六自由度微调装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于在对接装配过程中调整体积或质量较大的物体的位置姿态、实现柔顺对接装配的六自由度微调装置。本发明专利技术的装置包括夹紧机构、浮动机构和滑动平台机构。浮动机构中的主弹簧处于支架中心，辅助弹簧设置在支架周围，工件设置在支架上，通过夹紧机构中的传动杆上下移动和滑动平台机构的平面移动，实现本发明专利技术装置的滑动与非滑动状态，从而实现六自由度的微调滑动。本发明专利技术的六自由度微调装置集支撑、夹持与柔顺调姿功能为一体，提高了微幅调姿的灵活性，操作简单、调姿效果好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于用于紧固、连接、拆卸或夹持的工具或台式设备领域，具体涉及一种六自由度微调装置。
技术介绍
对一些体积或质量较大的零部件进行柔顺对接装配时，一般采用较为简便的吊装装配方式来解决，而对于一些不便吊装或吊装空间受到限制的体积或质量较大的零部件来说，对接装配往往采用一些位姿调节机构。尤其是精密对接装配，调节的自由度越多，位姿调节机构越复杂。名称为《六自由度大行程、高精度柔性并联机器人》的专利申请文件(专利申请号CN200410013628.1)公开了一种并联式高精度位置调整机器人，该专利技术通过刚性的驱动装置和柔性的铰链实现工作平台在厘米级的位置和姿态的调整。但该专利技术不能满足更大行程的位置调整及工件自适应装配的要求。
技术实现思路
为了克服已有技术中不能满足更大行程的位置调整及工件自适应装配的要求及体积或质量较大的产品在无法吊装的情况下难以操作的不足，本专利技术提供一种六自由度微调装置，装置集支撑、夹持与柔顺调姿功能于一体，可实现垂直方向、水平方向及一定角度范围内的柔顺对接装配。本专利技术一种六自由度微调装置，包括浮动机构、工件夹紧机构、浮动夹紧机构和滑动平台机构。浮动机构含有支架、主弹簧、辅助弹簧、导向柱和剪式千斤顶，支架为筒状结构。工件夹紧机构含有三爪定心夹具和传动杆，传动杆为筒状，传动杆顶端为锥形面。滑动平台机构含有滑动板、传动球座和底座，底座的中央部位设置有圆形突台，滑动板的中心设置有圆孔，滑动板中心圆孔直径大于底座中的圆形突台的直径。浮动夹紧机构含有螺母和支架压块。其连接关系是，浮动机构的支架的顶端固定连接有托盘，主弹簧设置在位于支架中心的工件夹紧机构中的传动杆内，数个辅助弹簧设置在支架的外围，辅助弹簧之间的距离相等。支架底端设置有导向柱，导向柱的一端与辅助弹簧连接，另一端与支架底端固定连接，导向柱外设置有导向套，导向柱与导向套之间有一间隙；设置在传动杆内的主弹簧的上端设有万向球铰链，主弹簧下端依次设置有推杆和剪式千斤顶，主弹簧通过推杆与剪式千斤顶连接，剪式千斤顶与底座连接；工件夹紧机构的三爪定心夹具设置在支架上端，传动杆的上端通过螺纹与支架活动连接、其底部设有手柄，传动杆顶端锥形面与三爪定心夹具活动连接；设置在支架上的数个浮动夹紧机构的支架压块通过螺母将支架和底座固定成一体，设置在滑动板上的数个浮动夹紧机构的压块通过螺母与滑动板和底座连接；滑动平台机构的滑动板通过传动球座与底座活动连接，底座下部设置有万向轮。本专利技术的六自由度微调装置中所述的设置在支架周围的辅助弹簧的数量为3～5个，辅助弹簧之间距离相等。所述的设置在支架上的浮动夹紧机构的数量为3～5个，并等距设置在支架周围。所述的设置在滑动板上的浮动夹紧机构的数量为3～5个，并等距设置在滑动板周围。本专利技术的基本原理是，本专利技术的六自由度微调姿装置的浮动机构的主弹簧处于支架的中心，辅助弹簧均匀分布在支架的四周，主弹簧用于支撑整个支架及产品的大部分重量(可在0～G范围内任意调节，G为产品重量)，辅助弹簧除了分担一小部分重量之外，主要作用是实现支架的浮动。主弹簧的弹力可随推杆上下移动而变化，实现装置的浮动与非浮动状态的切换。支架的上下运动以及弹簧的左右摆动都被限制在一定范围之内，使本专利技术的六自由度微调姿装置可实现六个自由度的微幅浮动，其运动方程为∑FiFi+∑f弹i＝mai 其中mρ2为浮动装配台的转动惯量；∑f弹i、Fi分别为弹簧力和操作外力在x、y、z三个方向上的分量；∑M弹i、∑M外力i分别为弹簧力和操作外力绕x、y、z轴的力矩； 分别为浮动台绕x、y、z轴的转角。由于主弹簧的作用力是通过浮动台的质心，所以作用在浮动台的弹簧合力矩为∑M弹i＝K1li(δ1+δ2+δ3+δ4)其中δ1、δ2、δ3、δ4为四个辅助的变形量，li为每个弹簧力矩距坐标轴的力臂，K1为辅助的刚度，li、K1均为定值。由以上公式可知，整个浮动装配台的摆动灵活性主要取决于支架四周设置的辅助变形量。故通过推杆的上下移动，从而改变辅助的变形量，实现浮动装配台摆动灵活性的调节；同时，通过改变浮动支架的上下运动行程，可实现弹簧浮动幅度的调节。本专利技术的六自由度微调装置可实现产品的六个自由度微幅浮动调姿功能，并且调姿幅度可以控制调节；可满足较大行程的位置调整和工件自适应装配的需要，调姿力的大小，可实现“四两拨千斤”的目的；在人工辅助下，可方便地实现工件的柔顺调姿；本专利技术的六自由度微调装置体积小，结构紧凑，安全可靠，同时具有较好的机动性。