CN205342888U - 一种调姿定位器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械制造领域，尤其涉及一种调姿定位器，包括X轴伺服臂、Y轴伺服臂和Z轴伺服臂，Y轴伺服臂安装在X轴伺服臂上，Z轴伺服臂安装在Y轴伺服臂上，X轴伺服臂包括第一安装底座、第一直线导轨副、第一丝杆固定座、第一丝杆副、第一螺母座、第一感应板、第一位置传感器、第一丝杆支撑座和第一驱动机构。本实用新型的调姿定位器，自动调姿时，只需1～2人操作控制，操作简单方便；调姿由各伺服电机控制，精度高、保证装配质量；当断电或其它特殊情况下，可实现手动调姿，保证生产不间断。

Description

一种调姿定位器

技术领域

本实用新型涉及机械制造领域，尤其涉及一种调姿定位器。

背景技术

在大部件对接装配领域，如飞机机身、机身与机翼、飞机发动机安装等，为了实现最佳质量的对接装配，提升产品性能，对接装配前需要对大部件的位姿进行调整。

大部件的位姿调整精度要求高，但是其体积和质量大，且不允许调整工装对产品表面或内部构件造成损伤。在传统的基于型架的制造装配过程中，一般采用多个千斤顶支撑大部件，人工辅助定位的方式实现部件的位姿调整。这种方式存在以下缺陷和不足：

1.要求多人协调操作，操作难度大；

2.调姿精度低、装配质量较差；

3.装配应力大；

4.人员在大部件下操作，不能保证安全；

5.针对不同装配对象要采用大量的标准工装和专用装配工装，其柔性、通用性差，成本高，自动化程度低。

实用新型内容

为克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种用于大部件具有手动和自动功能的柔性化和人性化的调姿定位器。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种调姿定位器，包括X轴伺服臂、Y轴伺服臂和Z轴伺服臂，Y轴伺服臂安装在X轴伺服臂上，Z轴伺服臂安装在Y轴伺服臂上，X轴伺服臂包括第一安装底座、第一直线导轨副、第一丝杆固定座、第一丝杆副、第一螺母座、第一感应板、第一位置传感器、第一丝杆支撑座和第一驱动机构，第一直线导轨副安装在第一安装底座的前后两侧，第一丝杆固定座安装在第一安装底座的左侧，第一丝杆支撑座安装在第一安装底座的右侧，第一丝杆副一端安装在第一丝杆固定座上，第一丝杆副的另一端安装在第一丝杆支撑座上，第一螺母座安装在第一丝杆副上，第一螺母座位于第一丝杆固定座和第一丝杆支撑座之间，第一感应板安装在第一螺母座上，第一位置传感器安装在第一安装底座上，第一驱动机构与第一丝杆副连接；Y轴伺服臂包括第二安装底座、第二直线导轨副、第二丝杆固定座、第二丝杆副、第二螺母座、第二感应板、第二位置传感器、第二丝杆支撑座和第二驱动机构，第二直线导轨副安装在第二安装底座的前后两侧，第二丝杆固定座安装在第二安装底座的左侧，第二丝杆支撑座安装在第二安装底座的右侧，第二丝杆副一端安装在第二丝杆固定座上，第二丝杆副的另一端安装在第二丝杆支撑座上，第二螺母座安装在第二丝杆副上，第二螺母座位于第二丝杆固定座和第二丝杆支撑座之间，第二感应板安装在第二螺母座上，第二位置传感器安装在第二安装底座上，第二驱动机构与第二丝杆副连接，第二安装底座安装在第一直线导轨副的滑块和第一螺母座上；Z轴伺服臂包括安装底板、安装台、球头连接块、工艺球头、球头压盖、球头垫片、球头座、导向键、导杆、导套端盖、导套、螺旋升降机和第三驱动机构，安装底板安装在第二直线导轨副的滑块和第二螺母座上，安装台设置在安装底板上，球头连接块安装在工艺球头上，工艺球头安装在球头压盖、球头垫片和球头座内，球头压盖和球头垫片安装在球头座上，球头座安装在导杆上，导向键安装在导套内，导杆与螺旋升降机连接，导套端盖安装在导套上，导杆上设置有导向槽，导向槽安装在相应的导向键上，导套安装在安装台上，螺旋升降机安装在安装台内，第三驱动机构与螺旋升降机连接。

