本发明专利技术属于飞机数字化调姿对接技术领域，提出一种面向数字化调姿的球头球窝装置。其包括连接件和球窝组件，连接件连接飞机部件，球窝组件连接数控滑台定位器的末端。本发明专利技术所提供的装置具有结构简单，不同工艺过程中球头自动防逃逸、球头锁紧、自由可脱离的三种状态自由切换等优势。不同状态可通过电机驱动自动切换，大部件入位后可自动防逃逸，保障了飞机对接过程的安全性；蜗轮蜗杆传动机构的自锁特性及其装置的特殊结构保障飞机大尺寸部件调姿对接过程的安全性和稳定性，提高对接装配质量；采用电机驱动的方式，提升了飞机大尺寸部件装配的自动化水平。本发明专利技术为提升我国大型民用客机高质量装配水平提供技术支撑。用客机高质量装配水平提供技术支撑。用客机高质量装配水平提供技术支撑。
【技术实现步骤摘要】
一种面向数字化调姿的球头球窝装置
[0001]本专利技术涉及飞机数字化调姿对接
，尤其涉及一种面向数字化调姿的球头球窝装置。
技术介绍
[0002]大飞机研制水平是国家工业、科技等综合实力的集中体现。飞机部件装配作为飞机研制的关键环节，装配工作量占飞机全制造过程总工作的50％～60％，其装配质量对于提高飞机气动性能、保障服役安全至关重要。特别地，部件的调姿对接是保障飞机精准装配的重要手段，在飞机研制过程中发挥着不可替代的作用。在飞机部件对接过程中，需要调整部件的位置和姿态，为了满足其对接的协调性，需将其安装在多个三自由度数控滑台定位器上，定位器与部件间通过球铰的形式连接。
[0003]飞机部件上安装与定位器同等数量的工艺球头，数控定位器末端设置与球头相匹配的球窝组件，将部件安装到定位器上的过程称为上架，部件上的球头进入球窝的过程称为入位，在入位后，球窝组件需防止球头脱离，即防逃逸状态，在多个定位器协同运动将部件调整到预定位置和姿态后，球窝组件需防止球头在球窝内转动，即锁紧状态，在部件完成对接后，球头随部件移动到下一工序，球头需脱离球窝组件，即自由状态。
[0004]常用的球头球窝结构依靠摩擦力来锁紧球头，但所有部件均为刚性结构，使用电动或气动作为动力源，若锁紧状态时发生断电或气路泄气的情况，锁紧机构失去动力，夹紧力减小，球头在球窝内发生转动，造成对接过程中部件姿态不稳定的问题甚至发生倾覆事故。
[0005]上海拓璞数控科技股份有限公司的章易镰等人，在专利《一种用于飞机对接装配的新型球头球窝装置》中提供了一种用于飞机对接装配的新型球头球窝装置，其在球窝内部设多个容纳腔，在腔内有带斜楔机构的限位环，通过气动控制限位环处于不同的高度，斜楔机构使钢珠在径向与球头的相对距离变化，实现自由、防逃逸、锁紧三种状态，该装置可由系统自动切换不同的工作状态，但由于是采用钢珠与球头“点对点”的方式接触，锁紧状态下不够稳定。西北工业大学在《飞机部件数字化对接装配实验平台及教学项目设计》中以三爪卡盘的方式夹紧球头，所有部件为刚性结构，在失去动力时，会导致夹紧力变化。以上两种方案球头在球窝内易发生转动，并损坏球头，使对接过程不稳定，对接质量得不到保障。
技术实现思路
[0006]本专利技术解决的技术难题是针对装置结构复杂、锁紧状态不牢固等问题，本专利技术设计了一种面向数字化调姿的球头球窝装置，用于连接数控定位器末端与飞机大尺寸部件；其利用电机驱动蜗轮蜗杆传动的球头球窝装置，通过蜗轮盘的转动，防逃逸挡块和锁紧挡块在径向处于不同的位置，实现连接杆球头入位并自动防逃逸、球头锁紧、自由可脱离三种状态，并可自由切换，保障了飞机数字化调姿对接的稳定性，提高了大尺寸飞机部件对接质
