[發明專利]一種多點位多自由度吸附位置的柔性工裝

有效

• 申請號: 202010462455.0
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111805273B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 張加波;趙長喜;白效鵬;文科;張俊輝;周瑩皓;周欣欣;高鑫
• 申請（專利權）人: 北京衛星制造廠有限公司
• 主分類號: B23Q3/08
• 分類號: B23Q3/08;B23Q1/25
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

1.一種多點位多自由度吸附位置的柔性工裝，其特征在于，包括多個柔性工裝單元、可移動支撐機構和控制系統；多個柔性工裝單元依次排列在可移動支撐機構在水平方向上的第三導軌（12）上，通過導軌絲杠傳動實現各柔性工裝單元沿X軸方向的移動；柔性工裝單元通過可伸縮的真空吸盤（25）吸附工件，真空吸盤（25）的吸附點位分布根據工件的結構特征確定，通過蝸輪蝸桿傳動實現繞Z軸方向旋轉，通過導軌絲杠傳動實現沿Y軸方向的移動；控制系統控制交流伺服電機驅動各柔性工裝單元在X、Y、Z軸方向上的運動，使各吸附點位呈空間分布；

柔性工裝單元包括壓力計（38）、流量開關（37）、第一滑槽（18）、擋板（19）、第一絲杠（20）、第一導軌（21）、滑板（22）、立柱底座（23）、立柱（24）、真空吸盤（25）、電動推桿（26）、立柱支撐架（28）、第二滑槽（29）、第二導軌（30）、滑塊（31）、第一聯軸器（32）、第一交流伺服電機（33）、第二交流伺服電機（34）、第一絲杠螺母（35）、第二聯軸器（39）和第二絲杠螺母（36）；

電動推桿（26）一端與真空吸盤（25）連接，另一端通過管路與流量開關（37）連接，真空吸盤（25）由電動推桿（26）驅動實現伸縮運動，實現根據不同表面特征進行吸附點位的調節；多個電動推桿（26）分別安裝在對應的滑塊（31）上，各滑塊（31）通過第二滑槽（29）裝卡在第二導軌（30）上，沿立柱（24）縱向分布，各個真空吸盤（25）對應的流量開關（37）通過管路與壓力計（38）連接；第二導軌（30）沿立柱（24）縱向安裝，滑塊（31）通過調節與第二導軌（30）間的松緊帶動真空吸盤（25）沿第二導軌（30）上下滑動；立柱（24）底部安裝在立柱底座（23）上，立柱底座（23）、立柱支撐架（28）安裝在滑板（22）上，立柱支撐架（28）位于立柱（24）的側面并通過安裝在立柱支撐架（28）頂部的支撐板與立柱（24）的頂端連接；第一交流伺服電機（33）的輸出軸與第一聯軸器（32）連接，第一聯軸器（32）與蝸桿連接，第一交流伺服電機（33）安裝在滑板（22）上，第一交流伺服電機（33）通過蝸輪蝸桿驅動立柱（24）繞Z軸方向旋轉；滑板（22）底部的第三滑槽與第一導軌（21）配合，第一絲杠螺母（35）與第一絲杠（20）配合，第一絲杠（20）位于兩個第一導軌（21）之間，擋板（19）安裝在第一絲杠（20）兩端，第一絲杠（20）和兩個第一導軌（21）安裝在第一導軌安裝板上；第二交流伺服電機（34）固定在擋板（19）外側，第二交流伺服電機（34）通過第二聯軸器（39）帶動第一絲杠（20）轉動；立柱支撐架（28）通過第一絲杠螺母（35）和滑板（22）底部的第三滑槽帶動立柱（24）沿第一導軌（21）滑動，實現吸盤點位的Y軸方向平移；第二絲杠螺母（36）和第一滑槽（18）位于第一導軌安裝板底部；

可移動支撐機構包括滾輪（1）、第一支撐架（2）、第一平板（3）、第二平板（5）、第二支撐架（6）、第三平板（7）、限位通孔（8）、定位孔（9）、第二絲杠（10）、第三聯軸器（11）、第三導軌（12）、第三交流伺服電機（14）、真空泵（15）、第四平板（17）；

第二絲杠（10）的數目由柔性工裝單元的數量確定，第二絲杠（10）均勻分布在兩條第三導軌（12）之間，第三交流伺服電機（14）輸出軸與第二絲杠（10）通過第三聯軸器（11）連接；第一滑槽（18）與第三導軌（12）配合，第二絲杠螺母（36）與第二絲杠（10）配合，柔性工裝單元通過第一滑槽（18）和第二絲杠螺母（36）安裝在可移動支撐機構上；第三交流伺服電機（14）帶動第二絲杠（10）轉動，并通過第二絲杠螺母（36）、第一滑槽（18）帶動柔性工裝單元沿著第三導軌（12）滑動，從而實現吸盤吸附點位的X軸方向平移；第三平板（7）裝在第二支撐架（6）上，第二支撐架（6）、第二絲杠（10）及第三導軌（12）均裝在第二平板（5）上，第二支撐架（6）位于第二絲杠（10）一側；第二平板（5）裝在第一支撐架（2）上，第一支撐架（2）底部安裝若干滾輪（1）；真空泵（15）與各柔性工裝單元的壓力計（38）相連；

第三平板（7）上有限位通孔（8）和定位孔（9），第三平板（7）對被加工件進行支撐，定位孔（9）可調整第三平板（7）的位置，限位通孔（8）配合緊固裝置可實現對被加工件限位和固定；

控制系統包括：HMI（13）、多軸運動控制器（4）、伺服驅動器（16）和CANopen總線；HMI（13）裝在可移動支撐機構上，多軸運動控制器（4）裝在第一平板（3）上，伺服驅動器（16）裝在第四平板（17）上并安裝在第二平板（5）下方，真空泵（15）裝在第四平板（17）上；

根據CANopen通訊協議，HMI（13）與多軸運動控制器（4）連接，多軸運動控制器（4）與伺服驅動器（16）連接，伺服驅動器（16）與第一交流伺服電機（33）、第二交流伺服電機（34）、第三交流伺服電機（14）連接；

HMI（13）包括坐標定位界面、限位設置界面和狀態監控界面；坐標定位界面實現對柔性工裝單元位姿的實時顯示，通過坐標輸入的方式實現運動參數的控制，同時給定期望的X向、Y向運動的線速度及轉動角速度；限位設置界面實現Y向及繞Z轉動軟限位的設置；狀態監控界面實現對第一交流伺服電機（33）、第二交流伺服電機（34）、第三交流伺服電機（14）運行狀態的監控，同時針對X向、Y向平移運動，根據接近開關傳感器的信息反饋，對運動限位進行實時監控；多軸運動控制器（4）根據CANopen通訊協議，實現多軸運動控制；伺服驅動器（16）分別控制第一交流伺服電機（33）、第二交流伺服電機（34）、第三交流伺服電機（14）；

柔性工裝單元的X向、Y向、Z向的平移以及繞Z向的轉動，使所述柔性工裝的吸附點位呈空間分布，且吸附點的位置根據壁板的表面的結構特征在Y軸方向通過電動推桿進行二次調整，實現真空吸盤（25）生成與壁板曲面完全吻合且分布均勻的吸附點陣。