CN114102079B - 紧凑型加工装配装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紧凑型加工装配装置，其包括筒体外壳、多条驱动输出分支、中间滑筒、十字轴转向件、运动平台和末端执行器，筒体外壳的第一端滑动设有中间滑筒，且多条驱动输出分支均布设于筒体外壳中，十字轴转向件通过第二连杆设于转向连接件上，且十字轴转向件通过运动平台安装座与运动平台连接，运动平台的中间处设有末端执行器。本发明通过设置中间滑筒，使得中间滑筒能够承受加工装配过程中产生的扭矩，有利于提高末端执行器的移动精度，同时通过气弹簧将中间滑筒向外推出并对装置末端施加预紧力，有效提高末端执行器的加工精度或装配准确性，此外将末端执行器工作所需的管路及线材能够收纳于拖链及中间滑筒中，使得该装置结构更加紧凑。

Description

紧凑型加工装配装置

技术领域

本发明属于机械加工装配技术领域，特别涉及一种紧凑型加工装配装置。

背景技术

随着生产制造的智能化发展，智能制造技术逐渐成为评价一个国家工业制造水平的指标之一。汽车、航空等大型装备制造领域对自动化加工装配精度的需求越来越迫切，例如飞机大型零件的钻孔、锤铆，汽车轮毂、发动机缸体等部件的磨削去毛刺。传统串联机械臂的缺点是累积误差大，关节刚度不足，为了保证末端执行器的运动精度，就必须加大机械臂的本体体积，导致占用空间大，因此提出了一种紧凑型加工装配装置，其末端刚度高，承载能力大，适用于航空航天、汽车等大型装备以及精密机械领域的加工装配，具有一定的实用价值和研究意义。

发明内容

针对以上情况，本发明提供了一种紧凑型加工装配装置，解决了传统机械臂刚度不足以及本体占用空间大的问题，通过中间滑筒外侧壁上的导向槽与外壳内侧壁上的导向块滑动配合，使得中间滑筒能够承受加工装配过程中产生的扭矩，有利于提高末端执行器的移动精度，同时通过气弹簧将中间滑筒向外推出，对转向结构施加预紧力，有效提高了装置末端的刚度，从而提高末端执行器的加工精度或装配准确性。

本发明采用的技术方案是一种紧凑型加工装配装置，其包括筒体外壳、多条驱动输出分支、中间滑筒、十字轴转向件、运动平台和末端执行器，所述筒体外壳的第一端滑动设有所述中间滑筒，且所述中间滑筒包括滑筒前盖、锥形铜套、滑筒筒身、滑筒拉杆、分支管道、滑筒铜环、滑筒后盖、拖链和气弹簧，所述滑筒前盖和滑筒后盖分别设于所述滑筒筒身的两端，所述滑筒拉杆均布设于所述滑筒筒身中，且所述滑筒前盖和滑筒后盖通过所述滑筒拉杆与所述滑筒筒身固定连接，所述分支管道的两端分别通过所述滑筒前盖的前盖通孔及所述滑筒后盖的后盖通孔均布支撑于所述滑筒筒身中，所述锥形铜套设于所述前盖通孔上，且所述锥形铜套与所述分支管道相对应，所述滑筒铜环设于所述滑筒筒身外壁上且靠近所述滑筒后盖，所述拖链的第一端与所述滑筒后盖固连，且所述拖链的第二端穿过所述滑筒后盖与所述筒体外壳的后端安装板固连，所述气弹簧的第一端与所述滑筒前盖固连，且所述气弹簧的第二端与穿过所述滑筒后盖与所述后端安装板固连，所述滑筒筒身外壁上对称设有导向槽，且所述筒体外壳内壁上的导向块滑动设于所述导向槽中；所述多条驱动输出分支均布设于所述筒体外壳中，且所述多条驱动输出分支分别与所述分支管道相对应，每条所述驱动输出分支均包括转向连接件、分支滑管、尼龙套筒、丝杆、丝母、丝杆固定座和伺服电机，所述转向连接件设于所述分支滑管的第一端，所述丝杆的第一端通过轴承支撑于所述尼龙套筒中，且所述尼龙套筒滑动设于所述分支滑管中，所述丝杠的第二端穿过丝杆固定座并通过联轴器与所述伺服电机的输出轴连接，所述伺服电机固定设于所述后端安装板上，且所述丝杆固定座上设有直线编码器，所述丝母的一侧设有丝母座，且所述丝母与所述丝杆传动连接，所述丝母座与所述分支滑管的第二端固定连接，所述丝母的外侧设有丝母座铜套，且所述丝母座铜套滑动设于所述分支管道中；所述十字轴转向件通过第二连杆设于所述转向连接件上，且所述十字轴转向件通过运动平台安装座与所述运动平台连接，所述运动平台的中间处设有所述末端执行器。

