CN108544437A - 一种用于大型结构件的柔性对接设备 - Google Patents

一种用于大型结构件的柔性对接设备 Download PDF

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顿向明
肖丽成
山磊
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Abstract

本发明提供一种用于大型结构件的柔性对接设备，包括安装台、多组柔性调节架和滚珠丝杠。安装台上固定有直线导轨；多组柔性调节架位于安装台的上方位置，且柔性调节架可在直线导轨上来回运动；滚珠丝杠设置于各组柔性调节架之间，用于调节不同组的柔性调节架之间的距离进而调节大型结构件的间距。相比于现有技术，本发明采用钢性与柔性相结合的设计理念，能够实现大型结构件对接时的轴向旋转、升降、俯仰、左右、偏航和前后共六个自由度的灵活调节，使大型结构件在拼装时既可实现高精度对接，又可达到柔性对接，避免大型结构件发生碰撞损坏。

Description

一种用于大型结构件的柔性对接设备
技术领域
本发明涉及大型结构件的自动对接技术，尤其涉及一种用于大型结构件的柔性对接设备。
背景技术
在现有技术中，大型结构件之间的对接主要依靠人工对接，不仅自动化程度低、效率低，而且对接装配的质量容易受到操作人员的经验影响。举例来说，大型结构件放置时，由于人工操作的影响和吊装设备的限制，吊装放置时容易产生不可控的冲击力，造成大型结构件的意外损坏和安全事故。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种用于大型结构件的柔性对接设备，其采用钢性与柔性相结合的设计理念，在不降低对接精度的要求下加入柔性机构，利用皮带的张紧、正反向旋转和丝杠的正反向运动实现大型结构件对接时的轴向旋转、升降、俯仰、左右、偏航和前后共六个自由度的灵活调节。
依据本发明的一个方面，提供了一种柔性对接设备，适用于大型结构件之间的彼此对接，该柔性对接设备包括：
安装台，其上固定有直线导轨；
多组柔性调节架，位于安装台的上方位置，其中，所述柔性调节架在所述直线导轨上来回运动；以及
滚珠丝杠，设置于各组柔性调节架之间，用于调节不同组的所述柔性调节架之间的距离，从而调节大型结构件的间距。
在其中的一实施例，柔性调节架包括：
基座，其上固定有移动平台，移动平台在基座上来回滑动；
支架，位于移动平台上方并与其连接，支架跟随移动平台的滑动而滑动；
防撞限位轮，与支架连接，用于防止待对接的所述大型结构件发生撞击或脱落；
垂直驱动组件，与移动平台连接，垂直驱动组件在移动平台下方沿直线进行滑移；
皮带驱动轮，与垂直驱动组件连接，用于在垂直驱动组件上滑动以调节皮带的张紧；以及
皮带，与皮带驱动轮、张紧轮以及防撞限位轮连接。
在其中的一实施例，皮带驱动轮安装在垂直驱动组件上，并且在所述垂直驱动组件的驱动下实现上下滑动，当每组柔性调节架中的前后调节架与皮带驱动轮同时同速向下滑动时，皮带处于张紧状态，所述大型结构件呈上升姿态；当每组柔性调节架中的前后调节架与皮带驱动轮同时同速向上滑动，皮带处于松弛状态，所述大型结构件呈下降姿态。
在其中的一实施例，于每组柔性调节架的两个柔性调节架中，防撞限位轮、导向轮、驱动杆、从动杆、风琴护套分别和支架连接，驱动杆、从动杆分别和抱臂连接，抱臂和随动轮连接，不同柔性调节架的各自支架通过销孔连接且均与移动平台连接。
在其中的一实施例，于每组柔性调节架中，垂直驱动组件上的轴承和移动平台连接，丝杠螺母和驱动皮带轮连接，丝杠分别和丝杠螺母、轴承、联轴器、电机连接，驱动齿轮和移动平台连接，驱动齿轮和齿条连接，齿条和基座连接，移动平台和滑块连接，滑块和导轨连接，导轨和基座连接。
