專利名稱：機(jī)械自適應(yīng)輔助對(duì)接平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于柔性裝配技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種適應(yīng)于裝配的五自由度機(jī)械 自適應(yīng)輔助對(duì)接平臺(tái)。
背景技術(shù)：
在工件進(jìn)行裝配時(shí)，工件的姿態(tài)位置往往不是處于理想的狀態(tài)，而是與理想狀態(tài) 之間有一定的傾斜或扭轉(zhuǎn)，當(dāng)配合區(qū)域比較大時(shí)這種傾斜或扭轉(zhuǎn)會(huì)嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)配的進(jìn)行， 因此必須對(duì)工件做適時(shí)的細(xì)微調(diào)整才可以實(shí)現(xiàn)裝配過程。如果進(jìn)行人工干預(yù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，對(duì) 于一般的應(yīng)用來說，現(xiàn)有的多自由度對(duì)接平臺(tái)大多較為復(fù)雜且成本較高，于是提出一種簡(jiǎn) 易的五自由度的機(jī)械自適應(yīng)輔助對(duì)接平臺(tái)，該平臺(tái)在工件已經(jīng)完成準(zhǔn)確對(duì)位后，處于上升 的行程中，由于各種工況的原因，如加工誤差、變形、振動(dòng)、力等，或人為因素作用于工件，從 而致使工件在上升行程中發(fā)生微量的偏移，滑軌與滑槽的幾何中心不重合，這就直接影響 了裝配精度。同時(shí)，會(huì)有側(cè)向作用力產(chǎn)生作用于滑槽上，使得滑軌于滑槽間的摩擦力增大， 最終導(dǎo)致工件與對(duì)接體損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種具有自調(diào)節(jié)和自適應(yīng)的柔性對(duì)接平臺(tái)， 可以防止工件在裝配行程中發(fā)生微量偏移時(shí)產(chǎn)生卡滯而和過大扭力，避免對(duì)工件造成傷 害，使裝配順利進(jìn)行提高裝配效率的機(jī)械自適應(yīng)輔助對(duì)接平臺(tái)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下設(shè)計(jì)的機(jī)械自適應(yīng)輔助對(duì)接平臺(tái)，其要點(diǎn)是包括平動(dòng) 機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；
所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)由支撐板、萬向球、底板、連接柱、連接板、電磁制動(dòng)器和基座組成，其中 在所述基座內(nèi)安裝所述電磁制動(dòng)器，在該電磁制動(dòng)器上固定所述連接板，在該連接板上固 定所述連接柱，所述底板位于所述連接板上方，并該底板支撐在所述基座上，在所述底板上 開有連接通孔，在該底板上固定有一組萬向球，所述支撐板支撐在該組萬向球上，所述連接 柱上端穿過所述連接通孔，并該連接柱上端固定在所述支撐板的下底面，所述連接柱的柱 徑小于所述連接通孔的孔徑；
所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由電機(jī)、楔形塊、頂板、限位板、滑動(dòng)導(dǎo)軌、絲桿、球形軸承和軸承座組成， 在所述支撐板上端面固定滑動(dòng)導(dǎo)軌，在所述滑動(dòng)導(dǎo)軌上相對(duì)設(shè)置兩個(gè)垂直該滑動(dòng)導(dǎo)軌的所 述楔形塊，并該兩個(gè)楔形塊的斜面相對(duì)設(shè)置，在任一所述楔形塊上設(shè)有電機(jī)，該電機(jī)輸出端 連接所述絲桿，該絲桿穿過固定所述電機(jī)的楔形塊后與另一所述楔形塊連接，在該兩個(gè)楔 形塊兩側(cè)的所述支撐板上端面相對(duì)固定兩個(gè)所述限位板，在所述支撐板上端面中央固定所 述軸承座，在所述頂板下端面固定所述球形軸承，該球形軸承支撐在所述軸承座上。采用以上結(jié)構(gòu)，上述平動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)平面內(nèi)的兩個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，當(dāng) 電磁制動(dòng)器斷電時(shí)，連接柱上端固定的支撐板可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)由于上述結(jié)構(gòu)中連接柱 的柱徑小于所述連接通孔的孔徑，因此連接柱可以在一定的范圍內(nèi)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)其上端固定的支撐板的移動(dòng)，故而使得平動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)平面內(nèi)的兩個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度； 上述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)空間內(nèi)兩正交的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，以上結(jié)構(gòu)中限位板的作用是限制頂板 在平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，絲桿兩端具有旋向相反螺距相同的螺紋，分別與兩楔形塊相連，當(dāng) 電機(jī)通電后，兩個(gè)楔形塊在絲桿的作用下可以沿著滑動(dòng)導(dǎo)軌以相同的速度反向同時(shí)滑動(dòng)， 由于頂板與球形軸承相連，當(dāng)兩個(gè)楔形塊處于相離狀態(tài)時(shí)頂板可以繞球形軸承的中心在除 水平面內(nèi)的任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)兩個(gè)楔形塊處于相合狀態(tài)時(shí)頂板被完全固定，不能轉(zhuǎn)動(dòng)。