下面结合附图对本专利技术的六自由度微调装置作具体描述附图说明图1为本专利技术的六自由度微调装置的工作状态示意图 图2为本专利技术的六自由度微调装置的原理示意3为本专利技术的六自由度微调装置的实施例的结构示意4为本专利技术的六自由度微调装置的实施例的滑动平台机构的结构示意中，1.支架 2.主弹簧 3.辅助弹簧 4.推杆 5.工件 6.导向柱7.导向套 8.滑动板 9.传动球座 11.传动杆 12.手柄 13.万向球铰链14.剪式千斤顶 15.万向轮 螺母(16、26) 17.支架压块 18.三爪定心夹具19.托盘 20.底座具体实施方式实施例图1为本专利技术的六自由度微调装置的工作状态示意图，图1a表示两个工件在平行方向上对接，图1b表示两个工件在垂直方向上对接，图1c表示两个工件在有一定角度方向上的对接。图2为本专利技术的六自由度微调装置的原理示意图，图中，本专利技术的六自由度微调装置的浮动机构的主弹簧2位于支架1的中心，辅助弹簧3均匀分布在支架1的四周，主弹簧2用于支撑整个支架1及工件5的大部分重量之外，主要作用是实现支架1的浮动。主弹簧2的弹力可随推杆4上下移动而变化，实现装置的浮动与非浮动状态的切换。支架1的上下运动以及弹簧的左右摆动都被限制在一定范围之内，使本专利技术的六自由度微调装置可实现六个自由度的微幅浮动。在图3～图4中，本专利技术的六自由度微调装置，包括浮动机构、工件夹紧机构、浮动夹紧机构和滑动平台机构。浮动机构含有支架1、主弹簧2、辅助弹簧3、导向柱6和剪式千斤顶14，支架1为筒状结构。工件夹紧机构含有三爪定心夹具18和传动杆11，传动杆11为筒状，传动杆11顶端为锥形面。滑动平台机构含有滑动板8、传动球座9和底座20，底座20的中央部位设置有圆形突台，滑动板8的中心设置有圆孔，滑动板8的中心圆孔直径大于底座中的圆形突台的直径。浮动夹紧机构含有螺母(16、26)和支架压块17。本专利技术的六自由度微调装置中，浮动机构的支架1的顶端固定连接有托盘19，主弹簧2设置在位于支架1中心的产品夹紧机构中的传动杆11内，四个辅助弹簧3设置在支架1底部的周围，各辅助弹簧之间距离相等。支架1底端设置有导向柱6，导向柱6的一端与辅助弹簧3连接，另一端与支架1底端固定连接，导向柱6外设置有导向套7，导向柱6与导向套7之间有一间隙；设置在传动杆11内的主弹簧2的上端设有万向球铰链13，主弹簧2下端依次设置有推杆4和剪式千斤顶14，主弹簧2通过推杆4与剪式千斤顶14连接，剪式千斤顶14与底座20的圆形突面固定连接；工件夹紧机构的三爪定心夹具18设置在支架1上端，传动杆11的上端通过螺纹与支架1活动连接、底部设有手柄12，传动杆11顶端锥形面与三爪定心夹具18活动连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六自由度微调装置，其特征在于：所述的装置包括浮动机构、工件夹紧机构、浮动夹紧机构和滑动平台机构；浮动机构含有支架（１）、主弹簧（２）、辅助弹簧（３）、导向柱（６）和剪式千斤顶（１４），支架（１）为筒状结构；工件夹紧机构含 有三爪定心夹具（１８）和传动杆（１１），传动杆（１１）为筒状，传动杆（１１）顶端为锥形面；滑动平台机构含有滑动板（８）、传动球座（９）和底座（２０），底座（２０）的中央部位设置有圆形突台，滑动板（８）的中心设置有圆孔；浮动夹 紧机构含有螺母（１６、２６）和支架压块（１７）；其连接关系是，浮动机构的支架（１）的顶端固定连接有托盘（１９），主弹簧（２）设置在位于支架（１）中心的产品夹紧机构中的传动杆（１１）内，辅助弹簧（３）设置在支架（１）的外围；支架（１） 底端设置有导向柱（６），导向柱（６）的一端与辅助弹簧（３）连接，另一端与支架（１）底端固定连接，导向柱（６）外设置有导向套（７），导向柱（６）与导向套（７）之间有一间隙；设置在传动杆（１１）内的主弹簧（２）的上端设有万向球铰链（１３），主弹簧（２）下端依次设置有推杆（４）和剪式千斤顶（１４），主弹簧（２）通过推杆（４）与剪式千斤顶（１４）连接，剪式千斤顶（１４）与底座（２０）连接；工件夹紧机构的三爪定心夹具（１８）设置在支架（１）上端，传动杆（１１）的上端通过螺纹与支架（１）活动连接、底部设有手柄（１２），传动杆（１１）顶端锥形面与三爪定心夹具（１８）活动连接；设置在支架（１）上的浮动夹紧机构的支架压块（１７）通过螺母（１６）将支架（１）和底座（２０）固定为一体，设置在滑动板（８）上的浮动夹紧机构的压块通过螺母（２６）与滑动板（８）和底座（２０）连接；滑动平台机构的滑动板（８）通过传动球座（９）与底座（２０）活动连接，底座（２０）下部设置有万向轮（１５）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何建国，吉方，吴祉群，蒲洁，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]