CN108608383B - 低矮空间六自由度混联调姿装置 - Google Patents

低矮空间六自由度混联调姿装置 Download PDF

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Abstract

一种低矮空间六自由度混联调姿装置，其包括支撑平台、支撑球单元机构和动平台，其中，支撑平台为四腿支撑的并联机构，动平台为平面三自由度并联机构，支撑平台和动平台通过四个结构相同的支撑球单元机构连接，组成混联调姿装置，支撑球单元机构的中间板与支撑平台顶端固定，支撑球单元机构的上板与动平台的底端固定；通过支撑平台和动平台进行六自由度的姿态调节，其中，支撑平台完成XY轴的转动和Z轴移动，动平台完成XY轴的移动和Z轴转动。本发明实现了大型设备装配在低矮和高度限制空间内的六自由度的装配调姿需求，在提高装配质量的同时，使装配过程达到高效率、低成本和低风险。

Description

低矮空间六自由度混联调姿装置
技术领域
本发明属于重型设备技术领域，特别涉及一种混联调姿装置。
背景技术
当前国内的重型设备产品装配过程中，基本沿用传统的装配模式，即主要由人工配合吊具在传统的工作台上完成，为了完成某些零、部件的装配需要多次吊装、调整姿态，不仅装配周期长、手工操作多、效率低和风险高，耗费了大量的人力、物力；且重型设备产品装配过程中，受到装配场地和现有装配体系的限制，使得辅助装配装置在高度上有限制，这进一步增加了装配的难度。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能够实现重型设备产品低矮空间内六自由度调姿的装配需求、提高装配质量、使装配过程达到高效率、低成本和低风险的低矮空间六自由度混联调姿装置。
本发明包括支撑平台、支撑球单元机构和动平台，其中，支撑平台为四腿支撑的并联机构，动平台为平面三自由度并联机构，支撑平台和动平台通过四个结构相同的支撑球单元机构连接，支撑球单元机构的中间板与支撑平台顶端固连，支撑球单元机构的上板与动平台的底端固连，从而使其镶嵌到支撑平台和动平台里，通过支撑平台和动平台进行六自由度的姿态调节，其中，支撑平台完成XY轴的转动和Z轴移动，动平台完成XY轴的移动和Z轴转动；
所述支撑平台为矩形框架，在动平台的下方设有相互对称的四个全向轮，可实现调姿装置任意方向的移动，以及不同装配场地的转移；在支撑平台的四角均设有可进行整体高度调节的支撑腿，所述支撑腿外侧均设有电机与减速器，内侧设有丝杠和导轨滑块，其中电机与减速器固定在支撑腿上，电机与减速器通过同步带与丝杠连接；当支撑平台四条支撑腿同步运动时，则实现调姿装置沿Z轴的移动；当支撑平台不同侧的双支撑腿不同步运动时，则实现调姿装置绕XY轴的转动；连接支撑平台一侧的横梁上设有两个电动缸，连接支撑平台另一侧的横梁上设有一个电动缸，电动缸的两端分别与动平台和支撑平台转动副连接，动平台通过电动缸完成调姿装置沿XY轴的移动和绕Z轴的转动；
所述四个支撑球单元机构分别设在支撑平台的四角上，其包括上板、中间板、下板、滚动单元和中间连接轴，其中，上板连接四个滚动单元，设在动平台的凹槽内，下板连接四个滚动单元，设在支撑平台的凹槽内，上下滚动单元之间设有中间板，中间板与支撑平台固连，上板与动平台的底端固连，上板的滚动单元与下板的滚动单元相对于中间板两两对应，对称布置，中间板中心设有通孔，中间连接轴穿过中间板上的通孔，其上下端分别与上板与下板连接，既能保证动平台的三自由度平面运动，又能保证球轴承的整体性，承受支撑平台和动平台之间的压力及拉力；支撑球单元机构的下半部分镶嵌到支撑平台内，支撑球单元机构的上半部分镶嵌到动平台内，从而有效的降低了装置的高度。
本发明与与现有技术相比具有如下优点：
实现了重型设备产品低矮空间内六自由度调姿的装配需求，在提高装配质量的同时，使装配过程达到高效率、低成本和低风险。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明支撑球单元机构的剖视图。
图3为本发明支撑平台和动平台连接示意图。
图4为本发明支撑腿的示意图。
图中：1-全向轮、2-支撑平台、3-动平台、4-支撑球单元机构、5-中间连接轴、6-上板、7-中间板、8-下板、9-滚动单元、10-支撑腿、11-电动缸、12-电动缸、13-支撑腿、14-支撑腿、15-电动缸、16-支撑腿、17-电机与减速器、18-同步带、19-丝杠、20-导轨滑块。
具体实施方式
在图1所示的低矮空间六自由度混联调姿装置示意图中，支撑平台2为四腿支撑的并联机构，动平台3为三自由度并联机构，支撑平台和动平台通过四个结构相同的支撑球单元机构4连接，支撑球单元机构的中间板7与支撑平台顶端固连，支撑球单元机构的上板6与动平台的底端固连，通过支撑平台和动平台进行六自由度的姿态调节，其中，支撑平台完成XY轴的转动和Z轴移动，动平台完成XY轴的移动和Z轴转动；
如图3所示，支撑平台和动平台均为矩形框架，在动平台的下方设有相互对称的四个全向轮1，可实现调姿装置任意方向的移动，以及不同装配场地的转移；在支撑平台的四角均设有可进行整体高度调节的支撑腿10、13、14和16，如图4所示，所述支撑腿外侧均设有电机与减速器17，内侧设有丝杠19和导轨滑块20，其中电机与减速器固定在支撑腿上，电机与减速器通过同步带18与丝杠连接；当支撑平台四条支撑腿同步运动时，则实现调姿装置沿Z轴的移动；当支撑平台不同侧的双支撑腿不同步运动时，则实现调姿装置绕XY轴的转动；连接支撑平台一侧的横梁上设有两个电动缸11、15，连接支撑平台另一侧的横梁上设有一个电动缸12，电动缸的两端分别与动平台和支撑平台转动副连接，动平台通过电动缸完成调姿装置沿XY轴的移动和绕Z轴的转动；
四个支撑球单元机构分别设在支撑平台的四角上，如图2所示，支撑球单元机构的上板连接的四个滚动单元9设在动平台的凹槽内，下板8连接的四个滚动单元设在支撑平台的凹槽内，上下滚动单元之间设有中间板，中间板与支撑平台固连，上板与动平台的底端固连，上板的滚动单元与下板的滚动单元相对于中间板两两对应，对称布置，中间板中心设有通孔，中间连接轴5穿过中间板上的通孔，其上下端分别与上板与下板连接，既能保证动平台的三自由度平面运动，又能保证球轴承的整体性，承受支撑平台和动平台之间的压力及拉力；支撑球单元机构的下半部分镶嵌到支撑平台内，支撑球单元机构的上半部分镶嵌到动平台内，从而有效的降低了装置的高度。
支撑平台通过四条支撑腿10、13、14、16完成调姿装置沿Z轴的移动和绕XY轴的转动，其中，支撑腿采用电机与减速器、丝杠和导轨滑块结构；当支撑腿10、13、14、16同步运动时，则实现调姿装置沿Z轴的移动；当支撑腿10、13同步，支撑腿14、16同步，而支撑腿10、13和14、16非同步时，则实现调姿装置绕Y轴的转动；当支撑腿10、16同步，支撑腿13、14同步，而支撑腿10、16和13、14非同步时，则实现调姿装置绕X轴的转动。
动平台3通过三个电动缸11、12、15完成调姿装置沿XY轴的移动和绕Z轴的转动。其中，电动缸采用电机加滚珠丝杠的结构；当电动缸11、12进行同步运动时，因电动缸两端跟动平台为转动副连接，则电动缸15为伴随运动时，实现调姿装置沿X轴的移动；当电动缸15进行直线运动时，电动缸11、12为伴随运动时，则实现调姿装置沿Y轴的移动；当电动缸11、12为不同步运动，电动缸15为伴随运动时，则实现调姿机构绕Z轴的转动。