在其中的一实施例，所述柔性对接设备包括四个柔性调节架，其中，第一柔性调节架和第二柔性调节架分别连接至第一大型结构件，第三柔性调节架和第四柔性调节架分别连接至第二大型结构件。其中，第一柔性调节架和第一滑块连接，第二柔性调节架和第三滑块连接，第三柔性调节架和第四滑块连接，第四柔性调节架和第五滑块连接，第一滑块、第二滑块、第三滑块、第四滑块、第五滑块分别和导轨连接，导轨和安装台连接，第一轴承和第二滑块连接，第二轴承和第四滑块连接，滚珠丝杠分别和第一轴承、第二轴承连接，丝杠螺母和第三滑块连接，联轴器和滚珠丝杠连接，电机和联轴器连接。
在其中的一实施例，所述柔性调节架之间的组合运动用于调节所述大型结构件的轴向旋转、升降、俯仰、左右、偏航以及前后共六个自由度的调节。
在其中的一实施例，于每组柔性调节架中，皮带和防撞限位轮、防撞限位轮、张紧轮、张紧轮以及皮带驱动轮连接，皮带驱动轮正反转可实现大型结构件的轴向旋转；移动平台在驱动齿轮的带动下实现左右平移，移动平台上的机械件也跟随运动从而实现大型结构件的左右平移；皮带驱动轮跟随丝杠螺母上下滑动，通过张紧皮带实现大型结构件的升降及俯仰运动；每组柔性调节架中的两个柔性调节架各自的丝杠作反向运动、同向不同速或单个丝杠运动实现大型结构件的偏航控制。
采用本发明的用于大型结构件彼此对接的柔性对接设备，其包括安装台、多组柔性调节架和滚珠丝杠，安装台上固定有直线导轨，多组柔性调节架位于安装台的上方位置，且柔性调节架可在直线导轨上来回运动，滚珠丝杠设置于各组柔性调节架之间，用于调节不同组的柔性调节架之间的距离进而调节大型结构件的间距。相比于现有技术，本发明采用钢柔结合的设计理念，能够实现大型结构件对接时的轴向旋转、升降、俯仰、左右、偏航和前后共六个自由度的灵活调节，使大型结构件在拼装时既可实现高精度对接，又可达到柔性对接，避免大型结构件发生碰撞损坏。
附图说明
读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，
图1示出依据本发明的一个方面，用于大型结构件彼此对接的柔性对接设备的结构示意图；
图2示出图1的柔性对接设备的运动原理图；
图3示出图1的柔性对接设备的组内柔性调节架的结构图；
图4示出图3的柔性调节架的运动原理图。
数字标记：
柔性调节架1、安装台2、柔性调节架3、柔性调节架4、柔性调节架5、大型结构件6-1、大型结构件6-2、皮带1-1、抱臂1-2-1、抱臂1-2-2、防撞限位轮1-3-1、防撞限位轮1-3-2、张紧轮1-4-1、张紧轮1-4-2、基座1-5、导轨1-6-1、滑块1-6-2、销孔1-7、齿条1-8、驱动齿轮1-9、皮带驱动轮1-10、移动平台1-11、垂直驱动组件1-12、电机1-12-1、联轴器1-12-2、轴承1-12-3、丝杠螺母1-12-4、丝杠1-12-5、风琴护套1-13-1、风琴护套1-13-2、驱动杆1-14-1、驱动杆1-14-2、支架1-15-1、支架1-15-2、从动杆1-16-1、从动杆1-16-2、随动轮1-17-1、随动轮1-17-2、滑块2-1-1、滑块2-1-2、滑块2-1-3、滑块2-1-4、滑块2-1-5、导轨2-2、滚珠丝杠2-3、轴承2-4-1、轴承2-4-2、丝杠螺母2-5、联轴器2-6、电机2-7
具体实施方式
为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
