CN113371355A - 一种六自由度的随动抱轴装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六自由度的随动抱轴装置，所述六自由度的随动抱轴装置设置于锁扣所在腔座上，所述六自由度的随动抱轴装置包括抱轴部件和锁定部件，所述抱轴部件安装于所述锁定部件内，所述抱轴部件可做六自由度旋转运动。本发明采用物理基准的方式，提供了一种复制轴线准确，方便使用的六自由度随动抱轴装置，与传统打点技术相比，通过抱轴部件抱住锁轴，复制其轴线，锁定部件固定最终位置，为锁轴和锁扣适配提供关键的技术支持，其轴线锁定精准，结构灵巧，操作简单方便，简化了更换新腔盖反复调整的工序，为调整锁扣减少了维修更换的时间，从而大大提高了调整效率。

Description

一种六自由度的随动抱轴装置

技术领域

本发明涉及抱轴装置设计领域，尤其涉及一种六自由度的随动抱轴装置。

背景技术

某大型腔盖采用一体式玻璃和加强筋的结构形式，几对锁轴分布在腔盖框架的安装槽中，腔座上对应的位置布置有锁扣。关闭腔盖的过程是沿着纵轴推动腔盖由上而下，而后倾斜插入锁扣，腔盖关闭过程是在一个黑暗、狭小的空间进行，外界无法观察锁轴是否到位，只能通过警示器提醒是否到位。每个锁轴与每个配合的锁扣一一对应，通过锁轴与锁扣的轴孔配合实现腔盖的关闭。

腔盖因某些原因受到损伤，如玻璃碎裂，需要及时修复或更换新的腔盖。由于受环境温度、腔盖形变、装配误差等因素的影响，致使新更换的腔盖不能将每个锁轴准确插入对应的锁扣；同时受空间限制，发生不适配的情况后，只能调整腔座上的锁扣，锁轴不能调整。对此，传统的调整方式是在锁轴尖端涂抹朱砂，通过打点的方式判断锁轴与锁扣中心位置的偏差进行锁扣的位置调整。调整完成后进行下一次腔盖安装，如果还有干涉或无法插到指定位置，则重复调整。由于腔盖较大，每次调整需要耗费较多人力和时间，且朱砂打点精度较粗略，有时需要拆装多次才能完成调整。

发明内容

本发明的目的在于提供一种六自由度的随动抱轴装置，旨在解决现有打点技术精度低，需反复拆除、调整才能适配的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种六自由度的随动抱轴装置，所述六自由度的随动抱轴装置设置于锁扣所在腔座上，所述六自由度的随动抱轴装置包括抱轴部件和锁定部件，所述抱轴部件安装于所述锁定部件内，所述抱轴部件可做六自由度旋转运动。

所述抱轴部件还包括：滑动板座、位置传感器、第一抱轴块、第二抱轴块、双头螺纹连杆、丝杆滑块、电机座和微型丝杆减速电机；所述第一抱轴块和第二抱轴块一左一右对称设置于滑动板座上表面，所述电机座固定设置于滑动板座上表面后端，所述微型丝杆减速电机设置于电机座上，所述双头螺纹连杆设置于第一抱轴块和第二抱轴块上，用于连接第一抱轴块和第二抱轴块并控制两个抱轴块的张开与闭合，所述丝杆滑块设置于双头螺纹连杆上；所述位置传感器嵌于滑动板座上表面前端，用于检测锁轴是否到达。

所述锁定部件还包括：微型直流电机、第一夹板、金属球环、第二夹板、电源控制盒和止动块；所述止动块设置于第一夹板的孔内，所述微型直流电机设置于第一夹板上，所述金属球环设置于第一夹板和第二夹板之间，所述金属球环的位置可调节；所述电源控制盒设置于第二夹板前方，用于检测堵转信号并向微型丝杆减速电机和微型直流电机分别发送信号指令。

所述锁定部件还包括螺钉组合件，所述金属球环分为内环孔、外球面和凹面；所述内环孔、外球面加工成光滑面，所述凹面加工为粗糙面；所述凹面对准止动块并用两颗螺钉组合件固定；所述内环孔与滑动板座配合安装，所述外球面安装于第一夹板和第二夹板的球孔之间。

所述电源控制盒还包括报警器，所述报警器用于开启腔盖提示。

所述滑动板座设置有限位凸台，用于控制第一抱轴块和第二抱轴块之间的距离。

所述抱轴部件组装完成后插入金属球环内，并通过两颗螺钉组合件进行预紧，用以防止抱轴部件下滑。

所述微型直流电机设置有减速箱，用于为微型直流电机提供更足的抱紧力。

本申请的有益效果：本发明采用物理基准的方式，提供了一种复制轴线准确，方便使用的六自由度随动抱轴装置，与传统打点技术相比，通过抱轴部件抱住锁轴，复制其轴线，锁定部件固定最终位置，为锁轴和锁扣适配提供关键的技术支持，其轴线锁定精准，结构灵巧，操作简单方便，简化了更换新腔盖反复调整的工序，为调整锁扣减少了维修更换的时间，从而大大提高了调整效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图的结构获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的插入锁轴后的内部结构示意图；

