輪式定位與空間運動調姿相結合的自動裝配設備制造技術

一種輪式定位與空間運動調姿相結合的自動裝配裝備，包括：帶有麥克納姆輪的全方位移動定位車以及設置于車身上的四自由度調姿平臺，該四自由度調姿平臺包括：用于承載待調姿大部件的動平臺以及分別與動平臺相連的四個虎克鉸?移動副?球副(UPS)支鏈和一個移動副?球副(PS)支鏈，其中：PS支鏈的球副一端與動平臺相連，移動副一端豎直設置于全方位移動定位車上；UPS支鏈的兩端分別與動平臺和全方位移動定位車轉動連接，本發明專利技術能夠實現水平面內三個自由度的大范圍輪式定位以及空間四個自由度(包括豎直方向的平動和三個方向的轉動)的運動調姿，具有運動范圍大、布置緊湊、控制方式簡單、操作精度高、裝配效率高、成本低廉的特點，能夠實現大部件的自動化精密裝配。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及的是一種航空設備領域的技術，具體是一種輪式定位與空間運動調姿相結合的自動裝配設備。
技術介紹
當前我國大型部件裝配過程中，例如飛機客艙段間的裝配、火箭筒體間的裝配，主要是靠工藝補償和工裝來保證大部件之間裝配精度，且大部分對接裝備需要靠手動調整，少部分對接裝備能夠實現自動調整，但調整范圍僅僅局限于裝配對接位置附近，效率低且工人的勞動強度大，很容易造成磕碰和卡滯，易產生應力，降低裝配質量。針對這一問題，研制一種輪式定位與空間運動調姿相結合的自動裝配設備，增大大型部件位姿調整的范圍，提高生產線的生產效率，在降低工人勞動強度的同時提高裝配質量。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術不能實現垂直于軌道方向的大范圍移動定位，且不能實現繞垂直于水平面軸線的大范圍轉動或平動，容易造成磕碰和卡滯等缺陷，提出了一種輪式定位與空間運動調姿相結合的自動裝配裝備，能夠實現水平面內三個自由度的大范圍輪式定位以及空間四個自由度(包括豎直方向的平動和三個方向的轉動)的運動調姿，具有運動范圍大、布置緊湊、控制方式簡單、操作精度高、裝配效率高、成本低廉的特點，能夠實現大部件的自動化精密裝配。本專利技術是通過以下技術方案實現的：本專利技術包括：帶有麥克納姆輪的全方位移動定位車以及設置于車身上的四自由度調姿平臺，該四自由度調姿平臺包括：用于承載待調姿大部件的動平臺以及分別與動平臺相連的四個虎克鉸-移動副-球副(UPS)支鏈和一個移動副-球副(PS)支鏈，其中：PS支鏈的球副一端與動平臺相連，移動副一端豎直設置于全方位移動定位車上；UPS支鏈的兩端分別與動平臺和全方位移動定位車轉動連接，通過所述四個UPS支鏈中的移動副的伸長或縮短，實現大部件的豎直方向的平動和三個方向的轉動調姿。所述的四個UPS支鏈優選在全方位移動定位車的一側以及在動平臺的一側均呈正方形布置，且在全方位移動定位車的一側構成的正方形的邊長大于在動平臺的一側的正方形邊長。所述的PS支鏈優選與全方位移動定位車以及動平臺分別相連于所述正方形的正中央。所述的UPS支鏈包括：球鉸、球鉸副支承座、上移動副支撐桿、下移動副支撐桿、上十字軸支撐座、下十字軸支撐座和十字軸，其中：球鉸設置在球鉸副支撐座內，上移動副支撐桿上端與球鉸固定連接，下端與下移動副支撐桿滑動連接，十字軸一端與上十字軸支撐座轉動連接，另一端與下十字軸支撐座轉動連接，上十字軸支撐座與下移動副支撐桿固定連接，下十字軸支撐座與全方位輪式定位車的車身轉動連接。