CN114227620B - 用于工件对接的六自由度末端安装装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于工件对接的六自由度末端安装装置，其X向移动模块的承载板上设有Z向升降模块，且Z向回转调姿模块设于Z向升降模块中升降基板的下端面，第一Y向回转调姿模块设于Z向回转调姿模块的回转悬臂中，第一Y向回转调姿模块的一端设有第二Y向回转调姿模块，第二Y向回转调姿模块的一端设有X向回转调姿模块，X向回转调姿模块上设有第三Y向回转调姿模块，且第三Y向回转调姿模块与末端夹具固定连接。本发明设置有六个方向的移动及回转模块，通过多个模块可以实现对待装工件多方向的位姿调整，可以保证待装工件安装更加精准且高效，还可以提高工作效率，具有方便快捷、实用性强、使用范围广泛等优点。

Description

用于工件对接的六自由度末端安装装置

技术领域

本发明属于重型装备对接和装配辅助设备技术领域，特别涉及一种用于工件对接的六自由度末端安装装置。

背景技术

随着现代化技术的不断发展，在飞机、轮船、电力等重型装备领域，其产品一般由多个零部件组装而成，因此在生产过程中常常需要进行零部件的转运、对接与装配，由于重工领域的零部件体积和质量较大，人工无法直接操作，因此需要借助移动调姿设备进行辅助转运与装配，同时加快工作速度对整体工程效率起着决定性作用。

现有的输送系统大多受限与长距离驱动等问题，大多仅能对一般高度工件进行对接安装。因此，需要设计一种高效新型六自由度末端安装装置，通过柔索驱动等方式，提高零部件的转运、对接与装配的工作效率，以适应更多的安装环境。

发明内容

针对以上情况，本发明提供了一种用于工件对接的六自由度末端安装装置，通过设置X向移动模块，并在水平支架上设置Y向移动滑轮，有利于末端安装装置在X向和Y向水平大范围移动，同时在X向移动模块上设置Z向升降模块，Z向升降模块通过柔索驱动可以实现待装工件的升降高度调节，操作更加便捷，此外通过在升降基板上设置Z向回转调姿模块、第一Y向回转调姿模块、第二Y向回转调姿模块、X向回转调姿模块及第二Y向回转调姿模块可以对待装工件进行多方向的位姿调整，有利于将待装工件移动至更精准的位置，同时还可以提高工作效率，具有方便快捷、实用性强、使用范围广泛等优点。

本发明采用的技术方案是一种用于工件对接的六自由度末端安装装置，其包括末端夹具、X向移动模块、Z向升降模块、Z向回转调姿模块、第一Y向回转调姿模块、第二Y向回转调姿模块、X向回转调姿模块和第二Y向回转调姿模块，所述X向移动模块包括水平支架、水平电机、前丝杠座、水平丝杠、回转轴承、后丝杠座、Y向移动滑轮、水平导轨、水平滑块、承载板和水平丝母，所述水平支架的边角处均布设有所述Y向移动滑轮，所述水平导轨对称设于所述水平支架的两端，且所述水平丝杠的第一端通过回转轴承支撑于所述后丝杠座上，所述水平丝杠的第二端穿过所述前丝杠座且通过联轴器与所述水平电机的输出轴连接，所述水平电机通过电机安装板固定于所述水平支架上，所述水平滑块均布对称设于所述承载板的两侧，所述第二丝母与所述承载板固定连接，且所述水平滑块与所述水平导轨滑动连接，所述水平丝母与所述水平丝杠传动连接；所述Z向升降模块设于所述承载板上，且所述Z向回转调姿模块设于所述Z向升降模块中升降基板的下端面，所述第一Y向回转调姿模块设于所述Z向回转调姿模块的回转悬臂中，所述第一Y向回转调姿模块的一端设有所述第二Y向回转调姿模块，且所述第二Y向回转调姿模块中的第二Y向蜗轮蜗杆减速器与所述第一Y向回转调姿模块中的第一Y向传动轴固定连接，所述第二Y向回转调姿模块的一端设有所述X向回转调姿模块，且所述X向回转调姿模块中的X向输出轴与所述第二Y向回转调姿模块中的传动块连接，所述X向回转调姿模块上设有所述第三Y向回转调姿模块，且所述第三Y向回转调姿模块中的第三Y向输出轴与所述末端夹具固定连接。

