CN111571569A

CN111571569A - 一种六自由度自适应调姿固持平台及其使用方法

Info

Publication number: CN111571569A
Application number: CN202010441381.2A
Authority: CN
Inventors: 赵安安; 王守川; 李卫平; 刘航
Original assignee: Xian Aircraft Industry Group Co Ltd
Current assignee: Xian Aircraft Industry Group Co Ltd
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2020-08-25

Abstract

本申请公开了一种六自由度自适应调姿固持平台及其使用方法，平台主要包括平台板、安装板、自适应轴、平台板和安装板均为大三角形结构，平台板和安装板中心一致，中线为60°夹角；6根自适应轴以正反V型结构交替布置连接在平台板和安装板之间，每根自适应轴可在不大于30N的外力作用下伸缩到不同位置，带动平台板在六个自由度上运动指定位置并锁紧。本申请利用弹簧的平衡力和电磁铁断电去磁蝶形弹簧压紧的原理，实现了自适应调姿功能平台的精确位置固持，对任何需要固定位置的自适应调姿具有普遍适用性。

Description

一种六自由度自适应调姿固持平台及其使用方法

技术领域

本申请涉及飞机装配技术领域，特别是一种六自由度自适应调姿固持平台及其使用方法。

背景技术

六自由度调整有很多方法，传统的六自由度调整主要采用关节式、并联式、坐标轴式等方式进行六自由度调整，目前对于并联式六自由度台的研究案例很多，特别是航空模拟器、并联制孔机床等应用较多。目前的的并联式六自由度台结构设计中，大多数集中精密伺服控制上面，相关产品也较多，控制精度在±0.2～±5mm之间较多。

飞机装配结构中，有部分结构的钻孔需要通过导孔确定钻模的位置，然后在原导孔基础上进行铰孔，此时需要钻模支撑平台具有结构自适应的功能，同时，在自适应位置后，还需要进行准确的位置固持。限于六自由度调整控制关节轴位较多，最少在五个轴位，特别是空间较为狭小的飞机零部件制孔位置，要进行结构自动适应的同时进行精确位置固持，难度极大，目前缺乏相关成熟的结构和安装方法，迫切需要研制一种具有自适应调姿功能的精确位置固持平台。

发明内容

为了解决上述问题，本申请的目的是提供一种六自由度自适应调姿固持平台及其使用方法，该平台和方法可以适用于所有需要进行结构自动适应同时进行精确位置固持的飞机产品精密定位。

为达到以上目的，本申请采取如下技术方案予以实现：

一种六自由度自适应调姿固持平台，平台主要包括平台板、安装板、自适应轴、下安装叉座、上安装叉座、调整关节、万向节；平台板和安装板均为大三角形结构，平台板和安装板中心一致，中线为60°夹角；3个上安装叉座安装在平台板下表面顶角位置，3个下安装叉座安装在安装板上表面顶角位置，6个调整关节以2个为一组安装在上安装叉座上，6个万向节以2个为一组安装在下安装叉座上，自适应轴两端分别与调整关节和万向节连接，自适应轴以正反V型结构交替布置，每根自适应轴可在不大于30N的外力作用下伸缩到不同位置，带动平台板在六个自由度上运动指定位置并锁紧。

下安装叉座和上安装叉座均为同轴两组双叉耳结构，下安装叉座的两个叉耳宽度与万向节宽度配合，上安装叉座的两个叉耳宽度与调整关节固定端宽度配合。

调整关节一端为单耳固定轴另一端为叉耳转动轴结构，调整关节的固定轴与转动轴轴线相互垂直且留有运动避让距离，调整关节的固定轴与上安装叉座通过转动销连接，调整关节的角度位置调整固定后，配置转动轴的旋转固定孔，设置固定销。

自适应轴包括叉座、套筒、伸缩杆、球形关节、锁紧机构、顶升块、压缩弹簧、直线轴承；叉座一端为叉耳结构，固定在万向节上，另一端为与套筒配合的轴套结构；套筒固定安装在叉座的轴套结构内，顶升块放置在套筒内，压缩弹簧放置在顶升块上，伸缩杆通过直线轴承安装在套筒内并可在套筒内滑动，一端压紧压缩弹簧，另一端固定安装球形关节，球形关节与调整关节铰接；锁紧机构与伸缩杆配合后固定在套筒的上端，锁紧伸缩杆。顶升块的下端设置调整螺钉，调整压缩弹簧的压缩量。套筒的上端外侧为安装锁紧机构的圆型法兰结构，套筒内侧为中空结构，套筒内侧直接与直线轴承配合，靠近直线轴承底端设置台阶挡圈结构用于通过和限位伸缩杆。

