一种基于气囊的大型工件柔性对接装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于气囊的工件柔性对接装置，其包括地面导轨、导轮、主动调姿机构、刚性支撑卸载装置、被动调姿机构、质心调整滑块、滑块移动导轨、支撑工艺环，刚性支撑卸载装置包括卸载支撑缸、卸载支撑杆及球形接触头，其中卸载支撑缸安装在主动调姿机构上箱体的外侧，卸载支撑杆可沿卸载支撑缸内部沿其往复移动，四个刚性支撑卸载装置结构相同、对称分布在上箱体外部两侧。本发明专利技术利用重力平衡及气囊被动柔顺运动原理，对工件调姿、施加平衡力后跟随工件运动，实现微重力环境下操作，操作难度更低、安全性、灵活性更高。

A Flexible Docking Device for Large Workpiece Based on Air Bag

The invention relates to a flexible docking device for workpiece based on air bag, which includes ground guide rail, guide wheel, active posture adjusting mechanism, rigid support unloading device, passive posture adjusting mechanism, centroid adjusting slider, slider moving guide rail and support process ring. The rigid support unloading device includes unloading support cylinder, unloading support rod and spherical contact head, in which the unloading support cylinder is installed in active adjustment. On the outer side of the box body of the posture mechanism, the unloading support rod can move back and forth along the inner side of the unloading support cylinder. The four rigid support unloading devices have the same structure and are symmetrically distributed on both sides of the outer side of the upper box. The invention utilizes the principle of gravity balance and passive compliant motion of the airbag to adjust the posture of the workpiece and apply the balance force to follow the movement of the workpiece so as to realize the operation under the microgravity environment, which has lower operation difficulty, higher safety and flexibility.

【技术实现步骤摘要】
一种基于气囊的大型工件柔性对接装置
本专利技术属于工件主、被动对接设备
，特别涉及对接安装领域的一种基于气囊的大型工件柔性对接装置。
技术介绍
随着航天、军工的日益发展，对于火箭、导弹等舱段的工装需求不断增加。但由于这些设备普遍体型庞大，重量大，工装精度要求高，不允许较大的内应力出现，导致工装过程中，舱段对接操作十分困难。目前，传统的借助吊具手工装配的方法,虽然能够有效减小装配内应力，但效率低、劳动强度大，无法保证批量装配性能均一性。较先进的对接方式，一般采用主动柔顺与被动柔顺两种柔顺机构解决内应力较大问题，但普遍通过控制及算法实现，响应速度慢，可靠性不足，控制复杂，柔顺机构刚度保持不足，控制精度偏低。现有专利有的公开了混联的六自由度空间对接机构，包括自下而上的二维平移台、并联抬升机构和并联调整平台,二维移动平台提供X、Y方向上的移动自由度；所述的并联抬升机构为超静定结构,通过四条RPR支链实现Z方向的移动自由度,不仅增加机构的刚度和稳定性,而且能在一定程度上提高抬升的速度分辨率；所述的并联调整平台有沿X,Y,Z的旋转自由度,中间的球铰连接增加安装调整平台的承载能力,同时减轻其它四条驱动支链的负载。相比于传统的并联调整平台,该专利技术通过分层驱动策略将移动与转动完全解耦，但结构复杂、控制难度大、且不具备柔顺机构。