一种六自由度自适应位移平台制造技术

一种六自由度自适应位移平台，它包括安装在底座上的αγ弹性机构、Z弹性机构，安装在Z弹性机构上的Z位移机构和αγ位移机构，支撑在αγ位移机构和αγ弹性机构上的Zαγ位移平台，通过XYβ弹性机构和XYβ位移机构设置在Zαγ位移平台上方的适于安装用于固定机械零部件或夹具、并能通过零部件或夹具承受作用在各个方向的一定范围内的力或力矩的XYβ位移平台；所述Z位移机构通过连接件与环绕底座中心均布的至少三组结构相同的Z弹性机构相结合，αγ位移机构固定安装在Z位移机构上、并位于三组Z弹性机构的中心位置处；所述XYβ弹性机构、αγ弹性机构均由至少三组结构相同的零部件构成，并以环绕αγ位移机构的方式均匀布置。置。置。

【技术实现步骤摘要】
一种六自由度自适应位移平台


[0001]本专利技术涉及智能装备、自动化生产和制造领域，具体涉及一种六自由度自适应位移平台。

技术介绍

[0002]在智能、自动化制造或生产线中经常会涉及到对两个零部件（比如A和B）间进行装配（对接）、拆解（分离）操作的自动控制过程，所谓的零部件可以是通过机械手或工装来组成装置的零件、部件、组件或机构；或是用机械手插拔的水路或电路连接器；亦或是用机械手自动插拔或更换的大功率电路元器件等，实现上述过程的通常做法是将零部件A固定在稳定的基础或刚度较高的工装上使之保持一个稳定的位置或姿态，零部件B则由机械手或运动机构来刚性夹持并能保持在稳定的位置或姿态，自动控制系统根据两个零部件已有的或通过传感器检测获得的零部件位置基准和姿态参数，移动零部件B到既定位置来完成零部件A、B间的对接或分离。在实际应用时完成上述过程通常需要具备一定的条件，比如，零部件A有确定的位置或者可通过对其外形精确测量来确定其位置及姿态；零部件B的外形结构具有一定刚度且能被机械手或夹持机构准确定位并稳定夹持；传感及测量系统对部件的位置、定位基准或外形具有一定精度的检测能力；运动控制系统对零部件B的位置和姿态具有一定精准的定位和位移控制能力等，这些条件的共同目的就是为了使两个零部件在装配（对接）、拆解（分离）过程中的位置和姿态相对同一基准位置保持有一定的空间坐标函数关系，这种有利于装配（对接）、拆解（分离）的函数关系我们称之为方位关系，是由零部件A和零部件B的固定或夹持机构的定位来决定。但是在具体应用时，由于各种制约因素，诸如，零部件特性（外形结构、表面光洁度、尺寸一致性、刚度等）；测控系统能力（传感测量精度、运动控制的分辨力和精度、成本等）；环境条件（空间大小、基础稳定性、温差、振动冲击等）等，会使某些条件难以达到要求而造成零部件A、B间产生一定的定位误差，某些情况下即使很小的误差，比如微米级或角秒级的误差，都会导致零部件A、B间产生较大的相互作用力或力矩并出现以下的情形：在装配或对接时，尽管零部件A、B间结构的导向部分已完成贴合，但在推进较精密配合部位的结合时出现卡滞，如果加大推进力度，有可能会导致卡死或零部件的损坏；在拆解或分离时，零部件B被夹持后或分离到某一位置时，会因零部件A、B间定位误差造成二者较精密配合段因受挤压而变形，使之难以顺利分离，如果定位夹持力过大或强制进行分离，有可能会导致零部件的损坏。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种六自由度自适应位移平台，以此作为零部件定位安装的基座或工装平台，可适用于某些智能、自动化制造或生产线中对零部件进行装配（对接）、拆解（分离）操作的自动控制工艺过程。
[0004]本专利技术的主要设计思路和目的是：在零部件（比如A和B）装配（对接）、拆解（分离）操作的自动控制工艺过程中，引入一种六自由度自适应位移平台作为零部件A的固定基座
或工装，平台中有弹性机构作为位移机构的辅助支撑或稳态约束，可使定位于此平台上的零部件A或位于零部件A上的零部件B具有稳定的位置状态，当采用机械手或夹持机构夹持零部件B来对零部件A、B进行装配（对接）、拆解（分离）操作时，若产生因零部件A、B间的固定或夹持定位误差造成的不利于其装配（对接）或拆解（分离）的相互作用力或力矩时，则会通过零部件A使六自由度位移机构中对应的弹性机构因受力而变形，亦即平台的弹性机构将被动地按照外力的方向和大小产生相应的弹性变形来平衡外力的作用，故会使定位于此平台上的零部件A随平台以自适应位移的方式变化到一个新的静力平衡位置或姿态并保持相对稳定，从而可减小或消除零部件A、B间的定位误差，以利于零部件装配（对接）、拆解（分离）操作自动控制工艺过程的顺利完成。
[0005]本专利技术的目的可通过下述技术措施来实现：本专利技术的六自由度自适应位移平台包括安装在底座上的αγ弹性机构、Z弹性机构，安装在Z弹性机构上的Z位移机构和αγ位移机构，支撑在αγ位移机构和αγ弹性机构上的Zαγ位移平台，通过XYβ弹性机构和XYβ位移机构设置在Zαγ位移平台上方的适于安装用于固定机械零部件或夹具、并能通过零部件或夹具承受作用在各个方向的一定范围内的力或力矩的XYβ位移平台；所述Z位移机构通过连接件与环绕底座中心均布的至少三组结构相同的Z弹性机构相结合，αγ位移机构固定安装在Z位移机构上并位于三组Z弹性机构的中心位置处；所述XYβ弹性机构、αγ弹性机构均由至少三组结构相同的零部件构成，并以环绕αγ位移机构的方式均匀布置。