锁紧机构由安装角座、定位套、压紧轴、封闭板、拉紧铁、电磁铁、蝶形弹簧、锁紧螺母组成；安装角座穿过伸缩杆上并固定在套筒上，定位套为U型结构，固定在安装角座上，U型内半圆与伸缩杆过渡配合；压紧轴一端为台肩光轴，台肩轴末端设有与锁紧螺母相配合的螺纹，另一端压紧伸缩杆；蝶形弹簧穿过压紧轴，封闭板将蝶形弹簧封闭在定位套内，且封闭板与定位套固定在一起；拉紧铁为矩形板结构，其中心位置设置有与压紧轴配合的台阶孔，拉紧铁穿过压紧轴通过锁紧螺母固定在封闭板外侧，电磁铁固定在安装角座上，并且与拉紧铁的距离小于2mm。

该平台的使用方法如下：

1、将安装板固定在固定对象上，需要的调整对象安装在平台板上；

2、启动电磁铁电源，拉紧铁受电磁吸力带动蝶形弹簧压缩，带动压紧轴松开对伸缩杆的夹持压紧；

3、对自适应轴施以外力，使其利用压缩弹簧的平衡力将调整对象调整到合适的位置；

4、断开电磁铁电源，拉紧铁断开电磁吸力，蝶形弹簧扩张收紧压紧轴和定位套对伸缩杆的夹持压紧，固定调整对象的空间位置。

本申请的优点在于利用弹簧的平衡力和电磁铁断电去磁蝶形弹簧压紧的原理，实现了自适应调姿功能平台的精确位置固持，对任何需要固定位置的自适应调姿具有普遍适用性。

以下结合附图及实施例对本申请作进一步的详细描述。

附图说明

图1一种六自由度自适应调姿固持平台立体结构图；

图2自适应轴立体结构图；

图3自适应轴剖视图；

图4锁紧机构主视图剖视图

图5锁紧机构俯视图

图中编号说明：1、平台板；2、安装板；3、自适应轴；4、下安装叉座；5、上安装叉座；6、调整关节；7、万向节；8、固定轴；9、转动轴；10、叉座；11、套筒；12、伸缩杆；13、球形关节；14、锁紧机构；15、顶升块；16、压缩弹簧；17、直线轴承；18、调整螺钉；19、安装角座；20、定位套；21、压紧轴；22、封闭板；23、拉紧铁；24、电磁铁；25、蝶形弹簧；26、锁紧螺母。

具体实施方式

参见图1～图5，一种六自由度自适应调姿固持平台，平台包括平台板1、安装板2、自适应轴3、下安装叉座4、上安装叉座5、调整关节6、万向节7；平台板1和安装板2均为大三角形结构，平台板1和安装板2中心一致，中线为60°夹角；3个上安装叉座5安装在平台板1下表面顶角位置，3个下安装叉座4安装在安装板2上表面顶角位置，6个调整关节6以2个为一组安装在上安装叉座5上，6个万向节7以2个为一组安装在下安装叉座4上，自适应轴3两端分别与调整关节6和万向节7连接，自适应轴3以正反V型结构交替布置，每根自适应轴3可在不大于30N的外力作用下伸缩到不同位置，带动平台板1在六个自由度上运动指定位置并锁紧。

下安装叉座4和上安装叉座5均为同轴两组双叉耳结构，下安装叉座4的两个叉耳宽度与万向节7宽度配合，上安装叉座5的两个叉耳宽度与调整关节6固定端宽度配合。

调整关节6一端为单耳固定轴8另一端为叉耳转动轴9结构，调整关节的固定轴8与转动轴9轴线相互垂直且留有运动避让距离，调整关节6的固定轴8与上安装叉座通过转动销连接，调整关节6的角度位置调整固定后，配置转动轴9的旋转固定孔，设置固定销。

自适应轴3包括叉座10、套筒11、伸缩杆12、球形关节13、锁紧机构14、顶升块15、压缩弹簧16、直线轴承17；叉座10一端为叉耳结构，固定在万向节7上，另一端为与套筒11配合的轴套结构；套筒11固定安装在叉座10的轴套结构内，顶升块15放置在套筒11内，压缩弹簧16放置在顶升块15上，伸缩杆12通过直线轴承17安装在套筒11内并可在套筒11内滑动，一端压紧压缩弹簧16，另一端固定安装球形关节13，球形关节13与调整关节6铰接；锁紧机构14与伸缩杆12配合后固定在套筒11的上端，锁紧伸缩杆12。顶升块15的下端设置调整螺钉18，调整压缩弹簧16的压缩量。套筒11的上端外侧为安装锁紧机构的圆型法兰结构，套筒11内侧为中空结构，套筒11内侧直接与直线轴承17配合，靠近直线轴承17底端设置台阶挡圈结构用于通过和限位伸缩杆12。

锁紧机构14由安装角座19、定位套20、压紧轴21、封闭板22、拉紧铁23、电磁铁24、蝶形弹簧25、锁紧螺母26组成；安装角座19穿过伸缩杆12上并固定在套筒11上，定位套20为U型结构，固定在安装角座19上，U型内半圆与伸缩杆12过渡配合；压紧轴21一端为台肩光轴，台肩轴末端设有与锁紧螺母26相配合的螺纹，另一端压紧伸缩杆12；蝶形弹簧25穿过压紧轴21，封闭板22将蝶形弹簧25封闭在定位套20内，且封闭板22与定位套20固定在一起；拉紧铁23为矩形板结构，其中心位置设置有与压紧轴21配合的台阶孔，拉紧铁23穿过压紧轴21通过锁紧螺母26固定在封闭板22外侧，电磁铁24固定在安装角座19上，并且与拉紧铁23的距离小于2mm。

