CN112792557A - 基于小孔节流气浮单元和柔性气囊的自适应装配平台 - Google Patents
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Abstract
基于小孔节流气浮单元和柔性气囊的自适应装配平台,属于柔性装配平台领域。解决了现有的非柔性装配装置不具备自适应调节能力,装配精度低的问题。包括载物台、N个可充气柔性气囊、小孔节流气浮单元和气浮平台;N个可充气柔性气囊被夹持在载物台和小孔节流气浮单元之间,且载物台位于小孔节流气浮单元的上方;N个充气柔性气囊,用于实现对载物台在俯仰、升降及滚转三个自由度的柔性自适应运动;小孔节流气浮单元设置气浮平台上方;通过向小孔节流气浮单元内供入压缩高压气体,实现小孔节流气浮单元相对于气浮平台的悬浮,还实现小孔节流气浮单元相对气浮平台平面内的前后、左右和旋转的三个自由度的无摩擦运动。主要实现产品间的自适应装配。
Description
技术领域
本发明属于柔性装配平台领域。
背景技术
导弹、卫星等高精密产品总装时,不同部件间配合精密,对不同部件的相对位置和姿态有比较高的要求。传统不同部件装配时,通常采用悬吊或者导轨支撑。采用悬吊装配时,部件存在晃动,可能发生碰撞,对装配工人的操作提出了比较高的要求,装配效率较低。采用导轨支撑装配时,导轨是刚性的,不具备自适应调整能力,对导轨精度和产品相对于导轨的定位提出了较高要求;一旦两个待装配部件存在相对位置和姿态的偏差,如果不具备高精度的调节能力,强行装配可能因卡滞导致装配失败,甚至因装配力过大而损害产品。因此,以上问题亟需解决。
发明内容
本发明目的是为了解决现有的非柔性装配装置不具备自适应调节能力,装配精度低的问题。本发明提供了一种基于小孔节流气浮单元和柔性气囊的自适应装配平台。
基于小孔节流气浮单元和柔性气囊的自适应装配平台,包括载物台1、N个可充气柔性气囊2、小孔节流气浮单元3和气浮平台4;N为大于或等于3的整数;
N个可充气柔性气囊2被夹持在载物台1和小孔节流气浮单元3之间,且载物台1位于小孔节流气浮单元3的上方;
载物台1,用于支撑待装配的产品5;
N个充气柔性气囊3,用于共同实现对载物台1及其载物台1上产品5的支撑,还用于实现对载物台1在俯仰、升降及滚转三个自由度的柔性自适应运动;
小孔节流气浮单元3设置气浮平台4上方;
通过向小孔节流气浮单元3内供入压缩高压气体,实现小孔节流气浮单元3相对于气浮平台4的悬浮,还实现小孔节流气浮单元3相对气浮平台4平面内的前后、左右和旋转的三个自由度的无摩擦运动。
优选的是,N个可充气柔性气囊2均匀分布。
优选的是,对小孔节流气浮单元3的供气压力范围为从0.3MPa到1.0MPa;
小孔节流气浮单元3工作时,相对于气浮平台4的浮起量为从5um到30um。
优选的是,气浮平台4上安装有轮子4-1。
优选的是,通过外接气源对N个充气柔性气囊3进行充气;还通过调节对N个充气柔性气囊3充气压力实现对N个充气柔性气囊3支撑刚度的调节。
本发明带来的有益效果:本发明提出了采用小孔节流气浮单元3和可充气柔性气囊2实现产品的柔性支撑,通过气浮平台4与小孔节流气浮单元3的配合实现平面内三自由度的悬浮无摩擦运动,通过可充气柔性气囊2实现对产品的柔性支撑和俯仰、升降及滚转三自由度的小范围自适应运动,从而实现产品的六自由度自适应运动;在产品装配时,两个待装配产品因为初始位置或姿态误差造成卡滞或者装配力过大时,装配平台会自动调整产品的位置和姿态,从而减小相对位置和姿态误差,实现大容差下的柔性精密装配,避免由于初始的位置和姿态误差造成卡滞和装配力过大导致装配失败或损伤产品,降低了对装配时初始定位精度的要求和装配难度,提高了装配效率。
本发明提出的具备柔性装配工装功能的自适应装配平台,容许待装配部件具备较大的相对初始位置和姿态偏差,通过自适应的结构或机构自动调整待装配部件的姿态,使两个待装配部件的位置和姿态相适配,从而避免的装配卡滞或者装配应力过大。
