一種氣浮式柔性牽引對接裝配平臺的製作方法
2023-07-24 01:12:31 4
本發明涉及柔性裝配技術領域，具體涉及一種氣浮式柔性牽引對接裝配平臺。
背景技術：
柔性裝配技術在尖端裝備的製造中至關重要。在尖端裝備的製造領域中，存在一類包含兩個重型組件的機械產品，這類產品在裝配過程中一個重要的過程在於組件之間的對接。顯然，由操作人員通過手工方式直接對接兩組件只適用於組件重量較輕的情況，而對於重型組件，只能依靠產品生產配套的對接牽引平臺。目前，對接裝配平臺主要是機械式對接平臺，這類平臺的對接牽引機構和位姿調整機構均以機械軸承作為核心機構，存在產品柔性適應性差、機構複雜、對接柔順程度差等問題，限制了產品的裝配效率和裝配質量。
基於氣體潤滑技術的機械設備核心機構為氣浮機構，氣浮機構主要用來實現產品組件的水平面三自由位置和姿態的無摩擦運動。這樣，由於無摩擦力的影響，產品各自由度位置姿態調整的驅動所需的驅動力能夠極大的減小，從而保證產品裝配過程中水平面上的三個自由度的柔順性。
柔性繩具有隻承受拉力，不承受切向力的特點。基於這一點，利用柔性繩牽引組件運動，可以在保證組件在對接方向收牽引力的同時，橫向不受牽引機構所帶來的幹擾力。這樣利用柔性繩牽引機構與氣浮機構配合，可以保證組件被牽引的同時，橫向保持自由狀態。
技術實現要素：
本發明為了解決現有對接裝配平臺存在柔性適應性差、機構複雜、對接柔順程度差的問題，進而提出一種氣浮式柔性牽引對接裝配平臺。
本發明為解決上述技術問題採取的技術方案是：
一種氣浮式柔性牽引對接裝配平臺包括前對接牽引託架、後對接牽引託架、柔性牽引機構和氣浮平臺，前對接牽引託架設置在第一對接組件的下端，後對接牽引託架設置在第二對接組件的下端，前對接牽引託架和後對接牽引託架沿長度方向設置在氣浮平臺的上端面上，柔性牽引機構的一端設置在氣浮平臺的上端面上，柔性牽引機構的另一端設置在後對接牽引託架上，前對接牽引託架實現對第一對接組件俯仰角度的調整，後對接牽引託架實現對第二對接組件滾轉角度和高度的調整，柔性牽引機構實現對第一對接組件和第二對接組件之間的牽引對接。
本發明與現有技術相比包含的有益效果是：
氣浮式柔性牽引對接裝配平臺，可以實現機械裝備生產中兩個重型組件的機械產品的柔性化自動對接裝配。通過採用氣體潤滑技術，極大的減小了組件之間進行位置、姿態調整以及對接牽引所需的驅動力，進而改善了對接裝配平臺對產品的柔性適應性，並且簡化了機構的複雜程度。同時，通過採用基於柔性繩的對接牽引機構，使組件在對接方向收牽引力的同時，橫向不受由牽引機構所帶來的幹擾力。這樣保證了組件被牽引的同時，橫向保持自由狀態，可以很好的提高組件對接過程的對接柔順程度。
附圖說明
圖1是本發明整體結構的軸測圖；
圖2是本發明整體結構的主視圖；
圖3是本發明中前對接牽引託架3的軸測圖；
圖4是本發明中柔性牽引機構4的軸測圖；
圖5是本發明中後對接牽引託架5的軸測圖。
具體實施方式
具體實施方式一：結合圖1至圖5說明本實施方式，本實施方式所述一種氣浮式柔性牽引對接裝配平臺包括前對接牽引託架3、後對接牽引託架5、柔性牽引機構4和氣浮平臺6，前對接牽引託架3設置在第一對接組件1的下端，後對接牽引託架5設置在第二對接組件2的下端，前對接牽引託架3和後對接牽引託架5沿長度方向設置在氣浮平臺6的上端面上，柔性牽引機構4的一端設置在氣浮平臺6的上端面上，柔性牽引機構4的另一端設置在後對接牽引託架5上，前對接牽引託架3實現對第一對接組件1俯仰角度的調整，後對接牽引託架5實現對第二對接組件2滾轉角度和高度的調整，柔性牽引機構4實現對第一對接組件1和第二對接組件2之間的牽引對接。
本實施方式中氣浮平臺6為一塊矩形平板結構，其上表面可以用於支撐氣浮機構和滿足氣浮機構的工作要求。以氣浮平臺6的長邊方向定義為平臺的前後方向，短邊方向定義為左右方向，厚度方向定義為高度方向。
