CN115816345B - 基于两自由度限制四自由度调节的弯管类零部件对接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及弯管类零部件的对接装置，具体地说是一种基于两自由度限制四自由度调节的弯管类零部件对接装置，侧移板及进给板分别与主体框架部分中的工作台板滑动连接，定定位板位于侧移板的上方，定定位板一侧与侧移板铰接、另一侧螺纹连接有摆动调节螺杆，摆动调节螺杆的下端与侧移板抵接；丝杠组件安装于主体框架部分上；进给板上安装有丝杆升降机，丝杆升降机的输出端与升降板相连，动定位板固定在升降板上，动定位板上安装有另一个待对接弯管。本发明能够有效约束被对接大型弯管类零部件的俯仰及沿定位轴线转动的两自由度，精确调节对接中心线相对高度及错位量、对接面相对距离等四自由度，装置特点突出、调节方便、定位精度高。

Description

基于两自由度限制四自由度调节的弯管类零部件对接装置

技术领域

本发明涉及弯管类零部件的对接装置，具体地说是一种基于两自由度限制四自由度调节的弯管类零部件对接装置，可用于有装配精度要求的大型、重型弯管类零部件的对接连接。

背景技术

随着国家综合国力的不断提升，近年来，国家对于航天军工领域加大研发力度，新型号、新机型不断出现，随之而来的就是对于航天军工产品的装配越来越高的装配要求。大型、重型弯管类零部件广泛存在于航天军工产品之中，其体积大、质量重、对接精度要求严，是相关产品装配作业的重点之一。

对于大型弯管类零部件的装配工作，传统的工作形式是操作者利用天车及简陋工作进行对接装配，整个装配过程对于操作者的体力、技术经验以及工作状态有着极高的要求；并且，由于大型弯管类零部件质量大，吊装后，由于大惯性不宜调节，且存在作业过程中对于操作者人身及产品的磕碰危险，存在作业效率低下、消耗大量劳动力以及安全隐患等诸多不足。

发明内容

针对上述大型弯管类零部件装配存在的效率低下、有大体力劳作、存在安全隐患以及不能保证装配质量等一些列问题，本发明的目的在于提供一种基于两自由度限制四自由度调节的弯管类零部件对接装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括侧移摆动调节部分、升降进给部分及主体框架部分，其中侧移摆动调节部分包括定定位板、侧移板、摆动调节螺杆及丝杠组件，所述升降进给部分包括动定位板、升降板、丝杆升降机、升降摇柄及进给板，所述侧移板及进给板分别与主体框架部分中的工作台板滑动连接，所述定定位板位于侧移板的上方，所述定定位板一侧与侧移板铰接，所述定定位板的另一侧螺纹连接有摆动调节螺杆，所述摆动调节螺杆的下端与侧移板抵接，通过旋拧所述摆动调节螺杆调节定定位板上所安装的一个待对接弯管的对接角度；所述丝杠组件安装于主体框架部分上，用于驱动所述侧移板、定定位板及摆动调节螺杆侧移；所述进给板上安装有丝杆升降机，所述丝杆升降机的输出端与升降板相连，所述动定位板固定在升降板上，所述动定位板上安装有另一个待对接弯管。

其中：所述侧移摆动调节部分与升降进给部分分别位于工作台板的两侧，所述侧移板的滑动方向与进给板的滑动方向相垂直。

所述侧移板上与定定位板另一侧螺纹连接的摆动调节螺杆对应的位置安装有顶动垫，所述摆动调节螺杆的下端为圆弧状，并与所述顶动垫抵接。

所述侧移板与定定位板一侧的同侧设有连接板，所述定定位板的一侧通过连接销栓与连接板铰接，并通过螺母进行固定。

所述工作台板上安装有侧移直线导轨，所述侧移板的底面固接有侧移直线导轨滑块，所述侧移直线导轨滑块与侧移直线导轨滑动连接。

所述丝杠组件包括丝杠、丝杠螺母、丝杠螺母套、丝杠支撑及侧移摇柄，所述丝杠支撑固接于工作台板的底面，所述丝杠转动安装于丝杠支撑上，所述丝杠的一端连接有侧移摇柄，所述丝杠螺母套的上端与侧移板固接，所述丝杠螺母套的下端安装有与丝杠螺纹连接的丝杠螺母。

