[發明專利]一種大行程、高剛度、高精度三坐標定位器

無效

• 申請號: 201010151565.1
• 申請日: 2010-04-20
• 公開（公告）號: CN101850512A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 柯映林;黃小東;蔣君俠;楊國榮;樊新田;周啟民;孫文博;趙安安;邱寶貴;余德忠;方強;李江雄;畢運波;王青
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B23P21/00
• 分類號: B23P21/00;B25B11/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及一種大行程、高剛度、高精度三坐標定位器。

背景技術

在軍事、航空、航天、船舶等領域使用大量的曲面和不規則幾何外形的大型部件。它們的裝配過程一般是由零件先裝配成比較簡單的組合件，再裝配成比較復雜的段件和部件，最后將各部件對接成完整的產品。在進行各部件對接裝配時，要求各部件能在較大范圍內運動，且對各部件位姿調整精度要求較高，從而保證對接部件裝配精度和外形協調準確度要求。

部件的對接裝配是由一定的工裝實現的。傳統的大部件裝配采用固定不變的剛性工裝。剛性化工裝是針對具體結構專門設計，需要考慮每一處細節，造成工裝整體結構復雜，體積大，而且用途單一。工裝自動化程度低，人工裝配的工作量大，生產周期長、成本高。

在大型飛機制造中，傳統剛性化工裝不能滿足大部件對接裝配要求，具有可重構功能的柔性工裝越來越受到人們的重視。采用若干個(大于或等于3個)大行程、高剛度、高精度三坐標定位器可以構成飛機大部件姿態調整系統，從而大幅度提升飛機大部件調姿和對接裝配的效率和質量。

發明內容

本發明的目的是提供一種大行程、高剛度、高精度三坐標定位器。

大行程、高剛度、高精度三坐標定位器包括底座、主立柱、輔立柱、Z軸伸縮柱、滾柱滾動塊、X滑塊、Y滑塊、球頭夾緊裝置、Z軸風琴罩、控制系統、調整墊鐵、升降工作臺、Z軸傳動單元、X軸傳動單元、Y軸傳動單元；在底座上安裝有主立柱、輔助立柱，主立柱上設有Z軸傳動單元，Z軸伸縮柱通過Z軸傳動單元與主立柱連接，Z軸伸縮柱通過滾柱滑動塊與輔助立柱連接；Z軸伸縮柱上設有X縱滑板、Y橫滑板，X縱滑板上安裝有X軸傳動單元、Y橫滑板上安裝有Y軸傳動單元，Y橫滑板上固定有球頭夾緊裝置或真空吸附裝置，球頭夾緊裝置內設有工藝球頭，定位器由控制系統控制；在主立柱和輔立柱上設有升降工作臺。

所述的X縱滑塊、Y橫滑塊行程分別為0.1～300mm，Z軸伸縮柱工作行程為0.1～2514mm。所述的底座、主立柱、輔立柱、Z軸伸縮柱、X縱滑塊、Y橫滑塊采用加筋鑄件。所述的Z軸伸縮柱、X縱滑塊、Y橫滑塊均設有絕對直線光柵尺、限位開關和機械限位裝置。所述的球頭夾緊裝置內裝有伺服電機、蝸桿、蝸輪和夾緊元件。所述的球頭夾緊裝置內設有位移傳感器和力傳感器。所述的Z軸傳動單元、X軸傳動單元、Z軸傳動單元均包括伺服驅動電機、減速器、滾珠絲杠，伺服驅動電機與減速器、滾珠絲杠依次連接。所述的控制系統通過伺服驅動卡控制伺服電機實現定位器各傳動單元裝置控制。

本發明的優點：1)安全工作行程大，X、Y方向可實現300mm，Z向可實現2514mm移動范圍；2)可以實現X、Y、Z三個方向的精確移動，X、Y、Z向單坐標定位精度0.05mm/全行程，X、Y、Z向單坐標重復定位精度0.025mm/全行程；3)采用主、輔立柱共同支撐Z軸伸縮柱，主立柱保證其精確運動，輔立柱通過滾柱滾動體保證伸縮部件剛度，其工作行程范圍內剛度高。4)X、Y方向采用帶抱閘制動的交流伺服電機驅動，可以將夾緊裝置鎖定在X、Y方向的任意位置，保證對部件支撐的穩定性；Z方向通過蝸輪蝸桿減速器實現自鎖，支撐可靠；5)Z向設有位移傳感器和力傳感器，保證球頭快速安全入位和使用安全；6)X、Y、Z三個方向分別設計了限位開關和機械限位，在結構上提高了系統工作的安全性；7)滾珠絲杠設計了防護罩，保證其傳動精度和壽命盡量不受環境影響；8)X、Y、Z三個方向可以實現同步聯動控制；9)球頭夾緊機構可以與工藝球頭形成球鉸連接，使工藝球頭可在球頭夾緊裝置里自由轉動，或更換真空吸附裝置則可直接吸附固持對象；10)夾緊機構具有一定的浮動夾緊特性，夾緊和松開時不破壞當前姿態。11)通過一定配置的三個或四個大行程、高剛度、高精度三坐標定位器可構成具有不同工作性能的調姿系統，具有快速重構的特性。

附圖說明

圖1是大行程、高剛度、高精度三坐標定位器結構主視圖；

圖2是大行程、高剛度、高精度三坐標定位器結構側視圖；

圖3是大行程、高剛度、高精度三坐標定位器結構俯視圖；

圖中：底座1、主立柱2、輔立柱3、Z軸伸縮柱4、滾柱滾動塊5、X滑塊6、Y滑塊7、球頭夾緊裝置8、Z軸風琴罩9、控制系統10、調整墊鐵11、升降工作臺12。

具體實施方式