前對接牽引託架3可以實現第一對接組件1的俯仰姿態調整，後對接牽引託架5可以實現第二對接組件2的滾轉姿態調整和高度調整，柔性牽引機構3可以實現第一對接組件1與第二對接組件2之間的對接動作。
本實施方式所提供的氣浮式柔性牽引對接裝配平臺的工作過程包括牽引對接及後退、俯仰偏差調整、滾轉偏差調整以及垂直高度調整。通過這四個工作過程可以實現機械產品的兩個產品組件的裝配。
具體實施方式二：結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述前對接牽引託架3包括前升降平臺3-3、俯仰平臺3-6、支撐機構3-7、前浮動平臺3-9、前電機3-11、前滑塊3-12、兩個前託架3-1、兩個前升降機3-4和四個前氣足3-10，前浮動平臺3-9下端面的四個角分別各設有一個前氣足3-10，前浮動平臺3-9上端面長度方向的一側設有兩個前升降機3-4，兩個前升降機3-4沿前浮動平臺3-9的寬度方向上設置，前升降機3-4與前電機3-11連接，兩個前升降機3-4的上端固接有前升降平臺3-3，前升降平臺3-3的上端面上沿浮動平臺3-9的寬度方向鉸接有前滑塊3-12，俯仰平臺3-6下端面的一側沿長度方向設有前直線導軌，前滑塊3-12與卡裝在前直線導軌的外側，前浮動平臺3-9上端面長度方向的另一側固接有支撐機構3-7，支撐機構3-7的上端與俯仰平臺3-6下端面的另一側鉸接，俯仰平臺3-6的上端面上沿長度方向設有兩個前託架3-1，第一對接組件1設置在前託架3-1內。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。
本實施方式中前對接牽引託架3用來託舉第一對接組件1。
前對接牽引託架3可以實現第一對接組件1的俯仰姿態調整，同時利用自身的氣浮機構為對接組件1提供水平面上三自由的無摩擦運動環境。
前對接牽引託架3主體為前浮動平臺3-9，前浮動平臺3-9下方四角裝有四套前氣足3-10，用來支撐前氣足3-10其以上的所有部分，並提供水平面三自由度無摩擦運動環境。
前浮動平臺3-9上表面的一端設有兩個前升降機3-4，兩個前升降機3-4共同由前電機3-11驅動。這樣通過前電機3-11可以實現兩個前升降機3-4的同步上升、下降。
兩個前升降機3-4共同支撐前升降平臺3-3。
前升降平臺3-3的上方通過鉸接的方式與前滑塊3-12相連，這樣前滑塊3-12可以與前升降平臺3-3相對做俯仰運動。
前滑塊3-12與俯仰平臺3-6通過平行於俯仰平臺3-6前後方向前直線導軌連接，這樣前滑塊3-12可以與俯仰平臺3-6沿前後方向相對運動。
前浮動平臺3-9的上表面的另一端固連著支撐機構3-7。
支撐機構3-7上端通過鉸接的方式與俯仰平臺3-6連接，這樣支撐機構3-7可與俯仰平臺3-6做相對俯仰運動。
工作過程中，兩個前託架3-1共同託舉第一對接組件1，並與第一對接組件1固連。
具體實施方式三：結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述前對接牽引託架3還包括前減速機3-5，前電機3-11通過前減速機3-5與前升降機3-4連接。其它組成和連接方式與具體實施方式二相同。
具體實施方式四：結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述前對接牽引託架3還包括四個前壓力傳感器3-2，前壓力傳感器3-2設置在前託架3-1與俯仰平臺3-6之間，每個前託架3-1的下端均對稱設有兩個前壓力傳感器3-2。其它組成和連接方式與具體實施方式二或三相同。
俯仰平臺3-6的上表面通過四個壓力傳感器3-2分別支撐位於俯仰平臺3-6上表面兩端的兩個前託架3-1。