进一步地，所述Z向升降模块包括升降立柱、升降电机、升降卷筒、升降滑轮、升降绳索、升降导轨、升降滑块和升降基板，所述升降立柱设于所述承载板上，且所述升降导轨对称设于所述升降立柱的两侧，所述升降滑块均布设于所述升降基板第一侧面的边角处，且所述升降滑块与所述升降导轨滑动连接，所述升降电机和升降卷筒均设于所述承载板上，且所述升降电机的输出轴通过联轴器与所述升降卷筒连接，所述升降绳索的第一端缠绕设于所述升降卷筒上，且所述升降绳索的第二端穿过设于所述升降立柱顶端的升降滑轮通过挂钩与所述升降基板上端面的吊耳连接。

优选地，所述Z向回转调姿模块包括Z向回转电机、Z向蜗轮蜗杆减速器和回转悬臂，所述Z向蜗轮蜗杆减速器设于所述升降基板上，且所述Z向回转电机的输出轴通过联轴器与所述Z向蜗轮蜗杆减速器的输入轴连接，且所述Z向蜗轮蜗杆减速器的输出轴与所述回转悬臂的第一端固定连接。

进一步地，所述第一Y向回转调姿模块包括第一Y向回转电机、第一Y向传动轴和支撑套筒，所述支撑套筒设于所述回转悬臂中，且所述第一Y向传动轴通过轴承支撑于所述支撑套筒中，所述第一Y向回转电机的输出轴通过联轴器与所述第一Y向传动轴的第一端连接，且所述第一Y向回转电机通过电机固定架固定于所述回转悬臂上。

进一步地，所述第二Y向回转调姿模块包括第二Y向回转电机、第二Y向蜗轮蜗杆减速器和传动块，所述第二Y向蜗轮蜗杆减速器与所述第一Y向传动轴的第二端连接，且所述第二Y向回转电机的输出轴通过联轴器与所述第二Y向蜗轮蜗杆减速器的输入轴连接，所述第二Y向蜗轮蜗杆减速器的输出轴通过第二Y向回转轴承与所述传动块的第一端转动连接。

进一步地，所述X向回转调姿模块包括X向回转电机、X向蜗轮蜗杆减速器和X向输出轴，所述X向回转电机的输出轴通过联轴器与所述X向蜗轮蜗杆减速器的输入轴连接，且所述X向蜗轮蜗杆减速器通过所述X向输出轴与所述传动块的第二端连接。

优选地，所述传动块呈U型结构状，所述X向回转调姿模块设于所述传动块中，所述X向蜗轮蜗杆减速器通过所述X向输出轴与所述传动块的两侧转动连接。

进一步地，所述第三Y向回转调姿模块包括第三Y向回转电机、第三Y向蜗轮蜗杆减速器和第三Y向输出轴，所述第三Y向蜗轮蜗杆减速器与所述X向蜗轮蜗杆减速器固定连接，且所述第三Y向回转电机的输出轴通过联轴器与所述第三Y向蜗轮蜗杆减速器的输入轴连接，所述第三Y向蜗轮蜗杆减速器通过所述第三Y向输出轴与所述末端夹具固定连接。