所述升降板上还固接有升降导向轴，所述进给板上安装有直线轴承，所述升降导向轴由直线轴承穿过。

所述丝杆升降机的底座安装于进给板的顶面，作为所述丝杆升降机输出端的顶升件与升降板的底面相连，所述丝杆升降机的伸出摇动轴上安装有升降摇柄。

所述工作台板上安装有进给直线导轨，所述进给板的底面固接有进给直线导轨滑块，所述进给直线导轨滑块与进给直线导轨滑动连接。

所述主体框架部分包括工作台板、主体框架及地脚，所述工作台板固定安装在主体框架的顶部，所述主体框架的底部连接有多个地脚；所述工作台板上对应侧移摆动调节部分与升降进给部分的位置为镂空结构。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明结构明确，调节方便，可以有效提高工作效率及作业质量。

2.本发明在满足工艺要求及机械性能的条件下，避免不必要设计，并整合多种功能于同一机构，使造价成本低廉。

3.本发明设计结构简单合理，保证功能实现的条件下没有多余结构。

4.本发明可对于对接距离、对接角度、对接高度等多条件进行调节，满足对接精度。

5.本发明可以极大节省操作者的体力劳动以及对于操作者的作业经验要求，实现高效方便的高精度调节，并以此为基础完成最终对接连接作业。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的结构主视图；

图3为本发明的结构左视图；

图4为本发明的结构俯视图；

图5为图2中的D—D剖视图；

其中：A为侧移摆动调节部分，B为升降进给部分，C为主体框架部分；

1为定定位板，2为侧移板，3为连接销栓，4为摆动调节螺杆， 5为顶动垫，6为连接板，7为侧移直线导轨滑块，8为动定位板，9 为升降板，10为升降导向轴，11为丝杆升降机，12为升降摇柄，13 为直线轴承，14为进给板，15为进线直线导轨滑块，16为工作台板， 17为侧移直线导轨，18为进给直线导轨，19为主体框架，20为地脚，21为丝杠，22为丝杠螺母，23为丝杠螺母套，24为丝杠支撑，25 为侧移摇柄。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

本发明固定安装于车间地面，使用时，操作者将待对接连接的两个大型弯管分别安放于对接装置的两处定位机构(即侧移摆动调节部分A、升降进给部分B)之上，如图1所示。

如图1～5所示，本发明包括侧移摆动调节部分A、升降进给部分B及主体框架部分C，其中侧移摆动调节部分A包括定定位板1、侧移板2、摆动调节螺杆4及丝杠组件，侧移板2与主体框架部分C 中的工作台板16滑动连接，定定位板1位于侧移板2的上方，定定位板1一侧与侧移板2铰接，定定位板1的另一侧螺纹连接有摆动调节螺杆4，摆动调节螺杆4的下端与侧移板2抵接，通过旋拧摆动调节螺杆4调节定定位板1上所安装的一个待对接大型弯管的对接角度；丝杠组件安装于主体框架部分C上，用于驱动侧移板2、定定位板1及摆动调节螺杆4侧移。升降进给部分B包括动定位板8、升降板9、丝杆升降机11、升降摇柄12及进给板14，进给板14与主体框架部分C中的工作台板16滑动连接，进给板14上安装有丝杆升降机11，丝杆升降机11的输出端与升降板9相连，动定位板8通过螺栓固定在升降板9的顶面，动定位板8上安装有另一个待对接大型弯管。

本实施例的侧移摆动调节部分A与升降进给部分B分别位于工作台板16的两侧，侧移板2的滑动方向(即工作台板16的宽度方向) 与进给板14的滑动方向(即工作台板16的长度方向)相垂直。

本实施例的侧移板2与定定位板1一侧的同侧设有两个连接板6，定定位板1的一侧通过两个连接销栓3分别与两个连接板6铰接，并通过螺母进行固定。侧移板2上与定定位板1另一侧螺纹连接的摆动调节螺杆4对应的位置，通过螺栓安装有顶动垫5，摆动调节螺杆4的下端为圆弧状，摆动调节螺杆4旋拧穿过定定位板1另一侧对应的螺孔，下端与顶动垫5抵接；对于影响对接精度的角向转动采用螺纹顶起调节，使得对接角度有精度保证。

本实施例的工作台板16上沿宽度方向安装有两根相互平行的侧移直线导轨17，侧移板2的底面通过螺栓固接有两组共四个侧移直线导轨滑块7，每组两个侧移直线导轨滑块7与一根侧移直线导轨17 滑动连接。

本实施例的丝杠组件包括丝杠21、丝杠螺母22、丝杠螺母套23、丝杠支撑24及侧移摇柄25，丝杠支撑24通过螺栓固接于工作台板 16的底面，丝杠21转动安装于丝杠支撑24上，丝杠21的一端端部连接有侧移摇柄25，丝杠螺母套23的上端通过螺栓与侧移板2的底面固接，丝杠螺母22穿入并安装于丝杠螺母套23下端的孔内，丝杠螺母22穿过丝杠21，并与丝杠21螺纹连接。本实施例的丝杠21为市购产品，购置于DTK品牌的滚珠丝杠，使得对接轴线错位有精度保证；本实施例的丝杠支撑24为市购产品，购置于BUN品牌的滚珠丝杠支撑，型号为EK15—C5。

