CN217714081U - 一种多自由度自适应对接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多自由度自适应对接系统，按照O‑XYZ三维直角坐标系建立，包括基板、转接板，转接板、回转模块底板、回转模块和回转模块顶板，回转模块顶板上设置有X向导轨，X向导轨上设置有两滑块X，滑块X顶部固定连接有上移动板，上移动板上设置有Z向导轨，Z向导轨上设置有滑块Z，滑块Z固定连接有滑块安装板，通过Z向导轨下部设置有固定板，Z向导轨穿过固定板且与固定板垂直，固定板上设置有Z向动力模块。本实用新型解决了特殊工况下动态设备与静态设备间(二者均处于静止时)的接驳或物料输送时，出现不确定的重复定位误差问题。

Description

一种多自由度自适应对接系统

技术领域

本实用新型属于对接设备技术领域，涉及一种多自由度自适应对接系统。

背景技术

在化工、冶金、医药等行业，由于工艺需要，动态设备需要频繁的制动和静态设备对接。由于设备结构尺寸、制造精度、信号检测与反馈等因素的影响，在每一个工作周期结束，设备的静态位置都存在不确定性，会出现重复定位误差，导致在两个设备不能够准确对接。现有的解决方法是通过对接设备的自身变形来补偿对接误差或者通过电控系统进行补偿。

采用设备自身变形补偿误差的形式不但定位精度低，同时也会严重影响设备的使用寿命，也存在较大的安全隐患。通过电控方式补偿误差的形式不但结构复杂，而且适应性差，不能适应化工、冶金等的环境工况。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多自由度自适应对接系统，解决了特殊工况下动态设备与静态设备间(二者均处于静止时)的接驳或物料输送时，出现不确定的重复定位误差问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种多自由度自适应对接系统，按照O-XYZ三维直角坐标系建立，包括基板，基板上设置有转接板，转接板上依次设置有回转模块底板、回转模块和回转模块顶板，回转模块顶板上设置有X向导轨，X向导轨平行于O-XYZ三维直角坐标系的X轴所在方向，X向导轨上设置有两滑块X，滑块X顶部固定连接有上移动板，上移动板上设置有Z向导轨，Z向导轨平行于O-XYZ三维直角坐标系的Z轴所在方向，Z向导轨上设置有滑块Z，滑块Z固定连接有滑块安装板，通过Z向导轨下部设置有固定板，Z向导轨穿过固定板且与固定板垂直，固定板上设置有Z向动力模块，Z向动力模块顶部连接有浮动管，浮动管顶部设置有对接法兰，对接法兰与浮动管顶部之间设置有导向锥套，滑块安装板通过安装板座连接有浮动管座，浮动管座上固定有浮动管压盖，所述浮动管压盖位于浮动管外部。

本实用新型的特点还在于，

转接板边沿均匀开设有四个调节长槽，四个调节长槽两两相对，调节长槽上设置有压板，压板通过固定螺钉A与基板连接，固定螺钉A穿过调节长槽。

回转模块包括回转体，回转体外依次套有同轴的内圈和外圈，内圈与回转模块顶板连接，外圈与回转模块底板连接。

回转模块底板通过多个调整螺钉和固定螺钉B与转接板连接，多个调整螺钉和固定螺钉B位于同一圆周上，调整螺钉和固定螺钉B所在圆周的圆心为回转模块底板的中心，回转模块底板的中心位于回转模块的中心轴所在方向，回转模块顶板开设有多段圆弧槽，圆弧槽均匀位于同一圆周，圆弧槽所在圆周的圆心为回转模块顶板的中心，回转模块顶板的中心位于回转模块的中心轴所在方向，圆弧槽中设置有螺杆和双螺母，回转模块顶板通过螺杆、双螺母与回转模块的内圈连接。

X向导轨设置有两个，每个X向导轨两端均设置有固定于回转模块顶板上的X向导轨支座，每个X向导轨上的两个滑块X分别靠近X向导轨两端，X向导轨两端设置有复位弹簧A，复位弹簧A一端与X向导轨端头固定连接，复位弹簧A另一端与靠近X向导轨端头的滑块X固定连接。

回转模块顶板下底面设置有四个限位块，限位块与X向导轨支座一一对应，X向导轨支座通过限位调节螺钉、锁紧螺母与对应的限位块连接。

Z向导轨设置有四个，滑块安装板设置有两个，浮动管座两侧各有两个Z向导轨，每侧两个Z向导轨上设置有两个滑块Z，位于浮动管座同一侧的滑块Z固定连接同一滑块安装板。

滑块安装板和安装板座中心通过回转销轴连接，滑块安装板中设置有调整螺塞A，调整螺塞A与安装板座之间连接有复位弹簧B，安装板座和浮动管座连接。

对接法兰与导向锥套通过锥面配合，且对接法兰与浮动管接触面设置有密封圈，浮动管座中设置有调整螺塞B和球形支撑，调整螺塞B与浮动管底端连接，调整螺塞B和球形支撑之间连接有浮动管复位弹簧。

