CN110216468A - 一种柔性装配托架车 - Google Patents
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Abstract
本申请属于机械安装结构设计技术领域，特别涉及一种柔性装配托架车，包括：可移动的车架；升降机构，设置在车架的顶部；固定机构，设置在与升降机构的顶部；活动机构，通过柔性调整机构以及限位机构设置在固定机构的顶部，用于固定预对位安装的构件；其中，柔性调整机构能够带动活动机构在水平面内自由移动，且能够带动活动机构在竖直方向做伸缩运动，限位机构用于调节活动机构沿水平方向运动幅度。本申请的柔性装配托架车，能够通过柔性调整机构以及限位机构使得预对位安装的构件处于近似悬浮的状态，并能够随意进行六自由度的姿态调节，从而节省繁重的体力劳动和调整对位时间，提高安装效率。
Description
技术领域
本申请属于机械安装结构设计技术领域，特别涉及一种柔性装配托架车。
背景技术
对机械结构进行装配和构件的换装操作过程中，遇到比较大的构件时，通常需要用装配托架设备托起对装配构件，然后调整姿态对位安装。现有的装配托架设备多采用三个直线运动自由度方向上的位置调整来协调连接孔位，当连接孔的相对位置或待装配构件的姿态角度存在差异时，姿态调整和对位协调往往需要很长时间，增加了劳动强度且降低了安装效率。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种柔性装配托架车。
本申请公开了一种柔性装配托架车，包括：
车架，所述车架底部设置有用于带动所述车架移动的移动机构；
升降机构，所述升降机构固定设置在所述车架的顶部；
固定机构，所述固定机构设置在所述升降机构的顶部，能够在所述升降机构驱动作用下沿竖直方向运动；
活动机构，所述活动机构位于所述固定机构的顶部，所述活动机构的顶面用于固定安装预对位安装的构件；
柔性调整机构，所述柔性调整机构位于所述固定机构与所述活动机构之间，所述柔性调整机构的一端固定设置在所述固定机构的顶面上或固定设置在所述活动机构的底面上，所述柔性调整机构能够带动所述活动机构在水平面内自由移动，且能够受控地带动所述活动机构在竖直方向做伸缩运动；
限位机构，所述限位机构位于所述固定机构与所述活动机构之间，所述柔性调整机构的两端分别与所述固定机构的顶面以及所述活动机构的底面固定连接，所述限位机构用于调节所述活动机构沿水平方向的运动幅度。
根据本申请的至少一个实施方式，所述升降机构包括：
剪叉升降平台，所述剪叉升降平台固定设置在所述车架的顶部；
顶板，所述顶板设置在所述剪叉升降平台顶部，其顶面与所述车架的顶面平行，所述固定机构固定设置在所述顶板上。
根据本申请的至少一个实施方式，所述柔性调整机构包括：
柔性密封筒体，所述柔性密封筒体的轴向两端分别与所述固定机构的顶面以及所述活动机构的底面固定连接，其中
所述柔性密封筒体设置成：
由未充气状态向完全充气状态转换时，驱动所述活动机构沿竖直方向远离所述固定机构；
由完全充气状态到未充气状态转换时，驱动所述活动机构沿竖直方向靠近所述固定机构；
所述柔性调整机构还包括：
充放气部件，所述充放气部件用于为所述柔性密封筒体充气或放气。
根据本申请的至少一个实施方式，所述柔性调整机构还包括：
增强纤维，所述增强纤维螺旋卷绕成网状结构，铺设在所述柔性密封筒体筒壁内部，其中，所述增强纤维的螺旋角α＞55°。
根据本申请的至少一个实施方式，所述柔性密封筒体为热塑性树脂筒体或硅橡胶筒体。
根据本申请的至少一个实施方式，所述限位机构包括：
支座，所述支座呈顶端开口的圆筒状，其底端与所述固定机构的顶面固定连接；
多个齿状限位件，每个所述齿状限位件的一端呈圆弧状，并设置有多个齿，所述齿状限位件以其圆弧状位置的中心点为铰接点，铰接设置在所述支座的顶端，且多个齿状限位件的铰接点在与所述支座同轴的圆环上均匀分布；