具體實施方式五：結合圖1、圖2和圖5說明本實施方式，本實施方式所述後對接牽引託架5包括後第一升降平臺5-3、後浮動平臺5-6、滾轉平臺5-7、後第二升降平臺5-8、後第二電機5-10、後滑塊5-13、固定塊5-14、後第一電機5-15、兩個後第一升降機5-4、兩個後託架5-1和四個後氣足5-12，後浮動平臺5-6下端面的四個角分別各設有一個後氣足5-12，後浮動平臺5-6上端面寬度方向的一側設有兩個後第一升降機5-4，兩個後第一升降機5-4沿後浮動平臺5-6的長度方向上設置，後第一升降機5-4與後第一電機5-15連接，兩個後第一升降機5-4的上端固接有後第一升降平臺5-3，後第一升降平臺5-3的上端面上沿後浮動平臺5-6的長度方向鉸接有後滑塊5-13，滾轉平臺5-7下端面的一側平行設有兩個後直線導軌，每個後直線導軌均滾轉平臺5-7的沿寬度方向設置，後滑塊5-13卡裝在兩個後直線導軌的外側，後浮動平臺5-6上端面寬度方向的另一側設有兩個後第二升降機5-9，兩個後第二升降機5-9沿後浮動平臺5-6的長度方向上設置，後第二升降機5-9與後第二電機5-10連接，兩個後第二升降機5-9的上端固接有後第二升降平臺5-8，後第二升降平臺5-8的上端面通過固定塊5-14與滾轉平臺5-7下端面的另一側固接，滾轉平臺5-7的上端面上沿長度方向設有兩個後託架5-1，第二對接組件2設置在後託架5-1內。其它組成和連接方式與具體實施方式四相同。
本實施方式中後對接牽引託架5用來託舉第二對接組件2。
後對接牽引託架5可以實現第二對接組件2的滾轉姿態調整和高度調整，同時利用自身的氣浮機構為第二對接組件2提供水平面上三自由的無摩擦運動環境。
後對接牽引託架5主體為後浮動平臺5-6，後浮動平臺5-6下方四角裝有四套後氣足5-12，用來支撐後氣足5-12其以上的所有部分，並提供水平面三自由度無摩擦運動環境。
後浮動平臺5-6上表面沿左右方向的一側設有兩個後第一升降機5-4，兩個後第一升降機5-4共同由後第一電機5-15驅動。這樣通過後第一電機5-15可以實現兩個後第一升降機5-4的同步上升、下降。
兩個後第一升降機5-4共同支撐後第一升降平臺5-3。
後第一升降平臺5-3的上方通過鉸接的方式與後滑塊5-13相連，這樣後滑塊5-13可以與後第一升降平臺5-3相對做滾轉運動。
後滑塊5-13與滾轉平臺5-7通過平行於滾轉平臺5-7左右方向後直線導軌連接，這樣後滑塊5-13可以與滾轉平臺5-7左右方向相對運動。
後浮動平臺5-6上表面沿左右方向的另一側設有兩個後第二升降機5-9，兩個後第二升降機5-9共同由後第二電機5-10驅動。這樣通過後第二電機5-10可以實現兩個後第二升降機5-9的同步上升、下降。
兩個後第二升降機5-9共同支撐後第二升降平臺5-8。
後第二升降平臺5-8的上方通過固連的方式與固定塊5-14相連。
固定塊5-14與滾轉平臺5-7下表面固連。
工作過程中，兩個後託架5-1共同託舉第二對接組件2，並與第二對接組件2固連。
具體實施方式六：結合圖1、圖2和圖5說明本實施方式，本實施方式所述後對接牽引託架5還包括後第一減速機5-5和後第二減速機5-11，後第一電機5-15通過後第一減速機5-5與後第一升降機5-4連接，後第二電機5-10通過後第二減速機5-11與後第二升降機5-9連接。其它組成和連接方式與具體實施方式五相同。
具體實施方式七：結合圖1、圖2和圖5說明本實施方式，本實施方式所述後對接牽引託架5還包括四個後壓力傳感器5-2，後壓力傳感器5-2設置在後託架5-1與滾轉平臺5-7之間，每個後託架5-1的下端均對稱設有兩個後壓力傳感器5-2。其它組成和連接方式與具體實施方式六相同。
滾轉平臺5-7的上表面通過四個後壓力傳感器5-2分別支撐位於滾轉平臺5-7上表面兩端的兩個後託架5-1。
具體實施方式八：結合圖1、圖2和圖4說明本實施方式，本實施方式所述柔性牽引機構4包括驅動電機4-1、前滑輪4-2、前支座4-3、柔性牽引繩4-4、兩個壓力傳感器4-5、繩索固定機構3-8和後滑輪組件5-16，前支座4-3固接在氣浮平臺6上端面靠近前對接牽引託架3的一側，前滑輪4-2與前支座4-3轉動連接，繩索固定機構3-8固接在前浮動平臺3-9的上端面上，後滑輪組件5-16設置在後浮動平臺5-6的上端面上，柔性牽引繩4-4的一端與繩索固定機構3-8的一側固接，柔性牽引繩4-4的另一端由先至後依次繞過錢滑輪4-2和後滑輪組件5-16且與繩索固定機構3-8的另一側固接。其它組成和連接方式與具體實施方式五、六或七相同。