附图说明
图1是本发明所述基于小孔节流气浮单元和柔性气囊的自适应装配平台的结构示意图;
图2是图1的侧视图;
图3是本发明所述基于小孔节流气浮单元和柔性气囊的自适应装配平台的三维透视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参见图1至图3说明本实施方式,本实施方式所述的基于小孔节流气浮单元和柔性气囊的自适应装配平台,包括载物台1、N个可充气柔性气囊2、小孔节流气浮单元3和气浮平台4;N为大于或等于3的整数;
N个可充气柔性气囊2被夹持在载物台1和小孔节流气浮单元3之间,且载物台1位于小孔节流气浮单元3的上方;
载物台1,用于支撑待装配的产品5;
N个充气柔性气囊3,用于共同实现对载物台1及其载物台1上产品5的支撑,还用于实现对载物台1在俯仰、升降及滚转三个自由度的柔性自适应运动;
小孔节流气浮单元3设置气浮平台4上方;
通过向小孔节流气浮单元3内供入压缩高压气体,实现小孔节流气浮单元3相对于气浮平台4的悬浮,还实现小孔节流气浮单元3相对气浮平台4平面内的前后、左右和旋转的三个自由度的无摩擦运动。
应用时,载物台1上可以根据产品5的需求加工或者安装与产品5相适配的接口;载物台1在外力作用下,发生三个自由度运动(即:俯仰、升降及滚转三个自由度)时,N个充气柔性气囊3发生变形去适应载物台1这种运动。
小孔节流气浮单元3下表面精密加工,平面度优于5um,采用小孔节流技术或者多孔质材料,通过供如压缩高压气体,与气浮平台4配合,实现相对于气浮平台4的悬浮,高压气体可以采用高压气瓶或者空气压缩机供入。
小孔节流气浮单元3相对于气浮平台4悬浮后,与气浮平台4之间没有摩擦力,可以实现平面内前后、左右和旋转三个自由度的无摩擦运动。小孔节流气浮单元3与气浮平台4之间形成高压气膜,使小孔节流气浮单元3悬浮在气浮平台4上,实现相对于气浮平台4在平面内三自由度的无摩擦运动,高压气膜只有几个到几十个微米,因此,小孔节流气浮单元3悬浮起来后不会造成载物台1的高度变化。
使用时,通过充气装置对充气柔性气囊3充气到合适的气压,将产品5安装到载物台1上,载物台1及其上产品5可以实现小范围的升降、俯仰及滚转等三个自由度的柔性适应运动;对小孔节流气浮单元3供入合适压力的高压气体,小孔节流气浮单元3及其上载荷可以实现相对于气浮平台4的平面内前后、左右及滚转等三个自由度的无摩擦运动;叠加起来,实现产品5水平平面内三自由度的悬浮无摩擦运动和俯仰、升降及滚转三自由度的小范围柔性自适应运动,即:实现产品的六自由度自适应运动;从而能够适应与其它产品装配时的小的位置和姿态偏差,达到自适应柔性装配的目的。
本实施方式中,本发明解决了导弹、卫星等高精密产品部件间柔性精密装配的需求,本发明提供基于小孔节流气浮单元和柔性气囊的自适应装配平台,可以实现待装配产品对装配时初始的相对位置和姿态误差的柔性自适应,避免由于相对位置和姿态误差导致的装配卡滞或者装配力过大的问题。
进一步的,参见图1至图3,N个可充气柔性气囊2均匀分布。
具体应用时,可充气柔性气囊2的数量通常不小于3,具体数量根据载物台1的大小和产品5的重量进行选择,一般以3个或者4个为宜,3个时宜采用等腰三角形布局,4个时宜采用矩形或菱形布局,载物台1和产品5的合成质心的投影需要在多个可充气柔性气囊形成的多边形的包络范围内,以接近其形心为宜。
更进一步的,参见图1至图3,对小孔节流气浮单元3的供气压力范围为从0.3MPa到1.0MPa;小孔节流气浮单元3工作时,相对于气浮平台4的浮起量为从5um到30um。
应用时,为避免小孔节流气浮单元3的偏载,可充气柔性气囊2、载物台1和产品5的合成质心的投影需要接近小孔节流气浮单元3的形心;气浮平台4上表面精密加工,与小孔节流气浮单元3配合实现小孔节流气浮单元3的悬浮运动。
更进一步的,参见图1至图3,气浮平台4上安装有轮子4-1。
