上设有Y向位移传感器，并由垂直方向的两个滚柱交叉导轨固接上连接板，上连接板上部为夹具体和三个随动锁定液压缸，夹具体侧面的夹紧液压缸与移动斜楔相连接，移动斜楔上部为滚柱和两个顶杆，顶杆通过圆柱销连接一个卡爪，卡爪与夹具体之间由圆柱销连接，可以产生转动，夹具体上部倒锥型腔内有工艺球头，型腔底部设有力传感器，夹具体上部设有顶盖。本发明具有优异的自动跟随功能，能够实现无附加应力夹紧与放松，夹紧时能够自锁，具有随动位移实时反馈、入位检测和力控制的功能。

Description

具有自动跟随功能的自适应入位装置

技术领域

本发明涉及一种具有自动跟随功能的自适应入位装置。

背景技术

在军事、航空、航天、船舶等领域使用大量的曲面和变几何外形的大型部件。它们的生产采用分段模块化方式进行组织，各部件装配完成之后，进行部件之间的对合装配。对合时要求各个部件具有正确的位置和空间姿态，这就需要对部件的位姿进行调节。数字化装配系统通常采用三点支撑或四点支撑的方式对部件进行自动化位姿调整，支撑点处的调姿单元在X、Y、Z三个方向具有平移自由度，每个调姿单元与调姿部件上安装的工艺球头之间构成球铰联接。在部件吊装过程中，调姿单元首先根据理论的参数进行配置，但实际上由于工艺球头安装制造等误差的存在，控制系统需要通过反复点动进给以寻找正确的支撑位置，否则由于位置误差的存在必然会产生额外的应力和形变，由此除了影响入位效率外，还会影响调姿过程稳定性、可靠性。因此，必须采取措施提高部件吊装入位的工作效率，并防止入位误差产生额外应力、形变对调姿单元及部件造成损伤。

发明内容

本发明的目的是针对上述大型部件数字化装配中吊装入位存在的问题，提供一种具有自动跟随功能的自适应入位装置。

具有自动跟随功能的自适应入位装置包括安装底板、十字随动板、上连接板、随动锁定液压缸、X向滚柱交叉导轨、夹具体、移动斜楔、滚柱、顶杆、卡爪、顶盖、工艺球头、力传感器、夹紧液压缸、Y向滚柱交叉导轨、X向位移传感器、Y向位移传感器、调整机构；安装底板上设有X向位移传感器和调整机构，底板上通过两个X向滚柱交叉导轨连接十字随动板，十字随动板上设有Y向位移传感器，并由垂直方向的两个Y向滚柱交叉导轨连接上连接板，上连接板上部固接夹具体和三个随动锁定液压缸，夹具体侧面的夹紧液压缸与移动斜楔相连接，移动斜楔经滚柱与两个顶杆相连接，顶杆通过圆柱销连接一个卡爪，卡爪与夹具体之间由圆柱销连接，夹具体上部倒锥型腔内有工艺球头，夹具体上部型腔底部设有力传感器，夹具体上设有顶盖。

所述的夹具体上部为倒锥型腔，与工艺球头组成一个球铰连接。移动斜楔与滚柱之间斜面的夹角为3°～6°。移动斜楔的工作斜面是由三部分组成的复合面，工作斜面的第一部分是与滚柱直径相同的曲面，第二部分的平面升角为8°～12°，；第三部分平面的升角为3°～6°。X向位移传感器和Y向位移传感器的量程为1mm～50mm，测量精度为0.005mm～0.1mm。X向滚柱交叉导轨和Y向滚柱交叉导轨的行程为1mm～50mm。调整机构的调整范围为-3°～3°。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

