CN104149046A - 旋转型外部伺服定位及装卡装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转型外部伺服定位及装卡装置及其方法，包括基座、对接固定装置和伺服驱动缸；所述伺服驱动缸固定在基座内；所述对接固定装置包括旋转驱动装置、外环圈、环形导轨、内环圈、楔形增力爪机构；所述环形导轨固定在基座的内侧；所述外环圈与环形导轨滑动连接，外环圈由旋转驱动装置驱动；所述内环圈与直线导轨滑动连接，内环圈上装有滚柱滑动块；所述滚柱滑动块与伺服驱动缸中的活塞杆连接。本发明可以对大型筒段构件进行外部夹持、定心，保证筒段构件的圆度，并且驱动筒段构件绕基座的基准轴线旋转。

Description

旋转型外部伺服定位及装卡装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种旋转型柔性装卡装置，尤其涉及一种用于大型筒段构件对接的旋转型柔性装卡装置，具体为旋转型外部伺服定位及装卡装置及其方法。

背景技术

随着航空航天工业的发展和新型连接技术的推广应用，飞行器的贮箱等大型筒段构件的对接前定位、调整和高刚性支撑，以及对接过程中的高刚性、高精度驱动，显得尤为重要，而传统的筒段构件外部定位及装卡装置主要存在以下三个方面的问题：

第一，由于大型筒段构件直径较大，构件本身刚度较差，外部定位及装卡比较困难，传统的筒段构件外部定位及装卡装置无法满足要求；

第二，由于大型筒段构件由板件卷曲、焊接而成，因此焊后工件的直径会有一定范围内的误差跳动，此外，薄壁件具有刚性差、容易变形的特点，传统的大型筒段构件装卡装置无法自动调节工件圆度和工件轴线位置，也无法满足柔性装卡需求，即无法对变直径工件进行自动定位及装卡，大型筒段构件的定位及装卡精度，直接影响到工件的对接精度、对接质量和对接效率；

第三，由于大型筒段构件的对接工艺需求，对接过程中，工件需绕基准轴线旋转，因此多达上百个环形布置的外部伺服支撑爪需跟随工件旋转，外部伺服支撑爪的电线和信号线将发生缠绕，促使工件无法实现360度旋转。 

发明内容

 本发明的目的是提供一种可以对大型筒段构件进行外部夹持、定心，保证筒段构件的圆度，并且驱动筒段构件绕基座的基准轴线旋转的旋转型外部伺服定位及装卡装置及其方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

旋转型外部伺服定位及装卡装置，包括基座、对应设置在基座两端内侧的对接固定装置和具备力/位反馈的伺服驱动缸；所述基座的两端均设有工件入口，基座两端的内侧设有伺服驱动缸放置槽；所述伺服驱动缸固定在伺服驱动缸放置槽内；所述对接固定装置包括旋转驱动装置、外环圈、环形导轨、内环圈、楔形增力爪机构；所述环形导轨固定在基座的内侧；所述外环圈与环形导轨滑动连接，外环圈由旋转驱动装置驱动沿环形导轨旋转，外环圈的内侧设有直线导轨，直线导轨一端固定在外环圈内侧，另一端与环形导轨固定；所述内环圈设置在外环圈的内侧并与直线导轨滑动连接，内环圈上装有滚柱滑动块；所述滚柱滑动块与伺服驱动缸中的活塞杆连接；所述楔形增力爪机构有若干组，沿内环圈和外环圈的环面均匀分布，楔形增力爪机构包括支架、销轴、压板和楔形块，其中，支架固定在外环圈上，楔形块固定在内环圈上，压板的一端分别通过销轴与楔形块和支架固定。

作为本发明的进一步方案，所述旋转驱动装置包括伺服电机、减速机、滚轮和齿圈，减速机与伺服电机连接，滚轮安装在伺服电机的传动主轴上，齿圈固定在外环圈外侧，齿圈与齿轮啮合。

作为本发明的进一步方案，所述楔形块包括快进行程楔形块和增力行程楔形块，所述快进行程楔形块和增力行程楔形块的坡度不同，分别对应装卡过程中夹持爪的快进行程和增力行程。

作为本发明的进一步方案，所述伺服驱动缸数量为一个以上。

作为本发明的进一步方案，所述伺服驱动缸内的活塞杆与滚柱滑动块活动连接，使滚柱滑动块围绕活塞杆转动。

旋转型外部伺服定位及装卡的方法，具体包括以下步骤：

（1）启动伺服驱动缸，使各个伺服驱动缸回拉，带动内环圈沿直线导轨相对外环圈后移，内环圈上环形布置的楔形块同时后移，而楔形增力爪机构中的各个支架与外环圈固定不动，从而驱动楔形增力爪机构中的各个压板张开，为装卡工件做好准备；

