CN105502142B - 精密定位与柔性对接系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密定位与柔性对接系统，包括吊臂，吊臂通过滑轮系统设有钢绳；与钢绳下端连接的夹具臂；可转动地安装在夹具臂一端的夹具头；撑杆和撑台构成的随动支撑结构，撑杆下端铰接在夹具臂上；悬摆内圈和悬摆外圈，钢绳穿过悬摆内圈，悬摆外圈固定在撑台一端；悬摆调平机构，该悬摆调平机构一端铰接在悬摆内圈上端，另一端与吊臂固定。本发明通过撑杆和撑台组成的随动支撑结构与吊钩共同作用，确保夹具头和夹具臂始终处于双吊点柔性悬挂状态，使大口径光机模块安装过程具有柔顺性，并通过调平结构使大口径光机模块在安装过程中始终保持静力平衡状态，通过空间姿态调整，实现大口径光机模块的空间精密定位，并与安装位之间进行柔性对接。

Description

精密定位与柔性对接系统

技术领域

本发明涉及激光装置配套设备安装技术领域，具体涉及一种精密定位与柔性对接系统，用于大口径光机模块的精密定位与柔性对接。

背景技术

目前，大口径光机模块的精密、无损、高效安装在大型科学工程项目建设过程中普遍存在。为实现对大口径光机模块的精密定位和柔性对接，通常采用精密定位与柔性对接系统使大口径光机模块在安装过程中始终处于单吊点柔性悬挂状态，只需要很小的外力辅助便可实现大口径光机模块的精密定位和柔性对接功能。但是，目前对于单吊点柔性悬挂状态不稳定，不能精确微动调整定位等问题尚无相关的解决方案，如何使大口径光机模块在柔性悬挂的状态下始终保持静力平衡，是精密定位与柔性对接系统亟待解决的关键技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种精密定位与柔性对接系统，能够使大口径光机模块在柔性悬挂的状态下始终保持静力平衡。

其技术方案如下：

一种精密定位与柔性对接系统，包括吊臂，该吊臂端部设有滑轮系统，所述滑轮系统上设有钢绳；

夹具臂，其设置在吊臂下方，并与钢绳下端连接；

夹具头，用于夹持工件，该夹具头可转动地安装在所述夹具臂一端；

随动支撑结构，包括撑杆和铰接在该撑杆上端的撑台，所述撑杆下端通过铰接方式与夹具臂连接；

悬摆内圈和悬摆外圈，所述悬摆内圈可转动地套设在该悬摆外圈内，所述钢绳穿过悬摆外内圈，所述悬摆外圈固定在撑台远离撑杆的一端；

悬摆调平机构，其内置有电子调节系统，能够保持靠近夹具臂的钢绳始终处于竖直状态，该悬摆调平机构一端铰接在悬摆内圈上端，另一端与吊臂固定，所述钢绳、撑杆、夹具臂与撑台共同合围形成可变的四边形结构。

采用以上结构，在大口径光机模块的吊装过程中，撑杆和撑台组成的随动支撑结构与钢绳共同作用，使夹持工件的夹具头和夹具臂始终处于双吊点柔性悬挂状态，并通过悬摆调平机构实现夹具头和夹具臂的静力平衡状态，方便精确微动调整大口径光机模块的空间位姿，实现大口径光机模块的精密定位和柔性对接。

作为优选，所述滑轮系统倾斜设置，该滑轮系统与吊臂和悬摆调平机构呈三角形布置。该结构使滑轮系统、吊臂和悬摆调平机构构成三角形的调平系统，确保夹具头和夹具臂的静力平衡状态，稳定性好。

作为优选，所述悬摆外圈竖直设置，其与悬摆内圈之间通过轴承连接，所述钢绳与悬摆外圈和悬摆内圈的中心轴线重合。该结构安装方便，容易实施，能够与撑台和撑杆共同构成平面旋转机构，使夹具头和夹具臂能够绕悬摆内圈中心轴承转动。

作为优选，所述钢绳下端设有吊钩，夹具臂上相应设有吊环，所述吊钩挂接在该吊环上。采用以上结构，能够方便安装和拆卸，并保证夹具头和夹具臂位姿调整的平顺进行。

本发明的有益效果是：通过撑杆和撑台组成的随动支撑结构与吊钩共同作用，确保夹具头和夹具臂始终处于双吊点柔性悬挂状态，使大口径光机模块安装过程具有柔顺性，并通过调平结构使大口径光机模块在安装过程中始终保持静力平衡状态，通过多个方向的空间姿态调整，实现大口径光机模块的空间精密定位，并与安装位之间进行柔性对接，完成安装。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中，1、夹具头，2、吊钩，3、悬摆内圈，4、悬摆外圈，5、悬摆调平机构，6、吊臂，7、滑轮系统，8、钢绳，9、撑杆，10、夹具臂，11、撑台，12、吊环。

具体实施方式

本发明的核心在于通过在原有单吊点基础上，增加随动支撑结构和调平机构，使大口径光机模块在吊装过程中，夹具头和夹具臂始终处于静力平衡状态，以实现精确微动调整定位。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种精密定位与柔性对接系统，包括吊臂6、位于该吊臂6下方的夹具头1和夹具臂10，夹具头1用于大口径光机模块的夹持，夹具臂10为长轴类零件，夹具头1为圆盘形机构，并与夹具臂10同轴设置，该夹具头1通过滚动轴承安装在夹具臂10一端，使夹具头1能够绕自身轴线旋转进行角度调整(图中C方向)，夹具臂10能够沿水平方向进行位移调整(图中B方向)。