下面参照附图，对本发明各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。
图1示出依据本发明的一个方面，用于大型结构件彼此对接的柔性对接设备的结构示意图，图2示出图1的柔性对接设备的运动原理图，图3示出图1的柔性对接设备的组内柔性调节架的结构图，图4示出图3的柔性调节架的运动原理图。
参照图1至图4，在该实施例中，本申请的柔性对接设备包括安装台2、多组柔性调节架和滚珠丝杠2-3。其中，安装台2上固定有直线导轨2-2，柔性调节架1、柔性调节架3、柔性调节架4和柔性调节架5均位于安装台2的上方位置，且这些柔性调节架可在直线导轨2-2上来回运动。滚珠丝杠2-3设置于各组柔性调节架之间，用于调节不同组的柔性调节架之间的距离，从而调节大型结构件的间距。
在一具体实施例，四个柔性调节架划分为两组，其中，柔性调节架1和柔性调节架3分别连接至大型结构件6-1，柔性调节架4和柔性调节架5分别连接至大型结构件6-2。柔性调节架1和滑块2-1-1连接，柔性调节架3和滑块2-1-3连接，柔性调节架4和滑块2-1-4连接，柔性调节架5和滑块2-1-5连接，滑块2-1-1、滑块2-1-2、滑块2-1-3、滑块2-1-4、滑块2-1-5分别和导轨2-2连接，导轨2-2和安装台2连接，轴承2-4-1和滑块2-1-2连接，轴承2-4-2和滑块2-1-4连接，滚珠丝杠2-3分别和轴承2-4-1、轴承2-4-2连接，丝杠螺母2-5和滑块2-1-3连接，联轴器2-6和滚珠丝杠2-3连接，电机2-7和联轴器2-6连接。由上述可知，支撑同一大型结构件的柔性调节架为一组，组与组之间通过滚珠丝杠相连接，通过调节滚珠丝杠来调节大型结构件之间的前后距离。
进一步而言，以柔性调节架1为例，柔性调节架1包括基座1-5、支架1-15-1、防撞限位轮1-3-1、垂直驱动组件1-12、皮带驱动轮1-10、皮带1-1。其中，基座1-5上固定有移动平台1-11，移动平台1-11在基座1-5上来回滑动。支架1-15-1位于移动平台1-11上方并与其连接，支架1-15-1跟随移动平台1-11的滑动而滑动。防撞限位轮1-3-1与支架1-15-1连接，用于防止待对接的大型结构件发生撞击或脱落。垂直驱动组件1-12与移动平台1-11连接，垂直驱动组件1-12在移动平台1-11下方沿直线进行滑移。皮带驱动轮1-10与垂直驱动组件1-12连接，用于在垂直驱动组件1-12上滑动以调节皮带的张紧。皮带1-1与皮带驱动轮1-10、张紧轮1-4-1及防撞限位轮1-3-1连接。皮带驱动轮1-10安装在垂直驱动组件1-12上，并且在垂直驱动组件1-12的驱动下实现上下滑动，当每组柔性调节架中的前后调节架与皮带驱动轮1-10同时同速向下滑动时，皮带1-1处于张紧状态，大型结构件呈上升姿态；当每组柔性调节架中的前后调节架与皮带驱动轮1-10同时同速向上滑动，皮带1-1处于松弛状态，大型结构件呈下降姿态。
参照图3和图4，在一实施例中，于每组柔性调节架内，防撞限位轮1-3-1、导向轮1-4-1、驱动杆1-14-1、从动杆1-16-1、风琴护套1-13-1分别和支架1-15-1连接，驱动杆1-14-1、从动杆1-16-1分别和抱臂1-2-1连接，抱臂1-2-1和随动轮1-17-1连接。防撞限位轮1-3-2、导向轮1-4-2、驱动杆1-14-2、从动杆1-16-2、风琴护套1-13-2分别和支架1-15-2连接，驱动杆1-14-2、从动杆1-16-2分别和抱臂1-2-2连接，抱臂1-2-2和随动轮1-17-2连接。支架1-15-1和移动平台1-11连接，支架1-15-2和移动平台1-11通过销孔1-7连接。