圆环形齿条，所述圆环形齿条位于所述支座的顶端，且沿其轴线转动套设在所述多个齿状限位件外部，所述圆环形齿条内齿面与多个所述齿状限位件上的齿相啮合；
连接支架，所述连接支架呈底端开口的圆筒状，其顶端与所述活动机构的底面固定连接，且所述连接支架的筒体直径等于所述支座的筒体直径；
限位杆，所述限位杆位于所述连接支架内腔中，且沿所述连接支架轴心线方向固定设置在所述连接支架的顶部内壁上，所述限位杆的底端穿过多个所述齿状限位件围成的通孔后伸入到所述支座的内腔中。
根据本申请的至少一个实施方式，所述圆环形齿条包括同轴设置在外环和内环，所述外环和内环之间形状环形空腔，且所述外环与内环之间通过多个均匀分布在所述环形空腔内的连接点连接，多个所述连接点将所述环形空腔分隔成多个弧形空腔；
所述支座还包括：
多个弧形支撑件，所述支撑件固定设置在所述支座呈顶端，且每个所述支撑件适配设置在一个所述弧形空腔内，所述支撑件的弧长小于所述弧形空腔的弧长，且所述支撑件的直径等于所述支座的筒体直径。
根据本申请的至少一个实施方式，所述柔性调整机构数量均为4个，均匀设置在所述固定机构与所述活动机构之间。
根据本申请的至少一个实施方式，所述限位机构的数量均为4个，均匀设置在所述固定机构与所述活动机构之间。
根据本申请的至少一个实施方式，所述固定机构和活动机构呈结构相同的矩形框架结构；其中
两个所述柔性调整机构以及两个所述限位机构位于矩形框架结构一个长边位置；
另外两个所述柔性调整机构以及另外两个所述限位机构位于矩形框架结构另一个长边位置。
根据本申请的至少一个实施方式，所述柔性装配托架车还包括：
托架，所述托架的底部与所述活动机构顶面固定，所述托架顶部用于固定安装所述预对位安装的构件。
本申请至少存在以下有益技术效果：
本申请的柔性装配托架车，能够通过柔性调整机构以及限位机构使得预对位安装的构件处于近似悬浮的状态，并能够随意进行六自由度的姿态调节，从而节省繁重的体力劳动和调整对位时间，提高安装效率。
附图说明
图1是本申请柔性装配托架车的结构示意图；
图2是本申请柔性装配托架车中的升降机构顶部部分的结构示意图；
图3是本申请柔性装配托架车中柔性密封筒体由伸展状态到收缩状态的对比示意图；
图4是本申请柔性装配托架车中限位机构的结构示意图；
图5是图4中A-A剖视图；
图6是图4中B-B剖视图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1-图6对本申请的柔性装配托架车进一步详细说明。
如图1所示，本申请公开了一种柔性装配托架车，可以包括车架6、升降机构7、固定机构1、活动机构2、柔性调整机构3以及限位机构4。
其中，车架6可以根据需要选择为多种适合的结构，如图1所示，车架6设置与水平地面上，其顶部具有与水平面平行的支撑面，其底部设置有用于带动车架6移动的移动机构61；同样，移动机构61可以是车轮、滑轨等，本实施例中，优选为轮轴加车轮的形式。
升降机构7固定设置在车架6的顶部；升降机构7可以根据需要选择为多种适合的结构，例如液压缸升降台、剪叉升降平台等，本实施例中，优选升降机构包括剪叉升降平台以及顶板；其中，剪叉升降平台固定设置在所述车架的顶部，顶板设置在剪叉升降平台顶部，固定机构1通过其底面设置在与顶板的顶面上。
固定机构1优选具有两个相对平行的顶面和底面，固定机构1通过其底面设置在与升降机构7的顶面上，能够在升降机构7驱动作用下沿竖直方向(即垂直于车架6的顶部支撑面的方向)运动。
活动机构2优选具有两个相对平行的顶面和底面，活动机构2位于固定机构1的顶部，且活动机构2的底面与固定机构1的顶面相对，活动机构2的顶面用于固定安装预对位安装的构件。
柔性调整机构3位于固定机构1与活动机构2之间，柔性调整机构3的一端固定设置在固定机构1的顶面上或固定设置在活动机构2的底面上，柔性调整机构3能够带动活动机构2在水平面内自由移动，且能够受控地带动活动机构2在竖直方向做伸缩运动。