(1)既有自动跟随的特性，又具有球头夹紧的功能；

(2)当随动锁定液压缸锁定以后，该装置能够实现部件支撑的夹紧和放松，尤其适用于角度定位夹紧；

(3)当随动锁定液压缸解锁以后，在外力作用于工艺球头产生小位移时，该装置能够自动跟随，且具有随动灵活、无附加应力等优点；

(4)当自动跟随产生一定的位移时，高精密的位移传感器能够准确测量出位移的大小，用于补偿或者评价外部应变的大小；

(5)该装置能够实现平面上两个相互垂直方向的跟随功能；

(6)工艺球头与夹具体上的倒锥型腔构成一个球铰连接，可以实现自由回转，并进行角度定位夹紧；

(7)倒锥型腔底部的力传感器可以判断工艺球头是否进入型腔并正常接触；

(8)采用一个移动斜楔与滚柱带动两个顶杆的夹紧工作原理，具有一定浮动夹紧的能力，且工作可靠；

(9)设计有三个随动锁定液压缸，通过过定位方式保证锁定的可靠性；

(10)具有自锁特性，夹紧后夹紧液压缸卸载，能够继续保持工艺球头处于夹紧状态；

(11)调整机构可以在一定范围内微动调整其随动方向；

(12)去掉一个方向上的随动，可以快速形成单向随动机构；

(13)该装置便于与其他工装配合使用，发挥其自动跟随功能；

(14)顶盖可以防止灰尘落入，并且采用尼龙材料，可以减轻装置的重量；

(15)针对不同的应用场合，易于实现不同尺寸不同型号的系列化设计。

附图说明

图1(a)是具有自动跟随功能的自适应入位装置结构主视图。

图1(b)是具有自动跟随功能的自适应入位装置结构侧视图。

图1(c)是具有自动跟随功能的自适应入位装置结构俯视图。

图中，底板1、十字随动板2、上连接板3、随动锁定液压缸4、X向滚柱交叉导轨5、夹具体6、移动斜楔7、滚柱8、顶杆9、卡爪10、顶盖11、工艺球头12、力传感器13、夹紧液压缸14、Y向滚柱交叉导轨15、X向位移传感器16、Y向位移传感器17、调整机构18。

具体实施方式

本发明在部件吊装时能够自动跟随部件，并在很小的外加作用力下使部件入位。而且，在对合装配工作完成后，一旦解除自适应入位机构的锁紧开关，就可以方便释放装配过程产生的应力应变。通过调姿单元的自动补偿并再次锁紧跟随入位机构，可以再次实现对合后大部件的整体调姿。

如附图1所示，具有自动跟随功能的自适应入位装置包括安装底板1、十字随动板2、上连接板3、随动锁定液压缸4、X向滚柱交叉导轨5、夹具体6、移动斜楔7、滚柱8、顶杆9、卡爪10、顶盖11、工艺球头12、力传感器13、夹紧液压缸14、Y向滚柱交叉导轨15、X向位移传感器16、Y向位移传感器17、调整机构18；安装底板1上设有X向位移传感器16和调整机构18，底板1上通过两个X向滚柱交叉导轨5连接十字随动板2，十字随动板2上设有Y向位移传感器17，并由垂直方向的两个Y向滚柱交叉导轨15连接上连接板3，上连接板3上部固接夹具体6和三个随动锁定液压缸4，夹具体6侧面的夹紧液压缸14与移动斜楔7相连接，移动斜楔7经滚柱8与两个顶杆9相连接，顶杆9通过圆柱销钉连接一个卡爪10，卡爪与夹具体6之间由圆柱销连接，夹具体6上部倒锥型腔内有工艺球头12，夹具体6上部型腔内部设有力传感器13，夹具体6上设有顶盖11。

所述的夹具体6上部为倒锥型腔，与工艺球头12组成一个球铰连接。移动斜楔7与滚柱8之间斜面的夹角为3°～6°。移动斜楔7的工作斜面是由三部分组成的复合面，工作斜面的第一部分是与滚柱8直径相同的曲面，第二部分的平面升角为8°～12°，；第三部分平面的升角为3°～6°。X向位移传感器16和Y向位移传感器17的量程为1mm～50mm，测量精度为0.005mm～0.1mm。X向滚柱交叉导轨5和Y向滚柱交叉导轨15的行程为1mm～50mm。调整机构18的调整范围为-3°～3°。