应用时,如果对装配平台承载的产品大范围运动有需求,可以在气浮平台4下面根据需要安装轨道轮、万向轮等,也可以配置电动驱动等装置,实现装配平台的大范围运动,如果没有这样的需求,气浮平台4下面可以安装固定支脚和高度调节机构,实现装配平台的固定和高度及水平度的调节。
更进一步的,参见图1至图3,通过外接气源对N个充气柔性气囊3进行充气;还通过调节对N个充气柔性气囊3充气压力实现对N个充气柔性气囊3支撑刚度的调节。
使用说明:
自适应装配平台安装到位后,首先通过气浮平台4的支撑装置对气浮平台4进行水平度调节,水平度调节不需要太精密,以小孔节流气浮单元3通气后不出现明显的下滑为宜。在使用时,首先,通过充气装置对可充气柔性气囊2充气到合适的气压,气压可以根据具体的支撑刚度确定,需要综合产品装配时可能的初始相对位置和姿态误差以及产品容许的装配力进行确定,气压过低时,可充气柔性气囊2的柔性支撑作用失效,气压过高时,支撑刚度过大导致对初始位置和姿态误差的适应范围减小;可充气柔性气囊2不需要每次使用都充气,只要支撑刚度合适可以不进行充气。检测完可充气柔性气囊2支撑刚度合适后,可以将产品5安装到载物台1上,然后,对小孔节流气浮单元3供入合适压力的高压气体,从而实现产品5水平平面内三自由度的悬浮运动和俯仰、升降及滚转三自由度的小范围柔性自适应运动,可以开始进行产品5与其它部件之间的装配。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明,但是应该理解的是,这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是,可以对示例性的实施例进行许多修改,并且可以设计出其他的布置,只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是,可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是,结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (5)
1.基于小孔节流气浮单元和柔性气囊的自适应装配平台,其特征在于,包括载物台(1)、N个可充气柔性气囊(2)、小孔节流气浮单元(3)和气浮平台(4);N为大于或等于3的整数;
N个可充气柔性气囊(2)被夹持在载物台(1)和小孔节流气浮单元(3)之间,且载物台(1)位于小孔节流气浮单元(3)的上方;
载物台(1),用于支撑待装配的产品(5);
N个充气柔性气囊(3),用于共同实现对载物台(1)及其载物台(1)上产品(5)的支撑,还用于实现对载物台(1)在俯仰、升降及滚转三个自由度的柔性自适应运动;
小孔节流气浮单元(3)设置气浮平台(4)上方;
通过向小孔节流气浮单元(3)内供入压缩高压气体,实现小孔节流气浮单元(3)相对于气浮平台(4)的悬浮,还实现小孔节流气浮单元(3)相对气浮平台(4)平面内的前后、左右和旋转的三个自由度的无摩擦运动。
2.根据权利要求1所述的基于小孔节流气浮单元和柔性气囊的自适应装配平台,其特征在于,N个可充气柔性气囊(2)均匀分布。
3.根据权利要求1所述的基于小孔节流气浮单元和柔性气囊的自适应装配平台,其特征在于,对小孔节流气浮单元(3)的供气压力范围为从0.3MPa到1.0MPa;
小孔节流气浮单元(3)工作时,相对于气浮平台(4)的浮起量为从5um到30um。
4.根据权利要求1所述的基于小孔节流气浮单元和柔性气囊的自适应装配平台,其特征在于,气浮平台(4)上安装有轮子(4-1)。
5.根据权利要求1所述的基于小孔节流气浮单元和柔性气囊的自适应装配平台,其特征在于,通过外接气源对N个充气柔性气囊(3)进行充气;还通过调节对N个充气柔性气囊(3)充气压力实现对N个充气柔性气囊(3)支撑刚度的调节。
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