Z向动力模块是气缸，气缸的活动端与浮动管连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种多自由度自适应对接系统，采用纯机械结构来实现特殊工况下动态设备与静态设备间(二者均处于静止时)的接驳或物料输送等过程中的重复定位时出现的不确定的误差自动补偿问题，不包含电控系统，本实用新型的系统可靠性高，适应性好，可以满足复杂工况的使用要求；同时，实现了多自由度的误差自动补偿，消除了现有技术中单自由度或少自由度存在的缺陷，可以满足更广泛更复杂的使用需求。

附图说明

图1是本实用新型一种多自由度自适应对接系统的结构示意图；

图2是本实用新型一种多自由度自适应对接系统的正剖图；

图3是本实用新型一种多自由度自适应对接系统中浮动管局部放大图；

图4是本实用新型一种多自由度自适应对接系统中滑块安装板处局部剖面图。

图中，1.基板，2.转接板，3.压板，4.固定螺钉A，5.调整螺钉，6.固定螺钉B，7.锁紧机构，8.Z向动力模块，9.Z向导轨，10.对接法兰，11.密封圈，12.浮动管，13.导向锥套，14.上移动板，15.滑块X，16.X向导轨，17.复位弹簧A，18.回转模块底板，19.回转模块，20.回转模块顶板，21.X向导轨支座，22.限位调节螺钉，23.锁紧螺母，24.限位块，25.固定板，26.滑块Z，27.滑块安装板，28.安装板座，29.调整螺塞A，30.复位弹簧B，31.回转销轴，32.浮动管座，33.球形支撑，34.浮动管复位弹簧，35.浮动管压盖，36.调整螺塞B。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种多自由度自适应对接系统，按照O-XYZ三维直角坐标系建立，如图1-2所示，包括基板1，基板1上设置有转接板2，转接板2上依次设置有回转模块底板18、回转模块19和回转模块顶板20，回转模块顶板20上设置有X向导轨16，X向导轨16平行于O-XYZ三维直角坐标系的X轴所在方向，X向导轨16上设置有两滑块X15，滑块X15顶部固定连接有上移动板14，上移动板14上设置有Z向导轨9，Z向导轨9平行于O-XYZ三维直角坐标系的Z轴所在方向，Z向导轨9上设置有滑块Z26，滑块Z26固定连接有滑块安装板27，通过Z向导轨9下部设置有固定板25，Z向导轨9穿过固定板25且与固定板25垂直，固定板25上设置有Z向动力模块8，Z向动力模块8是气缸，气缸的活动端浮动连接有浮动管12，浮动连接为铰接或其他活动连接方式，浮动管12顶部设置有对接法兰10，对接法兰10与浮动管12顶部之间设置有导向锥套13，滑块安装板27通过安装板座28连接有浮动管座32，浮动管座32上固定有浮动管压盖35，浮动管压盖35位于浮动管12外部。

转接板2边沿均匀开设有四个调节长槽，四个调节长槽两两相对，调节长槽上设置有压板3，压板3通过固定螺钉A4与基板1连接，固定螺钉A4穿过调节长槽，压板3和固定螺钉A4配合固定转接板2。

回转模块19包括回转体，回转体外依次套有同轴的内圈和外圈，内圈与回转模块顶板20连接，外圈与回转模块底板18连接。

回转模块底板18通过多个调整螺钉5和固定螺钉B6与转接板2连接，调整螺钉5用于调整回转模块底板18与XOY平面的角度误差，固定螺钉B6用于锁紧回转模块底板18的角度位置，两个调整螺钉5中间设置一个固定螺钉B6为一组，共设置有多组，所有调整螺钉5和固定螺钉B6位于同一圆周上，调整螺钉5和固定螺钉B6所在圆周的圆心为回转模块底板18的中心，回转模块底板18的中心位于回转模块19的中心轴所在方向，回转模块顶板20开设有多段圆弧槽，圆弧槽均匀位于同一圆周，圆弧槽所在圆周的圆心为回转模块顶板20的中心，回转模块顶板20的中心位于回转模块19的中心轴所在方向，圆弧槽中设置有锁紧机构7，锁紧机构用于约束回转模块19绕Z轴的回转，锁紧机构7包括螺杆和双螺母，回转模块顶板20通过螺杆、双螺母与回转模块19的内圈连接。

X向导轨16设置有两个，每个X向导轨16两端均设置有固定于回转模块顶板20上的X向导轨支座21，每个X向导轨16上的两个滑块X15分别靠近X向导轨16两端，X向导轨16两端设置有复位弹簧A17，复位弹簧A17一端与X向导轨16端头固定连接，复位弹簧A17另一端与靠近X向导轨16端头的滑块X15固定连接，X向导轨16与滑块X15用于补偿X方向上本实用新型的对接系统与运动设备的位移误差。

