CN220362459U - 一种高精密快速六自由度定位机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精密快速六自由度定位机构，涉及精密机械设备技术领域，包括定位机构本体，在定位机构本体的侧端设置容纳元件的定位腔，使元件能高效率的在该定位腔中拔插，并在该定位腔内部分布约束元件六个自由度的接触副对***元件进行自动找正，而接触副包括永磁铁和定位钢球，永磁铁提供元件拔插时的闭合力，保证元件每次拔插后闭合力相同，定位钢球作为刚性支撑点，保证耐磨，从而保证元件重复定位精度优于1um。

Description

一种高精密快速六自由度定位机构

技术领域

本实用新型涉及精密机械设备技术领域，具体涉及一种高精密快速六自由度定位机构。

背景技术

在需要快速在线更换元件的精密定位结构中，通常需要该定位结构具备较高的重复定位精度以及较高的拆、装效率，而传统更换方式是通过螺钉或定位销的机构达到定位功能以及较粗糙的定位精度，导致元件在更换过程中拆、装效率低，且重复定位使精度也难以保证。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高精密快速六自由度定位机构，通过在定位机构本体的侧端设置容纳元件的定位腔，使元件能高效率的在该定位腔中拔插，并在该定位腔内部分布约束元件六个自由度的接触副对***元件进行自动找正，保证了元件重复定位精度优于1um。

为达到上述技术目的，本实用新型通过下述技术方案实现：

一种高精密快速六自由度定位机构，包括：

定位机构本体，所述定位机构本体的一侧端设置有容纳元件的定位腔；

所述定位腔的腔壁分布有约束所述元件六个自由度的接触副。

在本方案中，在定位机构本体中设置定位腔的腔壁分布有约束元件六个自由度的接触副，形成六自由度定位结构，并通过接触副提供的闭合力和刚性支撑点对***元件进行自动找正，保证了元件重复定位精度优于1um。

作为所述六自由度定位机构的进一步技术方案，所述定位机构本体包括底座、第一侧板、定位板以及第二侧板，所述定位板上设置有截面形状为L型的定位槽，所述底座、第一侧板以及第二侧板设置于所述定位槽四周形成所述定位腔。

作为所述六自由度定位机构的进一步技术方案，所述接触副包括第一接触副、第二接触副、第三接触副、第四接触副、第五接触副以及第六接触副，所述第一接触副设置于所述第一侧板上，所述第二接触副、所述第三接触副以及所述第六接触副沿所述定位槽水平方向设置于所述定位板上，所述第四接触副和所述第五接触副沿所述定位槽水平方向设置于所述底座上。

在本方案中，第一接触副约束元件的X方向，第二接触副约束元件的RX方向，第三接触副约束元件的RZ方向，第四接触副约束元件的RY方向，第五接触副约束元件的Z方向，第六接触副约束元件的Y方向，通过对元件六个自由度的定位，使每次插拔元件都可以准确地定位，以便进行加工、测量或装配等操作。

作为所述六自由度定位机构的进一步技术方案，为进一步提升定位效果，所述第三接触副以及所述第六接触副分别位于所述第二接触副的两下侧端，所述第三接触副以及所述第六接触副分别与所述第四接触副以及第五接触副对称设置。

作为所述六自由度定位机构的进一步技术方案，所述第一接触副、所述第二接触副、所述第三接触副、所述第四接触副、所述第五接触副以及所述第六接触副均是由永磁铁以及定位钢球组成，所述永磁铁提供闭合力以及所述定位钢球提供刚性支撑。

作为所述六自由度定位机构的进一步技术方案，所述永磁铁以及所述定位钢球胶合于所述定位腔的内腔壁面。

作为所述六自由度定位机构的进一步技术方案，所述永磁铁为钕铁硼材质制成部件，所述定位钢球为硬质合金材质制成部件。

作为所述六自由度定位机构的进一步技术方案，所述永磁铁的头部不超出所述定位腔的内腔壁面，通过非直接接触减小元件的拔插摩擦力，提高拔插效率。

作为所述六自由度定位机构的进一步技术方案，所述定位钢球的头部超出所述定位腔的内腔壁面0.07mm-0.1mm，通过点面接触减小拔插摩擦力，进一步提高拔插效率。

作为所述六自由度定位机构的进一步技术方案，所述定位钢球的直径误差小于0.01mm，通过提高定位钢球的圆度，进一步减小拔插摩擦力，从而提高拔插效率。

从以上技术方案可以看出，本申请提供的一种高精密快速六自由度定位机构，包括定位机构本体，定位机构本体的侧端设置容纳元件的定位腔，使元件能高效率的在该定位腔中拔插，并在该定位腔内部分布约束元件六个自由度的接触副对***元件进行自动找正，而接触副包括永磁铁和定位钢球，永磁铁提供元件拔插时的闭合力，保证元件每次拔插后闭合力相同，定位钢球作为刚性支撑点，保证耐磨，从而保证元件重复定位精度优于1um。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型提供的一种高精密快速六自由度定位机构与元件的装夹示意图；

图2为本实用新型提供的一种高精密快速六自由度定位机构的轴侧结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种高精密快速六自由度定位机构的侧视结构示意图；

图4为图3中标记A-A的剖视结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-元件，2-底座，3-第一侧板，4-定位板，5-第二侧板，6-定位腔，7-永磁铁，8-定位钢球，9-第一接触副，10-第二接触副，11-第三接触副，12-第四接触副，13-第五接触副，14-第六接触副。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