（2）对接筒段构件送入旋转型外部伺服定位及装卡装置后，启动伺服驱动缸，使各个伺服驱动缸前推，推动内环圈沿直线导轨相对外环圈前移，内环圈上环形布置的楔形块同时前移，而楔形增力爪机构中的各个支架与外环圈固定不动，从而驱动楔形增力爪机构中的各个压板闭合，闭合过程分为两个阶段：快速闭合阶段和增力慢速闭合阶段，根据伺服驱动缸的力反馈，确定工件的定位及装卡状态，实施进行调整、补偿；

（3）待对接筒段构件分别进行外部定位及装卡之后，两个外部定位及装卡装置同步旋转，驱动工件旋转，完成大型对接筒段构件的对接。

本发明与以往技术相比，具有以下优点：

本发明可以对大型筒段构件进行外部夹持、定心，保证筒段构件的圆度，并且驱动筒段构件绕基座的基准轴线旋转。

说明书附图

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明工作原理图；

图3为图2的局部放大图；

图4为本发明所述旋转驱动装置结构示意图；

图5为本发明中所述压板张开示意图；

图6为本发明中所述压板闭合示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，旋转型外部伺服定位及装卡装置，包括基座1、对应设置在基座1两端内侧的对接固定装置2和具备力/位反馈的伺服驱动缸3；所述对接固定装置2包括旋转驱动装置2-1、外环圈2-2、环形导轨2-3、内环圈2-4、楔形增力爪机构2-5；所述环形导轨2-3固定在基座1的内侧；所述外环圈2-2与环形导轨滑动2-3连接，外环圈2-2由旋转驱动装置2-1驱动沿环形导轨2-3旋转，外环圈2-2的内侧设有直线导轨4，直线导轨4一端固定在外环圈内侧2-2，另一端与环形导轨2-3固定；所述内环圈2-4设置在外环圈2-2的内侧并与直线导轨4滑动连接，内环圈2-4上装有滚柱滑动块5；所述滚柱滑动块5与伺服驱动缸3中的活塞杆3-1连接；所述楔形增力爪机构2-5有若干组，沿内环圈2-4和外环圈2-2的环面均匀分布，楔形增力爪机构2-5包括支架2-51、销轴2-52、压板2-53和楔形块2-54，其中，支架2-51固定在外环圈2-2上，楔形块2-54固定在内环圈2-4上，压板2-53的一端分别通过销轴5-52与楔形块5-54和支架2-51固定；所述基座1的两端均设有工件入口1-1，基座1两端的内侧设有伺服驱动缸放置槽1-2；所述伺服驱动缸3固定在伺服驱动缸放置槽内，伺服驱动缸3拉动滚柱滑动块5沿直线导轨4来回移动，从而带动内环圈2-4移动来回移动，内环圈2-4的移动驱动圆周布置的楔形增力爪机构2-5张开或夹紧，实现对工件外部定位及装卡。

如图4所示，旋转驱动装置2-1包括伺服电机6、减速机7、滚轮8和齿圈9，减速机7与伺服电机6连接，滚轮8安装在伺服电机6的传动主轴上，齿圈9固定在外环圈2-2外侧，齿圈9与齿轮8啮合，伺服电机6经减速机7驱动滚轮8和齿圈9转动，带动外环圈2-2沿环形导轨2-3相对基座1旋转；所述楔形块2-54包括快进行程楔形块和增力行程楔形块，所述快进行程楔形块和增力行程楔形块的坡度不同，分别对应装卡过程中夹持爪的快进行程和增力行程；所述伺服驱动缸3数量为一个以上；所述伺服驱动缸3内的活塞杆3-1与滚柱滑动块5活动连接，使滚柱滑动块5可以围绕活塞杆3-1转动。

旋转型外部伺服定位及装卡的方法，方法如下：

（1）启动伺服驱动缸，使各个伺服驱动缸3回拉，带动内环圈2-4相对外环圈2-2沿直线导轨4后移，内环圈2-4上环形布置的楔形块2-54同时后移，而楔形增力爪机构2-5中的各个支架2-51与外环圈2-2固定不动，从而驱动楔形增力爪机构2-5中的各个压板2-53张开，为装卡工件做好准备，如图5所示，；