所述的上移動副支撐桿和下移動副支撐桿之間設有驅動機構用于驅動移動副伸長和縮短。所述的PS支鏈包括：球鉸副支承座、球鉸、上滑動支撐桿和下滑動支撐桿，其中：球鉸設置在球鉸副支撐座內，上滑動支撐桿一端與球鉸固定連接，另一端與下滑動支撐桿滑動連接，下滑動支撐桿與全方位輪式定位車的車身轉動連接。所述的全方位移動定位車包括：全方位移動定位車的車身和四個麥克納姆輪，其中：四個麥克納姆輪與含有四個麥克納姆輪的全方位移動定位車的車身轉動連接，四個麥克納姆輪均通過伺服電機各自獨立驅動，實現水平面內三個自由度的大范圍移動定位。技術效果與現有技術相比，本專利技術將基于麥克納姆輪的全方位輪式定位車與基于并聯機構空間運動調姿對接裝配設備結合起來，實現了大部件在水平面內三個自由度大范圍輪式定位和在空間內四個自由度的運動調姿，進而實現自動化精密裝配，提高生產效率和裝配質量。在帶有麥克納姆輪的全方位輪式定位車頂部設計四個UPS支鏈和一個PS支鏈，其中四個UPS支鏈的下十字軸支撐座呈正方形布置，球副支座與調整動平臺固定連接，也成正方形布置，且下十字軸支撐座的正方形邊長要大于球副支座形成的正方形；所述的PS支鏈的球副支座位于四個UPS支鏈球副支座形成的正方形的正中央，PS支鏈的下移動副支撐桿位于四個UPS支鏈下十字軸支撐座形成的正方形的正中央。按照計算得到的一定的規律驅動移動副時，可以完成大部件任意四自由度的空間調姿，包括豎直方向的平動自由度和三個方向的轉動自由度；全方位輪式定位車可通過對四個麥克納姆輪的驅動實現水平面內的三個自由度(包括水平面內兩個平動自由度以及一個垂直于水平面的轉動自由度)的全方位輪式定位。該自動裝配設備結合了輪式定位和并聯機構空間運動調姿兩項技術，具有運動范圍大、成本低廉、操作精度高，降低工人勞動強度，提高裝配效率和裝配質量等優點。附圖說明圖1為本專利技術立體結構圖；圖2為本專利技術的正視圖；圖3為本專利技術的左視圖；圖4為本專利技術中帶有麥克納姆輪的全方位輪式定位車示意圖；圖5為本專利技術UPS支鏈示意圖；圖6為本專利技術PS支鏈示意圖；圖7為本專利技術中虎克鉸結構示意圖；圖中：待調姿大部件1、大部件托架2、調整動平臺3、球鉸副支承座4、球鉸5、上移動副支撐桿6、下移動副支撐桿7、驅動機構8、上十字軸支撐座9、十字軸10、下十字軸支撐座11、球鉸副支承座12、球鉸13、上滑動支撐桿14、下滑動支撐桿15、全方位輪式定位車的車身16、麥克納姆輪17、對接大部件18。具體實施方式如圖1所示，本實施例包括：帶有大部件托架2的調整動平臺3、帶有麥克納姆輪17的全方位輪式定位車以及分別與之相連接的四個UPS支鏈和一個PS支鏈，其中：待調姿大部件1與大部件托架2通過圓弧型面接觸連接，大部件托架2對齊平放在調整動平臺3上并與調整動平臺3固定連接。所述的調整動平臺3采用平整加工的鋼板，用來支撐大部件托架2以及待調姿大部件1。本實施例中，四個UPS支鏈的布置形式如圖1至圖3所示，四個UPS支鏈結構完全一樣。如圖4所示，所述的全方位輪式定位車包括：帶有麥克納姆輪的全方位輪式定位車的車身16和四個麥克納姆輪17，其中：四個麥克納姆輪17與帶有麥克納姆輪的全方位輪式定位車的車身16轉動連接，四個麥克納姆輪17均通過伺服電機獨立驅動，實現水平面內三個自由度的大范圍輪式定位。如圖1-3所示，所述的四個UPS支鏈的下十字軸支撐座11呈正方形布置，球鉸副支承座4與調整動平臺3固定連接，也成正方形布置，且下十字軸支撐座11的正方形邊長要大于球副支座4形成的正方形。