前浮動平臺3-9的上表面裝有繩索固定機構3-8作為柔性牽引機構4的著力點。
後浮動平臺5-6的上表面裝有後滑輪組件5-16作為柔性牽引機構4的著力點。
本實施方式中柔性牽引繩4-4連接繩索固定機構3-8，柔性牽引繩4-4從繩索固定機構3-8的一端出發通過前滑輪4-2轉向，然後通過後滑輪組件5-16再次轉向，最終回到繩索固定機構3-8的另一端。
氣浮式柔性牽引對接裝配平臺的工作過程包括：牽引對接及後退、俯仰偏差調整、滾轉偏差調整以及垂直高度調整。通過這四個工作過程可以實現機械產品的第一對接組件1和第二對接組件2對接裝配。
本實施方式中前滑輪4-2、繩索固定機構3-8和後滑輪組件5-16共線設置。
具體實施方式九：結合圖1、圖2和圖4說明本實施方式，本實施方式所述繩索固定機構3-8的兩側分別各設有一個拉力傳感器4-5，柔性牽引繩4-4的兩端通過拉力傳感器4-5與繩索固定機構3-8連接。其它組成和連接方式與具體實施方式八相同。
具體實施方式十：結合圖1、圖2、圖3和圖5說明本實施方式，本實施方式所述前直線導軌和後直線導軌的兩端均設有限位器。其它組成和連接方式與具體實施方式九相同。
如此設計便於實現對裝配平臺加以保護，防止前滑塊3-12和後滑塊5-13脫出導軌。
工作原理
氣浮式柔性牽引對接裝配平臺的工作過程包括：牽引對接及後退、俯仰偏差調整、滾轉偏差調整以及垂直高度調整。通過這四個工作過程可以實現機械產品的第一對接組件1和第二對接組件2對接裝配。
牽引對接及後退：操作人員控制驅動電機4-2帶動柔性牽引繩4-4通過拉動繩索固定機構3-8，實現第一對接組件1與第二對接組件2之間的相對靠近和遠離。對接過程中，操作人員根據拉力傳感器4-5採集的拉力數據判斷兩個組件的相對姿態是否正常。如果正常，可以控制組件對接，否則應後退並調整姿態，直至拉力數據正常位置。
俯仰偏差調整：在對接過程中，操作人員目測觀察第一對接組件1與第二對接組件2是否存在俯仰姿態偏差。或者當第一對接組件1與第二對接組件2發生接觸時，根據前壓力傳感器3-2和後壓力傳感器5-2判斷兩組件之間是否存在相對俯仰偏差。如果存在，應進行俯仰偏差調整。調整過程中，操作人員控制前電機3-11帶動前減速機3-5進而帶動兩個前升降機3-4上升、下降。兩個前升降機3-4驅動前升降平臺3-3上升、下降，即可帶動俯仰平臺3-6的一端升降。而俯仰平臺3-6的另一端和支撐機構3-7的鉸接部分在此過程中作為支點，實現俯仰平臺的俯仰姿態調整，進而帶動第一對接組件1做俯仰姿態調整。
滾轉偏差調整：在對接過程中，操作人員目測觀察第一對接組件1與第二對接組件2是否存在滾轉姿態偏差。或者當第一對接組件1與第二對接組件2發生接觸時，根據前壓力傳感器3-2和後壓力傳感器5-2判斷兩組件之間是否存在相對滾轉偏差。如果存在，應進行滾轉偏差調整。調整過程中，操作人員控制後第一電機5-15和後第二電機5-10反向運動，帶動相應的減速機，進而帶動後第一升降平臺5-3和後第二升降平臺5-8反向運動，即可帶動滾轉平臺5-7的滾轉姿態調整，進而帶動第二對接組件2做滾轉姿態調整。
垂直高度調整：在對接過程中，操作人員應目測觀察第一對接組件1與第二對接組件2是否存在垂直高度偏差。或者當第一對接組件1與第二對接組件2發生接觸時，根據前壓力傳感器3-2和後壓力傳感器5-2判斷兩組件之間是否存在相對垂直高度偏差。如果存在，應進行垂直高度調整。調整過程中，操作人員控制後第一電機5-15和後第二電機5-10同向運動，帶動相應的減速機，進而帶動後第一升降平臺5-3和後第二升降平臺5-8同向運動，即可帶動滾轉平臺5-7的垂直高度，進而帶動第二對接組件2做垂直高度調整。