该平台的使用方法如下：

1、将安装板2固定在固定对象上，需要的调整对象安装在平台板1上；

2、启动电磁铁24电源，拉紧铁23受电磁吸力带动蝶形弹簧25压缩，带动压紧轴21松开对伸缩杆12的夹持压紧；

3、对自适应轴3施以外力，使其利用压缩弹簧16的平衡力将调整对象调整到合适的位置；

4、断开电磁铁24电源，拉紧铁23断开电磁吸力，蝶形弹簧16扩张收紧压紧轴21和定位套20对伸缩杆12的夹持压紧，固定调整对象的空间位置。

Claims

1.一种六自由度自适应调姿固持平台，其特征在于所述的平台包括平台板、安装板、自适应轴、下安装叉座、上安装叉座、调整关节、万向节；平台板和安装板均为大三角形结构，平台板和安装板中心一致，中线为60°夹角；3个上安装叉座安装在平台板下表面顶角位置，3个下安装叉座安装在安装板上表面顶角位置，6个调整关节以2个为一组安装在上安装叉座上，6个万向节以2个为一组安装在下安装叉座上，自适应轴两端分别与调整关节和万向节连接，自适应轴以正反V型结构交替布置，每根自适应轴可在不大于30N的外力作用下伸缩到不同位置，带动平台板在六个自由度上运动指定位置并锁紧。

2.根据权利要求1所述的一种六自由度自适应调姿固持平台，其特征在于下安装叉座和上安装叉座均为同轴两组双叉耳结构，下安装叉座的两个叉耳宽度与万向节宽度配合，上安装叉座的两个叉耳宽度与调整关节固定端宽度配合。

3.根据权利要求1所述的一种六自由度自适应调姿固持平台，其特征在于所述的调整关节一端为单耳固定轴另一端为叉耳转动轴结构，调整关节的固定轴与转动轴轴线相互垂直且留有运动避让距离，调整关节的固定轴与上安装叉座通过转动销连接，调整关节的角度位置调整固定后，配置转动轴的旋转固定孔，设置固定销。

4.根据权利要求1所述的一种六自由度自适应调姿固持平台，其特征在于所述的自适应轴包括叉座、套筒、伸缩杆、球形关节、锁紧机构、顶升块、压缩弹簧、直线轴承；叉座一端为叉耳结构，固定在万向节上，另一端为与套筒配合的轴套结构；套筒固定安装在叉座的轴套结构内，顶升块放置在套筒内，压缩弹簧放置在顶升块上，伸缩杆通过直线轴承安装在套筒内并可在套筒内滑动，一端压紧压缩弹簧，另一端固定安装球形关节，球形关节与调整关节铰接；锁紧机构与伸缩杆配合后固定在套筒的上端，锁紧伸缩杆。

5.根据权利要求4所述的一种六自由度自适应调姿固持平台，其特征在于所述顶升块的下端设置调整螺钉，调整压缩弹簧的压缩量。

6.根据权利要求4所述的一种六自由度自适应调姿固持平台，其特征在于所述的套筒的上端外侧为安装锁紧机构的圆型法兰结构，套筒内侧为中空结构，套筒内侧直接与直线轴承配合，靠近直线轴承底端设置台阶挡圈结构用于通过和限位伸缩杆。

7.根据权利要求4所述的一种六自由度自适应调姿固持平台，其特征在于所述的锁紧机构由安装角座、定位套、压紧轴、封闭板、拉紧铁、电磁铁、蝶形弹簧、锁紧螺母组成；安装角座穿过伸缩杆上并固定在套筒上，定位套为U型结构，固定在安装角座上，U型内半圆与伸缩杆过渡配合；压紧轴一端为台肩光轴，台肩轴末端设有与锁紧螺母相配合的螺纹，另一端压紧伸缩杆；蝶形弹簧穿过压紧轴，封闭板将蝶形弹簧封闭在定位套内，且封闭板与定位套固定在一起；拉紧铁为矩形板结构，其中心位置设置有与压紧轴配合的台阶孔，拉紧铁穿过压紧轴通过锁紧螺母固定在封闭板外侧，电磁铁固定在安装角座上，并且与拉紧铁的距离小于2mm。

8.一种六自由度自适应调姿固持平台的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

8-1将安装板固定在固定对象上，需要的调整对象安装在平台板上；

8-2启动电磁铁电源，拉紧铁受电磁吸力带动蝶形弹簧压缩，带动压紧轴松开对伸缩杆的夹持压紧；

8-3对自适应轴施以外力，使其利用压缩弹簧的平衡力将调整对象调整到合适的位置；

8-4断开电磁铁电源，拉紧铁断开电磁吸力，蝶形弹簧扩张压紧轴和定位套对伸缩杆的夹持压紧，固定调整对象的空间位置。