CN105643230B - 一种多自由度阀门工业装配平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多自由度阀门工业装配平台，Z轴方向转动装置与Z轴方向升降装置均安装在平台底座上；X轴方向移动装置安装在Z轴方向升降装置的上方；Y轴方向移动装置安装在X轴方向移动装置的上方；X轴方向转动装置与Y轴方向转动装置连接在十字中心轴上，十字中心轴通过夹具定位滑轨安装在Y轴方向移动装置的上方；阀门夹持装置安装在Z轴方向转动装置上；执行器夹持装置安装在夹具滑轨平台连接件上。本发明可实现横向与纵向装配，以及可实现六自由度方位的调整，与现有技术相比较，该发明具有创新性，操作简单，方便实用。
Description
技术领域
本发明涉及一种多自由度阀门工业装配平台，该平台能够使执行器与阀门之间达到六自由度的相对运动，并实现三个移动方向行程调整和三个转动方向的微调，此外还可以使夹具绕Y轴方向旋转90度，以满足横竖两种装配位置的要求，本发明属于阀门装配技术领域。
背景技术
阀门是工业上一种重要的流体控制设备，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。而执行器是控制阀门工作的重要设备，应用于自动化系统，阀门与不同规格的执行器之间的装配方式也不同，可由键和法兰连接，有横竖两种装配要求，在装配过程中，对于阀门轴和执行器的孔之间的间隙配合精度要求很高，所以调节时也需要有较高的精度要求，不能够满足多型号装置的配合，同时也不能做到多方位的调整，使装配的过程不便利并且费时费力。
发明内容
随着工业的快速发展，装配领域显得尤为重要，机器的运转工作都是已装配为前提，所以在工业装配领域中，针对上述现有技术的不足，本发明设计了一种三方向移动和三方向转动的调姿平台，可高效准确的使阀门与执行器进行装配。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是一种多自由度阀门工业装配平台，该平台包括平台底座1、Z轴方向转动装置、X轴方向转动装置、Y轴方向转动装置、X轴方向移动装置、Y轴方向移动装置、Z轴方向升降装置、阀门夹持装置、执行器夹持装置。所述平台底座1包括阀门放置平台与执行器放置平台；所述的Z轴方向转动装置(如图8、图9所示)包括Z轴转动平台2、系杆手柄18、行星轮36、小中心轮37、大中心轮38，其中，小中心轮37与大中心轮38构成行星轮系，系杆手柄18与小中心轮37连接，小中心轮37与大中心轮38之间设有行星轮36，大中心轮38与转动平台2为一体化结构；所述的X轴方向转动装置与Y轴方向转动装置(如图6所示)包括上平台连接件40、夹具定位滑轨41、夹具定位螺栓39、夹具定位滑轨平台6、夹具定位滑轨平台连接件33、夹具滑轨平台连接件32、十字中心轴15、转动副锁定装置31、夹具滑轨平台16、夹具滑轨4；所述的X轴方向移动装置与Y轴方向移动装置(如图3、图4所示)包括上平台13、中平台12、升降平台11、移动导向座19、移动导向杆20、上平台手柄7、中平台手柄9、联轴器25、平动丝杠24、平动丝杠支架23、安装有螺母法兰的移动装置连接件22、端盖21、质量块42；所述的Z轴方向升降装置(如图5所示)包括升降滑轨与固定平台连接件30、升降辅助导向伸缩杆8、升降滑块10、轮盘26、升降丝杠27、安装有螺母法兰的升降装置连接件28、升降丝杠支架29、升降平台11；所述的阀门夹持装置(如图8所示)包括Z轴转动平台2与夹块35，夹具与转动平台之间通过螺栓紧固；所述的执行器夹持装置(如图7所示)包括夹具3、夹具滑轨4、夹具紧固丝杠14、夹具紧固手柄34。
以上所述的升降装置与平动装置均为丝杠传动，制造简易，操作方便，通过人工转动手柄，使丝杠转动，从而可使安装有螺母法兰的装置连接件与丝杠产生相对移动，进而达到平台升降与平移的目的。