这类对接平台在对接调姿阶段不具有可测性，机构布置复杂，要么承载能力差，要么柔顺能力差，且柔顺运动过程模糊。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够提高对接效率，缩短生产周期，增强可靠性和安全性，改善手动对接劳动强度大、所需人员多及现有自动化对接设备存在的对接精度不高、对接过程中有内挤压应力存在等问题的基于气囊的大型工件柔性对接装置。本专利技术提供一种基于气囊的大型工件柔性对接装置，其包括地面导轨、导轮、主动调姿机构、多个刚性支撑卸载装置、被动调姿机构、质心调整滑块以及滑块移动导轨，所述主动调姿机构借助于导轮安装在地面导轨上，所述主动调姿机构包括底座、多个调姿分支、球铰、上箱体和上翼板，所述调姿分支包括调姿支撑缸和调姿伸缩杆，调姿伸缩杆能够沿所述调姿支撑缸往复移动，所述底座通过虎克铰与调姿分支中的调姿支撑缸连接，调姿伸缩杆通过球铰与上箱体连接，两块上翼板分别设置在上箱体内部两侧，多个刚性支撑卸载装置结构相同且对称分布在上箱体外部两侧，刚性支撑卸载装置包括卸载支撑缸、卸载支撑杆及球形接触头，所述卸载支撑缸安装在主动调姿机构上箱体的外侧，卸载支撑杆能够在卸载支撑缸内部进行往复移动，所述被动调姿机构包括刚性工作平台模块以及调姿模块，所述刚性工作平台模块包括X向侧板、Y向侧板、下翼板和工作平台，X向侧板分别设置在Y向侧板之间，下翼板设置在Y向侧板的外部并与所述Y向侧板垂直设置，所述调姿模块包括主承重气囊、辅助承重气囊、Y向第一调姿气囊、Y向第二调姿气囊、X向调姿气囊以及Z向调姿气囊，其中主承重气囊和辅助承重气囊均安装在工作平台下侧，X向调姿气囊安装在X向侧板的外侧，Y向第一调姿气囊垂直于下翼板安装在一个Y向侧板的外侧，Y向第二调姿气囊平行于Y向第一调姿气囊安装在另一个Y向第二侧板的外侧，所述Z向调姿气囊安装在下翼板的上表面，所述质心调整滑块分布在对接工件两侧，质心调整滑块底端坐落在滑块移动导轨上并能沿滑块移动导轨做直线移动；所述滑块移动导轨安装在工作平台上。优选地，所述X向侧板、Y向侧板以及下翼板均设置有两个，两个X向侧板和两个Y向侧板均相对设置，两个X向侧板分别设置在两个Y向侧板之间，两个下翼板分别设置在一个Y向侧板的外部并与所述Y向侧板垂直设置。优选地，所述辅助承重气囊、X向调姿气囊、Y向第一调姿气囊、Y向第二调姿气囊以及Z向调姿气囊均设置有两个，两个辅助承重气囊分别设置在所述主承重气囊的两侧，两个X向调姿气囊的一个侧面分别安装在一个X向侧板的外侧，两个Y向第一调姿气囊的一个侧面分别设置在下翼板的左右两侧，两个Y向第二调姿气囊的一个侧面分别设置在下翼板的上下两侧，两个Z向调姿气囊的一个侧面分别设置在两个下翼板的上表面。优选地，所述X向调姿气囊、Y向第一调姿气囊以及Y向第二调姿气囊的另一侧面分别与上箱体对应面接触，两个Z向调姿气囊的另一个侧面分别与一个上翼板的下表面接触。优选地，所述工作平台上设置有支撑工艺环，所述支撑工艺环的配置用于对对接工件进行固定，所述支撑工艺环通过导轨与工作平台相连接，所述支撑工艺环能沿导轨在工作平台上滑动。优选地，刚性支撑卸载装置设置为四个，所述调姿分支设置为六个。优选地，所述地面导轨的一侧的表面为平面，所述地面导轨另一侧的表面设置有V型凸起。优选地，所述地面导轨表面为平面的一侧上部匹配的导轮为平面导轮，所述地面导轨表面为V型凸起的一侧上部匹配的导轮为带有V型凹槽的V型导轮。优选地，所述地面导轨的两个侧面的外部设置有防侧翻导轮槽，所述主动调姿机构底部两侧借助于防侧翻导轮安装在防侧翻导轮槽内部。优选地，所述对接工件的每侧分别设置有两块质心调整滑块，所述滑块移动导轨设置为两条，两条滑块移动导轨对称安装在工作平台两侧。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：①本专利技术能够提高对接效率，缩短生产周期，增强可靠性和安全性，改善手动对接劳动强度大、所需人员多的缺点，提高对接精度，减少对接过程中的内挤压应力。②当本专利技术应用于筒节类工件对接时，根据筒节类工件的形状、尺寸调整两侧质心调整滑块在滑块移动导轨上的位置、并保持工件的水平，主动调姿机构完成主动与调姿、被动调姿机构实现被动自适应调姿，支撑工艺环沿移动导轨移动完成调姿对接过程。附图说明图1为本专利技术的立体示意简图；图2为地面导轨的示意简图；图3为主动调姿机构的示意简图；以及图4为被动调姿机构的示意简图。图中：1-地面导轨、2-V型导轮、2＇-平面导轮、3-防侧翻导轮、4-主动调姿机构、5-刚性支撑卸载装置、6-刚性工作平台模块、7-质心调整滑块、8-滑块移动导轨、9-横向对接导轨、10-支撑工艺环、101-防侧翻导轮槽、102-V型导轨、103-平面导轨、401-底座、402-虎克铰、403-调姿支撑缸、404-调姿伸缩杆、405-上箱体、406-球铰、407-上翼板、601-辅助承重气囊、602-主承重气囊、603-Y向第一调姿气囊、604-Y向第二调姿气囊、605-X向调姿气囊、606-下翼板、607-Z向调姿气囊、608-工作平台、609-Y向侧板、610-X向侧板。