本实施例的丝杆升降机11的底座安装于进给板14的顶面，作为丝杆升降机11输出端的顶升件通过螺栓与升降板9的底面相连，丝杆升降机11的伸出摇动轴上安装有升降摇柄12。升降板9的底面还固接有升降导向轴10，进给板14上通过螺栓安装有直线轴承13，升降导向轴10由直线轴承13穿过。本实施例的丝杆升降机11为现有技术，在此不再赘述。

本实施例的工作台板16上沿长度方向安装有两根相互平行的进给直线导轨18，进给板14的底面通过螺栓固接有两组共四个进给直线导轨滑块15，每组两个进给直线导轨滑块15与一根进给直线导轨18滑动连接。

本实施例的主体框架部分C包括工作台板16、主体框架19及地脚20，工作台板16通过螺栓固定安装在主体框架19的顶部，主体框架19的底部连接有多个地脚20；本实施例的地脚20为现有技术，地脚20自身螺杆旋拧于主体框架19四支柱对应螺孔内，并由螺母锁紧。工作台板16上对应侧移摆动调节部分A与升降进给部分B的位置为镂空结构。

本发明的对接过程如下：

(1)操作者将待对接装配的两个大型弯管分别安装至定定位板 1及动定位板8上，并分别进行定位；

(2)操作者推动动定位板8，使动定位板8沿着进给直线导轨 18运动，使一侧的大型弯管向另一侧的大型弯管靠近；

(3)操作者观察两个大型弯管先对姿态及位置；

(4)根据观察结果，操作者手动转动侧移摇柄25，通过丝杠21 与丝杠螺母22的螺旋副转变为侧移板2沿侧移直线导轨17滑动的移动副，调节定定位板1上的大型弯管的侧移位置；

(5)根据观察结果，操作者手动调节升降摇柄12，调节动定位板8上的大型弯管的上下高度位置；

(6)根据观察结果，操作者手动调节摆动调节螺杆4，调节定定位板1上的大型弯管的姿态；

(7)结合观察结果反复进行步骤(4)～步骤(6)，最终实现两个大型弯管的相对位置准确性；

(8)操作者推动动定位板8，将两个大型弯管完全对接；

(9)操作者将对接完成的两个大型弯管通过螺栓连接装配；

(10)操作者将对接连接装配完成的两个大型弯管组合体移除对接装置，完成对接装置工作，并将对接装置各部分恢复至初始姿态，等待下次作业进行。

本发明整体为落地式设计，为独立装置。为满足两个大型弯管类零部件的对接装配，设计了两处定位机构，即侧移摆动调节部分A、升降进给部分B。

本发明为了满足精准对接的多自由度要求，将多自由度分配到侧移摆动调节部分A、升降进给部分B。侧移摆动调节部分A实现对于一个大型弯管类零部件的定位，并约束定位轴线转动、对接轴线转动、定位轴线方向及侧移方向轴线转动的自由度，设计分配侧移自由度、剩余转动自由度。升降进给部分B实现对于另一个大型弯管类零部件的定位，并约束三个转动自由度(即定位轴线转动、对接轴线转动、定位轴线方向及侧移方向轴线转动)及侧移自由度，设计分配对接进给方向移动自由度以及定位轴线方向升降自由度。

本发明的侧移摆动调节部分A、升降进给部分B联动，综合实现对接过程中并约束定位轴线方向转动、侧移方向轴线转动自由度，实现三直线移动自由度及对接轴线方向转动自由度调节。各自由度均设计有调节机构，可方便操作者无需大作用力调节；如侧移摆动调节部分A中的摆动调节螺杆4、丝杠组件，升降进给部分B中的升降手柄 12。

本发明的定定位板1及动定位板8上均设有定位销，不仅可实现对于大型弯管类零部件自由度约束，还可以实现对于大型弯管类零部件的精准定位，确保对接方向正确。

本发明对于对接移动采用直线导轨运动导向，在保证运动精度的条件下可以由操作者根据实际情况随时调节对接运动状态及位置控制。

本发明可对于大轮廓、大质量的大型弯管类零部件进行高效率、高安全性、高质量的装配，操作者将大重型弯管类零部件定位于对接装置之上后，便可方便、轻松地操作对接装置中的机构实现多自由度的调节，最终完成对于大型弯管类零部件的高效、高质量、高精度的对接连接工作。

Claims (10)