限位机构4位于固定机构1与活动机构2之间，柔性调整机构3的两端分别与固定机构1的顶面以及活动机构2的底面固定连接，限位机构4用于调节活动机构2沿平行于其底面方向(即水平方向)的运动幅度。
本申请的柔性装配托架车，能够通过柔性调整机构以及限位机构使得预对位安装的构件处于近似悬浮的状态，并能够随意进行六自由度的姿态调节，从而节省繁重的体力劳动和调整对位时间，提高安装效率。
进一步地，本申请的柔性调整机构3可以根据需要选择为多种适合的结构；如图3所示，本实施例中，柔性调整机构3可以包括柔性密封筒体31以及充放气部件。
其中，柔性密封筒体31的轴向两端分别与固定机构1的顶面以及活动机构2的底面固定连接；进一步，柔性密封筒体31设置成：
如图3中从右向左状态所示，由未充气状态向完全充气状态转换时，驱动活动机构2沿垂直于固定机构1的底面方向(即竖直方向)远离固定机构1；如图3中从左向右状态所示，由完全充气状态到未充气状态转换时，驱动活动机构2沿垂直于固定机构1的底面方向靠近固定机构1。
充放气部件用于为柔性密封筒体31充气或放气，可以选择目前已知的多种适合的充放气装置，例如打气筒、充气泵等，并可以通过单向阀门控制，使得各腔体内压力协调一致，此处不再具体赘述。
综上，通过调节柔性密封筒体31内部压力使活动机构2处于近似悬浮状态，增强纤维按对称螺旋线的方式排布，随腔内压力提高腔体长度增加；另外，可以根据预设的载荷范围和长度调整范围，确定腔体的直径和纤维的材料以及体积含量。
进一步地，上述柔性调整机构3还可以包括增强纤维32；如图3所示，增强纤维32螺旋卷绕成网状结构，铺设在柔性密封筒体31筒壁内部；其中，增强纤维32的螺旋角α＞55°，使得柔性密封筒体31随着腔内压力提高其腔体长度能够增加。按Gi＝πr2q预估柔性密封筒体31的半径尺寸，其中Gi是每个柔性密封筒体31承担的重量载荷，r是柔性密封筒体31的半径尺寸，q是内部充压压强，按5个大气压取值；螺旋角α越大(小于90°)，充压后的运动行程越大(柔性密封筒体31的刚度特性)，r和q越大，托起的重量载荷越大；柔性密封筒体31的密封腔体的材料选用热塑性树脂或硅橡胶，用有限元分析软件计算增强纤维网格的疏密程度和密封腔体的厚度，使其满足强度要求；最终确定柔性环节的设计参数。
进一步地，本申请的限位机构4可以根据需要设置成多种适合的结构；如图4-图6所示，本实施例中，限位机构4可以包括支座41、齿状限位件42、圆环形齿条43、连接支架44以及限位杆45。
支座41呈顶端开口的圆筒状，其底端与固定机构1的顶面固定连接。
多个齿状限位件42的一端呈圆弧状，并设置有多个齿，齿状限位件42以其圆弧状位置的中心点为铰接点，铰接设置在支座41的顶端，且多个齿状限位件42的铰接点在与支座41同轴的圆环上均匀分布。本实施例中，
圆环形齿条43位于支座41的顶端，且沿其轴线转动套设在多个齿状限位件42外部，圆环形齿条43内齿面与多个齿状限位件42上的齿相啮合。其中，当圆环形齿条43顺时针转动时，限位杆45的活动范围增加，当圆环形齿条43逆时针转动时，限位杆45被限定在圆心处。
连接支架44呈底端开口的圆筒状，其顶端与活动机构2的底面固定连接，且连接支架44的筒体直径等于支座41的筒体直径；限位杆45位于连接支架44内腔中，且沿连接支架44轴心线方向固定设置在连接支架44的顶部内壁上，限位杆45的底端穿过多个齿状限位件42围成的通孔后伸入到支座41的内腔中。
进一步地，圆环形齿条43还可以包括同轴设置在外环431和内环432，外环431和内环432之间形状环形空腔，且外环431与内环432之间通过多个均匀分布在环形空腔内的连接点433连接，多个连接点433将环形空腔分隔成多个弧形空腔。
对应地，支座41还可以包括多个弧形支撑件411；支撑件411固定设置在支座41呈顶端，且每个支撑件411适配设置在一个弧形空腔内，支撑件411的弧长小于弧形空腔的弧长，且支撑件411的直径等于支座41的筒体直径。在柔性调整机构3不充压时，限位机构4的连接支架44落在支撑件411上。