进一步地，所述筒体外壳包括前端铜套、筒体和后端安装板，所述前端铜套设于所述筒体的第一端，且所述筒体第一端的内壁上对称设有导向块，所述后端安装板设于所述筒体的第二端。

进一步地，所述十字轴转向件包括运动平台安装座、第一连杆、中间十字轴、连接轴和第二连杆，所述运动平台安装座通过所述连接轴与所述第一连杆转动连接，且所述第一连杆通过所述连接轴与所述中间十字轴转动连接，所述中间十字轴通过所述连接轴与所述第二连杆转动连接。

优选地，所述连接轴的第一端设有滚针轴承和推力球轴承，且所述连接轴的第二端用轴端端盖压紧固定。

进一步地，当所述驱动输出分支均沿远离所述伺服电机的方向伸出时，所述气弹簧能够推动所述中间滑筒沿所述筒体外壳同向运动，当所述驱动输出分支沿靠近所述伺服电机的方向缩回时，所述转向连接件能拖拽所述中间滑筒沿所述筒体外壳同向运动。

优选地，所述滑筒前盖上均布设有与所述分支管道相对应的前盖通孔，所述前盖通孔的内侧面呈锥形面，且所述锥形铜套第一端的外侧面呈锥形面，所述锥形铜套设于所述前盖通孔中，且所述锥形铜套外侧的锥形面与所述前盖通孔内侧的锥形面相贴合。

优选地，所述分支管道的两端均设有L型定位槽，且所述分支管道的两端分别支撑于所述前盖通孔和所述后盖通孔中。

优选地，所述前端铜套的内径等于所述滑筒筒身的外径，且所述滑筒铜环的外径等于所述筒体的内径。

优选地，所述导向块亦可采用滑块和导向滚轮，所述导向槽亦可采用导轨。

优选地，所述拖链及所述中间滑筒中设有用于所述末端执行器的管道及线材。

本发明的特点和有益效果是：

1、本发明提供的一种紧凑型加工装配装置，通过中间滑筒外侧壁上的导向槽与外壳内侧壁上的导向块滑动配合，使得中间滑筒能够承受加工装配过程中产生的扭矩，从而提高了末端执行器的移动精度。

2、本发明提供的一种紧凑型加工装配装置，通过气弹簧将中间滑筒向外推出，可以对该装置的末段关节施加预紧力，能够有效提高装置末端的刚度，从而提高末端执行器的加工精度或装配准确性。

3、本发明提供的一种紧凑型加工装配装置，十字轴转向件通过推力球轴承进行轴向定位，能够提高十字轴转向件的侧向承载能力，减少相对运动零件之间的磨损，从而提高装置末端的运动精度和刚度。

4、本发明提供的一种紧凑型加工装配装置，末端执行器工作所需的管路和线材能够收纳于拖链及中间滑筒中，能够使装置结构更加紧凑，提高了装置的整体防护性能。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的整体结构主视图；

图3是本发明的筒体外壳的结构示意图；

图4是本发明的中间滑筒和筒体外壳配合安装示意图；

图5是本发明的中间滑筒和筒体外壳配合安装左视图；

图6是本发明的中间滑筒部分部件***示意图；

图7是本发明的驱动输出分支的结构示意图；

图8是本发明的十字轴转向件结构示意图；

图9是本发明末端执行器的管路及线材布线方式示意图。

主要附图标记：

筒体外壳1；前端铜套101；筒体102；导向块103；后端安装板104；驱动输出分支2；转向连接件2001；分支滑管2002；尼龙套筒2003；轴承2004；丝杆2005；丝母座2006；丝母2007；丝母座铜套2008；丝杆固定座2009；直线编码器2010；联轴器2011；伺服电机2012；中间滑筒3；滑筒前盖301；前盖通孔3011；锥形铜套302；滑筒筒身303；导向槽3031；滑筒拉杆304；分支管道305；滑筒铜环306；滑筒后盖307；后盖通孔3071；拖链308；气弹簧309；十字轴转向件4；运动平台安装座401；第一连杆402；中间十字轴403；滚针轴承404；推力球轴承405；连接轴406；轴端端盖407；第二连杆408；运动平台5；末端执行器6；管道及线材7。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