本发明的特点和有益效果是：

1、本发明提供的一种用于工件对接的六自由度末端安装装置，通过设置X向移动模块，并在水平支架上设置Y向移动滑轮，有利于末端安装装置在X向和Y向水平大范围移动。

2、本发明提供的一种用于工件对接的六自由度末端安装装置，在X向移动模块上设置Z向升降模块，Z向升降模块通过柔索驱动可以实现待装工件的升降高度调节，操作更加便捷。

3、本发明提供的一种用于工件对接的六自由度末端安装装置，通过在升降基板上设置Z向回转调姿模块、第一Y向回转调姿模块、第二Y向回转调姿模块、X向回转调姿模块及第二Y向回转调姿模块，对个模块串联式设计，可以对待装工件进行多方向的位姿调整，同时设有三级Y向回转调姿模块，不仅有利于保证待装工件具有更精准的安装位置，还可以提高工作效率。

4、本发明提供的一种用于工件对接的六自由度末端安装装置，通过末端夹具可以根据不同的工况与不同的待装工件相适配，具有方便快捷、实用性强、使用范围广泛等优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的侧向示意图；

图3是本发明图1的X向移动模块中A向局部放大图；

图4是本发明图1的X向移动模块中B向局部放大图；

图5是本发明的X向移动模块俯视图；

图6是本发明图5的X向移动模块中C向局部放大图；

图7是本发明的Z向升降模块结构示意图；

图8是本发明图2的D向局部放大图；

图9是本发明图2的E向局部放大图；

图10是本发明图2的F向局部放大图。

主要附图标记：

末端夹具1；待装工件2；X向移动模块3；水平支架300；水平电机301；联轴器302；前丝杠座303；水平丝杠304；回转轴承305；后丝杠座306；Y向移动滑轮307；水平导轨308；水平滑块309；承载板310；水平丝母311；Z向升降模块4；升降立柱401；升降电机402；升降卷筒403；升降滑轮404；升降绳索405；升降导轨406；升降滑块407；升降基板408；挂钩409；吊耳410；Z向回转调姿模块5；Z向回转电机501；Z向蜗轮蜗杆减速器502；回转悬臂503；第一Y向回转调姿模块6；第一Y向回转电机601；第一Y向传动轴602；支撑套筒603；第二Y向回转调姿模块7；第二Y向回转电机701；第二Y向蜗轮蜗杆减速器702；第二Y向回转轴承703；传动块704；X向回转调姿模块8；X向回转电机801；X向蜗轮蜗杆减速器802；X向输出轴803；第二Y向回转调姿模块9；第三Y向回转电机901；第三Y向蜗轮蜗杆减速器902；第三Y向输出轴903。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

本发明提供一种用于工件对接的六自由度末端安装装置，如图1和图2所示，其包括末端夹具1、X向移动模块3、Z向升降模块4、Z向回转调姿模块5、第一Y向回转调姿模块6、第二Y向回转调姿模块7、X向回转调姿模块8和第二Y向回转调姿模块9。

如图3～图6所示，X向移动模块3包括水平支架300、水平电机301、前丝杠座303、水平丝杠304、回转轴承305、后丝杠座306、Y向移动滑轮307、水平导轨308、水平滑块309、承载板310和水平丝母311，水平支架300的边角处均布设有Y向移动滑轮307，水平导轨308对称设于水平支架300的两端，且水平丝杠304的第一端通过回转轴承305支撑于后丝杠座306上，水平丝杠304的第二端穿过前丝杠座303且通过联轴器302与水平电机301的输出轴连接，水平电机301通过电机安装板固定于水平支架300上，水平滑块309均布对称设于承载板310的两侧，第二丝母311与承载板310固定连接，且水平滑块309与水平导轨308滑动连接，水平丝母311与水平丝杠304传动连接。