综上，限位机构4能够限定活动机构2与固定机构1在水平面内可以相对运动的范围，防止柔性调整机构3在偏心压力作用下发生受压失稳，也保证对位协调有合适的调整范围。柔性调整机构3不充压时，活动机构2通过限位机构4落在固定机构1上。
进一步地，柔性调整机构3的数量及布置位置可以根据需要进行适合的选择；如图2所示，本实施例中，优选柔性调整机构3数量均为4个，均匀设置在固定机构1与活动机构2之间；同样地，优选限位机构4的数量均为4个，均匀设置在固定机构1与活动机构2之间。
需要说明的是，当柔性调整机构3以及限位机构4的数量均为1个时，可以将柔性调整机构3的柔性密封筒体31的内腔体积设置成大于限位机构4的体积，从而将限位机构4设置在柔性密封筒体31中，且柔性调整机构3与限位机构4布置于固定机构1与活动机构2的几何中心处，从而实现对预对位安装的构件的六自由度的姿态调节。
进一步地，固定机构1和活动机构2结构形状可以根据需要进行适合的选择；如图2所示，本实施例中，优选固定机构1和活动机构2呈结构相同的矩形框架结构；其中两个柔性调整机构3以及两个限位机构4位于矩形框架结构一个长边位置；另外两个柔性调整机构3以及另外两个限位机构4位于矩形框架结构另一个长边位置，从而使得整体结构更加稳定。
进一步地，本申请的柔性装配托架车还可以包括托架5；托架5的底部与活动机构2顶面固定，托架5顶部用于固定安装预对位安装的构件。
本申请的柔性装配托架车进行装配操作时，先将待装配构件(即预对位安装的构件)放到托架5上，通过车架6以及升降机构7的配合调整固定机构1到适当的位置，定位，协调对位的连接孔在水平面内相差一个孔位左右，高度方向上有一定的高度差(50毫米左右)；然后给柔性调整机构3充压，调节活动机构2的高度到合适位置，至少有一个孔差不多可以对上，此时待装配构件处于近似悬浮的状态，可以人工进行姿态调整和对位挂装。
拆卸构件时，先通过车架6以及升降机构7的配合调整柔性装配托架车到适当的位置，定位，托架5与待拆卸构件在高度方向上有一定的高度差(小于50毫米)；然后调整限位机构4中限位杆45的活动范围，给柔性调整机构3充压，内压与挂装该构件时的压力相同；拆下连接件，构件落到托架5上；调整将限位机构4中限位杆45限定在圆心处，排出柔性调整机构3中的气体。活动机构2落在固定机构1上之后，通过升降机构7降低固定机构1的高度，完成拆卸工作。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种柔性装配托架车，其特征在于，包括：
车架(6)，所述车架(6)底部设置有用于带动所述车架(6)移动的移动机构(61)；
升降机构(7)，所述升降机构(7)固定设置在所述车架(6)的顶部；
固定机构(1)，所述固定机构(1)设置在所述升降机构(7)的顶部，能够在所述升降机构(7)驱动作用下沿竖直方向运动；
活动机构(2)，所述活动机构(2)位于所述固定机构(1)的顶部，所述活动机构(2)的顶面用于固定安装预对位安装的构件；
柔性调整机构(3)，所述柔性调整机构(3)位于所述固定机构(1)与所述活动机构(2)之间，所述柔性调整机构(3)的一端固定设置在所述固定机构(1)的顶面上或固定设置在所述活动机构(2)的底面上，所述柔性调整机构(3)能够带动所述活动机构(2)在水平面内自由移动，且能够受控地带动所述活动机构(2)在竖直方向做伸缩运动；
限位机构(4)，所述限位机构(4)位于所述固定机构(1)与所述活动机构(2)之间，所述柔性调整机构(3)的两端分别与所述固定机构(1)的顶面以及所述活动机构(2)的底面固定连接，所述限位机构(4)用于调节所述活动机构(2)沿水平方向的运动幅度。
2.根据权利要求1所述的柔性装配托架车，其特征在于，所述柔性调整机构(3)包括：
柔性密封筒体(31)，所述柔性密封筒体(31)的轴向两端分别与所述固定机构(1)的顶面以及所述活动机构(2)的底面固定连接，其中