為了使兩個(gè)楔形塊的運(yùn)動(dòng)更加可靠，避免發(fā)生傾斜等不足，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌為兩根， 該兩根滑動(dòng)導(dǎo)軌位于所述兩個(gè)限位板的內(nèi)側(cè)，所述絲桿位于所述兩根滑動(dòng)導(dǎo)軌之間。所述一組萬向球沿所述連接通孔周向均勻分布有在所述底板上，以后結(jié)構(gòu)能夠很 好的實(shí)現(xiàn)支撐板的移動(dòng)。為了減少連接板與底板之間的接觸力在所述連接板與底板之間設(shè)置有導(dǎo)軌軟帶。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明能夠使工件與對(duì)接體之間都為柔性接觸，具有自適 應(yīng)和自調(diào)節(jié)的功能，可以防止工件在對(duì)位行程中發(fā)生微量偏移時(shí)出現(xiàn)的過大扭力，避免對(duì) 工件造成傷害，使對(duì)位成功。整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單功能可靠，易于操作控制和裝拆維護(hù)，可滿 足不同尺寸大小的對(duì)接要求。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高，維修簡(jiǎn)單，并可根據(jù)載荷 大小靈活選用組件，具有靈敏的自適應(yīng)能力。


圖1為本發(fā)明的全剖結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中的A-A剖視圖3為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
如圖1、圖2和圖3所示的機(jī)械自適應(yīng)輔助對(duì)接平臺(tái)，包括平動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述 平動(dòng)機(jī)構(gòu)由支撐板1、萬向球2、底板3、連接柱4、連接板5、電磁制動(dòng)器6和基座7組成，其 中在所述基座7內(nèi)安裝所述電磁制動(dòng)器6，在該電磁制動(dòng)器6上固定所述連接板5，在該連 接板5上固定所述連接柱4，所述底板3位于所述連接板5上方，并該底板3支撐在所述基 座7上，在所述底板3上開有連接通孔3a，在該底板3上固定有一組萬向球2，所述一組萬 向球2沿所述連接通孔3a周向均勻分布有在所述底板3上，所述支撐板1支撐在該組萬向 球2上，所述連接柱4上端穿過所述連接通孔3a，并該連接柱4上端固定在所述支撐板1的 下底面，所述連接柱4的柱徑小于所述連接通孔3a的孔徑；所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由電機(jī)8、楔形塊 9、頂板10、限位板11、滑動(dòng)導(dǎo)軌12、絲桿13、球形軸承14和軸承座15組成，在所述支撐板 1上端面固定滑動(dòng)導(dǎo)軌12，在所述滑動(dòng)導(dǎo)軌12上相對(duì)設(shè)置兩個(gè)垂直該滑動(dòng)導(dǎo)軌12的所述 楔形塊9，并該兩個(gè)楔形塊9的斜面相對(duì)設(shè)置，在任一所述楔形塊9上設(shè)有電機(jī)8，該電機(jī)8 輸出端連接所述絲桿13，該絲桿13穿過固定所述電機(jī)8的楔形塊9后與另一所述楔形塊9 連接，在該兩個(gè)楔形塊9兩側(cè)的所述支撐板1上端面相對(duì)固定兩個(gè)所述限位板11，在所述支 撐板1上端面中央固定所述軸承座15，在所述頂板10下端面固定所述球形軸承14，該球形 軸承14支撐在所述軸承座15上。
在圖3中還可以看出所述滑動(dòng)導(dǎo)軌12為兩根，該兩根滑動(dòng)導(dǎo)軌12位于所述兩個(gè) 限位板11的內(nèi)側(cè)，所述絲桿13位于所述兩根滑動(dòng)導(dǎo)軌12之間；在所述連接板5與底板3 之間設(shè)置有導(dǎo)軌軟帶16。本發(fā)明的工作原理是模塊在裝配過程中，由于各種工況的原因，沒有到理想姿 態(tài)，往往模塊的一點(diǎn)或是一邊或是一側(cè)先受力，在模塊對(duì)接的過程中，這種情況有時(shí)會(huì)影響 對(duì)接安裝的效率，甚至損壞模塊，而本發(fā)明就能夠解決以上問題，將模塊置于頂板10之上， 按照流程，開始準(zhǔn)備作業(yè)，此時(shí)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，電磁制動(dòng)器6保持通電使支撐板1固定 不動(dòng)，楔形塊9處于相合狀態(tài)使頂板10保持固定，本發(fā)明處于“鎖死”的狀態(tài)。裝配時(shí)一旦 工件完成對(duì)接，進(jìn)入裝配行程時(shí)便使電磁制動(dòng)器6斷電，同時(shí)驅(qū)動(dòng)楔形塊9使其處于相離狀 態(tài)，使本發(fā)明處于“激活”的狀態(tài)，此后由于工件受到各種情況的力時(shí)，本發(fā)明將會(huì)根據(jù)工件 的受力狀態(tài)對(duì)工件進(jìn)行各種姿態(tài)的調(diào)整和補(bǔ)償，使模塊朝著使受力減小的方向移動(dòng)，提高 安裝對(duì)接的效率及安全性。活動(dòng)范圍根據(jù)連接柱與底板中間孔形成的圓環(huán)就是整個(gè)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)范圍， S=TIid22-4)(4 , J1為連接柱直徑，毛為中間孔的直徑，