本发明提供一种紧凑型加工装配装置，如图1和图2所示，其包括筒体外壳1、多条驱动输出分支2、中间滑筒3、十字轴转向件4、运动平台5和末端执行器6。

如图3所示，筒体外壳1包括前端铜套101、筒体102和后端安装板104，前端铜套101设于筒体102的第一端，且筒体102第一端的内壁上对称设有导向块103，后端安装板104设于筒体102的第二端。

如图4、图5和图6所示，筒体外壳1的第一端滑动设有中间滑筒3，且中间滑筒3包括滑筒前盖301、锥形铜套302、滑筒筒身303、滑筒拉杆304、分支管道305、滑筒铜环306、滑筒后盖307、拖链308和气弹簧309，滑筒前盖301和滑筒后盖307分别设于滑筒筒身303的两端，滑筒拉杆304均布设于滑筒筒身303中，且滑筒前盖301和滑筒后盖307通过滑筒拉杆304与滑筒筒身303固定连接，分支管道305的两端分别通过滑筒前盖301的前盖通孔3011及滑筒后盖307的后盖通孔3071均布支撑于滑筒筒身303中，锥形铜套302设于前盖通孔3011上，前盖通孔3011具有一定锥度且锥度和锥形铜套302的锥度相同，且锥形铜套302与分支管道305相对应，锥形铜套有切口，随着固定螺栓拧紧锥形铜套302被压紧，从而减小通孔直径，达到调节通孔和分支滑管2002之间配合间隙补偿磨损的目的。

滑筒铜环306设于滑筒筒身303外壁上且靠近滑筒后盖307，拖链308的第一端与滑筒后盖307固连，且拖链308的第二端穿过滑筒后盖307与筒体外壳1的后端安装板104固连，气弹簧309的第一端与滑筒前盖301固连，且气弹簧309的第二端与穿过滑筒后盖307与后端安装板104固连，滑筒筒身303外壁上对称设有导向槽3031，且筒体外壳1内壁上的导向块103滑动设于导向槽3031中。

如图5所示，前端铜套101的内径等于滑筒筒身303的外径，且滑筒铜环306的外径等于筒体102的内径。

在一种优选方式中，导向块104亦可采用滑块和导向滚轮，导向槽3031亦可采用导轨。

如图6所示，滑筒前盖301上均布设有与分支管道305相对应的前盖通孔3011，前盖通孔3011的内侧面呈锥形面，且锥形铜套302第一端的外侧面呈锥形面，锥形铜套302设于前盖通孔3011中，且锥形铜套302外侧的锥形面与前盖通孔3011内侧的锥形面相贴合。

优选地，分支管道305的两端均设有L型定位槽，且分支管道305的两端分别支撑于前盖通孔3011和后盖通孔3071中。

如图7所示，多条驱动输出分支2均布设于筒体外壳1中，且多条驱动输出分支2分别与分支管道305相对应，每条驱动输出分支2均包括转向连接件2001、分支滑管2002、尼龙套筒2003、丝杆2005、丝母2007、丝杆固定座2009和伺服电机2012，转向连接件2001设于分支滑管2002的第一端，丝杆2005的第一端通过轴承2004支撑于尼龙套筒2003中，且尼龙套筒2003滑动设于分支滑管2002中，丝杠2005的第二端穿过丝杆固定座2009并通过联轴器2011与伺服电机2012的输出轴连接，伺服电机2012固定设于后端安装板104上，且丝杆固定座2009上设有直线编码器2010，丝母2007的一侧设有丝母座2006，且丝母2007与丝杆2005传动连接，丝母座2006与分支滑管2002的第二端固定连接，丝母2007的外侧设有丝母座铜套2008，且丝母座铜套2008滑动设于分支管道2002中。