量，且具有普适性，为提升我国大型民用客机高质量装配水平提供技术支撑。
[0007]本专利技术的技术方案：一种面向数字化调姿的球头球窝装置，包括连接件1和球窝组件。
[0008]连接件1包括连接杆101、连接法兰b102和球头103；连接杆101一端固定连接法兰b102，用于连接飞机部件，另一端固定球头103。
[0009]球窝组件包括球窝座9、上端盖3、下端盖7、外圈6、防逃逸挡块2、锁紧挡块10、蜗轮盘11、连接法兰a8、蜗杆14和驱动电机13；球窝座9中间设有凹孔，凹孔底部为与球头103对应的球窝901，球窝座9侧壁对称分别开有两对矩形槽，分别为矩形槽a902和矩形槽b903，矩形槽b903位于矩形槽a902下方。
[0010]外圈6套于球窝座9外侧，二者存在间距；外圈6一端固定上端盖3，另一端固定下端盖7；上端盖3和下端盖7的中部均设有圆孔，分别套在球窝座9两端；上端盖3与下端盖7的相对侧分别设有滑槽，分别用于防逃逸挡块2、锁紧挡块10水平滑动；上端盖3与下端盖7分别于滑槽端部开设有矩形通孔。
[0011]防逃逸挡块2一端为弧形挡头a204，其穿过矩形槽a902；弧形挡头a204为楔形结构，用于球头103入位并限制其移动；防逃逸挡块2另一端为圆柱a203，圆柱a203末端有弹簧挡块5，弹簧挡块5安装于外圈6内侧设置的槽601内；圆柱a203上套有弹簧4，弹簧4一端与弧形挡头a204尾端接触，另一端与弹簧挡块5接触；弧形挡头a204一侧为滑轨a201，滑轨a201于上端盖3的滑槽中水平滑动；弧形挡头a204另一侧为弧形结构202；锁紧挡块10一侧设有弧形槽1001；另一侧为滑轨b1002，滑轨b1002于下端盖7的滑槽中水平滑动；锁紧挡块10一端为弧形挡头b1003，其穿过矩形槽b903，用于锁紧状态下与连接件1的球头103接触，限制球头103转动。
[0012]蜗轮盘11通过轴承12套装在球窝座9外，其位于防逃逸挡块2与锁紧挡块10间；蜗轮盘11两端分别设有两对圆柱，一端圆柱b1101与防逃逸挡块2的弧形结构202配合，另一端圆柱c1102与锁紧挡块10的弧形槽1001配合，实现防逃逸挡块2与锁紧挡块10的移动；蜗轮盘11外侧与蜗杆14接触，驱动电机13连接蜗杆14一端；驱动电机13通过蜗杆14将动力传递给蜗轮盘11，使蜗轮盘11转动，在驱动电机13断电情况下，由于蜗轮蜗杆的自锁特性，蜗轮盘11不转动，即球窝座9状态不改变。
[0013]下端盖7与球窝座9通过连接法兰a8固定于数控定位器的末端。
[0014]位于上端盖3的滑槽为滑槽a301，其端部为矩形通孔a302；位于下端盖7的滑槽为滑槽b701，其端部为矩形通孔b702。矩形通孔的作用是便于滑槽的加工和防逃逸挡块的安装。
[0015]所述锁紧挡块10的弧形挡头b1003设有防滑垫，在锁紧状态下与连接件1的球头103接触，限制球头103转动。
[0016]该面向数字化调姿的球头球窝装置具有自动防逃逸、球头锁紧、自由可脱离三种状态，具体如下；
[0017]状态一、球头入位并自动防逃逸状态；
[0018]球头103入位球窝901时，在球头103入位过程中，将防逃逸挡块2向外侧顶开，球头103入位后，弹簧4将防逃逸挡块2向内侧顶回至原位置，防止球头逃逸，在该状态下，球头103可以在球窝901内转动；
[0019]状态二、球头锁紧状态
