CN206663060U - 一种夹紧力自适应三爪卡盘定位锁紧机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机械加工技术领域，特别涉及一种夹紧力自适应三爪卡盘定位锁紧机构。电机(6)与电机减速器(1)、电机减速器(1)与支座(2)分别用螺钉连接。支座(2)用螺钉固连在底座(7)上。转杆(11)与减速器伸出轴以键相连，构成驱动单元。利用三爪卡盘自定心原理，采用扭矩控制方式来控制电机，可实现顶爪(5)根据夹紧力的大小自适应夹紧和松开的功能。锁紧后有自锁性，可实现反向自锁。锁紧单元最下端是三维力传感器(9)，能够测出互相垂直的(3)个方向的力和(3)个方向的扭矩，准确反馈产品与数控定位器的接触状况。本实用新型可以确保飞机大部件数字化装配自动调姿过程中定位准确和及时有效的锁紧。

Description

一种夹紧力自适应三爪卡盘定位锁紧机构

技术领域

本实用新型属于机械加工技术领域，特别涉及一种夹紧力自适应三爪卡盘定位锁紧机构。

背景技术

在航空、航天、船舶等领域大量使用曲面和不规则几何外形的大部件，其装配过程一般是由零件先装配成比较简单的组合件，再装配成比较复杂的部件，最后将各部件对接成完整的产品。在各部件对接装配时，要求各部件具有正确的位姿，这就需要调整部件之间的相对位置和姿态。

飞机大部件自动调姿定位系统工作原理是，通过多台高精度数控定位器协同运动控制实现大部件的调姿定位。部件的位姿调整是由一定的工装实现的，传统的大部件装配采用固定不变的刚性工装，其针对具体结构专门设计，整体结构复杂，体积大，而且用途单一。工装自动化程度低，人工装配的工作量大，生产周期长，成本高。

发明内容

为了克服传统工艺所存在的缺陷以及确保飞机大部件数字化装配自动调姿过程中定位准确和及时有效的锁紧，本实用新型提供了一种夹紧力自适应三爪卡盘定位锁紧机构。该机构安装在飞机大部件数字化装配调姿设备的立柱平台之上，其主要功能是与工艺接头构成球铰链和在完成调姿后锁紧。工艺球头与工艺平板用螺栓相连，工艺平板与大部件相连，由此，多台数控定位器协同运动控制便可以实现大部件的调姿定位。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：一种夹紧力自适应三爪卡盘定位锁紧机构，包括电机减速器1，支座2，三爪卡盘3，电机6，底座7，转轴10，转杆11，螺钉12，拉钉13，安装垫座15；所述电机减速器1，支座2，电机6，转杆11，拉钉13，螺钉12构成三爪卡盘的驱动单元，所述拉钉13与三爪卡盘3上的转轴10相连以实现驱动作用，驱动单元的支座2用螺钉固连在底座7上，三爪卡盘3用螺钉固连在底座7上，其特征在于还包括三爪卡盘顶爪5，三爪卡盘基爪8，球面座14，工艺球头4；所述三爪卡盘3，三爪卡盘顶爪5，三爪卡盘基爪8，转轴10构成执行单元，三爪卡盘顶爪5与三爪卡盘基爪8用螺钉固连，所述安装垫座15，球面座14用螺钉固连在三爪卡盘的中心及底座7上，工艺球头4放在球面座14上，电机6通过转轴10驱动三爪卡盘基爪8运动，从而带动三爪卡盘顶爪5运动，与工艺球头4构成球铰链实现调姿过程中需要的松开与锁紧。

三爪卡盘3由三爪卡盘基体21一个大锥齿轮25和三个小锥齿轮23，三个卡爪22、平面螺旋槽26组成。三个小锥齿轮23和大锥齿轮25啮合，大锥齿轮25的背面有平面螺旋槽26，三个卡爪22等分安装在平面螺旋槽26。当用扳手插入转轴的方孔扳动小锥齿轮23转动时，与其啮合的大锥齿轮25便转动，它背面的平面螺旋槽26就使三个卡爪同时向中心靠近或退出。

三爪卡盘顶爪5与工艺球头4的接触，设计成伺服控制方式的二级减速机构。

本实用新型的有益效果是：

三爪卡盘锁紧机构的的球窝结构与飞机大部件上的工艺球头柔性连接形成球面副，以球铰形式相连，在调姿过程中可以实现防逃逸状态，调姿完成后可以实现锁紧功能，确保飞机大部件的位置准确和定位稳定，锁紧后有自锁性，可实现反向自锁。三维力传感器能够测出3个方向的力和3个方向的扭矩，准确反馈产品与数控定位器的接触状况，对调姿定位过程进行实时监控。

附图说明

图1是本实用新型夹紧力自适应三爪卡盘定位锁紧机构的结构示意图。

图2是图1中的驱动单元的放大图。

图3是图1中执行单元的结构示意图。

图4是图3的内部安装结构示意图。

图5是图3中三爪卡盘顶爪5与三爪卡盘基爪8装配的结构示意图。

图6是图5中三爪卡盘顶爪5的放大图。

图7是图5中三爪卡盘基爪8的放大图。

图8是图4中的工艺球头4放大图。

图9是图4中球面座14的放大图。

图10是图1中转轴10的放大图。

图11是图2中拉钉13的放大图。

图12是图2中转杆11的放大图。

图13是三爪卡盘工作原理图。

其中：1-电机减速器，2-支座，3-三爪卡盘，4-工艺球头，5-三爪卡盘顶爪，6-电机，7-底座，8-三爪卡盘基爪，9-三维力传感器，10-转轴，11-转杆，12-螺钉，13-拉钉，14-球面座，15-安装垫座。