绕X轴与Y轴分别进行转动的装置为一个二自由度部件，对夹具进行微调后，通过拧紧件进行紧固，当需要进行横竖装配切换时，可对此进行90度调整，以达到装配不同规格执行器的目的。绕Z轴转动的装置，由一组行星轮系构成，搬动系杆手柄18使小中心轮37转动，从而带动行星轮36自转运动，进而使得大中心轮38转动，达到平台绕Z轴转动微调的目的。阀门夹具包括夹块35，夹块35能根据阀门所放位置，通过螺栓紧固在Z轴转动平台2上，执行器的夹具3是由两块夹板和丝杠紧固装置构成，通过转动夹具紧固手柄34调整两夹板之间的距离，从而固定执行器5。本发明适用于阀门17与不同型号执行器5的装配，可实现横向与纵向装配，以及可实现六自由度方位的调整，与现有技术相比较，该发明具有创新性，操作简单，方便实用。
附图说明
图1是本发明中多自由度阀门工业装配平台的前向立体结构示意图；
图2是本发明中多自由度阀门工业装配平台的后向立体结构示意图；
图3是本发明中沿X轴方向与Y轴方向平动装置的立体结构示意图；
图4是本发明中丝杠传动装置的立体结构示意图；
图5是本发明中沿Z轴方向升降装置的立体结构示意图；
图6是本发明中绕X轴向与Y轴向转动装置的立体结构示意图；
图7是本发明中执行器夹持装置的立体结构示意图；
图8是本发明中绕Z轴方向转动平台与阀门夹具的立体结构示意图；
图9是本发明中绕Z轴转动的行星轮系的立体结构示意图；
图10是本发明中多自由度阀门工业装配平台的正视图。
图11是本发明中多自由度阀门工业装配平台的右视图。
图中：1、平台底座，2、Z轴转动平台，3、夹具，4、夹具滑轨，5、执行器，6、夹具定位滑轨平台，7、上平台手柄，8、升降辅助导向伸缩杆，9、中平台手柄，10、升降滑块，11、升降平台，12、中平台，13、上平台，14、夹具紧固丝杠，15、十字中心轴，16、夹具滑轨平台，17、阀门，18、系杆手柄，19、移动导向座，20、移动导向杆，21、端盖，22、安装有螺母法兰的移动装置连接件，23、行动丝杠支架，24、平动丝杠，25、联轴器，26、轮盘，27、升降丝杠，28、安装有螺母法兰的升降装置连接件，29、升降丝杠支架，30、升降滑轨与固定平台连接件，31、转动副锁定装置，32、夹具滑轨平台连接件，33、夹具定位滑轨平台连接件，34、夹具紧固手柄，35、夹块，36、行星轮，37、小中心轮，38、大中心轮，39、夹具定位螺栓，40、上平台连接件，41、夹具定位滑轨，42、质量块。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。
如图1-10所示，本发明为多自由度阀门工业装配平台，该平台的主要部件包括平台底座、Z轴方向转动装置、X轴方向转动装置、Y轴方向转动装置、X轴方向移动装置、Y轴方向移动装置、Z轴方向升降装置、阀门夹持装置、执行器夹持装置。
Z轴方向转动装置与Z轴方向升降装置均安装在平台底座上；X轴方向移动装置安装在Z轴方向升降装置的上方；Y轴方向移动装置安装在X轴方向移动装置的上方；X轴方向转动装置与Y轴方向转动装置连接在十字中心轴15上，十字中心轴15通过夹具定位滑轨安装在Y轴方向移动装置的上方；阀门夹持装置安装在Z轴方向转动装置上；执行器夹持装置安装在夹具滑轨平台连接件32上。
所述的平台底座1包括阀门放置平台与执行器放置平台，执行器放置平台安装在阀门放置平台上，平台底座1由地脚螺栓固定在地基上。
所述的Z轴方向转动装置(如图8、图9所示)由Z轴转动平台2、系杆手柄18、行星轮36、小中心轮37、大中心轮38组成，其中大中心轮38与小中心轮37固定在Z轴转动平台2上，小中心轮37、行星轮36与大中心轮38构成行星轮系，行星轮36设置在小中心轮37与大中心轮38之间，系杆手柄18与小中心轮37连接，大中心轮38与Z轴转动平台2为一体化结构，当转动系杆手柄18时，小中心轮37随之转动，进而带动行星轮36自转，行星轮36与小中心轮37为外啮合，行星轮36与小中心轮37的转向相反，行星轮36与大中心轮38为内啮合，行星轮36与大中心轮38的转向相同，从而使大中心轮38转动，大中心轮38的转动方向与系杆手柄18相反，由此做到了阀门绕Z轴方向的转动。