所述夹具臂10上安装有撑杆9，该撑杆9上下两端分别与撑台11和夹具臂10通过铰接方式连接，撑杆9和撑台11共同构成随动支撑结构，所述撑台11远离撑杆9的一端设有悬摆外圈4，该悬摆外圈4与撑台11焊接固定或一体设置，悬摆外圈4为中空的管状结构，在悬该摆外圈4内套设有中空的悬摆内圈3，该悬摆内圈3通过两个上下对称设置的轴承可转动地安装在悬摆外圈4内，在其两端分别设有端盖以对轴承限位。

悬摆内圈3上端设有悬摆调平机构5，该悬摆调平机构5一端与悬摆内圈3上端部分铰接连接，另一端固定在吊臂6上，吊臂6端部设有滑轮系统7，并在该滑轮系统7上套设有钢绳8，所述钢绳8穿过悬摆内圈3，并与悬摆内圈3和悬摆外圈4的中心轴线重合，该钢绳8下端设有吊钩2，夹具臂10上相应设有吊环12，该吊环12位于夹具头1和撑杆9之间，吊钩2挂接在吊环12内。

吊钩2、滑轮系统7、钢绳8、撑杆9和撑台11组成可变的四边形结构，通过滑轮系统7的转动带动钢绳8沿竖直方向运动，撑台11的支撑作用和撑杆9的随动作用，使夹具头1产生俯仰运动，实现对夹具头1的空间俯仰角度调整(图中D方向)。

滑轮系统7倾斜设置，与悬摆调平机构5、吊臂6呈三角形布置，悬摆调平机构5内置有电子调节系统，可以根据钢绳系8不同的受力状态进行调节，使近吊钩2端的钢绳系8始终保持竖直状态，电子调节系统为传统的调平系统，现有技术中已较多地公开，在此不做赘述。

吊钩2、悬摆内圈3、悬摆外圈4、钢绳8、撑台11和撑杆9构成的平面旋转机构能够在A方向弯矩作用下，实现夹具头1和夹具臂10绕悬摆孔内圈3中心轴线转动(图中A方向)。

本发明的工作原理如下：

首先采用吊臂6对夹持有大口径光机模块的夹具头1进行粗吊，吊臂6可将夹具头1吊运至不同的空间高度和幅度。当夹具头1和夹具臂10处于同一水平面时，对悬摆调平机构5的内置电子调节系统进行零位标定。

零位标定后，保持悬摆内圈3、悬摆外圈4和吊钩2的旋转轴线重合，在A方向施加弯矩作用，可实现夹具头1绕悬摆内圈3的中心轴线进行转动。然后，通过滑轮系统7的转动带动钢绳系8的竖直方向运动、撑台11的支撑作用和撑杆9的随动作用，使夹具头1产生俯仰运动，实现对夹具头1的空间俯仰角度调整(D方向)。

水平方向移动夹具臂10(B方向)，实现夹具头1水平方向的微小摆动和定位。夹具头1绕自身轴线旋转进行角度调整(C方向)，完成大口径光机模块在柔性悬挂状态下与安装位之间的精密定位与柔性对接。根据实际操作情况可改变各个自由度的调整顺序来实现大口径光机模块的精密定位与柔性对接。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明技术方案进行的修改或者等同替换，不能脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种精密定位与柔性对接系统，其特征在于，包括：

吊臂(6)，该吊臂(6)端部设有滑轮系统(7)，所述滑轮系统(7)上设有钢绳(8)；

夹具臂(10)，其设置在吊臂(6)下方，并与钢绳(8)下端连接；

夹具头(1)，用于夹持工件，该夹具头(1)可转动地安装在所述夹具臂(10)一端；

随动支撑结构，包括撑杆(9)和铰接在该撑杆(9)上端的撑台(11)，所述撑杆(9)下端通过铰接方式与夹具臂(10)连接；

悬摆内圈(3)和悬摆外圈(4)，所述悬摆内圈(3)可转动地套设在该悬摆外圈(4)内，所述钢绳(8)穿过悬摆内圈(3)，所述悬摆外圈(4)固定在撑台(11)远离撑杆(9)的一端；

悬摆调平机构(5)，其内置有电子调节系统，能够保持靠近夹具臂(10)的钢绳(8)始终处于竖直状态，该悬摆调平机构(5)一端铰接在悬摆内圈(3)上端，另一端与吊臂(6)固定；

吊装过程中，随动支撑结构与钢绳(8)共同作用，使夹具头(1)和夹具臂(10)始终处于双吊点柔性悬挂状态，并通过悬摆调平机构实现夹具头(1)和夹具臂(10)的静力平衡状态。

2.根据权利要求1所述的精密定位与柔性对接系统，其特征在于：所述滑轮系统(7)倾斜设置，该滑轮系统(7)与吊臂(6)和悬摆调平机构(5)呈三角形布置。

3.根据权利要求2所述的精密定位与柔性对接系统，其特征在于：所述悬摆外圈(4)竖直设置，其与悬摆内圈(3)之间通过轴承连接，所述钢绳(8)与悬摆外圈(4)和悬摆内圈(3)的中心轴线重合。

4.根据权利要求1或2或3所述的精密定位与柔性对接系统，其特征在于：所述钢绳(8)下端设有吊钩(2)，夹具臂(10)上相应设有吊环(12)，所述吊钩(2)挂接在该吊环(12)上。