[0006]本专利技术中XYβ弹性机构、αγ弹性机构、Z弹性机构中采用的弹性元件取自金属或橡胶材料制备的弹簧、橡胶棒、橡胶圈，也可以是采用复合材料制备的其他适用弹性元件。
[0007]所述的αγ位移机构采用十字轴万向节、球形万向节或其它结构形式的刚性万向节；αγ位移机构与Z位移机构、Zαγ位移平台以共轴线的方式固定安装在Z位移机构、Zαγ位移平台的上、下端面之间。
[0008]所述Zαγ位移平台和位于Zαγ位移平台上方的XYβ位移平台1通过均布在周边的三组XYβ弹性机构相结合，并通过设置在Zαγ位移平台上端面、XYβ位移平台下端面之间的XYβ位移机构使Zαγ位移平台和XYβ位移平台在上下方向上保持恒定的位置关系；所述XYβ弹性机构由T型螺栓和套装在T型螺栓上的采用橡胶材料制备而成的外圆面呈齿形结构的中空柱形弹性元件组成；所述T型螺栓由下至上穿装在Zαγ位移平台和XYβ位移平台加工出的连接孔内，位于上端的螺纹端通过螺母端固定在XYβ位移平台上加工出的沉孔内，位于下端的头部通过嵌装在头部环平面上加工出的环槽内的滚珠压装在Zαγ位移平台的下端面，XYβ弹性机构中的弹性元件对Zαγ位移平台和XYβ位移平台构成了平行于端面方向上位移的弹性约束。
[0009]所述αγ弹性机构由螺旋弹簧组件和片弹簧组件组成，螺旋弹簧组件包括分别固结在Zαγ位移平台下端面和底座上端面的上、下端头以及位于上、下端头间的螺旋弹簧，螺旋弹簧被压缩到一定量且两端被上、下端头在水平方向约束；片弹簧组件包括平直的片弹簧和竖直安装在Z位移机构上的支架，片弹簧平面与Zαγ位移平台下端面成平行状态、且一端插在支架上部加工出的V型槽内、另一端与αγ弹性机构的上端头根部相固结；片弹簧结构和安装模式使Zαγ位移平台在其平面方向具有较高的刚度但在垂直于Zαγ位移平台平面方向的刚度较低，以消除αγ弹性机构中的螺旋弹簧在水平方向的不稳定性，使αγ弹性
机构和αγ位移机构可对Zαγ位移平台的倾斜位移形成稳定的弹性支撑和约束。
[0010]所述Z弹性机构由一个螺栓导向杆和穿装在螺栓导向杆上的一个弹性元件组成；螺栓导向杆的下端固结在底座上，中间光杆部分以滑动配合的方式竖直穿过Z位移机构，弹性元件套装在竖直向上延伸至Z位移机构上方的螺栓导向杆上、并被螺栓导向杆最上端的螺母约束；αγ弹性机构通过Zαγ位移平台、αγ位移机构、Z位移机构使Z弹性机构中弹性元件处于一定量的压缩状态，使Z位移机构可对Zαγ位移平台的上下方向上形成稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六自由度自适应位移平台，其特征在于：它包括安装在底座上的αγ弹性机构、Z弹性机构，安装在Z弹性机构上的Z位移机构和αγ位移机构，支撑在αγ位移机构和αγ弹性机构上的Zαγ位移平台，通过XYβ弹性机构和XYβ位移机构设置在Zαγ位移平台上方的适于安装用于固定机械零部件或夹具、并能通过零部件或夹具承受作用在各个方向的一定范围内的力或力矩的XYβ位移平台；所述Z位移机构通过连接件与环绕底座中心均布的至少三组结构相同的Z弹性机构相结合，αγ位移机构5固定安装在Z位移机构上并位于三组Z弹性机构的中心位置处；所述XYβ弹性机构、αγ弹性机构均由至少三组结构相同的零部件构成，并以环绕αγ位移机构的方式均匀布置。2.根据权利要求1所述的六自由度自适应位移平台，其特征在于： XYβ弹性机构、αγ弹性机构、Z弹性机构中采用的弹性元件取自金属或橡胶材料制备的弹簧、橡胶棒、橡胶圈或采用复合材制备的其它任意合适料弹性元件。3.根据权利要求1所述的六自由度自适应位移平台，其特征在于：αγ位移机构采用十字轴万向节、球形万向节或其它结构形式的刚性万向节；αγ位移机构以与Z位移机构、Zαγ位移平台共轴线的方式固定安装在Z位移机构、Zαγ位移平台的上、下端面之间。4.根据权利要求1所述的六自由度自适应位移平台，其特征在于：所述Zαγ位移平台和位于Zαγ位移平台上方的XYβ位移平台通过均布在周边的三组XYβ弹性机构相结合，并通过设置在Zαγ位移平台上端面、XYβ位移平台下端面之间的XYβ位移机构使Zαγ位移平台和XYβ位移平台在上下方向上保持恒定的位置关系；所述XYβ弹性机构由T型螺栓和套装在T型螺栓上的采...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志杨，牛建涛，李四敏，张磊乐，郑国良，游广飞，卢志辉，高超峰，刘珉，来颜博，马千里，武艺泳，
申请(专利权)人：郑州机械研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：