作为本实用新型的优化方案，第一驱动机构为第一手轮、第二驱动机构为第二手轮，第三驱动机构为第三手轮。

作为本实用新型的优化方案，第一驱动机构包含第一离合器和第一伺服减速电机，第一离合器与第一丝杆副连接，第一伺服减速电机与第一离合器连接；第二驱动机构包含第二离合器和第二伺服减速电机，第二离合器与第二丝杆副连接，第二伺服减速电机与第二离合器连接；第三驱动机构包含第三离合器和伺服电机，第三离合器与螺旋升降机连接，伺服电机与第三离合器连接。

本实用新型具有积极的效果：1、本实用新型的调姿定位器，自动调姿时，只需1～2人操作控制，操作简单方便；

2、调姿由各伺服电机控制，精度高、保证装配质量；

3、调姿定位器上安装传感器，可防止强迫装配，无装配应力；

4、操作人员可以在旁遥控操作，保证人员和调姿定位器的安全；

5、在一定范围内，调姿定位器可适应不同的大部件对接装配，其柔性、通用性好，成本低。

6、当断电或其它特殊情况下，可实现手动调姿，保证生产不间断。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为本实用新型的结构图；

图2为X轴伺服臂的结构图；

图3为Y轴伺服臂的结构图；

图4为Z轴伺服臂的结构图。

其中：1、X轴伺服臂，2、Y轴伺服臂，3、Z轴伺服臂，11、第一安装底座，12、第一直线导轨副，13、第一丝杆固定座，14、第一丝杆副，15、第一螺母座，16、第一感应板，17、第一位置传感器，18、第一丝杆支撑座，21、第二安装底座，22、第二直线导轨副，23、第二丝杆固定座，24、第二丝杆副，25、第二螺母座，26、第二感应板，27、第二位置传感器，28、第二丝杆支撑座，31、安装底板，32、安装台，33、球头连接块，34、工艺球头，35、球头压盖，36、球头垫片，37、球头座，38、导向键，39、导杆，310、导套端盖，311、导套，312、螺旋升降机，19、第一手轮，29、第二手轮，313、第三手轮，110、第一离合器，111、第一伺服减速电机，210、第二离合器，211、第二伺服减速电机，314、第三离合器，315、伺服电机。

具体实施方式

如图1-图4所示，本实用新型公开了一种调姿定位器，包括X轴伺服臂1、Y轴伺服臂2和Z轴伺服臂3，Y轴伺服臂2安装在X轴伺服臂1上，Z轴伺服臂3安装在Y轴伺服臂2上，X轴伺服臂1包括第一安装底座11、第一直线导轨副12、第一丝杆固定座13、第一丝杆副14、第一螺母座15、第一感应板16、第一位置传感器17、第一丝杆支撑座18和第一驱动机构，第一直线导轨副12安装在第一安装底座11的前后两侧，第一丝杆固定座13安装在第一安装底座11的左侧，第一丝杆支撑座18安装在第一安装底座11的右侧，第一丝杆副14一端安装在第一丝杆固定座13上，第一丝杆副14的另一端安装在第一丝杆支撑座18上，第一螺母座15安装在第一丝杆副14上，第一螺母座15位于第一丝杆固定座13和第一丝杆支撑座18之间，第一感应板16安装在第一螺母座15上，第一位置传感器17安装在第一安装底座11上，第一驱动机构与第一丝杆副14连接；Y轴伺服臂2包括第二安装底座21、第二直线导轨副22、第二丝杆固定座23、第二丝杆副24、第二螺母座25、第二感应板26、第二位置传感器27、第二丝杆支撑座28和第二驱动机构，第二直线导轨副22安装在第二安装底座21的前后两侧，第二丝杆固定座23安装在第二安装底座21的左侧，第二丝杆支撑座28安装在第二安装底座21的右侧，第二丝杆副24一端安装在第二丝杆固定座23上，第二丝杆副24的另一端安装在第二丝杆支撑座28上，第二螺母座25安装在第二丝杆副24上，第二螺母座25位于第二丝杆固定座23和第二丝杆支撑座28之间，第二感应板26安装在第二螺母座25上，第二位置传感器27安装在第二安装底座21上，第二驱动机构与第二丝杆副24连接，第二安装底座21安装在第一直线导轨副12的滑块和第一螺母座15上；Z轴伺服臂3包括安装底板31、安装台32、球头连接块33、工艺球头34、球头压盖35、球头垫片36、球头座37、导向键38、导杆39、导套端盖310、导套311、螺旋升降机312和第三驱动机构，安装底板31安装在第二直线导轨副22的滑块和第二螺母座25上，安装台32设置在安装底板31上，球头连接块33安装在工艺球头34上，工艺球头34安装在球头压盖35、球头垫片36和球头座37内，球头压盖35和球头垫片36安装在球头座37上，球头座37安装在导杆39上，导向键38安装在导套311内，导杆39与螺旋升降机312连接，导套端盖310安装在导套311上，导杆39上设置有导向槽，所述的导向槽安装在相应的导向键38上，导套311安装在安装台32上，螺旋升降机312安装在安装台32内，第三驱动机构与螺旋升降机312连接。其中，导杆39通过导向槽在导向键38上滑动，可以保证导杆39沿直线移动。第一感应板16和第一位置传感器17用于移动行程两端极限位置的检测，避免脱离第一直线导轨副12。第二感应板26和第二位置传感器27用于移动行程两端极限位置的检测，避免脱离第二直线导轨副22。