在每组柔性调节架中，垂直驱动组件1-12上的轴承1-12-3和移动平台1-11连接，丝杠螺母1-12-4和驱动皮带轮1-10连接，丝杠1-12-5分别和丝杠螺母1-12-4、轴承1-12-3、联轴器1-12-2、电机1-12-1连接，驱动齿轮1-9和移动平台1-11连接，驱动齿轮1-9和齿条1-8连接，齿条1-8和基座1-5连接，移动平台1-11和滑块1-6-2连接，滑块1-6-2和导轨1-6-1连接，导轨1-6-1和基座1-5连接。
在一具体实施例，柔性调节架之间的组合运动用于调节大型结构件的轴向旋转、升降、俯仰、左右、偏航以及前后共六个自由度的调节。例如，在每组柔性调节架中，皮带1-1和防撞限位轮1-3-1、防撞限位轮1-3-2、张紧轮1-4-1、张紧轮1-4-2以及皮带驱动轮1-10连接，皮带驱动轮1-10正反转可实现大型结构件的轴向旋转。移动平台1-11在驱动齿轮1-9的带动下实现左右平移，移动平台1-11上的机械件跟随运动从而实现大型结构件的左右平移。皮带驱动轮1-10跟随丝杠螺母1-12-4上下滑动，通过张紧皮带实现大型结构件的升降及俯仰运动。每组柔性调节架中的两个柔性调节架各自的丝杠作反向运动、同向不同速或单个丝杠运动实现大型结构件的偏航控制。
采用本发明的用于大型结构件彼此对接的柔性对接设备，其包括安装台、多组柔性调节架和滚珠丝杠，安装台上固定有直线导轨，多组柔性调节架位于安装台的上方位置，且柔性调节架可在直线导轨上来回运动，滚珠丝杠设置于各组柔性调节架之间，用于调节不同组的柔性调节架之间的距离进而调节大型结构件的间距。相比于现有技术，本发明采用钢柔结合的设计理念，能够实现大型结构件对接时的轴向旋转、升降、俯仰、左右、偏航和前后共六个自由度的灵活调节，使大型结构件在拼装时既可实现高精度对接，又可达到柔性对接，避免大型结构件发生碰撞损坏。
上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种柔性对接设备，适用于大型结构件之间的彼此对接，其特征在于，所述柔性对接设备包括：
安装台(2)，其上固定有直线导轨(2-2)；
多组柔性调节架，位于安装台(2)的上方位置，其中，所述柔性调节架在所述直线导轨(2-2)上来回运动；以及
滚珠丝杠(2-3)，设置于各组柔性调节架之间，用于调节不同组的所述柔性调节架之间的距离，从而调节大型结构件的间距。
2.根据权利要求1所述的柔性对接设备，其特征在于，所述柔性调节架包括：
基座(1-5)，其上固定有移动平台(1-11)，移动平台(1-11)在基座(1-5)上来回滑动；
支架(1-15-1)，位于移动平台(1-11)上方并与其连接，支架(1-15-1)跟随移动平台(1-11)的滑动而滑动；
防撞限位轮(1-3-1)，与支架(1-15-1)连接，用于防止待对接的所述大型结构件发生撞击或脱落；
垂直驱动组件(1-12)，与移动平台(1-11)连接，垂直驱动组件(1-12)在移动平台(1-11)下方沿直线进行滑移；
皮带驱动轮(1-10)，与垂直驱动组件(1-12)连接，用于在垂直驱动组件(1-12)上滑动以调节皮带的张紧；以及
皮带(1-1)，与皮带驱动轮(1-10)、张紧轮(1-4-1)以及防撞限位轮(1-3-1)连接。
3.根据权利要求2所述的柔性对接设备，其特征在于，所述皮带驱动轮(1-10)安装在所述垂直驱动组件(1-12)上，并且在所述垂直驱动组件(1-12)的驱动下实现上下滑动，当每组柔性调节架中的前后调节架与皮带驱动轮(1-10)同时同速向下滑动时，皮带(1-1)处于张紧状态，所述大型结构件呈上升姿态；当每组柔性调节架中的前后调节架与皮带驱动轮(1-10)同时同速向上滑动，皮带(1-1)处于松弛状态，所述大型结构件呈下降姿态。