在一种优选方式中，Y向移动滑轮307可根据不同的现场情况采用不同的结构，从而适应不同的移动导轨。

如图7所示，Z向升降模块4设于承载板310上，Z向升降模块4包括升降立柱401、升降电机402、升降卷筒403、升降滑轮404、升降绳索405、升降导轨406、升降滑块407和升降基板408，升降立柱401设于承载板310上，且升降导轨406对称设于升降立柱401的两侧，升降滑块407均布设于升降基板408第一侧面的边角处，且升降滑块407与升降导轨406滑动连接，升降电机402和升降卷筒403均设于承载板310上，且升降电机402的输出轴通过联轴器与升降卷筒403连接，升降绳索405的第一端缠绕设于升降卷筒403上，且升降绳索403的第二端穿过设于升降立柱401顶端的升降滑轮404通过挂钩409与升降基板408上端面的吊耳410连接。Z向升降模块4采用柔索驱动，相较于电机导轨，可更加高效的实现长距离升降传动。

如图2和图8所示，Z向回转调姿模块5设于Z向升降模块4中升降基板408的下端面，且Z向回转调姿模块5包括Z向回转电机501、Z向蜗轮蜗杆减速器502和回转悬臂503，Z向蜗轮蜗杆减速器502设于升降基板408上，且Z向回转电机501的输出轴通过联轴器与Z向蜗轮蜗杆减速器502的输入轴连接，且Z向蜗轮蜗杆减速器502的输出轴与回转悬臂503的第一端固定连接。

如图2和图8所示，第一Y向回转调姿模块6设于Z向回转调姿模块5的回转悬臂503中，且第一Y向回转调姿模块6包括第一Y向回转电机601、第一Y向传动轴602和支撑套筒603，支撑套筒603设于回转悬臂503中，且第一Y向传动轴602通过轴承支撑于支撑套筒603中，第一Y向回转电机601的输出轴通过联轴器与第一Y向传动轴602的第一端连接，且第一Y向回转电机601通过电机固定架固定于回转悬臂503上。

如图2和图9所示，第一Y向回转调姿模块6的一端设有第二Y向回转调姿模块7，且第二Y向回转调姿模块7中的第二Y向蜗轮蜗杆减速器702与第一Y向回转调姿模块6中的第一Y向传动轴602固定连接，第二Y向回转调姿模块7包括第二Y向回转电机701、第二Y向蜗轮蜗杆减速器702和传动块704，第二Y向蜗轮蜗杆减速器702与第一Y向传动轴602的第二端连接，且第二Y向回转电机701的输出轴通过联轴器与第二Y向蜗轮蜗杆减速器702的输入轴连接，第二Y向蜗轮蜗杆减速器的702输出轴通过第二Y向回转轴承703与传动块704的第一端转动连接。

如图2和图10所示，第二Y向回转调姿模块7的一端设有X向回转调姿模块8，且X向回转调姿模块8中的X向输出轴803与第二Y向回转调姿模块7中的传动块704连接，X向回转调姿模块8包括X向回转电机801、X向蜗轮蜗杆减速器802和X向输出轴803，X向回转电机801的输出轴通过联轴器与X向蜗轮蜗杆减速器802的输入轴连接，且X向蜗轮蜗杆减速器802通过X向输出轴803与传动块704的第二端连接。

在一种优选方式中，传动块704呈U型结构状，X向回转调姿模块8设于传动块704中，X向蜗轮蜗杆减速器802通过X向输出轴803与传动块704的两侧转动连接。

如图2和图10所示，X向回转调姿模块8上设有第三Y向回转调姿模块9，且第三Y向回转调姿模块9中的第三Y向输出轴903与末端夹具1固定连接，第三Y向回转调姿模块9包括第三Y向回转电机901、第三Y向蜗轮蜗杆减速器902和第三Y向输出轴903，第三Y向蜗轮蜗杆减速器902与X向蜗轮蜗杆减速器802固定连接，且第三Y向回转电机901的输出轴通过联轴器与第三Y向蜗轮蜗杆减速器902的输入轴连接，第三Y向蜗轮蜗杆减速器902通过第三Y向输出轴903与末端夹具1固定连接。