第一驱动机构为第一手轮19、第二驱动机构为第二手轮29，第三驱动机构为第三手轮313。

第一驱动机构包含第一离合器110和第一伺服减速电机111，第一离合器110与第一丝杆副14连接，第一伺服减速电机111与第一离合器110连接；第二驱动机构包含第二离合器210和第二伺服减速电机211，第二离合器210与第二丝杆副24连接，第二伺服减速电机211与第二离合器210连接；第三驱动机构包含第三离合器314和伺服电机315，第三离合器314与螺旋升降机312连接，伺服电机315与第三离合器314连接。

当用于大部件自动调姿时，控制第一离合器110，使第一伺服减速电机111与第一丝杆副14连接，驱动第一伺服减速电机111旋转，通过第一离合器110带动第一丝杆副14旋转，则第一丝杆副14带动第一螺母座15移动，第一直线导轨副12作为移动导向机构实现沿X轴的平稳移动；控制第二离合器210，使第二伺服减速电机211与第二丝杆副24连接，驱动第二伺服减速电机211旋转，通过第二离合器210带动第二丝杆副24旋转，则第二丝杆副24带动第二螺母座25移动，第二直线导轨副22作为移动导向机构实现沿Y轴的平稳移动；控制第三离合器314，使伺服电机315与螺旋升降机312连接，驱动伺服电机315旋转，通过第三离合器314带动螺旋升降机312旋转，则导杆39移动，导向键38与导杆39中的导向槽作相对滑动以作为移动导向机构，从而实现沿Z轴的平稳移动。若大部件对接装配时使用多套(一般为3套或4套)调姿定位器，逻辑控制各调姿定位器中X、Y、Z轴伺服电机，可实现大部件分别沿X、Y、Z轴移动和旋转，以实现大部件的六自由度调节。自动调姿时，通常与激光跟踪仪配合使用，通过激光跟踪仪测量大部件的位姿，实际位姿与最佳模拟对接位姿对比，可获得大部件的位置的调整量，从而控制相应电机的动作，完成调整量的移动，达到自动调姿的精确度。

当用于大部件手动调姿时，使第一伺服减速电机112与第一丝杆副14脱离，使第二伺服减速电机212与第二丝杆副24脱离，使伺服电机315与螺旋升降机312脱离，手动调节第一手轮19、第二手轮29和第三手轮313，工作原理与自动调姿基本类似，只是驱动方式不同。