Claims (4)

1.一种低矮空间六自由度混联调姿装置，其包括支撑平台、支撑球单元机构和动平台，其特征在于：所述支撑平台为四腿支撑的并联机构，动平台为平面三自由度并联机构，支撑平台和动平台通过四个结构相同的支撑球单元机构连接，支撑球单元机构的中间板与支撑平台顶端固连，支撑球单元机构的上板与动平台的底端固连，从而使其镶嵌到支撑平台和动平台里，通过支撑平台和动平台进行六自由度的姿态调节，其中，支撑平台完成XY轴的转动和Z轴移动，动平台完成XY轴的移动和Z轴转动；所述四个支撑球单元机构分别设在支撑平台的四角上，其包括上板、中间板、下板、滚动单元和中间连接轴，其中，上板连接四个滚动单元，设在动平台的凹槽内，下板连接四个滚动单元，设在支撑平台的凹槽内，上下滚动单元之间设有中间板，中间板与支撑平台固连，上板与动平台的底端固连，上板的滚动单元与下板的滚动单元相对于中间板两两对应，对称布置，中间板中心设有通孔，中间连接轴穿过中间板上的通孔，其上下端分别与上板与下板连接。
2.根据权利要求1所述的低矮空间六自由度混联调姿装置，其特征在于：所述动平台为矩形框架，在动平台的下方设有相互对称的四个全向轮。
3.根据权利要求1所述的低矮空间六自由度混联调姿装置，其特征在于：在支撑平台的四角均设有进行整体高度调节的支撑腿，所述支撑腿外侧均设有电机与减速器，内侧设有丝杠和导轨滑块，其中电机与减速器固定在支撑腿上，电机与减速器通过同步带与丝杠连接。
4.根据权利要求1所述的低矮空间六自由度混联调姿装置，其特征在于：连接支撑平台一侧的横梁上设有两个电动缸，连接支撑平台另一侧的横梁上设有一个电动缸，电动缸的两端分别与动平台和支撑平台转动副连接，动平台通过电动缸完成调姿装置沿XY轴的移动和绕Z轴的转动。
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