1.一种基于两自由度限制四自由度调节的弯管类零部件对接装置，其特征在于：包括侧移摆动调节部分(A)、升降进给部分(B)及主体框架部分(C)，其中侧移摆动调节部分(A)包括定定位板(1)、侧移板(2)、摆动调节螺杆(4)及丝杠组件，所述升降进给部分(B)包括动定位板(8)、升降板(9)、丝杆升降机(11)、升降摇柄(12)及进给板(14)，所述侧移板(2)及进给板(14)分别与主体框架部分(C)中的工作台板(16)滑动连接，所述定定位板(1)位于侧移板(2)的上方，所述定定位板(1)一侧与侧移板(2)铰接，所述定定位板(1)的另一侧螺纹连接有摆动调节螺杆(4)，所述摆动调节螺杆(4)的下端与侧移板(2)抵接，通过旋拧所述摆动调节螺杆(4)调节定定位板(1)上所安装的一个待对接弯管的对接角度；所述丝杠组件安装于主体框架部分(C)上，用于驱动所述侧移板(2)、定定位板(1)及摆动调节螺杆(4)侧移；所述进给板(14)上安装有丝杆升降机(11)，所述丝杆升降机(11)的输出端与升降板(9)相连，所述动定位板(8)固定在升降板(9)上，所述动定位板(8)上安装有另一个待对接弯管。

2.根据权利要求1所述基于两自由度限制四自由度调节的弯管类零部件对接装置，其特征在于：所述侧移摆动调节部分(A)与升降进给部分(B)分别位于工作台板(16)的两侧，所述侧移板(2)的滑动方向与进给板(14)的滑动方向相垂直。

3.根据权利要求1所述基于两自由度限制四自由度调节的弯管类零部件对接装置，其特征在于：所述侧移板(2)上与定定位板(1)另一侧螺纹连接的摆动调节螺杆(4)对应的位置安装有顶动垫(5)，所述摆动调节螺杆(4)的下端为圆弧状，并与所述顶动垫(5)抵接。

4.根据权利要求1所述基于两自由度限制四自由度调节的弯管类零部件对接装置，其特征在于：所述侧移板(2)与定定位板(1)一侧的同侧设有连接板(6)，所述定定位板(1)的一侧通过连接销栓(3)与连接板(6)铰接，并通过螺母进行固定。

5.根据权利要求1所述基于两自由度限制四自由度调节的弯管类零部件对接装置，其特征在于：所述工作台板(16)上安装有侧移直线导轨(17)，所述侧移板(2)的底面固接有侧移直线导轨滑块(7)，所述侧移直线导轨滑块(7)与侧移直线导轨(17)滑动连接。

6.根据权利要求1所述基于两自由度限制四自由度调节的弯管类零部件对接装置，其特征在于：所述丝杠组件包括丝杠(21)、丝杠螺母(22)、丝杠螺母套(23)、丝杠支撑(24)及侧移摇柄(25)，所述丝杠支撑(24)固接于工作台板(16)的底面，所述丝杠(21)转动安装于丝杠支撑(24)上，所述丝杠(21)的一端连接有侧移摇柄(25)，所述丝杠螺母套(23)的上端与侧移板(2)固接，所述丝杠螺母套(23)的下端安装有与丝杠(21)螺纹连接的丝杠螺母(22)。

7.根据权利要求1所述基于两自由度限制四自由度调节的弯管类零部件对接装置，其特征在于：所述升降板(9)上还固接有升降导向轴(10)，所述进给板(14)上安装有直线轴承(13)，所述升降导向轴(10)由直线轴承(13)穿过。

8.根据权利要求1所述基于两自由度限制四自由度调节的弯管类零部件对接装置，其特征在于：所述丝杆升降机(11)的底座安装于进给板(14)的顶面，作为所述丝杆升降机(11)输出端的顶升件与升降板(9)的底面相连，所述丝杆升降机(11)的伸出摇动轴上安装有升降摇柄(12)。

9.根据权利要求1所述基于两自由度限制四自由度调节的弯管类零部件对接装置，其特征在于：所述工作台板(16)上安装有进给直线导轨(18)，所述进给板(14)的底面固接有进给直线导轨滑块(15)，所述进给直线导轨滑块(15)与进给直线导轨(18)滑动连接。

10.根据权利要求1所述基于两自由度限制四自由度调节的弯管类零部件对接装置，其特征在于：所述主体框架部分(C)包括工作台板(16)、主体框架(19)及地脚(20)，所述工作台板(16)固定安装在主体框架(19)的顶部，所述主体框架(19)的底部连接有多个地脚(20)；所述工作台板(16)上对应侧移摆动调节部分(A)与升降进给部分(B)的位置为镂空结构。