精密定位與柔性對接系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光裝置配套設(shè)備安裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種精密定位與柔性對接系統(tǒng)，用于大口徑光機模塊的精密定位與柔性對接。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，大口徑光機模塊的精密、無損、高效安裝在大型科學(xué)工程項目建設(shè)過程中普遍存在。為實現(xiàn)對大口徑光機模塊的精密定位和柔性對接，通常采用精密定位與柔性對接系統(tǒng)使大口徑光機模塊在安裝過程中始終處于單吊點柔性懸掛狀態(tài)，只需要很小的外力輔助便可實現(xiàn)大口徑光機模塊的精密定位和柔性對接功能。但是，目前對于單吊點柔性懸掛狀態(tài)不穩(wěn)定，不能精確微動調(diào)整定位等問題尚無相關(guān)的解決方案，如何使大口徑光機模塊在柔性懸掛的狀態(tài)下始終保持靜力平衡，是精密定位與柔性對接系統(tǒng)亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種精密定位與柔性對接系統(tǒng)，能夠使大口徑光機模塊在柔性懸掛的狀態(tài)下始終保持靜力平衡。
[0004]其技術(shù)方案如下:
[0005]一種精密定位與柔性對接系統(tǒng)，包括吊臂，該吊臂端部設(shè)有滑輪系統(tǒng)，所述滑輪系統(tǒng)上設(shè)有鋼繩；
[0006]夾具臂，其設(shè)置在吊臂下方，并與鋼繩下端連接；
[0007]夾具頭，用于夾持工件，該夾具頭可轉(zhuǎn)動地安裝在所述夾具臂一端；
[0008]隨動支撐結(jié)構(gòu)，包括撐桿和鉸接在該撐桿上端的撐臺，所述撐桿下端通過鉸接方式與夾具臂連接；
[0009]懸擺內(nèi)圈和懸擺外圈，所述懸擺內(nèi)圈可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在該懸擺外圈內(nèi)，所述鋼繩穿過懸擺外內(nèi)圈，所述懸擺外圈固定在撐臺遠離撐桿的一端；
[0010]懸擺調(diào)平機構(gòu)，其內(nèi)置有電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠保持靠近夾具臂的鋼繩始終處于豎直狀態(tài)，該懸擺調(diào)平機構(gòu)一端鉸接在懸擺內(nèi)圈上端，另一端與吊臂固定，所述鋼繩、撐桿、夾具臂與撐臺共同合圍形成可變的四邊形結(jié)構(gòu)。
[0011]采用以上結(jié)構(gòu)，在大口徑光機模塊的吊裝過程中，撐桿和撐臺組成的隨動支撐結(jié)構(gòu)與鋼繩共同作用，使夾持工件的夾具頭和夾具臂始終處于雙吊點柔性懸掛狀態(tài)，并通過懸擺調(diào)平機構(gòu)實現(xiàn)夾具頭和夾具臂的靜力平衡狀態(tài)，方便精確微動調(diào)整大口徑光機模塊的空間位姿，實現(xiàn)大口徑光機模塊的精密定位和柔性對接。
[0012]作為優(yōu)選，所述滑輪系統(tǒng)傾斜設(shè)置，該滑輪系統(tǒng)與吊臂和懸擺調(diào)平機構(gòu)呈三角形布置。該結(jié)構(gòu)使滑輪系統(tǒng)、吊臂和懸擺調(diào)平機構(gòu)構(gòu)成三角形的調(diào)平系統(tǒng)，確保夾具頭和夾具臂的靜力平衡狀態(tài)，穩(wěn)定性好。
[0013]作為優(yōu)選，所述懸擺外圈豎直設(shè)置，其與懸擺內(nèi)圈之間通過軸承連接，所述鋼繩與懸擺外圈和懸擺內(nèi)圈的中心軸線重合。該結(jié)構(gòu)安裝方便，容易實施，能夠與撐臺和撐桿共同構(gòu)成平面旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，使夾具頭和夾具臂能夠繞懸擺內(nèi)圈中心軸承轉(zhuǎn)動。
[0014]作為優(yōu)選，所述鋼繩下端設(shè)有吊鉤，夾具臂上相應(yīng)設(shè)有吊環(huán)，所述吊鉤掛接在該吊環(huán)上。采用以上結(jié)構(gòu)，能夠方便安裝和拆卸，并保證夾具頭和夾具臂位姿調(diào)整的平順進行。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:通過撐桿和撐臺組成的隨動支撐結(jié)構(gòu)與吊鉤共同作用，確保夾具頭和夾具臂始終處于雙吊點柔性懸掛狀態(tài)，使大口徑光機模塊安裝過程具有柔順性，并通過調(diào)平結(jié)構(gòu)使大口徑光機模塊在安裝過程中始終保持靜力平衡狀態(tài)，通過多個方向的空間姿態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)大口徑光機模塊的空間精密定位，并與安裝位之間進行柔性對接，完成安裝。