如圖1-3所示，所述的PS支鏈的球副支撐座12位于四個UPS支鏈球鉸副支承座4形成的正方形的正中央，PS支鏈的下移動副支撐桿15位于四個UPS支鏈下十字軸支撐座11形成的正方形的正中央。如圖1-3、5、7所示，所述的UPS支鏈包括：球鉸5、球鉸副支承座4、上移動副支撐桿6、下移動副支撐桿7、上十字軸支撐座9、下十字軸支撐座11、十字軸10和驅動機構8，其中：球鉸5設置在球鉸副支撐座4內；所述的上移動副支撐桿6上端與球鉸5固定連接，下端與下移動副支撐桿7滑動連接；十字軸10一端與上十字軸支撐座9轉動連接，另一端與下十字軸支撐座11轉動連接；上十字軸支撐座9與下移動副支撐桿7固定連接；下十字軸支撐座11與帶有麥克納姆輪的全方位輪式定位車的車身16固定連接；驅動機構8驅動上移動副支撐桿6和下移動副支撐桿7形成的移動副伸長和縮短。如圖1-3、6所示，所述的PS支鏈包括：球鉸副支承座12、球鉸13、上滑動支撐桿14、下滑動支撐桿15，其中：球鉸13設置在球鉸副支撐座12內；上滑動支撐桿14一端與球鉸13固定連接，另一端與下滑動支撐桿15滑動連接；下滑動支撐桿15與帶有麥克納姆輪的全方位輪式定位車的車本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種輪式定位與空間運動調姿相結合的自動裝配裝備，其特征在于，包括：帶有麥克納姆輪的全方位移動定位車以及設置于車身上的四自由度調姿平臺，該四自由度調姿平臺包括：用于承載待調姿大部件的動平臺以及分別與動平臺相連的四個虎克鉸?移動副?球副(UPS)支鏈和一個移動副?球副(PS)支鏈，其中：PS支鏈的球副一端與動平臺相連，移動副一端豎直設置于全方位移動定位車上；UPS支鏈的兩端分別與動平臺和全方位移動定位車轉動連接，通過所述四個UPS支鏈中的移動副的伸長或縮短，實現大部件的豎直方向的平動和三個方向的轉動調姿。

【技術特征摘要】
1.一種輪式定位與空間運動調姿相結合的自動裝配裝備，其特征在于，包括：帶有麥克納姆輪的全方位移動定位車以及設置于車身上的四自由度調姿平臺，該四自由度調姿平臺包括：用于承載待調姿大部件的動平臺以及分別與動平臺相連的四個虎克鉸-移動副-球副(UPS)支鏈和一個移動副-球副(PS)支鏈，其中：PS支鏈的球副一端與動平臺相連，移動副一端豎直設置于全方位移動定位車上；UPS支鏈的兩端分別與動平臺和全方位移動定位車轉動連接，通過所述四個UPS支鏈中的移動副的伸長或縮短，實現大部件的豎直方向的平動和三個方向的轉動調姿。2.根據權利要求1所述的自動裝配裝備，其特征是，所述的四個UPS支鏈在全方位移動定位車的一側以及在動平臺的一側均呈正方形布置，所述的PS支鏈與全方位移動定位車以及動平臺分別相連于所述正方形的正中央。3.根據權利要求1或2所述的自動裝配裝備，其特征是，所述的四個UPS支鏈在全方位移動定位車的一側構成的正方形的邊長大于在動平臺的一側的正方形邊長。4.根據權利要求1所述的自動裝配裝備，其特征是，所述的UPS支鏈包括：球鉸、球鉸副支承座、上移動副支撐桿、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王皓，于衛東，陳根良，王杰鵬，張壯，趙勇，余海東，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：上海;31