回转模块顶板20下底面设置有四个限位块24，限位块24与X向导轨支座21一一对应，X向导轨支座21通过限位调节螺钉22、锁紧螺母23与对应的限位块24连接，限位调节螺钉22、锁紧螺母23用于固定回转模块顶板20在X轴方向的位置，进而固定本实用新型的对接系统在X轴方向的位置。

Z向导轨9设置有四个，滑块安装板27设置有两个，浮动管座32两侧各有两个Z向导轨9，每侧两个Z向导轨9上设置有两个滑块Z26，位于浮动管座32同一侧的滑块Z26固定连接在同一滑块安装板27。

如图3所示，滑块安装板27和安装板座28中心通过回转销轴31连接，滑块安装板27中设置有调整螺塞A29，调整螺塞A29与安装板座28之间连接有复位弹簧B30，安装板座28和浮动管座32连接。

如图4所示，对接法兰10与导向锥套13通过锥面配合，对接法兰10与浮动管12之间依靠导向锥套13进行导向和配合，且对接法兰10与浮动管接触面设置有密封圈11，浮动管座32中设置有调整螺塞B 36和球形支撑33，调整螺塞B 36与浮动管12底端连接，调整螺塞B36和球形支撑33之间连接有浮动管复位弹簧34，浮动管12、浮动管座32和浮动管压盖35组成一个球关节，浮动管12和浮动管座32之间布置有球形支撑33、浮动管复位弹簧34和调整螺塞B 36，该部分结构可以实现全方位角度误差自动补偿。

本实用新型一种多自由度自适应对接系统的工作原理具体如下：

根据设备连接的理论位置将基板1安装好，然后根据静态初始位置调整转接板2，使得该系统和需要连接的设备在X轴和Y轴方向对中连接，然后利用压板3和固定螺钉A4将转接板2固定。

在静态情况下测量XOY平面上的角度误差，根据测量结果调整回转模块底板18上的调整螺钉5，使得角度误差达到使用要求，再通过固定螺钉B6锁紧。对于绕Z轴的角度误差，可以通过回转模块19来自适应对接，如果该方向不需要角度调整，可以通过锁紧机构7来约束该方向的回转。

静态位置调整好后，Z向动力模块8向下运动，浮动管12沿着Z向导轨9向下运动，和对接法兰10脱开，对接法兰10和运动设备一起运动，需要对接时，运动设备停在理论初始位置，Z向动力模块8向上运动，浮动管12沿着Z向导轨9向上运动，开始和对接法兰10连接。

由于各种误差和工况的影响，对接法兰10和浮动管12不能完全对中，会有不同方向的位移和角度误差。对于X方向(对接系统安装时应使X向导轨与运动设备定位误差最大的方向一致)的位移误差，可以在导向锥套13的引导下，上移动板14沿着X向导轨16自由移动来补偿。最大补偿量可以通过调节限位调节螺钉22和限位块24之间的间距来调整。对于X方向的角度误差可以在导向锥套13的引导下，浮动管座32带动安装板座28绕回转销轴31转动来补偿。对于Y方向的静态误差可以通过调整螺钉5的静态调整和密封圈11的自适应调整来补偿。对于Z方向的角度误差可以通过回转模块19来自适应补偿。在本机构的顶部，由浮动管12、浮动管座32和浮动管压盖35组成了一个球关节。同时在浮动管12和浮动管座32之间布置有球形支撑33、浮动管复位弹簧34和调整螺塞B 36，来保证球关节的平衡和自动复位，该结构可以实现全方位角度误差和微小位移误差的自动补偿。

通过上述内容可知，本实用新型一种多自由度自适应对接系统可以实现整个系统在X方向、Z方向的自由移动和Z方向的自由旋转，通过调节机构和补偿机构可以实现Y方向的平移和角度补偿以及X方向的角度补偿，同时，通过顶部球关节结构可以实现全方位角度误差和微小位移误差的自动补偿。通过这种多自由度的自适应调整机构可以有效的解决特殊工况下动态设备与静态设备间(二者均处于静止时)的接驳或物料输送等过程中的重复定位误差补偿问题。

Claims (10)