使用具有自动跟随功能的自适应入位装置时，根据调姿单元或者其他结构的接口形式，设计特定的过渡法兰与安装底板相连接，并调节其随动方向与调姿单元进给方向重合。工艺球头与被调姿的大部件固联，工艺球头在夹具体内的倒锥型腔形成一个球铰联接。三个或四个调姿单元通过该装置与被调姿的大部件相连接，它们共同组成一个冗余驱动的并联结构。吊装前，先根据工艺球头在大部件上安装的理论位置来配置调姿单元的构形，然后打开随动锁定液压缸，使得装置能够自动跟随。由于工艺球头在大部件上实际的安装位置存在偏差，当吊装入位时，该装置能够自动跟随，不产生任何的附加应力。此时，X、Y两个方向的位移传感器能够测量出随动产生的位移，由控制系统根据传感器的测量值驱动调姿单元相应方向进行进给补偿，补偿到位以后锁定三个随动锁定液压缸。当进行姿态调整时，随动锁定液压缸锁定随动机构，使得它们与夹具体固定成为一体，夹紧液压缸打开卡爪，此时工艺球头可以在夹具体内不受约束地自由旋转。对合完成以后进行装配应力释放时，夹紧液压缸打开卡爪，打开随动锁定液压缸，自由释放对合过程中可能产生的应力变形。应力释放完成以后，同样根据位移传感器的测量值进行补偿，补偿到位后锁定三个随动锁定液压缸。

使用本发明实施例的步骤如下：

1)将安装底板固定在调姿单元上，工艺球头固定在调姿大部件的支撑位置；

2)调节其随动方向与调姿单元进给方向重合；

3)打开随动锁定液压缸，使得装置能够自动跟随；

4)调姿大部件(安装有工艺球头)吊装入位，产生随动位移；

5)由调姿单元对随动位移进行补偿；

6)锁定三个随动锁定液压缸；

7)当夹紧液压缸夹紧时，对调姿大部件进行固持；

8)当夹紧液压缸放松对工艺球头的夹紧时，对调姿大部件进行松开。

Claims (7)

1.一种具有自动跟随功能的自适应入位装置，其特征在于包括安装底板(1)、十字随动板(2)、上连接板(3)、随动锁定液压缸(4)、X向滚柱交叉导轨(5)、夹具体(6)、移动斜楔(7)、滚柱(8)、顶杆(9)、卡爪(10)、顶盖(11)、工艺球头(12)、力传感器(13)、夹紧液压缸(14)、Y向滚柱交叉导轨(15)、X向位移传感器(16)、Y向位移传感器(17)、调整机构(18)；安装底板(1)上设有X向位移传感器(16)和调整机构(18)，底板(1)上通过两个X向滚柱交叉导轨(5)连接十字随动板(2)，十字随动板(2)上设有Y向位移传感器(17)，并由垂直方向的两个Y向滚柱交叉导轨(15)连接上连接板(3)，上连接板(3)上部固接夹具体(6)和三个随动锁定液压缸(4)，夹具体(6)侧面的夹紧液压缸(14)与移动斜楔(7)相连接，移动斜楔(7)经滚柱(8)与两个顶杆(9)相连接，顶杆(9)通过圆柱销连接一个卡爪(10)，卡爪(10)与夹具体(6)之间由圆柱销连接，夹具体(6)上部倒锥型腔内有工艺球头(12)，夹具体(6)上部型腔底部设有力传感器(13)，夹具体(6)上设有顶盖(11)。

2.根据权利要求1所述的一种具有自动跟随功能的自适应入位装置，其特征在于所述的夹具体(6)上部为倒锥型腔，与工艺球头(12)组成一个球铰连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有自动跟随功能的自适应入位装置，其特征在于所述的移动斜楔(7)与滚柱(8)之间斜面的夹角为3°～6°。

4.根据权利要求1所述的一种具有自动跟随功能的自适应入位装置，其特征在于所述的移动斜楔(7)的工作斜面是由三部分组成的复合面，工作斜面的第一部分是与滚柱(8)直径相同的曲面，第二部分的平面升角为8°～12°，第三部分平面的升角为3°～6°。

5.根据权利要求1所述的一种具有自动跟随功能的自适应入位装置，其特征在于所述的X向位移传感器(16)和Y向位移传感器(17)的量程为1mm～50mm，测量精度为0.005mm～0.1mm。

6.根据权利要求1所述的一种具有自动跟随功能的自适应入位装置，其特征在于所述的X向滚柱交叉导轨(5)和Y向滚柱交叉导轨(15)的行程为1mm～50mm。

7.根据权利要求1所述的一种具有自动跟随功能的自适应入位装置，其特征在于所述的调整机构(18)的调整范围为-3°～3°。

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