图3为本发明的金属球环的结构示意图；

图中，1—微型直流电机，2—第一夹板，3—金属球环，4—第二夹板，5—腔座，6—电源控制盒，7—螺钉组合，8—滑动板座，9—位置传感器，10—第一抱轴块，11—第二半轴块，12—双头螺纹连杆，13—丝杆滑块，14—电机座，15—微型丝杆减速电机，16—止动块，17—锁轴，18—螺母，19—锁轴安装座；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，在本实施例中，本发明提出一种六自由度的随动抱轴装置，所述六自由度的抱轴装置主要由抱轴部件和锁定部件组成；抱轴部件包括：滑动板座8，位置传感器9，第一抱轴块10，第二抱轴块11，双头螺纹连杆12，丝杆滑块13，电机座14，微型丝杆减速电机15。锁定部件包括：微型直流电机1，第一夹板2，金属球环3，第二夹板4，电源控制盒6，螺钉组合件7，止动块16。

第一抱轴块10和第二抱轴块11套入滑动板座8上，滑动板座8设置了一个凸台，用来做限位用，防止两个抱轴块出现抱死锁轴而无法松开的现象。电机座14安装在滑动板座8上，用来安装卫星丝杆减速电机15。丝杆滑块13安装后与双头螺纹连杆12连接，用来控制两个抱轴块的张开和闭合。位置传感器9嵌在滑动板座8上用来检测锁轴是否到来。止动块16放入第一夹板2的相应孔内，再安装微型直流电机1；第一夹板2和第二夹板4将金属球环3夹住后，调整金属球环3的位置，将凹面对准止动块16后用2颗螺钉组合7件来固定；抱轴部件组装完成后，插入金属球环3内；同时，将2颗螺钉组合件7进行预紧，既要防止抱轴组件下滑，又不能过紧致使抱轴组件无法做上下运动。金属球环3分成两个半球环，内环孔和外球面加工成光滑面，凹面加工为粗糙面。内环孔与滑动底板8配合安装，外球面安装在第一夹板2、第二夹板4球孔之间，凹面与止动块16配合。金属球环3起到类似万向关节的作用，使得抱轴部件能做上下、左右旋转，俯仰旋转运动，从而实现抱轴部件的六自由度运动。

如图2所示，本装置安装到锁扣所在腔座5的位置，当装在锁轴安装座19用螺母18固定的锁轴17随着腔盖关闭后，运行到接近最终位置时，被位置传感器9检测到，判断锁轴17插入后，锁轴17碰到两个抱轴块，带动抱轴组件做自适应运动，直至锁轴17完成停止运动，到达最终位置，微型丝杆减速电机15反转带动抱轴块收紧至抱紧锁轴17，此时，微型丝杆减速电机15产生堵转，形成堵转电流，电源检测盒6检测到堵转信号后，发生信号到微型直流电机1进行锁紧金属球环3，完全锁死至形成堵转电流，电源控制盒6发送信息给微型丝杆减速电机15松开锁轴17，电源控制盒6的警报器响起，提示可以开启腔盖。

如图3所示，所述金属球环3分为内环孔、外球面和凹面；所述内环孔、外球面加工成光滑面，所述凹面加工为粗糙面；所述凹面对准止动块16并用两颗螺钉组合件7固定；所述内环孔与滑动板座8配合安装，所述外球面安装于第一夹板2和第二夹板4的球孔之间。

进一步地，通过拥有六自由度运动的锁定部件帮助抱轴部件调整姿态以便能自适应锁轴的来轴姿态，抱轴部件抱住锁轴将其最后位置确定下来。

本装置主要以实现锁定锁轴轴线，并复制锁轴轴线为最终目的；以实现抱轴部件跟随锁轴进行姿态自适应调整为核心，具体技术实施过程为：

S1、拆除锁扣，借用锁扣的安装位置装上本装置；

S2、启动电源控制，电机上电，装置处于初始位，两个抱轴块张开到最大位置。

S3、腔盖关闭，位置传感器检测到锁轴，电源控制盒发送指令让微型丝杆减速电机准备工作；

S4、随着锁轴即将到达最终位置，更多地插入到两个抱轴块张开的范围内，锁轴碰到抱轴块后，抱轴块受锁轴的影响，跟随锁轴进行姿态调整以适应锁轴的来轴方式；

S5、当锁轴运动停止后，微型丝杆减速电机反转带动丝杆滑块往电机方向回收，丝杆滑块带动双头螺纹连杆将两个抱轴块收紧，直至抱住锁轴，电机堵转，形成堵转电流，反馈回电源控制盒；

