CN101954577A

CN101954577A - 机械自适应辅助对接平台

Info

Publication number: CN101954577A
Application number: CN 201010509553
Authority: CN
Inventors: 谢志江; 石万凯; 宋代平; 陈平; 孙红岩; 赵萌萌; 贾海军
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2010-10-18
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2030-10-18
Also published as: CN101954577B

Abstract

本发明公开了一种机械自适应辅助对接平台，它由能够实现平面内的两个移动和一个转动自由度的平动机构和能够实现空间内两正交的转动自由度的转动机构组成，转动机构位于平动机构之上，控制电磁制动器的通断电和楔形块的离与合，实现本发明的“锁死”与“解锁”功能。本发明具有灵敏的自适应和自调节的功能，可以防止工件在配合行程中发生微量偏移时出现的过大扭力，使装配成功，提高了装配的效率。

Description

机械自适应辅助对接平台

技术领域

本发明属于柔性装配技术领域，具体地说，涉及一种适应于装配的五自由度机械自适应辅助对接平台。

背景技术

在工件进行装配时，工件的姿态位置往往不是处于理想的状态，而是与理想状态之间有一定的倾斜或扭转，当配合区域比较大时这种倾斜或扭转会严重影响转配的进行，因此必须对工件做适时的细微调整才可以实现装配过程。如果进行人工干预费时费力，对于一般的应用来说，现有的多自由度对接平台大多较为复杂且成本较高，于是提出一种简易的五自由度的机械自适应辅助对接平台，该平台在工件已经完成准确对位后，处于上升的行程中，由于各种工况的原因，如加工误差、变形、振动、力等，或人为因素作用于工件，从而致使工件在上升行程中发生微量的偏移，滑轨与滑槽的几何中心不重合，这就直接影响了装配精度。同时，会有侧向作用力产生作用于滑槽上，使得滑轨于滑槽间的摩擦力增大，最终导致工件与对接体损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有自调节和自适应的柔性对接平台，可以防止工件在装配行程中发生微量偏移时产生卡滞而和过大扭力，避免对工件造成伤害，使装配顺利进行提高装配效率的机械自适应辅助对接平台。

本发明的技术方案如下：设计的机械自适应辅助对接平台，其要点是：包括平动机构和转动机构；

所述平动机构由支撑板、万向球、底板、连接柱、连接板、电磁制动器和基座组成，其中在所述基座内安装所述电磁制动器，在该电磁制动器上固定所述连接板，在该连接板上固定所述连接柱，所述底板位于所述连接板上方，并该底板支撑在所述基座上，在所述底板上开有连接通孔，在该底板上固定有一组万向球，所述支撑板支撑在该组万向球上，所述连接柱上端穿过所述连接通孔，并该连接柱上端固定在所述支撑板的下底面，所述连接柱的柱径小于所述连接通孔的孔径；

所述转动机构由电机、楔形块、顶板、限位板、滑动导轨、丝杆、球形轴承和轴承座组成，在所述支撑板上端面固定滑动导轨，在所述滑动导轨上相对设置两个垂直该滑动导轨的所述楔形块，并该两个楔形块的斜面相对设置，在任一所述楔形块上设有电机，该电机输出端连接所述丝杆，该丝杆穿过固定所述电机的楔形块后与另一所述楔形块连接，在该两个楔形块两侧的所述支撑板上端面相对固定两个所述限位板，在所述支撑板上端面中央固定所述轴承座，在所述顶板下端面固定所述球形轴承，该球形轴承支撑在所述轴承座上。

采用以上结构，上述平动机构能够实现平面内的两个移动和一个转动自由度，当电磁制动器断电时，连接柱上端固定的支撑板可以实现转动，同时由于上述结构中连接柱的柱径小于所述连接通孔的孔径，因此连接柱可以在一定的范围内移动，从而实现其上端固定的支撑板的移动，故而使得平动机构能够实现平面内的两个移动和一个转动自由度；上述转动机构能够实现空间内两正交的转动自由度，以上结构中限位板的作用是限制顶板在平面内的转动自由度，丝杆两端具有旋向相反螺距相同的螺纹，分别与两楔形块相连，当电机通电后，两个楔形块在丝杆的作用下可以沿着滑动导轨以相同的速度反向同时滑动，由于顶板与球形轴承相连，当两个楔形块处于相离状态时顶板可以绕球形轴承的中心在除水平面内的任意方向转动，当两个楔形块处于相合状态时顶板被完全固定，不能转动。

为了使两个楔形块的运动更加可靠，避免发生倾斜等不足，所述滑动导轨为两根，该两根滑动导轨位于所述两个限位板的内侧，所述丝杆位于所述两根滑动导轨之间。

所述一组万向球沿所述连接通孔周向均匀分布有在所述底板上，以后结构能够很好的实现支撑板的移动。

为了减少连接板与底板之间的接触力在所述连接板与底板之间设置有导轨软带。

本发明的有益效果是：本发明能够使工件与对接体之间都为柔性接触，具有自适应和自调节的功能，可以防止工件在对位行程中发生微量偏移时出现的过大扭力，避免对工件造成伤害，使对位成功。整个装置结构简单功能可靠，易于操作控制和装拆维护，可满足不同尺寸大小的对接要求。本发明结构简单，成本低，可靠性高，维修简单，并可根据载荷大小灵活选用组件，具有灵敏的自适应能力。