所述的X轴方向转动装置与Y轴方向转动装置(如图6所示)由上平台连接件40、夹具定位滑轨41、夹具定位螺栓39、夹具定位滑轨平台6、夹具定位滑轨平台连接件33、夹具滑轨平台连接件32、十字中心轴15、转动副锁定装置31、夹具滑轨平台16、夹具滑轨4组成，其中上平台连接件40通过螺栓与上平台13固定，夹具定位滑轨41通过螺栓固定在上平台连接件40上，工作时为了调节夹具3的初始位置，将夹具定位滑轨平台6在夹具定位滑轨41上移动，确定好位置以后将定位螺栓拧紧即可，转动副锁定装置31与十字中心轴之间由螺纹连接，夹具滑轨平台16与夹具滑轨平台连接件32由螺栓连接，工作时需要先将转动副锁定装置31拧松，调节好角度之后拧紧即可。
所述的X轴方向移动装置与Y轴方向移动装置(如图3、图4所示)包括上平台13、中平台12、升降平台11、移动导向座19、移动导向杆20、上平台手柄7、中平台手柄9、联轴器25、平动丝杠24、行动丝杠支架23、安装有螺母法兰的移动装置连接件22、端盖21、质量块42。升降平台11与中平台12上均焊接有质量块42；
升降平台11与中平台12相配合，升降平台11的四个质量块42沿中心对称的方式焊接，移动导向杆20首先与中平台12的移动导向座19相连，然后再与升降平台11上的质量块42通过螺栓相连接，中平台12与移动导向座19是由焊接方式连接的；对于上平台13与中平台12之间的装配，中平台12上的四个质量块42沿中心对称的方式焊接，移动导向杆20先与移动导向座19相连，再与中平台12上的质量块42通过螺栓相连接。中平台12的平动过程如下，平动丝杠24末端由联轴器25连接中平台手柄9，平动丝杠24固定在平动丝杠支架23上，平动丝杠支架23通过螺栓与中平台12的底部相连接，平动丝杠24上有安装带有螺母法兰的移动装置连接件22，安装带有螺母法兰的移动装置连接件22通过螺栓与升降平台11相连接，当转动中平台手柄9时，平动丝杠24会随之转动，由于安装带有螺母法兰的移动装置连接件22与平动丝杠24之间为螺纹配合，安装带有螺母法兰的移动装置连接件22受到转动约束，只能沿平动丝杠24移动，从而使中平台12与升降平台11之间产生相对运动；上平台13的平动过程如下，平动丝杠24末端由联轴器25连接上平台手柄7，平动丝杠24固定在平动丝杠支架23上，平动丝杠支架23通过螺栓与上平台13底部相连接，平动丝杠24上有安装带有螺母法兰的移动装置连接件22，安装带有螺母法兰的移动装置连接件22通过螺栓与中平台12相连接，当转动上平台手柄7时，平动丝杠24会随之转动，由于安装带有螺母法兰的移动装置连接件22与平动丝杠24之间为螺纹配合，安装带有螺母法兰的移动装置连接件22受到转动约束，只能沿平动丝杠24移动，从而使上平台13与中平台12之间产生相对运动。其中，中平台12进行阀门与执行器对接位置的横向偏差调整，上平台13具有推进装配作用。
所述的Z轴方向升降装置(如图5所示)包括升降滑轨与固定平台连接件30、升降辅助导向伸缩杆8、升降滑块10、轮盘26、升降丝杠27、安装有螺母法兰的升降装置连接件28、升降丝杠支架29、升降平台11；其中，升降滑轨与固定平台连接件30与平台底座1通过螺栓相连接，固定平台连接件上表面与升降滑轨由焊接形式连接为一个整体，升降滑轨与固定平台连接件30上固定有升降丝杠支架29，升降丝杠27安装在升降丝杠支架29上，末端由联轴器与轮盘26相连接，将安装有螺母法兰的升降装置连接件28与升降丝杠27相配合，之后安装有螺母法兰的升降装置连接件28再与升降平台11固定在一起，升降辅助导向伸缩杆8与升降平台11通过螺栓相连接，升降辅助导向伸缩杆8与升降滑块10同时限制了升降平台绕Z轴方向的转动，同时还起到导向作用，使设备工作时更平稳。