1.一种多自由度自适应对接系统，按照O-XYZ三维直角坐标系建立，其特征在于，包括基板(1)，所述基板(1)上设置有转接板(2)，所述转接板(2)上依次设置有回转模块底板(18)、回转模块(19)和回转模块顶板(20)，所述回转模块顶板(20)上设置有X向导轨(16)，所述X向导轨(16)平行于O-XYZ三维直角坐标系的X轴所在方向，所述X向导轨(16)上设置有两滑块X(15)，所述滑块X(15)顶部固定连接有上移动板(14)，所述上移动板(14)上设置有Z向导轨(9)，所述Z向导轨(9)平行于O-XYZ三维直角坐标系的Z轴所在方向，所述Z向导轨(9)上设置有滑块Z(26)，所述滑块Z(26)固定连接有滑块安装板(27)，通过所述Z向导轨(9)下部设置有固定板(25)，所述Z向导轨(9)穿过固定板(25)且与固定板(25)垂直，所述固定板(25)上设置有Z向动力模块(8)，所述Z向动力模块(8)顶部浮动连接有浮动管(12)，所述浮动管(12)顶部设置有对接法兰(10)，所述对接法兰(10)与浮动管(12)顶部之间设置有导向锥套(13)，所述滑块安装板(27)通过安装板座(28)连接有浮动管座(32)，所述浮动管座(32)上固定有浮动管压盖(35)，所述浮动管压盖(35)位于浮动管(12)外部。

2.根据权利要求1所述的一种多自由度自适应对接系统，其特征在于，所述转接板(2)边沿均匀开设有四个调节长槽，四个所述调节长槽两两相对，所述调节长槽上设置有压板(3)，所述压板(3)通过固定螺钉A(4)与基板(1)连接，所述固定螺钉A(4)穿过调节长槽。

3.根据权利要求1所述的一种多自由度自适应对接系统，其特征在于，所述回转模块(19)包括回转体，所述回转体外依次套有同轴的内圈和外圈，所述内圈与回转模块顶板(20)连接，所述外圈与回转模块底板(18)连接。

4.根据权利要求3所述的一种多自由度自适应对接系统，其特征在于，所述回转模块底板(18)通过多个调整螺钉(5)和固定螺钉B(6)与转接板(2)连接，多个所述调整螺钉(5)和固定螺钉B(6)位于同一圆周上，所述调整螺钉(5)和固定螺钉B(6)所在圆周的圆心为回转模块底板(18)的中心，所述回转模块底板(18)的中心位于回转模块(19)的中心轴所在方向，所述回转模块顶板(20)开设有多段圆弧槽，所述圆弧槽均匀位于同一圆周，所述圆弧槽所在圆周的圆心为回转模块顶板(20)的中心，所述回转模块顶板(20)的中心位于回转模块(19)的中心轴所在方向，所述圆弧槽中设置有螺杆和双螺母，所述回转模块顶板(20)通过螺杆、双螺母与回转模块(19)的内圈连接。

5.根据权利要求1所述的一种多自由度自适应对接系统，其特征在于，所述X向导轨(16)设置有两个，每个所述X向导轨(16)两端均设置有固定于回转模块顶板(20)上的X向导轨支座(21)，每个所述X向导轨(16)上的两个滑块X(15)分别靠近X向导轨(16)两端，所述X向导轨(16)两端设置有复位弹簧A(17)，所述复位弹簧A(17)一端与X向导轨(16)端头固定连接，所述复位弹簧A(17)另一端与靠近X向导轨(16)端头的滑块X(15)固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种多自由度自适应对接系统，其特征在于，所述回转模块顶板(20)下底面设置有四个限位块(24)，所述限位块(24)与X向导轨支座(21)一一对应，所述X向导轨支座(21)通过限位调节螺钉(22)、锁紧螺母(23)与对应的限位块(24)连接。

7.根据权利要求1所述的一种多自由度自适应对接系统，其特征在于，所述Z向导轨(9)设置有四个，所述滑块安装板(27)设置有两个，所述浮动管座(32)两侧各有两个Z向导轨(9)，每侧所述两个Z向导轨(9)上设置有两个滑块Z(26)，位于所述浮动管座(32)同一侧的滑块Z(26)固定连接同一滑块安装板(27)。

8.根据权利要求1所述的一种多自由度自适应对接系统，其特征在于，所述滑块安装板(27)和安装板座(28)中心通过回转销轴(31)连接，所述滑块安装板(27)中设置有调整螺塞A(29)，所述调整螺塞A(29)与安装板座(28)之间连接有复位弹簧B(30)，安装板座(28)和浮动管座(32)连接。

9.根据权利要求1所述的一种多自由度自适应对接系统，其特征在于，所述对接法兰(10)与导向锥套(13)通过锥面配合，且对接法兰(10)与浮动管接触面设置有密封圈(11)，所述浮动管座(32)中设置有调整螺塞B(36)和球形支撑(33)，所述调整螺塞B(36)与浮动管(12)底端连接，所述调整螺塞B(36)和球形支撑(33)之间连接有浮动管复位弹簧(34)。

10.根据权利要求1所述的一种多自由度自适应对接系统，其特征在于，所述Z向动力模块(8)是气缸，气缸的活动端与浮动管(12)连接。

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