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖中，1、夾具頭，2、吊鉤，3、懸擺內(nèi)圈，4、懸擺外圈，5、懸擺調(diào)平機構(gòu)，6、吊臂，7、滑輪系統(tǒng)，8、鋼繩，9、撐桿，10、夾具臂，11、撐臺，12、吊環(huán)。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明的核心在于通過在原有單吊點基礎(chǔ)上，增加隨動支撐結(jié)構(gòu)和調(diào)平機構(gòu)，使大口徑光機模塊在吊裝過程中，夾具頭和夾具臂始終處于靜力平衡狀態(tài)，以實現(xiàn)精確微動調(diào)整定位。
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]如圖1所示，一種精密定位與柔性對接系統(tǒng)，包括吊臂6、位于該吊臂6下方的夾具頭I和夾具臂10，夾具頭I用于大口徑光機模塊的夾持，夾具臂10為長軸類零件，夾具頭I為圓盤形機構(gòu)，并與夾具臂10同軸設(shè)置，該夾具頭I通過滾動軸承安裝在夾具臂10—端，使夾具頭I能夠繞自身軸線旋轉(zhuǎn)進行角度調(diào)整(圖中C方向)，夾具臂10能夠沿水平方向進行位移調(diào)整(圖中B方向)。
[0021]所述夾具臂10上安裝有撐桿9，該撐桿9上下兩端分別與撐臺11和夾具臂10通過鉸接方式連接，撐桿9和撐臺11共同構(gòu)成隨動支撐結(jié)構(gòu)，所述撐臺11遠離撐桿9的一端設(shè)有懸擺外圈4，該懸擺外圈4與撐臺11焊接固定或一體設(shè)置，懸擺外圈4為中空的管狀結(jié)構(gòu)，在懸該擺外圈4內(nèi)套設(shè)有中空的懸擺內(nèi)圈3，該懸擺內(nèi)圈3通過兩個上下對稱設(shè)置的軸承可轉(zhuǎn)動地安裝在懸擺外圈4內(nèi)，在其兩端分別設(shè)有端蓋以對軸承限位。
[0022]懸擺內(nèi)圈3上端設(shè)有懸擺調(diào)平機構(gòu)5，該懸擺調(diào)平機構(gòu)5—端與懸擺內(nèi)圈3上端部分鉸接連接，另一端固定在吊臂6上，吊臂6端部設(shè)有滑輪系統(tǒng)7，并在該滑輪系統(tǒng)7上套設(shè)有鋼繩8，所述鋼繩8穿過懸擺內(nèi)圈3，并與懸擺內(nèi)圈3和懸擺外圈4的中心軸線重合，該鋼繩8下端設(shè)有吊鉤2，夾具臂10上相應(yīng)設(shè)有吊環(huán)12，該吊環(huán)12位于夾具頭I和撐桿9之間，吊鉤2掛接在吊環(huán)12內(nèi)。
[0023]吊鉤2、滑輪系統(tǒng)7、鋼繩8、撐桿9和撐臺11組成可變的四邊形結(jié)構(gòu)，通過滑輪系統(tǒng)7的轉(zhuǎn)動帶動鋼繩8沿豎直方向運動，撐臺11的支撐作用和撐桿9的隨動作用，使夾具頭I產(chǎn)生俯仰運動，實現(xiàn)對夾具頭I的空間俯仰角度調(diào)整(圖中D方向)。
[0024]滑輪系統(tǒng)7傾斜設(shè)置，與懸擺調(diào)平機構(gòu)5、吊臂6呈三角形布置，懸擺調(diào)平機構(gòu)5內(nèi)置有電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可以根據(jù)鋼繩系8不同的受力狀態(tài)進行調(diào)節(jié)，使近吊鉤2端的鋼繩系8始終保持豎直狀態(tài)，電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)為傳統(tǒng)的調(diào)平系統(tǒng)，現(xiàn)有技術(shù)中已較多地公開，在此不做贅述。
[0025]吊鉤2、懸擺內(nèi)圈3、懸擺外圈4、鋼繩8、撐臺11和撐桿9構(gòu)成的平面旋轉(zhuǎn)機構(gòu)能夠在A方向彎矩作用下，實現(xiàn)夾具頭I和夾具臂10繞懸擺孔內(nèi)圈3中心軸線轉(zhuǎn)動(圖中A方向)。
[0026]本發(fā)明的工作原理如下:
[0027]首先采用吊臂6對夾持有大口徑光機模塊的夾具頭I進行粗吊，吊臂6可將夾具頭I吊運至不同的空間高度和幅度。當夾具頭I和夾具臂10處于同一水平面時，對懸擺調(diào)平機構(gòu)5的內(nèi)置電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行零位標定。
[0028]零位標定后，保持懸擺內(nèi)圈3、懸擺外圈4和吊鉤2的旋轉(zhuǎn)軸線重合，在A方向施加彎矩作用，可實現(xiàn)夾具頭I繞懸擺內(nèi)圈3的中心軸線進行轉(zhuǎn)動。然后，通過滑輪系統(tǒng)7的轉(zhuǎn)動帶動鋼繩系8的豎直方向運動、撐臺11的支撐作用和撐桿9的隨動作用，使夾具頭I產(chǎn)生俯仰運動，實現(xiàn)對夾具頭I的空間俯仰角度調(diào)整(D方向)。