本实施例1提供一种高精密快速六自由度定位机构，如图1所示，包括定位机构本体，定位机构本体的侧端设置容纳元件1的定位腔6，使元件能高效率的在该定位腔6中拔插，并在该定位腔6内部分布约束元件六个自由度的接触副对***元件进行自动找正，具体地，如图2-图4所示，定位机构本体包括底座2、第一侧板3、定位板4以及第二侧板5，定位板4上设置有截面形状为L型的定位槽，底座2与该定位槽的长端连接、第一侧板以及第二侧板设置于定位槽的侧端面形成定位腔6，接触副包括第一接触副9、第二接触副10、第三接触副11、第四接触副12、第五接触副13以及第六接触副14，第一接触副9、第二接触副10、第三接触副11、第四接触副12、第五接触副13以及第六接触副14均是由永磁铁7以及定位钢球8组成，永磁铁7以及定位钢球8通过AB胶胶合于定位腔6的内腔壁面，永磁铁7提供闭合力以及定位钢球8提供刚性支撑，而第一接触副9设置于第一侧板3上用于约束元件的X方向，第二接触副10、第三接触副11以及第六接触副14沿定位槽水平方向设置于定位板4上分别用于约束元件1的RX、RZ以及Y方向，第四接触副12和第五接触副13沿定位槽水平方向设置于底座2上用于约束元件1的RY以及Z方向，从而通过约束六个自由度的接触副对***元件1进行自动找正，保证了元件1重复定位精度优于1um。

在本实施例中，第三接触副11以及第六接触副14也可以位于第二侧板5上，但为进一步提升定位效果，第二接触副10、第三接触副11以及第六接触副14均设置在定位板4上减小组装累计误差，同时第三接触副11以及第六接触副14分别位于第二接触副10的两下侧端，第三接触副11以及第六接触副14分别与第四接触副12以及第五接触副13对称设置。

在本实施例中，永磁铁7为钕铁硼材质制成部件，通过磁吸力对元件1提供装配时的闭合力，保证每次装配后闭合力相同，定位钢球8为硬质合金材质制成部件，定位钢球8作为刚性支撑，硬质合金的高硬度作为支撑点保证了耐磨，从而保证元件1的重复定位精度。

在本实施例中，为减小元件1拔插过程中的摩擦力，提高拔插效率，永磁铁7的头部不超出定位腔6的内腔壁面，通过非直接接触减小元件1的拔插摩擦力，定位钢球8的头部超出定位腔的内腔壁面0.07mm-0.1mm，并且定位钢球8的直径误差小于0.01mm，通过点面接触减小拔插摩擦力，提高元件1的拔插效率。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精密快速六自由度定位机构，其特征在于，包括：

定位机构本体，所述定位机构本体的一侧端设置有容纳元件(1)的定位腔(6)；

所述定位腔(6)的腔壁分布有约束所述元件(1)六个自由度的接触副。

2.根据权利要求1所述的一种高精密快速六自由度定位机构，其特征在于，所述定位机构本体包括底座(2)、第一侧板(3)、定位板(4)以及第二侧板(5)，所述定位板(4)上设置有截面形状为L型的定位槽，所述底座(2)、第一侧板(3)以及第二侧板(5)设置于所述定位槽四周形成所述定位腔(6)。

3.根据权利要求2所述的一种高精密快速六自由度定位机构，其特征在于，所述接触副包括第一接触副(9)、第二接触副(10)、第三接触副(11)、第四接触副(12)、第五接触副(13)以及第六接触副(14)，所述第一接触副(9)设置于所述第一侧板(3)上，所述第二接触副(10)、所述第三接触副(11)以及所述第六接触副(14)沿所述定位槽水平方向设置于所述定位板(4)上，所述第四接触副(12)和所述第五接触副(13)沿所述定位槽水平方向设置于所述底座(2)上。

4.根据权利要求3所述的一种高精密快速六自由度定位机构，其特征在于，所述第三接触副(11)以及所述第六接触副(14)分别位于所述第二接触副(10)的两下侧端，所述第三接触副(11)以及所述第六接触副(14)分别与所述第四接触副(12)以及所述第五接触副(13)对称设置。

5.根据权利要求3所述的一种高精密快速六自由度定位机构，其特征在于，所述第一接触副(9)、所述第二接触副(10)、所述第三接触副(11)、所述第四接触副(12)、所述第五接触副(13)以及所述第六接触副(14)均是由永磁铁(7)以及定位钢球(8)组成。

6.根据权利要求5所述的一种高精密快速六自由度定位机构，其特征在于，所述永磁铁(7)以及所述定位钢球(8)胶合于所述定位腔(6)的内腔壁面。

7.根据权利要求5所述的一种高精密快速六自由度定位机构，其特征在于，所述永磁铁(7)为钕铁硼材质制成部件，所述定位钢球(8)为硬质合金材质制成部件。

8.根据权利要求6所述的一种高精密快速六自由度定位机构，其特征在于，所述永磁铁(7)的头部不超出所述定位腔(6)的内腔壁面。

9.根据权利要求6所述的一种高精密快速六自由度定位机构，其特征在于，所述定位钢球(8)的头部超出所述定位腔(6)的内腔壁面0.07mm-0.1mm。

10.根据权利要求6所述的一种高精密快速六自由度定位机构，其特征在于，所述定位钢球(8)的直径误差小于0.01mm。