阀门17的夹持装置(如图8所示)包括Z轴转动平台2与夹块35，夹块35与Z轴转动平台2之间通过螺栓紧固；执行器5的夹持装置(如图7所示)包括夹具3、夹具滑轨4、夹具紧固丝杠14、夹具紧固手柄34，其结构是由两块夹板和丝杠紧固装置构成，通过转动夹具紧固手柄34调整两夹板之间的距离，从而可达到固定执行器的目的。
综上所述，本发明所设计的多自由度阀门工业装配平台能使执行器与阀门之间达到六个自由度的相对运动，可实现三个移动方向行程和三个转动的微调，此外还包括一个可使夹具绕Y轴方向旋转90度的功能，以满足横竖两种装配位置的要求。本发明适用于阀门与不同型号执行器的装配，可实现六自由度方位调整，操作简单，方便实用，在一定程度上提高了阀门装配的工作效率。
如图9所示是本发明中绕Z轴转动的行星轮系的立体结构示意图。
如图10所示是本发明中多自由度阀门工业装配平台的正视图。
如图11所示是本发明中多自由度阀门工业装配平台的右视图。
Claims (3)
1.一种多自由度阀门工业装配平台，其特征在于：该平台的主要部件包括平台底座、Z轴方向转动装置、X轴方向转动装置、Y轴方向转动装置、X轴方向移动装置、Y轴方向移动装置、Z轴方向升降装置、阀门夹持装置、执行器夹持装置；
Z轴方向转动装置与Z轴方向升降装置均安装在平台底座上；X轴方向移动装置安装在Z轴方向升降装置的上方；Y轴方向移动装置安装在X轴方向移动装置的上方；X轴方向转动装置与Y轴方向转动装置连接在十字中心轴(15)上，十字中心轴(15)通过夹具定位滑轨安装在Y轴方向移动装置的上方；阀门夹持装置安装在Z轴方向转动装置上；执行器夹持装置安装在夹具滑轨平台连接件(32)上；
所述的平台底座(1)包括阀门放置平台与执行器放置平台，执行器放置平台安装在阀门放置平台上，平台底座(1)由地脚螺栓固定在地基上；
所述的Z轴方向转动装置由Z轴转动平台(2)、系杆手柄(18)、行星轮(36)、小中心轮(37)、大中心轮(38)组成，其中大中心轮(38)与小中心轮(37)固定在Z轴转动平台(2)上，小中心轮(37)、行星轮(36)与大中心轮(38)构成行星轮系，行星轮(36)设置在小中心轮(37)与大中心轮(38)之间，系杆手柄(18)与小中心轮(37)连接，大中心轮(38)与Z轴转动平台(2)为一体化结构，当转动系杆手柄(18)时，小中心轮(37)随之转动，进而带动行星轮(36)自转，行星轮(36)与小中心轮(37)为外啮合，行星轮(36)与小中心轮(37)的转向相反，行星轮(36)与大中心轮(38)为内啮合，行星轮(36)与大中心轮(38)的转向相同，从而使大中心轮(38)转动，大中心轮(38)的转动方向与系杆手柄(18)相反，由此做到了阀门绕Z轴方向的转动；
所述的X轴方向转动装置与Y轴方向转动装置由上平台连接件(40)、夹具定位滑轨(41)、夹具定位螺栓(39)、夹具定位滑轨平台(6)、夹具定位滑轨平台连接件(33)、夹具滑轨平台连接件(32)、十字中心轴(15)、转动副锁定装置(31)、夹具滑轨平台(16)、夹具滑轨(4)组成，其中上平台连接件(40)通过螺栓与上平台(13)固定，夹具定位滑轨(41)通过螺栓固定在上平台连接件(40)上，工作时为了调节夹具(3)的初始位置，将夹具定位滑轨平台(6)在夹具定位滑轨(41)上移动，确定好位置以后将定位螺栓拧紧即可，转动副锁定装置(31)与十字中心轴之间由螺纹连接，夹具滑轨平台(16)与夹具滑轨平台连接件(32)由螺栓连接，工作时需要先将转动副锁定装置(31)拧松，调节好角度之后拧紧即可；
所述的X轴方向移动装置与Y轴方向移动装置包括上平台(13)、中平台(12)、升降平台(11)、移动导向座(19)、移动导向杆(20)、上平台手柄(7)、中平台手柄(9)、联轴器(25)、平动丝杠(24)、行动丝杠支架(23)、安装有螺母法兰的移动装置连接件(22)、端盖(21)、质量块(42)；升降平台(11)与中平台(12)上均焊接有质量块(42)；