[0020]完成飞机部件调姿后，驱动电机13驱动蜗杆14转动，带动蜗轮盘11以一方向转动，蜗轮盘11另一端的圆柱c1102在锁紧挡块10的弧形槽1001内滑动，带动锁紧挡块10向内侧运动，弧形挡头b1003与球头103接触，限制球头103转动，在此过程中，蜗轮盘11的一段圆柱b1101与防逃逸挡块2的弧形结构202在水平方向不接触，因此该过程防逃逸挡块2不向内侧运动；
[0021]状态三、自由可脱离状态
[0022]在飞机部件完成对接装配准备下架时，驱动电机13驱动蜗杆14转动，带动蜗轮盘11向另一方向转动蜗轮盘11另一端的圆柱c在锁紧挡块10的弧形槽1001内滑动，带动锁紧挡块10向外侧运动，弧形挡头b1003与球头103脱离接触；在达到自动防逃逸状态后，继续驱动，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种面向数字化调姿的球头球窝装置，其特征在于，该面向数字化调姿的球头球窝装置包括连接件(1)和球窝组件；连接件(1)包括连接杆(101)、连接法兰b(102)和球头(103)；连接杆(101)一端固定连接法兰b(102)，用于连接飞机部件，另一端固定球头(103)；球窝组件包括球窝座(9)、上端盖(3)、下端盖(7)、外圈(6)、防逃逸挡块(2)、锁紧挡块(10)、蜗轮盘(11)、连接法兰a(8)、蜗杆(14)和驱动电机(13)；球窝座(9)中间设有凹孔，凹孔底部为与球头(103)对应的球窝(901)，球窝座(9)侧壁对称分别开有两对矩形槽，分别为矩形槽a(902)和矩形槽b(903)，矩形槽b(903)位于矩形槽a(902)下方；外圈(6)套于球窝座(9)外侧，二者存在间距；外圈(6)一端固定上端盖(3)，另一端固定下端盖(7)；上端盖(3)和下端盖(7)的中部均设有圆孔，分别套在球窝座(9)两端；上端盖(3)与下端盖(7)的相对侧分别设有滑槽，分别用于防逃逸挡块(2)、锁紧挡块(10)水平滑动；上端盖(3)与下端盖(7)分别于滑槽端部开设有矩形通孔；防逃逸挡块(2)一端为弧形挡头a(204)，其穿过矩形槽a(902)；弧形挡头a(204)为楔形结构，用于球头(103)入位并限制其移动；防逃逸挡块(2)另一端为圆柱a(203)，圆柱a(203)末端有弹簧挡块(5)，弹簧挡块(5)安装于外圈(6)内侧设置的槽(601)内；圆柱a(203)上套有弹簧(4)，弹簧(4)一端与弧形挡头a(204)尾端接触，另一端与弹簧挡块(5)接触；弧形挡头a(204)一侧为滑轨a(201)，滑轨a(201)于上端盖(3)的滑槽中水平滑动；弧形挡头a(204)另一侧为弧形结构(202)；锁紧挡块(10)一侧设有弧形槽(1001)；另一侧为滑轨b(1002)，滑轨b(1002)于下端盖(7)的滑槽中水平滑动；锁紧挡块(10)一端为弧形挡头b(1003)，其穿过矩形槽b(903)，用于锁紧状态下与连接件(1)的球头(103)接触，限制球头(103)转动；蜗轮盘(11)通过轴承(12)套装在球窝座(9)外，其位于防逃逸挡块(2)与锁紧挡块(10)间；蜗轮盘(11)两端分别设有两对圆柱，一端圆柱b(1101)...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘巍，高昌勇，傅伟，李亚俊，张文龙，张洋，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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