当采用多套调姿定位器控制大部件的调姿时，可减少部分调姿定位器的第一伺服减速电机111和第一丝杆副14等组件，使其变成从动，以便控制大部件调姿时不会锁死。Z轴伺服臂3采用工艺球头34结构，可使大部件有效适应空间一定角度的转动。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种调姿定位器，包括X轴伺服臂(1)、Y轴伺服臂(2)和Z轴伺服臂(3)，所述的Y轴伺服臂(2)安装在X轴伺服臂(1)上，所述的Z轴伺服臂(3)安装在Y轴伺服臂(2)上，其特征在于：所述的X轴伺服臂(1)包括第一安装底座(11)、第一直线导轨副(12)、第一丝杆固定座(13)、第一丝杆副(14)、第一螺母座(15)、第一感应板(16)、第一位置传感器(17)、第一丝杆支撑座(18)和第一驱动机构，所述的第一直线导轨副(12)安装在第一安装底座(11)的前后两侧，所述的第一丝杆固定座(13)安装在第一安装底座(11)的左侧，所述的第一丝杆支撑座(18)安装在第一安装底座(11)的右侧，第一丝杆副(14)一端安装在第一丝杆固定座(13)上，第一丝杆副(14)的另一端安装在第一丝杆支撑座(18)上，所述的第一螺母座(15)安装在第一丝杆副(14)上，所述的第一螺母座(15)位于第一丝杆固定座(13)和第一丝杆支撑座(18)之间，所述的第一感应板(16)安装在第一螺母座(15)上，所述的第一位置传感器(17)安装在第一安装底座(11)上，所述的第一驱动机构与第一丝杆副(14)连接；所述的Y轴伺服臂(2)包括第二安装底座(21)、第二直线导轨副(22)、第二丝杆固定座(23)、第二丝杆副(24)、第二螺母座(25)、第二感应板(26)、第二位置传感器(27)、第二丝杆支撑座(28)和第二驱动机构，所述的第二直线导轨副(22)安装在第二安装底座(21)的前后两侧，所述的第二丝杆固定座(23)安装在第二安装底座(21)的左侧，所述的第二丝杆支撑座(28)安装在第二安装底座(21)的右侧，第二丝杆副(24)一端安装在第二丝杆固定座(23)上，第二丝杆副(24)的另一端安装在第二丝杆支撑座(28)上，所述的第二螺母座(25)安装在第二丝杆副(24)上，所述的第二螺母座(25)位于第二丝杆固定座(23)和第二丝杆支撑座(28)之间，所述的第二感应板(26)安装在第二螺母座(25)上，所述的第二位置传感器(27)安装在第二安装底座(21)上，所述的第二驱动机构与第二丝杆副(24)连接，所述的第二安装底座(21)安装在第一直线导轨副(12)的滑块和第一螺母座(15)上；所述的Z轴伺服臂(3)包括安装底板(31)、安装台(32)、球头连接块(33)、工艺球头(34)、球头压盖(35)、球头垫片(36)、球头座(37)、导向键(38)、导杆(39)、导套端盖(310)、导套(311)、螺旋升降机(312)和第三驱动机构，所述的安装底板(31)安装在第二直线导轨副(22)的滑块和第二螺母座(25)上，所述的安装台(32)设置在安装底板(31)上，所述的球头连接块(33)安装在工艺球头(34)上，所述的工艺球头(34)安装在球头压盖(35)、球头垫片(36)和球头座(37)内，所述的球头压盖(35)和球头垫片(36)安装在球头座(37)上，所述的球头座(37)安装在导杆(39)上，所述的导向键(38)安装在导套(311)内，所述的导杆(39)与螺旋升降机(312)连接，所述的导套端盖(310)安装在导套(311)上，所述的导杆(39)上设置有导向槽，所述的导向槽安装在相应的导向键(38)上，所述的导套(311)安装在安装台(32)上，所述的螺旋升降机(312)安装在安装台(32)内，所述的第三驱动机构与螺旋升降机(312)连接。

2.根据权利要求1所述的一种调姿定位器，其特征在于：所述的第一驱动机构为第一手轮(19)、所述的第二驱动机构为第二手轮(29)，所述的第三驱动机构为第三手轮(313)。

3.根据权利要求1所述的一种调姿定位器，其特征在于：所述的第一驱动机构包含第一离合器(110)和第一伺服减速电机(111)，所述的第一离合器(110)与第一丝杆副(14)连接，所述的第一伺服减速电机(111)与第一离合器(110)连接；所述的第二驱动机构包含第二离合器(210)和第二伺服减速电机(211)，所述的第二离合器(210)与第二丝杆副(24)连接，所述的第二伺服减速电机(211)与第二离合器(210)连接；所述的第三驱动机构包含第三离合器(314)和伺服电机(315)，所述的第三离合器(314)与螺旋升降机(312)连接，所述的伺服电机(315)与第三离合器(314)连接。