升降平台(11)与中平台(12)相配合，升降平台(11)的四个质量块(42)沿中心对称的方式焊接，移动导向杆(20)首先与中平台(12)的移动导向座(19)相连，然后再与升降平台(11)上的质量块(42)通过螺栓相连接，中平台(12)与移动导向座(19)是由焊接方式连接的；对于上平台(13)与中平台(12)之间的装配，中平台(12)上的四个质量块(42)沿中心对称的方式焊接，移动导向杆(20)先与移动导向座(19)相连，再与中平台(12)上的质量块(42)通过螺栓相连接；中平台(12)的平动过程如下，平动丝杠(24)末端由联轴器(25)连接中平台手柄(9)，平动丝杠(24)固定在平动丝杠支架(23)上，平动丝杠支架(23)通过螺栓与中平台(12)的底部相连接，平动丝杠(24)上有安装带有螺母法兰的移动装置连接件(22)，安装带有螺母法兰的移动装置连接件(22)通过螺栓与升降平台(11)相连接，当转动中平台手柄(9)时，平动丝杠(24)会随之转动，由于安装带有螺母法兰的移动装置连接件(22)与平动丝杠(24)之间为螺纹配合，安装带有螺母法兰的移动装置连接件(22)受到转动约束，只能沿平动丝杠(24)移动，从而使中平台(12)与升降平台(11)之间产生相对运动；上平台(13)的平动过程如下，平动丝杠(24)末端由联轴器(25)连接上平台手柄(7)，平动丝杠(24)固定在平动丝杠支架(23)上，平动丝杠支架(23)通过螺栓与上平台(13)底部相连接，平动丝杠(24)上有安装带有螺母法兰的移动装置连接件(22)，安装带有螺母法兰的移动装置连接件(22)通过螺栓与中平台(12)相连接，当转动上平台手柄(7)时，平动丝杠(24)会随之转动，由于安装带有螺母法兰的移动装置连接件(22)与平动丝杠(24)之间为螺纹配合，安装带有螺母法兰的移动装置连接件(22)受到转动约束，只能沿平动丝杠(24)移动，从而使上平台(13)与中平台(12)之间产生相对运动；其中，中平台(12)进行阀门与执行器对接位置的横向偏差调整，上平台(13)具有推进装配作用；
所述的Z轴方向升降装置包括升降滑轨与固定平台连接件(30)、升降辅助导向伸缩杆(8)、升降滑块(10)、轮盘(26)、升降丝杠(27)、安装有螺母法兰的升降装置连接件(28)、升降丝杠支架(29)、升降平台(11)；其中，升降滑轨与固定平台连接件(30)与平台底座(1)通过螺栓相连接，固定平台连接件上表面与升降滑轨由焊接形式连接为一个整体，升降滑轨与固定平台连接件(30)上固定有升降丝杠支架(29)，升降丝杠(27)安装在升降丝杠支架(29)上，末端由联轴器与轮盘(26)相连接，将安装有螺母法兰的升降装置连接件(28)与升降丝杠(27)相配合，之后安装有螺母法兰的升降装置连接件(28)的螺母法兰再与升降平台(11)固定在一起，升降辅助导向伸缩杆(8)与升降平台(11)通过螺栓相连接，升降辅助导向伸缩杆(8)与升降滑块(10)同时限制了升降平台绕Z轴方向的转动，同时还起到导向作用，使设备工作时更平稳。
2.根据权利要求1所述的一种多自由度阀门工业装配平台，其特征在于：阀门(17)的夹持装置包括Z轴转动平台(2)与夹块(35)，夹块(35)与Z轴转动平台(2)之间通过螺栓紧固；执行器(5)的夹持装置包括夹具(3)、夹具滑轨(4)、夹具紧固丝杠(14)、夹具紧固手柄(34)，其结构是由两块夹板和丝杠紧固装置构成，通过转动夹具紧固手柄(34)调整两夹板之间的距离，从而可达到固定执行器的目的。
3.根据权利要求1所述的一种多自由度阀门工业装配平台，其特征在于：本平台能使执行器与阀门之间达到六个自由度的相对运动，实现三个移动方向行程和三个转动的微调，此外还包括一个使夹具绕Y轴方向旋转90度的功能，以满足横竖两种装配位置的要求；本平台适用于阀门与不同型号执行器的装配，实现六自由度方位调整。
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