图13中，21-三爪卡基体，22-卡爪，23-小锥齿轮，24-转轴，25-大锥齿轮，26-螺旋槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做详细说明。

参考图1～12，本实用新型包括电机减速器1，支座2，三爪卡盘3，工艺球头4，电机6，底座7，转轴10，转杆11，螺钉12，拉钉13，安装垫座15。

电机减速器1，支座2，电机6，转杆11，拉钉13，螺钉12构成三爪卡盘的驱动单元。电机6与电机减速器1、电机减速器1与支座2分别用螺钉连接。支座2用螺钉固连在底座7上。转杆11与减速器伸出轴以键相连。为精确控制三爪卡盘顶爪5与工艺球头4的接触，且其速度不能太快，设计成伺服控制方式的二级减速机构。电机6转动，经过减速器1带动转杆11转动。转杆11与拉钉13以键相连，带动拉钉13转动。拉钉13与转轴10相连，从而实现电机6带动三爪卡盘的转轴10转动。

三爪卡盘3，三爪卡盘顶爪5，三爪卡盘基爪8，转轴10构成执行单元。三爪卡盘3用螺钉固连在底座7上。安装垫座15用螺钉固连在底座7上，并且保证在三爪卡盘的中心。安装垫座15，球面座14用螺钉固连，因此便可保证球面座在三爪卡盘的夹紧中心，工艺球头4放在球面座14上。

参考图13，三爪卡盘3由三爪卡盘基体21一个大锥齿轮25和三个小锥齿轮23，三个卡爪22、平面螺旋槽26组成。三个小锥齿轮23和大锥齿轮25啮合，大锥齿轮25的背面有平面螺旋槽26，三个卡爪22等分安装在平面螺旋槽26。当用扳手插入转轴的方孔扳动小锥齿轮23转动时，与其啮合的大锥齿轮25便转动，它背面的平面螺旋槽26就使三个卡爪同时向中心靠近或退出。

利用电机6代替扳手插入三爪卡盘的转轴10的方孔中，采用自动的方式控制卡爪运动。通过带动转轴10转动，大锥齿轮25、小锥齿轮23啮合的锥齿轮传动，带动基爪8向中心靠近或退出。三爪卡盘顶爪5与三爪卡盘基爪8用螺钉12固连。基爪向中心靠近或退出，从而带动三爪卡盘顶爪5向中心靠近或退出，与工艺球头14构成球铰链实现调姿过程中需要的松开与锁紧。电机6采用扭矩控制方式，当三爪卡盘顶爪5夹紧工艺球头4的时候，会根据夹紧力的大小自适应夹紧。

锁紧单元最下端是三维力传感器9，能够测出互相垂直的3个方向的力和3个方向的扭矩，准确反馈产品与数控定位器的接触状况。

Claims (3)

1.一种夹紧力自适应三爪卡盘定位锁紧机构，包括电机减速器(1)，支座(2)，三爪卡盘(3)，电机(6)，底座(7)，转轴(10)，转杆(11)，螺钉(12)，拉钉(13)，安装垫座(15)；所述电机减速器(1)，支座(2)，电机(6)，转杆(11)，拉钉(13)，螺钉(12)构成三爪卡盘的驱动单元，所述拉钉(13)与三爪卡盘(3)上的转轴(10)相连以实现驱动作用，驱动单元的支座(2)用螺钉(12)固连在底座(7)上，三爪卡盘(3)用螺钉固连在底座(7)上，其特征在于还包括三爪卡盘顶爪(5)，三爪卡盘基爪(8)，球面座(14)，工艺球头(4)；所述三爪卡盘(3)，三爪卡盘顶爪(5)，三爪卡盘基爪(8)，转轴(10)构成执行单元，三爪卡盘顶爪(5)与三爪卡盘基爪(8)用螺钉固连，所述安装垫座(15)，球面座(14)用螺钉固连在三爪卡盘的中心及底座(7)上，工艺球头(4)放在球面座(14)上，电机(6)通过转轴(10)驱动三爪卡盘基爪(8)运动，从而带动三爪卡盘顶爪(5)运动，与工艺球头(4)构成球铰链实现调姿过程中需要的松开与锁紧。

2.如权利要求1所述的夹紧力自适应三爪卡盘定位锁紧机构，其特征在于所述三爪卡盘(3)由三爪卡盘基体(21)一个大锥齿轮(25)和三个小锥齿轮(23)，三个卡爪(22)、平面螺旋槽(26)组成；三个小锥齿轮(23)和大锥齿轮(25)啮合，大锥齿轮(25)的背面有平面螺旋槽(26)，三个卡爪(22)等分安装在平面螺旋槽(26)；当用扳手插入转轴的方孔扳动小锥齿轮(23)转动时，与其啮合的大锥齿轮(25)便转动，它背面的平面螺旋槽(26)就使三个卡爪同时向中心靠近或退出。

3.如权利要求1所述的夹紧力自适应三爪卡盘定位锁紧机构，其特征在于所述三爪卡盘顶爪(5)与工艺球头(4)的接触，设计成伺服控制方式的二级减速机构。