自適應(yīng)平臺(tái)克服摩擦所需要的驅(qū)動(dòng)力F = -N{uk+ukl)ld
其中4為萬向球與支撐板之間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，W1為萬向球內(nèi)部的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，N
為承受的載重，D為萬向球的直徑，因?yàn)槿f向球是均勻分布的，所以在計(jì)算時(shí)近似認(rèn)為每個(gè) 萬向球的載重是相同的。經(jīng)過計(jì)算這個(gè)力是很小的。舉例說明以一個(gè)質(zhì)量為IOOOKg的物體為例，在萬向球直徑為Φ30所需的驅(qū)動(dòng)力 僅為
顯然對(duì)于一個(gè)自重IOOOKg的物體來說，驅(qū)動(dòng)力是非常小的，很容易滿足。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
3
S-
權(quán)利要求
機(jī)械自適應(yīng)輔助對(duì)接平臺(tái)，其特征在于包括平動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)由支撐板(1)、萬向球(2)、底板(3)、連接柱(4)、連接板(5)、電磁制動(dòng)器(6)和基座(7)組成，其中在所述基座(7)內(nèi)安裝所述電磁制動(dòng)器(6)，在該電磁制動(dòng)器(6)上固定所述連接板(5)，在該連接板(5)上固定所述連接柱(4)，所述底板(3)位于所述連接板(5)上方，并該底板(3)支撐在所述基座(7)上，在所述底板(3)上開有連接通孔(3a)，在該底板(3)上固定有一組萬向球(2)，所述支撐板(1)支撐在該組萬向球(2)上，所述連接柱(4)上端穿過所述連接通孔(3a)，并該連接柱(4)上端固定在所述支撐板(1)的下底面，所述連接柱(4)的柱徑小于所述連接通孔(3a)的孔徑；所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由電機(jī)(8)、楔形塊(9)、頂板(10)、限位板(11)、滑動(dòng)導(dǎo)軌(12)、絲桿(13)、球形軸承(14)和軸承座(15)組成，在所述支撐板(1)上端面固定滑動(dòng)導(dǎo)軌(12)，在所述滑動(dòng)導(dǎo)軌(12)上相對(duì)設(shè)置兩個(gè)垂直該滑動(dòng)導(dǎo)軌(12)的所述楔形塊(9)，并該兩個(gè)楔形塊(9)的斜面相對(duì)設(shè)置，在任一所述楔形塊(9)上設(shè)有電機(jī)(8)，該電機(jī)(8)輸出端連接所述絲桿(13)，該絲桿(13)穿過固定所述電機(jī)(8)的楔形塊(9)后與另一所述楔形塊(9)連接，在該兩個(gè)楔形塊(9)兩側(cè)的所述支撐板(1)上端面相對(duì)固定兩個(gè)所述限位板(11)，在所述支撐板(1)上端面中央固定所述軸承座(15)，在所述頂板(10)下端面固定所述球形軸承(14)，該球形軸承(14)支撐在所述軸承座(15)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械自適應(yīng)輔助對(duì)接平臺(tái)，其特征在于所述滑動(dòng)導(dǎo)軌(12) 為兩根，該兩根滑動(dòng)導(dǎo)軌(12)位于所述兩個(gè)限位板(11)的內(nèi)側(cè)，所述絲桿(13)位于所述兩 根滑動(dòng)導(dǎo)軌(12)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械自適應(yīng)輔助對(duì)接平臺(tái)，其特征在于所述一組萬向球(2) 沿所述連接通孔(3a)周向均勻分布有在所述底板(3)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械自適應(yīng)輔助對(duì)接平臺(tái)，其特征在于在所述連接板(5)與 底板(3)之間設(shè)置有導(dǎo)軌軟帶(16)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機(jī)械自適應(yīng)輔助對(duì)接平臺(tái)，它由能夠?qū)崿F(xiàn)平面內(nèi)的兩個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的平動(dòng)機(jī)構(gòu)和能夠?qū)崿F(xiàn)空間內(nèi)兩正交的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于平動(dòng)機(jī)構(gòu)之上，控制電磁制動(dòng)器的通斷電和楔形塊的離與合，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的“鎖死”與“解鎖”功能。本發(fā)明具有靈敏的自適應(yīng)和自調(diào)節(jié)的功能，可以防止工件在配合行程中發(fā)生微量偏移時(shí)出現(xiàn)的過大扭力，使裝配成功，提高了裝配的效率。
文檔編號(hào)B23P19/00GK101954577SQ20101050955
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者孫紅巖, 宋代平, 石萬凱, 謝志江, 賈海軍, 趙萌萌, 陳平 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)