4.根据权利要求1所述的柔性对接设备，其特征在于，在每组柔性调节架中，
防撞限位轮(1-3-1)、导向轮(1-4-1)、驱动杆(1-14-1)、从动杆(1-16-1)、风琴护套(1-13-1)分别和支架(1-15-1)连接，驱动杆(1-14-1)、从动杆(1-16-1)分别和抱臂(1-2-1)连接，抱臂(1-2-1)和随动轮(1-17-1)连接；
防撞限位轮(1-3-2)、导向轮(1-4-2)、驱动杆(1-14-2)、从动杆(1-16-2)、风琴护套(1-13-2)分别和支架(1-15-2)连接，驱动杆(1-14-2)、从动杆(1-16-2)分别和抱臂(1-2-2)连接，抱臂(1-2-2)和随动轮(1-17-2)连接，
其中，支架(1-15-1)和移动平台(1-11)连接，支架(1-15-2)和移动平台(1-11)通过销孔(1-7)连接。
5.根据权利要求1所述的柔性对接设备，其特征在于，在每组柔性调节架中，
垂直驱动组件(1-12)上的轴承(1-12-3)和移动平台(1-11)连接，丝杠螺母(1-12-4)和驱动皮带轮(1-10)连接，丝杠(1-12-5)分别和丝杠螺母(1-12-4)、轴承(1-12-3)、联轴器(1-12-2)、电机(1-12-1)连接，驱动齿轮(1-9)和移动平台(1-11)连接，驱动齿轮(1-9)和齿条(1-8)连接，齿条(1-8)和基座(1-5)连接，移动平台(1-11)和滑块(1-6-2)连接，滑块(1-6-2)和导轨(1-6-1)连接，导轨(1-6-1)和基座(1-5)连接。
6.根据权利要求1所述的柔性对接设备，其特征在于，所述柔性对接设备包括四个柔性调节架，其中，柔性调节架(1)和柔性调节架(3)分别连接至大型结构件(6-1)，柔性调节架(4)和柔性调节架(5)分别连接至大型结构件(6-2)；
其中，柔性调节架(1)和滑块(2-1-1)连接，柔性调节架(3)和滑块(2-1-3)连接，柔性调节架(4)和滑块(2-1-4)连接，柔性调节架(5)和滑块(2-1-5)连接，滑块(2-1-1)、滑块(2-1-2)、滑块(2-1-3)、滑块(2-1-4)、滑块(2-1-5)分别和导轨(2-2)连接，导轨(2-2)和安装台(2)连接，轴承(2-4-1)和滑块(2-1-2)连接，轴承(2-4-2)和滑块(2-1-4)连接，滚珠丝杠(2-3)分别和轴承(2-4-1)、轴承(2-4-2)连接，丝杠螺母(2-5)和滑块(2-1-3)连接，联轴器(2-6)和滚珠丝杠(2-3)连接，电机(2-7)和联轴器(2-6)连接。
7.根据权利要求1所述的柔性对接设备，其特征在于，所述柔性调节架之间的组合运动用于调节所述大型结构件的轴向旋转、升降、俯仰、左右、偏航以及前后共六个自由度的调节。
8.根据权利要求7所述的柔性对接设备，其特征在于，在每组柔性调节架中，
皮带(1-1)和防撞限位轮(1-3-1)、防撞限位轮(1-3-2)、张紧轮(1-4-1)、张紧轮(1-4-2)以及皮带驱动轮(1-10)连接，皮带驱动轮(1-10)正反转可实现大型结构件的轴向旋转；移动平台(1-11)在驱动齿轮(1-9)的带动下实现左右平移，移动平台(1-11)上的机械件也跟随运动从而实现大型结构件的左右平移；皮带驱动轮(1-10)跟随丝杠螺母(1-12-4)上下滑动，通过张紧皮带实现大型结构件的升降及俯仰运动；每组柔性调节架中的两个柔性调节架各自的丝杠作反向运动、同向不同速或单个丝杠运动实现大型结构件的偏航控制。
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