（2）对接筒段构件10送入旋转型外部伺服定位及装卡装置后，启动伺服驱动缸，使各个伺服驱动缸8前推，推动内环圈2-4相对外环圈2-2沿直线导轨4前移，内环圈2-4上环形布置的楔形块2-54同时前移，而楔形增力爪机构2-5中的各个支架2-51与外环圈2-2固定不动，从而驱动楔形增力爪机构2-5中的各个压板2-53闭合，如图6所示，闭合过程分为两个阶段：快速闭合阶段和增力慢速闭合阶段，根据伺服驱动缸的力反馈，确定工件的定位及装卡状态，实施进行调整、补偿；

（3）待对接筒段构件10分别进行外部定位及装卡之后，两个外部定位及装卡装置同步旋转，驱动待对接筒段构件10旋转，完成大型对接筒段构件的对接。

由此可知，本发明不仅能够快速地对两个待对接的大型筒段构件分别进行外部高刚性定位及装卡，确保构件轴线与设备基准轴线重合，而且在定位装卡之后，外部定位及装卡装置可以单独或者同步驱动两个待对接的筒段构件绕设备基准轴线旋转；且筒段构件在转动过程中，伺服驱动缸缸体固定不动并持续提供夹紧力和实施力/位反馈，在有效避免电线缠绕问题的同时实现高精度夹持和实施自动化控制。 

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.旋转型外部伺服定位及装卡装置，其特征是，包括基座、对应设置在基座两端内侧的对接固定装置和具备力/位反馈的伺服驱动缸；所述基座的两端均设有工件入口，基座两端的内侧设有伺服驱动缸放置槽；所述伺服驱动缸固定在伺服驱动缸放置槽内；所述对接固定装置包括旋转驱动装置、外环圈、环形导轨、内环圈和楔形增力爪机构；所述环形导轨固定在基座的内侧；所述外环圈与环形导轨滑动连接，外环圈由旋转驱动装置驱动，外环圈的内侧设有直线导轨，直线导轨一端固定在外环圈内侧，另一端与环形导轨固定；所述内环圈设置在外环圈的内侧并与直线导轨滑动连接，内环圈上装有滚柱滑动块；所述滚柱滑动块与伺服驱动缸中的活塞杆连接；所述楔形增力爪机构有若干组，楔形增力爪机构沿内环圈和外环圈的环面均匀分布，楔形增力爪机构包括支架、销轴、压板和楔形块，其中，支架固定在外环圈上，楔形块固定在内环圈上，压板的一端分别通过销轴与楔形块和支架固定。

2.根据权利要求1所述的旋转型外部伺服定位及装卡装置及其方法，其特征是，所述旋转驱动装置包括伺服电机、减速机、滚轮和齿圈，减速机与伺服电机连接，滚轮安装在伺服电机的传动主轴上，齿圈固定在外环圈外侧，齿圈与齿轮啮合。

3.根据权利要求1所述的旋转型外部伺服定位及装卡装置及其方法，其特征是，所述楔形块包括快进行程楔形块和增力行程楔形块。

4.根据权利要求1所述的旋转型外部伺服定位及装卡装置及其方法，其特征是，所述伺服驱动缸数量为一个以上。

5.根据权利要求1所述的旋转型外部伺服定位及装卡装置及其方法，其特征是，所述伺服驱动缸内的活塞杆与滚柱滑动块活动连接。

6.如权利要求1-5任一项所述的旋转型外部伺服定位及装卡的方法，其特征是，具体包括以下步骤：

（1）启动伺服驱动缸，使各个伺服驱动缸回拉，带动内环圈沿直线导轨相对外环圈后移，内环圈上环形布置的楔形块同时后移，而楔形增力爪机构中的各个支架与外环圈固定不动，从而驱动楔形增力爪机构中的各个压板张开，为装卡工件做好准备；

（2）对接筒段构件送入旋转型外部伺服定位及装卡装置后，启动伺服驱动缸，使各个伺服驱动缸前推，推动内环圈沿直线导轨相对外环圈前移，内环圈上环形布置的楔形块同时前移，而楔形增力爪机构中的各个支架与外环圈固定不动，从而驱动楔形增力爪机构中的各个压板闭合，闭合过程分为两个阶段：快速闭合阶段和增力慢速闭合阶段，根据伺服驱动缸的力反馈，确定工件的定位及装卡状态，实施进行调整、补偿；

（3）待对接筒段构件分别进行外部定位及装卡之后，两个外部定位及装卡装置同步旋转，驱动工件旋转，完成大型对接筒段构件的对接。