具体实施方式以下将参考附图详细说明本专利技术的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。如图1和图2所示，本专利技术提供一种基于气囊的大型工件柔性对接装置，其包括地面导轨1、导轮、主动调姿机构4、刚性支撑卸载装置5、被动调姿机构、质心调整滑块7、滑块移动导轨8以及支撑工艺环10。地面导轨1设置在地面上，地面导轨1的两侧外表面设置有防侧翻导轮槽101。防侧翻导轮槽101的配置用于容纳防侧翻导轮槽。导轮包括上表面具有V型凸起的V型导轨102和表面平整的平面导轨103。地面导轨1两侧导轨分别为表面有V型凸起的V型导轨102和表面平整的平面导轨103，在两侧导轨外侧分别设有大小、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于气囊的大型工件柔性对接装置，其特征在于：其包括地面导轨、导轮、主动调姿机构、多个刚性支撑卸载装置、被动调姿机构、质心调整滑块以及滑块移动导轨，所述主动调姿机构借助于导轮安装在地面导轨上，所述主动调姿机构包括底座、多个调姿分支、球铰、上箱体和上翼板，所述调姿分支包括调姿支撑缸和调姿伸缩杆，调姿伸缩杆能够沿所述调姿支撑缸往复移动，所述底座通过虎克铰与调姿分支中的调姿支撑缸连接，调姿伸缩杆通过球铰与上箱体连接，两块上翼板分别设置在上箱体内部两侧，多个刚性支撑卸载装置结构相同且对称分布在上箱体外部两侧，刚性支撑卸载装置包括卸载支撑缸、卸载支撑杆及球形接触头，所述卸载支撑缸安装在主动调姿机构上箱体的外侧，卸载支撑杆能够在卸载支撑缸内部进行往复移动，所述被动调姿机构包括刚性工作平台模块以及调姿模块，所述刚性工作平台模块包括X向侧板、Y向侧板、下翼板和工作平台，X向侧板分别设置在Y向侧板之间，下翼板设置在Y向侧板的外部并与所述Y向侧板垂直设置，所述调姿模块包括主承重气囊、辅助承重气囊、Y向第一调姿气囊、Y向第二调姿气囊、X向调姿气囊以及Z向调姿气囊，其中主承重气囊和辅助承重气囊均安装在工作平台下侧，X向调姿气囊安装在X向侧板的外侧，Y向第一调姿气囊垂直于下翼板安装在一个Y向侧板的外侧，Y向第二调姿气囊平行于Y向第一调姿气囊安装在另一个Y向第二侧板的外侧，所述Z向调姿气囊安装在下翼板的上表面，所述质心调整滑块分布在对接工件两侧，质心调整滑块底端坐落在滑块移动导轨上并能沿滑块移动导轨做直线移动；所述滑块移动导轨安装在工作平台上。...

【技术特征摘要】
1.一种基于气囊的大型工件柔性对接装置，其特征在于：其包括地面导轨、导轮、主动调姿机构、多个刚性支撑卸载装置、被动调姿机构、质心调整滑块以及滑块移动导轨，所述主动调姿机构借助于导轮安装在地面导轨上，所述主动调姿机构包括底座、多个调姿分支、球铰、上箱体和上翼板，所述调姿分支包括调姿支撑缸和调姿伸缩杆，调姿伸缩杆能够沿所述调姿支撑缸往复移动，所述底座通过虎克铰与调姿分支中的调姿支撑缸连接，调姿伸缩杆通过球铰与上箱体连接，两块上翼板分别设置在上箱体内部两侧，多个刚性支撑卸载装置结构相同且对称分布在上箱体外部两侧，刚性支撑卸载装置包括卸载支撑缸、卸载支撑杆及球形接触头，所述卸载支撑缸安装在主动调姿机构上箱体的外侧，卸载支撑杆能够在卸载支撑缸内部进行往复移动，所述被动调姿机构包括刚性工作平台模块以及调姿模块，所述刚性工作平台模块包括X向侧板、Y向侧板、下翼板和工作平台，X向侧板分别设置在Y向侧板之间，下翼板设置在Y向侧板的外部并与所述Y向侧板垂直设置，所述调姿模块包括主承重气囊、辅助承重气囊、Y向第一调姿气囊、Y向第二调姿气囊、X向调姿气囊以及Z向调姿气囊，其中主承重气囊和辅助承重气囊均安装在工作平台下侧，X向调姿气囊安装在X向侧板的外侧，Y向第一调姿气囊垂直于下翼板安装在一个Y向侧板的外侧，Y向第二调姿气囊平行于Y向第一调姿气囊安装在另一个Y向第二侧板的外侧，所述Z向调姿气囊安装在下翼板的上表面，所述质心调整滑块分布在对接工件两侧，质心调整滑块底端坐落在滑块移动导轨上并能沿滑块移动导轨做直线移动；所述滑块移动导轨安装在工作平台上。2.根据权利要求1所述的基于气囊的大型工件柔性对接装置，其特征在于：所述X向侧板、Y向侧板以及下翼板均设置有两个，两个X向侧板和两个Y向侧板均相对设置，两个X向侧板分别设置在两个Y向侧板之间，两个下翼板分别设置在一个Y向侧板的外部并与所述Y向侧板垂直设置。3.根据权利要求2所述的基于气囊的大型工件柔性对...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱雪松，周玉林，郑旭，赵川，郑子东，刘毅，姚建涛，许允斗，余鹏，李林杰，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13