本发明的具体操作步骤如下：

如图1所示，本发明的一种用于工件对接的六自由度末端安装装置，其包括末端夹具1、X向移动模块3、Z向升降模块4、Z向回转调姿模块5、第一Y向回转调姿模块6、第二Y向回转调姿模块7、X向回转调姿模块8和第二Y向回转调姿模块9，Z向升降模块4设于承载板310上，Z向回转调姿模块5设于Z向升降模块4中升降基板408的下端面，第一Y向回转调姿模块6设于Z向回转调姿模块5的回转悬臂503中，第一Y向回转调姿模块6的一端设有第二Y向回转调姿模块7，第二Y向回转调姿模块7的一端设有X向回转调姿模块8，X向回转调姿模块8上设有第三Y向回转调姿模块9，且第三Y向回转调姿模块9中的第三Y向输出轴903与末端夹具1固定连接。

在初始状态下，X向移动模块3、Z向升降模块4、Z向回转调姿模块5、第一Y向回转调姿模块6、第二Y向回转调姿模块7、X向回转调姿模块8及第二Y向回转调姿模块9均处于初始位置。在具体工作过程中，首先驱动各个模块移动至待装工件2所在的位置，并使用末端夹具1将待装工件2固定，此时可以分别通过X向移动模块3及Y向移动滑轮307将待装工件2X方向及Y方向移动至合适的位置，通过升降电机402驱动升降卷筒403转动继而带动升降基板在升降立柱上竖直移动，待移动至待装工件2待装配安装的高度后停止。此时通过Z向回转调姿模块5带动待装工件2运动至对应位置，随后通过驱动第一Y向回转电机601、第二Y向回转电机701、X向回转电机801及第三Y向回转电机901，对工件进行复合调姿，从而实时调整工件的姿态，其中Y向姿态调整分为三级，Z向及X向姿态调整各一级。与Z向升降模块4相连接的Z向回转调姿模块5及后续的第一Y向回转调姿模块6可以实现对待装工件2位姿的调节，用于进行长距离、大范围的移动及转动，而第二Y向回转调姿模块7、X向回转调姿模块8及第二Y向回转调姿模块9可以对待装工件2位姿进行精密细微的调整，以达到所需位姿，从而达到精密对接的目的。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于工件对接的六自由度末端安装装置，其特征在于，其包括末端夹具、X向移动模块、Z向升降模块、Z向回转调姿模块、第一Y向回转调姿模块、第三Y向回转调姿模块、X向回转调姿模块和第二Y向回转调姿模块，

所述X向移动模块包括水平支架、水平电机、前丝杠座、水平丝杠、回转轴承、后丝杠座、Y向移动滑轮、水平导轨、水平滑块、承载板和水平丝母，所述水平支架的边角处均布设有所述Y向移动滑轮，所述水平导轨对称设于所述水平支架的两端，且所述水平丝杠的第一端通过回转轴承支撑于所述后丝杠座上，所述水平丝杠的第二端穿过所述前丝杠座且通过联轴器与所述水平电机的输出轴连接，所述水平电机通过电机安装板固定于所述水平支架上，所述水平滑块均布对称设于所述承载板的两侧，第二丝母与所述承载板固定连接，且所述水平滑块与所述水平导轨滑动连接，所述水平丝母与所述水平丝杠传动连接；

所述Z向升降模块设于所述承载板上，且所述Z向回转调姿模块设于所述Z向升降模块中升降基板的下端面，所述第一Y向回转调姿模块设于所述Z向回转调姿模块的回转悬臂中，所述第一Y向回转调姿模块的一端设有所述第二Y向回转调姿模块，且所述第二Y向回转调姿模块中的第二Y向蜗轮蜗杆减速器与所述第一Y向回转调姿模块中的第一Y向传动轴固定连接，所述第二Y向回转调姿模块的一端设有所述X向回转调姿模块，且所述X向回转调姿模块中的X向输出轴与所述第二Y向回转调姿模块中的传动块连接，所述X向回转调姿模块上设有所述第三Y向回转调姿模块，且所述第三Y向回转调姿模块中的第三Y向输出轴与所述末端夹具固定连接；