如图1～图8所示，十字轴转向件4通过第二连杆408设于转向连接件2001上，且十字轴转向件4通过运动平台安装座401与运动平台5连接，运动平台5的中间处设有末端执行器6。

如图8所示，十字轴转向件4包括运动平台安装座401、第一连杆402、中间十字轴403、连接轴406和第二连杆408，运动平台安装座401通过连接轴406与第一连杆402转动连接，且第一连杆402通过连接轴406与中间十字轴403转动连接，中间十字轴403通过连接轴406与第二连杆408转动连接。连接轴406的第一端设有滚针轴承404和推力球轴承405，且连接轴406的第二端用轴端端盖407压紧固定。

优选地，十字轴转向件4滚针轴承404和推力球轴承405安装于第一连杆402和中间十字轴403内部，滚针轴承404和推力球轴承405布置顺序可以调换，滚针轴承404和推力球轴承405可以替换为其他轴承，轴端端盖407可替换为螺栓。

如图9所示，当驱动输出分支2均沿远离伺服电机2012的方向伸出时，气弹簧309能够推动中间滑筒3沿筒体外壳1同向运动，当驱动输出分支2沿靠近伺服电机2012的方向缩回时，转向连接件2001能拖拽中间滑筒3沿筒体外壳1同向运动。

如图9所示，拖链308及中间滑筒3中设有用于末端执行器6的管道及线材7。当中间滑筒3相对筒体外壳1向外伸出时，拖链308能够带动末端执行器6的管道及线材7从滑筒后盖307的开口处伸出，当中间滑筒3相对筒体外壳1向内收回时，拖链308回收折叠能够将末端执行器6的管道及线材7收于中间滑筒3内部。

优选地，筒体外壳1上能够安装于其他运动机构，组成多自由度装配设备。

本发明的具体操作步骤如下：

如图1～图9所示，本发明的一种紧凑型加工装配装置，其包括筒体外壳1、多条驱动输出分支2、中间滑筒3、十字轴转向件4、运动平台5和末端执行器6，筒体外壳1的第一端滑动设有中间滑筒3，多条驱动输出分支2均布设于筒体外壳1中，且十字轴转向件4通过第二连杆408设于转向连接件2001上，且十字轴转向件4通过运动平台安装座401与运动平台5连接，运动平台5的中间处设有末端执行器6。

在进行加工装配时，首先启动多条驱动输出分支2的伺服电机2012，伺服电机2012通过联轴器2011带动丝杆2005转动，丝杆2005转动带动丝母2007沿丝杆2005轴线方向移动从而驱动分支滑筒2002沿丝杆2005轴线方向同步移动，多条驱动输出分支2的移动控制相互独立，通过改变其对应的十字轴转向件4的位置，实现末端平台5的位姿改变。同时当驱动输出分支2均沿远离伺服电机2012的方向伸出时，气弹簧309推动中间滑筒3沿筒体外壳1沿筒身轴线方向同向运动，中间滑筒3抵紧位移最小的分支末端，拖链308带动末端执行器6的管道及线材7从滑筒后盖307的开口处伸出，当位移最小的驱动输出分支2沿靠近伺服电机2012方向缩回时，对应驱动输出分支2的转向结构连接件2001能够实现拖拽中间滑筒3沿筒体外壳1沿筒体轴线方向同向运动，将中间滑筒3收回安装外壳1内部，拖链308回收折叠将末端执行器6的管道及线材7收于中间滑筒3内部。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种紧凑型加工装配装置，其特征在于，其包括筒体外壳、多条驱动输出分支、中间滑筒、十字轴转向件、运动平台和末端执行器，