S6、锁定部件的微型直流电机接收到电源控制盒发送的锁紧指令，推动止动块对金属球环进行锁紧，完全锁死后形成堵转产生堵转电流，反馈回电源控制盒；

S7、此时，定位及抱住锁轴，电源控制盒发送指令让微型丝杆减速电机进行正转，推动丝杆滑块往远离电机的方向运动，双头螺纹连杆受力推开两个抱轴块，从而松开锁轴；

S8、电源控制盒警报器响起，意味着可以开启腔盖；

S9、打开腔盖，抱轴部件再次收紧两个抱轴块，锁定部件维持不动，抱轴块所包住的轴线则为锁轴的最终所在轴线，实现本发明的目的对锁轴定位并抱住、锁定锁轴轴线。

为了锁定部件能够更好地实现操作，将金属球环分成两个半球环，内环孔和外球面加工成光滑面，凹面加工为粗糙面。内环孔与滑动底板配合安装，外球面安装在第一夹板、第二夹板球孔之间，凹面与止动块配合。金属球环起到类似万向关节的作用，使得抱轴部件能做上下、左右旋转，俯仰旋转运动，从而实现抱轴部件的六自由度运动。第一夹板、第二夹板和金属球环安装时，需要靠螺钉组件给予一定的预紧量，预紧量既要给金属球环一定的阻尼克服抱轴部件因为重心的作用产生向下的下滑力，又不至于使金属球环完全抱死不能运动。当锁轴插入抱轴部件后需要做上下，左右，俯仰运动时，抱轴部件能实时随动。

进一步地，两半金属球环组合安装后有一定的间隙值，第一夹板、第二夹板安装后也预留间隙，安装时通过调整螺钉组合件使金属球环受到预紧量及后续能够完全锁死。

为了防止两个抱轴块出现抱死锁轴而无法松开的现象，滑动板座设置了一个凸台，用来做限位，既能抱住锁轴，又能解决电机出现堵转卡死锁轴无法松开的问题。

更进一步地，为了使得微型直流电机的抱紧力更足，微型直流电机配大减速比的减速箱，止动块与金属球环接触面也为粗糙面。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种六自由度的随动抱轴装置，所述六自由度的随动抱轴装置设置于锁扣所在腔座（5）上，其特征在于，所述六自由度的随动抱轴装置包括抱轴部件和锁定部件，所述抱轴部件安装于所述锁定部件内，所述抱轴部件可做六自由度旋转运动。

2.如权利要求1所述的一种六自由度的随动抱轴装置，其特征在于，所述抱轴部件包括：滑动板座（8）、位置传感器（9）、第一抱轴块（10）、第二抱轴块（11）、双头螺纹连杆（12）、丝杆滑块（13）、电机座（14）和微型丝杆减速电机（15）；所述第一抱轴块（10）和第二抱轴块（11）一左一右对称设置于滑动板座（8）上表面，所述电机座（14）固定设置于滑动板座（8）上表面后端，所述微型丝杆减速电机（15）设置于电机座（14）上，所述双头螺纹连杆（12）设置于第一抱轴块（10）和第二抱轴块（11）上，用于连接第一抱轴块（10）和第二抱轴块（11）并控制两个抱轴块的张开与闭合，所述丝杆滑块（13）设置于双头螺纹连杆（12）上；所述位置传感器（9）嵌于滑动板座（8）上表面前端，用于检测锁轴是否到达。

3.如权利要求1所述的一种六自由度的随动抱轴装置，其特征在于，所述锁定部件包括：微型直流电机（1）、第一夹板（2）、金属球环（3）、第二夹板（4）、电源控制盒（6）和止动块（16）；所述止动块（16）设置于第一夹板（2）的孔内，所述微型直流电机（1）设置于第一夹板（2）上，所述金属球环（3）设置于第一夹板（2）和第二夹板（4）之间，所述金属球环（3）的位置可调节；所述电源控制盒（6）设置于第二夹板（4）前方，用于检测堵转信号并向微型丝杆减速电机（15）和微型直流电机（1）分别发送信号指令。

4.如权利要求3所述的一种六自由度的随动抱轴装置，其特征在于，所述锁定部件还包括螺钉组合件（7），所述金属球环（3）分为内环孔、外球面和凹面；所述内环孔、外球面加工成光滑面，所述凹面加工为粗糙面；所述凹面对准止动块（16）并用两颗螺钉组合件（7）固定；所述内环孔与滑动板座（8）配合安装，所述外球面安装于第一夹板（2）和第二夹板（4）的球孔之间。

5.如权利要求3所述的一种六自由度的随动抱轴装置，其特征在于，所述电源控制盒（6）还包括报警器，所述报警器用于开启腔盖提示。

6.如权利要求2所述的一种六自由度的随动抱轴装置，其特征在于，所述滑动板座（8）设置有限位凸台，用于控制第一抱轴块（10）和第二抱轴块（11）之间的距离。

7.如权利要求1所述的一种六自由度的随动抱轴装置，其特征在于，所述抱轴部件组装完成后插入金属球环（3）内，并通过两颗螺钉组合件（7）进行预紧，用以防止抱轴部件下滑。

8.如权利要求1所述的一种六自由度的随动抱轴装置，其特征在于，所述微型直流电机（1）设置有减速箱，用于为微型直流电机（1）提供更足的抱紧力。

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