一种六自由度实时可调的定位对接装置的制作方法

本发明涉及一种六自由度定位对接装置，尤其是一种适用于结合控制系统来完成产品对接装配的六自由度定位对接装置，属于机械结构设计与装配制造工艺装备技术领域。

背景技术：

工程实施中关于调姿机构实例，最常用的多为小部件六自由度调姿，且在产品调姿过程中难以做到闭环控制（姿态能够实时调整），这种调姿机构使用范围非常局限，仅可满足对小部件要求较低的调姿精度且较简单的开环控制，并不能做到实时性。并且现有的很多对大部件的六自由度调姿机构还处在工人手工调姿，在调姿完成后无法对姿态稳定，并对对接接头的对接状态无法做到监控，尤其是在产品工装开场性差的条件下容易对产品或重要接头造成伤害。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决某型大部件精准对接装配的设计问题，提供一种六自由度可调，整个机械结构可以在工作台上运动，姿态稳定锁死，姿态能够实时调整，且具有很强适应性的六自由度实时可调的定位对接装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种六自由度实时可调的定位对接装置，包括框架、导轨和丝杆，框架与导轨滑动连接，丝杆安装于框架上，在框架上安装有相机，用于对对接产品与被对接产品在对接过程中的间隙进行采集；在丝杆上安装有螺母支撑杆，螺母支撑杆通过电机驱动其在丝杆上移动，在螺母支撑杆上安装有可调支撑，可调支撑用来搭载对接产品，并利用相机采集的数据来控制其调资功能。

优选的，可调支撑包括球头杆、气缸、球窝托板；球头杆的一端与螺母支撑杆顶端配合，另一端为球头，与球窝托板下表面配合，气缸活动连接于球头杆杆体与球窝托板之间，球窝托板上表面用于搭载对接产品。

优选的，在球窝托板下表面设置有球关节挡块，球关节挡块中设有与球头杆球头匹配的凹坑。

优选的，球关节挡块由结构相同的两部分拼接而成，凹坑位于球关节挡块的中心。

优选的，在球窝托板下表面均布有三个万向节，气缸的一端通过万向节与球窝托板连接固定。

进一步的，在球头杆杆体的圆柱面上均布三个万向节，气缸的另一端通过万向节与球头杆连接固定。

优选的，在球窝托板的上表面连接有防护橡胶，防止碰伤对接产品。

优选的，球头杆底端与螺母支撑杆插接，并通过插销连接固定。

优选的，可调支撑的数量至少为一个。

工作原理：利用带有滑块的框架在丝杠精密导轨上沿x轴方向做直线运动，使得整个对接装置能够有一个较大的对接调姿行程，或后退远离被对接产品时实现开场性较大的产品下架工序；电机驱动螺母支撑杆来实现可调支撑的z轴方向上下运动；可调支撑用于搭载对接产品，利用工业相机对对接产品与被对接产品在对接过程中的间隙等数据进行采集，根据采集的数据来逆向推倒计算需要对可调支撑的气缸进行控制，通过控制气缸推杆的伸缩长度来确定球窝托板的倾角，从而实现调姿功能，整个过程中采用的是闭环控制系统。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、拓展了适用范围、减少了设计和制造成本、增加了柔性功能，使其更经济更高效；

2、更加有效地提高了飞机大部件产品精准对接装配生产工作效率。

附图说明

图1是本发明实施例结构示意图；

图2是图1中可调支撑结构示意图；

图3是图1中球关节挡块与球窝托板组合结构示意图；

图4是图3中球关节挡块结构示意图；

图5是图1中球窝托板结构示意图；

图6是图1中球头杆结构示意图；

图中，1、框架；2、丝杠精密导轨；3、丝杠；4、螺母支撑杆；5、可调支撑；6、工业相机；501、球头杆；502、气缸；503、球关节挡块；504、球窝托板。

具体实施方式

需要说明的是，在本实施例中，方位词“上、下”等均是依照附图所示进行描述，不构成对本发明的限制。

下面结合附图1-6对本发明做进一步详述：一种六自由度实时可调的定位对接装置，如图1所示，包括框架1、丝杆精密导轨2、丝杆3、螺母支撑杆4、可调支撑5和工业相机6；框架1为四面体框架，其上包括四个立柱，底部安装滑块，滑块与丝杆精密导轨2适配，将框架1置于丝杆精密导轨2上；在每个立柱上安装丝杆3，丝杆3与立柱同向；螺母支撑杆4呈“l”型，其水平部与丝杆螺接，其竖直部与可调支撑5连接固定；工业相机6安装于框架1上，用于对对接产品与被对接产品在对接过程中的间隙数据进行采集；可调支撑5用来搭载对接产品，并利用工业相机6采集的数据来控制其调资功能。

如图2-6所示，可调支撑5包括球头杆501、气缸502、球关节挡块503和球窝托板504；球头杆501的一端中心轴处开设空腔，沿球头杆的径向开设通孔，通孔贯穿空腔径向，空腔用于螺母支撑杆4顶端插入，并通过插入通孔的插销连接固定，球头杆501另一端为球头，与安装于球窝托板504下表面中心处的球关节挡块503配合，在球头杆501杆体的外圆柱面上连接固定三个万向节，三个万向节均匀分布于球头杆501杆体的径向；球窝托板504上表面用于搭载对接产品，下表面连接固定三个万向节，三个万向节均匀分布于球窝托板下表面，中心处设置用于安装球关节挡块503的环形凸起；球关节挡块503外形为半圆形，其中心处开设半圆形通孔，将两块球关节挡块503拼接，其中心恰好形成与球头杆501的球头适配的凹坑；气缸502的两端分别与球头杆501上的万向节及球窝托板504下表面上的万向节连接固定。

为了防止碰伤对接产品，在球窝托板504的上表面连接防护橡胶。

利用带有滑块的框架1在丝杠精密导轨2上沿x轴方向做直线运动，使得整个对接装置能够有一个较大的对接调姿行程，或后退远离被对接产品时实现开场性较大的产品下架工序；在框架1的四个立柱上安装有四个丝杠3，电机驱动螺母支撑杆4来实现可调支撑5在z轴方向的上下运动，可调支撑5用来搭载对接产品，利用工业相机6对对接产品与被对接产品在对接过程中的间隙等数据进行采集，根据采集的数据来逆向推倒计算需要对可调支撑的气缸进行控制，通过控制气缸推杆的伸缩长度来确定球窝托板的倾角，从而实现调姿功能，整个过程中采用的是闭环控制系统。

上述实施例中所描述的具体实施例仅仅是对本发明做举例说明，附图中单个可调支撑5作为一个单元可以实现调姿功能，根据产品的特性，可以在六自由度实时可调的精准定位对接装置上安装多个可调支撑单元，并不局限于上述实施例中的四个，这样只要改变框架结构就可以适应多种情况下的调姿定位对接，使装置具有较好的模块化和柔性化。本发明所属技术领域普通技术人员在不偏离本发明原理的基础上，所做的任何修改或补充或采用类似方式替代，均在本发明的保护范围内。