[0029]水平方向移動夾具臂10(B方向)，實現(xiàn)夾具頭I水平方向的微小擺動和定位。夾具頭I繞自身軸線旋轉(zhuǎn)進行角度調(diào)整(C方向)，完成大口徑光機模塊在柔性懸掛狀態(tài)下與安裝位之間的精密定位與柔性對接。根據(jù)實際操作情況可改變各個自由度的調(diào)整順序來實現(xiàn)大口徑光機模塊的精密定位與柔性對接。
[0030]需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明技術(shù)方案而非限制技術(shù)方案，盡管申請人參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，那些對本發(fā)明技術(shù)方案進行的修改或者等同替換，不能脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求范圍當中。
【主權(quán)項】
1.一種精密定位與柔性對接系統(tǒng)，其特征在于，包括: 吊臂(6)，該吊臂(6)端部設(shè)有滑輪系統(tǒng)(7)，所述滑輪系統(tǒng)(7)上設(shè)有鋼繩(8); 夾具臂(10)，其設(shè)置在吊臂(6)下方，并與鋼繩(8)下端連接； 夾具頭(I)，用于夾持工件，該夾具頭(I)可轉(zhuǎn)動地安裝在所述夾具臂(10) —端； 隨動支撐結(jié)構(gòu)，包括撐桿(9)和鉸接在該撐桿(9)上端的撐臺(11)，所述撐桿(9)下端通過鉸接方式與夾具臂(10)連接； 懸擺內(nèi)圈(3)和懸擺外圈(4)，所述懸擺內(nèi)圈(3)可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在該懸擺外圈(4)內(nèi)，所述鋼繩(8)穿過懸擺內(nèi)圈(3)，所述懸擺外圈(4)固定在撐臺(11)遠離撐桿(9)的一端； 懸擺調(diào)平機構(gòu)(5)，其內(nèi)置有電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠保持靠近夾具臂(10)的鋼繩(8)始終處于豎直狀態(tài)，該懸擺調(diào)平機構(gòu)(5)—端鉸接在懸擺內(nèi)圈(3)上端，另一端與吊臂(6)固定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密定位與柔性對接系統(tǒng)，其特征在于:所述滑輪系統(tǒng)(7)傾斜設(shè)置，該滑輪系統(tǒng)(7)與吊臂(6)和懸擺調(diào)平機構(gòu)(5)呈三角形布置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的精密定位與柔性對接系統(tǒng)，其特征在于:所述懸擺外圈(4)豎直設(shè)置，其與懸擺內(nèi)圈(3)之間通過軸承連接，所述鋼繩(8)與懸擺外圈(4)和懸擺內(nèi)圈(3)的中心軸線重合。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的精密定位與柔性對接系統(tǒng)，其特征在于:所述鋼繩(8)下端設(shè)有吊鉤(2)，夾具臂(10)上相應(yīng)設(shè)有吊環(huán)(12)，所述吊鉤(2)掛接在該吊環(huán)(12)上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種精密定位與柔性對接系統(tǒng)，包括吊臂，吊臂通過滑輪系統(tǒng)設(shè)有鋼繩；與鋼繩下端連接的夾具臂；可轉(zhuǎn)動地安裝在夾具臂一端的夾具頭；撐桿和撐臺構(gòu)成的隨動支撐結(jié)構(gòu)，撐桿下端鉸接在夾具臂上；懸擺內(nèi)圈和懸擺外圈，鋼繩穿過懸擺內(nèi)圈，懸擺外圈固定在撐臺一端；懸擺調(diào)平機構(gòu)，該懸擺調(diào)平機構(gòu)一端鉸接在懸擺內(nèi)圈上端，另一端與吊臂固定。本發(fā)明通過撐桿和撐臺組成的隨動支撐結(jié)構(gòu)與吊鉤共同作用，確保夾具頭和夾具臂始終處于雙吊點柔性懸掛狀態(tài)，使大口徑光機模塊安裝過程具有柔順性，并通過調(diào)平結(jié)構(gòu)使大口徑光機模塊在安裝過程中始終保持靜力平衡狀態(tài)，通過空間姿態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)大口徑光機模塊的空間精密定位，并與安裝位之間進行柔性對接。
【IPC分類】B66C1/10
【公開號】CN105502142
【申請?zhí)枴緾N201510410156
【發(fā)明人】張盡力, 熊遷, 譚寧, 王佳, 呂海兵, 倪衛(wèi), 趙利平, 蘇春洲, 高東, 張揚, 李銀剛, 范乃吉
【申請人】中國工程物理研究院激光聚變研究中心, 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年7月13日