所述Z向升降模块包括升降立柱、升降电机、升降卷筒、升降滑轮、升降绳索、升降导轨、升降滑块和升降基板，所述升降立柱设于所述承载板上，且所述升降导轨对称设于所述升降立柱的两侧，所述升降滑块均布设于所述升降基板第一侧面的边角处，且所述升降滑块与所述升降导轨滑动连接，所述升降电机和升降卷筒均设于所述承载板上，且所述升降电机的输出轴通过联轴器与所述升降卷筒连接，所述升降绳索的第一端缠绕设于所述升降卷筒上，且所述升降绳索的第二端穿过设于所述升降立柱顶端的升降滑轮通过挂钩与所述升降基板上端面的吊耳连接；

Z向升降模块通过柔索驱动实现了待装工件的升降高度调节；

所述Z向回转调姿模块包括Z向回转电机、Z向蜗轮蜗杆减速器和回转悬臂，所述Z向蜗轮蜗杆减速器设于所述升降基板上，且所述Z向回转电机的输出轴通过联轴器与所述Z向蜗轮蜗杆减速器的输入轴连接，且所述Z向蜗轮蜗杆减速器的输出轴与所述回转悬臂的第一端固定连接；

所述X向回转调姿模块包括X向回转电机、X向蜗轮蜗杆减速器和X向输出轴，所述X向回转电机的输出轴通过联轴器与所述X向蜗轮蜗杆减速器的输入轴连接，且所述X向蜗轮蜗杆减速器通过所述X向输出轴与所述传动块的第二端连接；

通过在升降基板上设置Z向回转调姿模块、第一Y向回转调姿模块、第二Y向回转调姿模块、X向回转调姿模块及第三Y向回转调姿模块，对各模块的串联式设计，使得待装工件能进行多方向的位姿调整，设有三级Y向回转调姿模块，使待装工件具有更精准的安装位置。

2.根据权利要求1所述的用于工件对接的六自由度末端安装装置，其特征在于，所述第一Y向回转调姿模块包括第一Y向回转电机、第一Y向传动轴和支撑套筒，所述支撑套筒设于所述回转悬臂中，且所述第一Y向传动轴通过轴承支撑于所述支撑套筒中，所述第一Y向回转电机的输出轴通过联轴器与所述第一Y向传动轴的第一端连接，且所述第一Y向回转电机通过电机固定架固定于所述回转悬臂上。

3.根据权利要求1所述的用于工件对接的六自由度末端安装装置，其特征在于，所述第二Y向回转调姿模块包括第二Y向回转电机、第二Y向蜗轮蜗杆减速器和传动块，所述第二Y向蜗轮蜗杆减速器与所述第一Y向传动轴的第二端连接，且所述第二Y向回转电机的输出轴通过联轴器与所述第二Y向蜗轮蜗杆减速器的输入轴连接，所述第二Y向蜗轮蜗杆减速器的输出轴通过第二Y向回转轴承与所述传动块的第一端转动连接。

4.根据权利要求1所述的用于工件对接的六自由度末端安装装置，其特征在于，所述传动块呈U型结构状，所述X向回转调姿模块设于所述传动块中，所述X向蜗轮蜗杆减速器通过所述X向输出轴与所述传动块的两侧转动连接。

5.根据权利要求1所述的用于工件对接的六自由度末端安装装置，其特征在于，所述第三Y向回转调姿模块包括第三Y向回转电机、第三Y向蜗轮蜗杆减速器和第三Y向输出轴，所述第三Y向蜗轮蜗杆减速器与所述X向蜗轮蜗杆减速器固定连接，且所述第三Y向回转电机的输出轴通过联轴器与所述第三Y向蜗轮蜗杆减速器的输入轴连接，所述第三Y向蜗轮蜗杆减速器通过所述第三Y向输出轴与所述末端夹具固定连接。