附图说明

图1为本发明的全剖结构示意图；

图2为图1中的A-A剖视图；

图3为本发明的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图2和图3所示的机械自适应辅助对接平台，包括平动机构和转动机构；所述平动机构由支撑板1、万向球2、底板3、连接柱4、连接板5、电磁制动器6和基座7组成，其中在所述基座7内安装所述电磁制动器6，在该电磁制动器6上固定所述连接板5，在该连接板5上固定所述连接柱4，所述底板3位于所述连接板5上方，并该底板3支撑在所述基座7上，在所述底板3上开有连接通孔3a，在该底板3上固定有一组万向球2，所述一组万向球2沿所述连接通孔3a周向均匀分布有在所述底板3上，所述支撑板1支撑在该组万向球2上，所述连接柱4上端穿过所述连接通孔3a，并该连接柱4上端固定在所述支撑板1的下底面，所述连接柱4的柱径小于所述连接通孔3a的孔径；所述转动机构由电机8、楔形块9、顶板10、限位板11、滑动导轨12、丝杆13、球形轴承14和轴承座15组成，在所述支撑板1上端面固定滑动导轨12，在所述滑动导轨12上相对设置两个垂直该滑动导轨12的所述楔形块9，并该两个楔形块9的斜面相对设置，在任一所述楔形块9上设有电机8，该电机8输出端连接所述丝杆13，该丝杆13穿过固定所述电机8的楔形块9后与另一所述楔形块9连接，在该两个楔形块9两侧的所述支撑板1上端面相对固定两个所述限位板11，在所述支撑板1上端面中央固定所述轴承座15，在所述顶板10下端面固定所述球形轴承14，该球形轴承14支撑在所述轴承座15上。

在图3中还可以看出：所述滑动导轨12为两根，该两根滑动导轨12位于所述两个限位板11的内侧，所述丝杆13位于所述两根滑动导轨12之间；在所述连接板5与底板3之间设置有导轨软带16。

本发明的工作原理是：模块在装配过程中，由于各种工况的原因，没有到理想姿态，往往模块的一点或是一边或是一侧先受力，在模块对接的过程中，这种情况有时会影响对接安装的效率，甚至损坏模块，而本发明就能够解决以上问题，将模块置于顶板10之上，按照流程，开始准备作业，此时系统处于稳定状态，电磁制动器6保持通电使支撑板1固定不动，楔形块9处于相合状态使顶板10保持固定，本发明处于“锁死”的状态。装配时一旦工件完成对接，进入装配行程时便使电磁制动器6断电，同时驱动楔形块9使其处于相离状态，使本发明处于“激活”的状态，此后由于工件受到各种情况的力时，本发明将会根据工件的受力状态对工件进行各种姿态的调整和补偿，使模块朝着使受力减小的方向移动，提高安装对接的效率及安全性。

活动范围：根据连接柱与底板中间孔形成的圆环就是整个机构的活动范围，

Figure 2010105095531100002DEST_PATH_IMAGE001

，为连接柱直径，

Figure 2010105095531100002DEST_PATH_IMAGE003

为中间孔的直径，

自适应平台克服摩擦所需要的驱动力：

Figure 2010105095531100002DEST_PATH_IMAGE004

其中

Figure 2010105095531100002DEST_PATH_IMAGE005

为万向球与支撑板之间的滚动摩擦系数，

Figure 2010105095531100002DEST_PATH_IMAGE006

为万向球内部的滚动摩擦系数，N为承受的载重，D为万向球的直径，因为万向球是均匀分布的，所以在计算时近似认为每个万向球的载重是相同的。经过计算这个力是很小的。

举例说明：以一个质量为1000Kg的物体为例，在万向球直径为Φ30所需的驱动力仅为：

显然对于一个自重1000Kg的物体来说，驱动力是非常小的，很容易满足。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.机械自适应辅助对接平台，其特征在于：包括平动机构和转动机构；

所述平动机构由支撑板（1）、万向球（2）、底板（3）、连接柱（4）、连接板（5）、电磁制动器（6）和基座（7）组成，其中在所述基座（7）内安装所述电磁制动器（6），在该电磁制动器（6）上固定所述连接板（5），在该连接板（5）上固定所述连接柱（4），所述底板（3）位于所述连接板（5）上方，并该底板（3）支撑在所述基座（7）上，在所述底板（3）上开有连接通孔（3a），在该底板（3）上固定有一组万向球（2），所述支撑板（1）支撑在该组万向球（2）上，所述连接柱（4）上端穿过所述连接通孔（3a），并该连接柱（4）上端固定在所述支撑板（1）的下底面，所述连接柱（4）的柱径小于所述连接通孔（3a）的孔径；

所述转动机构由电机（8）、楔形块（9）、顶板（10）、限位板（11）、滑动导轨（12）、丝杆（13）、球形轴承（14）和轴承座（15）组成，在所述支撑板（1）上端面固定滑动导轨（12），在所述滑动导轨（12）上相对设置两个垂直该滑动导轨（12）的所述楔形块（9），并该两个楔形块（9）的斜面相对设置，在任一所述楔形块（9）上设有电机（8），该电机（8）输出端连接所述丝杆（13），该丝杆（13）穿过固定所述电机（8）的楔形块（9）后与另一所述楔形块（9）连接，在该两个楔形块（9）两侧的所述支撑板（1）上端面相对固定两个所述限位板（11），在所述支撑板（1）上端面中央固定所述轴承座（15），在所述顶板（10）下端面固定所述球形轴承（14），该球形轴承（14）支撑在所述轴承座（15）上。

2.根据权利要求1所述的机械自适应辅助对接平台，其特征在于：所述滑动导轨（12）为两根，该两根滑动导轨（12）位于所述两个限位板（11）的内侧，所述丝杆（13）位于所述两根滑动导轨（12）之间。

3.根据权利要求1所述的机械自适应辅助对接平台，其特征在于：所述一组万向球（2）沿所述连接通孔（3a）周向均匀分布有在所述底板（3）上。

4.根据权利要求1所述的机械自适应辅助对接平台，其特征在于：在所述连接板（5）与底板（3）之间设置有导轨软带（16）。