所述柔性密封筒体(31)设置成：
由未充气状态向完全充气状态转换时，驱动所述活动机构(2)沿竖直方向远离所述固定机构(1)；
由完全充气状态到未充气状态转换时，驱动所述活动机构(2)沿竖直方向靠近所述固定机构(1)；
所述柔性调整机构(3)还包括：
充放气部件，所述充放气部件用于为所述柔性密封筒体(31)充气或放气。
3.根据权利要求2所述的柔性装配托架车，其特征在于，所述柔性调整机构(3)还包括：
增强纤维(32)，所述增强纤维(32)螺旋卷绕成网状结构，铺设在所述柔性密封筒体(31)筒壁内部，其中，所述增强纤维(32)的螺旋角α＞55°。
4.根据权利要求3所述的柔性装配托架车，其特征在于，所述柔性密封筒体(31)为热塑性树脂筒体或硅橡胶筒体。
5.根据权利要求1所述的柔性装配托架车，其特征在于，所述限位机构(4)包括：
支座(41)，所述支座(41)呈顶端开口的圆筒状，其底端与所述固定机构(1)的顶面固定连接；
多个齿状限位件(42)，每个所述齿状限位件(42)的一端呈圆弧状，并设置有多个齿，所述齿状限位件(42)以其圆弧状位置的中心点为铰接点，铰接设置在所述支座(41)的顶端，且多个齿状限位件(42)的铰接点在与所述支座(41)同轴的圆环上均匀分布；
圆环形齿条(43)，所述圆环形齿条(43)位于所述支座(41)的顶端，且沿其轴线转动套设在所述多个齿状限位件(42)外部，所述圆环形齿条(43)内齿面与多个所述齿状限位件(42)上的齿相啮合；
连接支架(44)，所述连接支架(44)呈底端开口的圆筒状，其顶端与所述活动机构(2)的底面固定连接，且所述连接支架(44)的筒体直径等于所述支座(41)的筒体直径；
限位杆(45)，所述限位杆(45)位于所述连接支架(44)内腔中，且沿所述连接支架(44)轴心线方向固定设置在所述连接支架(44)的顶部内壁上，所述限位杆(45)的底端穿过多个所述齿状限位件(42)围成的通孔后伸入到所述支座(41)的内腔中。
6.根据权利要求5所述的柔性装配托架车，其特征在于，所述圆环形齿条(43)包括同轴设置在外环(431)和内环(432)，所述外环(431)和内环(432)之间形状环形空腔，且所述外环(431)与内环(432)之间通过多个均匀分布在所述环形空腔内的连接点(433)连接，多个所述连接点(433)将所述环形空腔分隔成多个弧形空腔；
所述支座(41)还包括：
多个弧形支撑件(411)，所述支撑件(411)固定设置在所述支座(41)呈顶端，且每个所述支撑件(411)适配设置在一个所述弧形空腔内，所述支撑件(411)的弧长小于所述弧形空腔的弧长，且所述支撑件(411)的直径等于所述支座(41)的筒体直径。
7.根据权利要求1-6任一项所述的柔性装配托架车，其特征在于，所述柔性调整机构(3)数量均为4个，均匀设置在所述固定机构(1)与所述活动机构(2)之间。
8.根据权利要求7所述的柔性装配托架车，其特征在于，所述限位机构(4)的数量均为4个，均匀设置在所述固定机构(1)与所述活动机构(2)之间。
9.根据权利要求8所述的柔性装配托架车，其特征在于，所述固定机构(1)和活动机构(2)呈结构相同的矩形框架结构；其中
两个所述柔性调整机构(3)以及两个所述限位机构(4)位于矩形框架结构一个长边位置；
另外两个所述柔性调整机构(3)以及另外两个所述限位机构(4)位于矩形框架结构另一个长边位置。
10.根据权利要求1所述的柔性装配托架车，其特征在于，所述柔性装配托架车还包括：
托架(5)，所述托架(5)的底部与所述活动机构(2)顶面固定，所述托架(5)顶部用于固定安装所述预对位安装的构件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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