所述筒体外壳的第一端滑动设有所述中间滑筒，且所述中间滑筒包括滑筒前盖、锥形铜套、滑筒筒身、滑筒拉杆、分支管道、滑筒铜环、滑筒后盖、拖链和气弹簧，所述滑筒前盖和滑筒后盖分别设于所述滑筒筒身的两端，所述滑筒拉杆均布设于所述滑筒筒身中，且所述滑筒前盖和滑筒后盖通过所述滑筒拉杆与所述滑筒筒身固定连接，所述分支管道的两端分别通过所述滑筒前盖的前盖通孔及所述滑筒后盖的后盖通孔均布支撑于所述滑筒筒身中，所述锥形铜套设于所述前盖通孔上，且所述锥形铜套与所述分支管道相对应，所述滑筒铜环设于所述滑筒筒身外壁上且靠近所述滑筒后盖，所述拖链的第一端与所述滑筒后盖固连，且所述拖链的第二端穿过所述滑筒后盖与所述筒体外壳的后端安装板固连，所述气弹簧的第一端与所述滑筒前盖固连，且所述气弹簧的第二端与穿过所述滑筒后盖与所述后端安装板固连，所述滑筒筒身外壁上对称设有导向槽，且所述筒体外壳内壁上的导向块滑动设于所述导向槽中；

所述多条驱动输出分支均布设于所述筒体外壳中，且所述多条驱动输出分支分别与所述分支管道相对应，每条所述驱动输出分支均包括转向连接件、分支滑管、尼龙套筒、丝杆、丝母、丝杆固定座和伺服电机，所述转向连接件设于所述分支滑管的第一端，所述丝杆的第一端通过轴承支撑于所述尼龙套筒中，且所述尼龙套筒滑动设于所述分支滑管中，所述丝杆的第二端穿过丝杆固定座并通过联轴器与所述伺服电机的输出轴连接，所述伺服电机固定设于所述后端安装板上，且所述丝杆固定座上设有直线编码器，所述丝母的一侧设有丝母座，且所述丝母与所述丝杆传动连接，所述丝母座与所述分支滑管的第二端固定连接，所述丝母的外侧设有丝母座铜套，且所述丝母座铜套滑动设于所述分支管道中；

所述十字轴转向件通过第二连杆设于所述转向连接件上，且所述十字轴转向件通过运动平台安装座与所述运动平台连接，所述运动平台的中间处设有所述末端执行器。

2.根据权利要求1所述的紧凑型加工装配装置，其特征在于，所述筒体外壳包括前端铜套、筒体和后端安装板，所述前端铜套设于所述筒体的第一端，且所述筒体第一端的内壁上对称设有导向块，所述后端安装板设于所述筒体的第二端。

3.根据权利要求1所述的紧凑型加工装配装置，其特征在于，所述十字轴转向件包括运动平台安装座、第一连杆、中间十字轴、连接轴和第二连杆，所述运动平台安装座通过所述连接轴与所述第一连杆转动连接，且所述第一连杆通过所述连接轴与所述中间十字轴转动连接，所述中间十字轴通过所述连接轴与所述第二连杆转动连接。

4.根据权利要求3所述的紧凑型加工装配装置，其特征在于，所述连接轴的第一端设有滚针轴承和推力球轴承，且所述连接轴的第二端用轴端端盖压紧固定。

5.根据权利要求1所述的紧凑型加工装配装置，其特征在于，当所述驱动输出分支均沿远离所述伺服电机的方向伸出时，所述气弹簧能够推动所述中间滑筒沿所述筒体外壳同向运动，当所述驱动输出分支沿靠近所述伺服电机的方向缩回时，所述转向连接件能拖拽所述中间滑筒沿所述筒体外壳同向运动。

6.根据权利要求1所述的紧凑型加工装配装置，其特征在于，所述滑筒前盖上均布设有与所述分支管道相对应的前盖通孔，所述前盖通孔的内侧面呈锥形面，且所述锥形铜套第一端的外侧面呈锥形面，所述锥形铜套设于所述前盖通孔中，且所述锥形铜套外侧的锥形面与所述前盖通孔内侧的锥形面相贴合。

7.根据权利要求1所述的紧凑型加工装配装置，其特征在于，所述分支管道的两端均设有L型定位槽，且所述分支管道的两端分别支撑于所述前盖通孔和所述后盖通孔中。

8.根据权利要求2所述的紧凑型加工装配装置，其特征在于，所述前端铜套的内径等于所述滑筒筒身的外径，且所述滑筒铜环的外径等于所述筒体的内径。

9.根据权利要求1所述的紧凑型加工装配装置，其特征在于，所述导向块采用滑块或导向滚轮，所述导向槽采用导轨。

10.根据权利要求1所述的紧凑型加工装配装置，其特征在于，所述拖链及所述中间滑筒中设有用于所述末端执行器的管道及线材。

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