專利名稱：基于氣浮和萬向球座的自適應(yīng)入位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及入位裝置，尤其涉及一種基于氣浮和萬向球座的自適應(yīng)入位裝置。
背景技術(shù)：
一個剛性機(jī)械系統(tǒng)由柔性調(diào)姿工裝與固定平臺連接，通過柔性調(diào)姿工裝可 使剛性機(jī)械系統(tǒng)處于某種理論的空間狀態(tài)。 一般來說，這種柔性調(diào)姿工裝抵抗 外部施加載荷(如精加工切削力、對接裝配力等)的能力較差，因此需要提供 輔助固持系統(tǒng)。剛性機(jī)械系統(tǒng)位姿調(diào)整后入位、固持時，由于機(jī)械系統(tǒng)存在固 有的制造誤差、裝配誤差、空間位姿調(diào)整等誤差，使得如何將與其剛性連接的 圓柱狀工藝芯軸自動地插入到輔助固持系統(tǒng)的中心孔中并鎖緊工藝芯軸，而不 破壞機(jī)械系統(tǒng)己調(diào)整好的空間位姿，成為航空、航天等領(lǐng)域的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于氣浮和萬向球座的自 適應(yīng)入位裝置。
基于氣浮和萬向球座的自適應(yīng)入位裝置包括氣浮和萬向球座以及分段導(dǎo)向 芯軸，氣浮和萬向球座包括進(jìn)氣口、底板、氣孔、第一彈簧、定心套、底座、 外筒、球座、第二彈簧、彈簧座、球體、導(dǎo)向套，底板上依次設(shè)有底座、外筒， 底板與底座之間設(shè)有氣腔，底座上設(shè)有進(jìn)氣口、氣孔，并與氣腔相通，外筒內(nèi)， 底座上設(shè)有球座，球座與外筒內(nèi)壁通過第一彈簧、定心套相接，球座上設(shè)有球 體、第二彈簧，球體上設(shè)有彈簧座，第二彈簧安裝在彈簧座內(nèi)，球體上端設(shè)有 導(dǎo)向套，底板、底座、球座、球體、導(dǎo)向套設(shè)有中心孔，分段導(dǎo)向芯軸通過連 接螺釘與待固定機(jī)械系統(tǒng)相連接。
所述分段導(dǎo)向芯軸采用A、 B、 C、 D四段導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，其中，A段為20。 30。 的倒錐面，B段為球冠面，C段為1° 3°的倒錐面，D段為圓柱面，在C段與B 段的連接處形成凹坑。球體和導(dǎo)向套的中心孔直徑與B段球冠面和D段圓柱面 直徑相同。導(dǎo)向套的入口端面具有錐面結(jié)構(gòu)。球座與底座之間形成空氣靜壓平 面止推軸承結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果(1)當(dāng)?shù)鬃M(jìn)氣口進(jìn)氣時，分段 導(dǎo)向芯軸插入導(dǎo)向套、球體的運(yùn)動所受阻力小，不會影響機(jī)械系統(tǒng)的位姿，裝 置有優(yōu)異的自適應(yīng)入位性能；(2)彈簧、定心套使得裝置具有自動定心和復(fù)位
功能；(3)易于在工業(yè)現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)自動化控制，多套裝置協(xié)同工作時可控性強(qiáng)；(4) 針對不同的應(yīng)用場合，易于實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)入位裝置的多尺寸多型號的系列化，設(shè) 計(jì)開發(fā)難度低。


圖1是基于氣浮和萬向球座的自適應(yīng)入位裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明自適應(yīng)入位完成后的結(jié)構(gòu)示意圖中進(jìn)氣口 1、底板2、氣孔3、第一彈簧4、定心套5、底座6、外筒7、 球座8、第二彈簧9、彈簧座IO、球體ll、導(dǎo)向套12、分段導(dǎo)向芯軸13、連接 螺釘14、待固定機(jī)械系統(tǒng)15。
具體實(shí)施例方式
如圖l、 2所示，基于氣浮和萬向球座的自適應(yīng)入位裝置包括氣浮和萬向球 座以及分段導(dǎo)向芯軸13，氣浮和萬向球座包括進(jìn)氣口 1、底板2、氣孔3、第一 彈簧4、定心套5、底座6、外筒7、球座8、第二彈簧9、彈簧座IO、球體ll、 導(dǎo)向套12，底板2上依次設(shè)有底座6、外筒7，底板2與底座6之間設(shè)有氣腔， 底座6上設(shè)有進(jìn)氣口1、氣孔3,并與氣腔相通，外筒7內(nèi)，底座6上設(shè)有球座 8，球座8與外筒7內(nèi)壁通過第一彈簧4、定心套5相接，球座8上設(shè)有球體11、 第二彈簧9，球體11上設(shè)有彈簧座10，第二彈簧9安裝在彈簧座10內(nèi)，球體 11上端設(shè)有導(dǎo)向套12，底板2、底座6、球座8、球體ll、導(dǎo)向套12設(shè)有中心 孔，分段導(dǎo)向芯軸13通過連接螺釘14與待固定機(jī)械系統(tǒng)15相連接。
所述分段導(dǎo)向芯軸13采用A、B、C、D四段導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，其中，A段為20。
30。的倒錐面，B段為球冠面，C段為1。 3。的倒錐面，D段為圓柱面，在C段 與B段的連接處形成凹坑。球體11和導(dǎo)向套12的中心孔直徑與B段球冠面和 D段圓柱面直徑相同。導(dǎo)向套12的入口端面具有錐面結(jié)構(gòu)。球座8與底座6之 間形成空氣靜壓平面止推軸承結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的工作過程如下在機(jī)械系統(tǒng)空間位姿調(diào)整好后，首先底座進(jìn)氣口 1 進(jìn)氣，在球座8下表面與底座6上表面之間形成氣膜，使球座8在其上進(jìn)入自 由浮動狀態(tài)。然后調(diào)姿機(jī)構(gòu)下降，使得與機(jī)械系統(tǒng)剛性連接的分段導(dǎo)向芯軸13 沿z向負(fù)向運(yùn)動，將其插入到球體ll、導(dǎo)向套12中，由于分段導(dǎo)向芯軸13與 導(dǎo)向套12中心孔的初始位置偏差和角度偏差，分段導(dǎo)向芯軸A段錐面，導(dǎo)向套 12入口錐面的導(dǎo)向作用，引導(dǎo)分段導(dǎo)向芯軸B段球面進(jìn)入球體ll中心孔，并推 動球體11發(fā)生轉(zhuǎn)動和平動。調(diào)姿機(jī)構(gòu)繼續(xù)下降使得分段導(dǎo)向芯軸B段球面繼續(xù) 沿著球體ll中心孔移動并推動球體ll、球座8發(fā)生平動。分段導(dǎo)向芯軸B段球
面與C段錐面之間形成的凹坑能夠使得分段導(dǎo)向芯軸軸線相對球體11中心孔軸 線有一定夾角時入位順暢。當(dāng)分段導(dǎo)向芯軸C段錐面接觸到導(dǎo)向套12時，C段 錐面推動球體ll轉(zhuǎn)動，B段球面繼續(xù)推動球體平動。當(dāng)分段導(dǎo)向芯軸D段圓柱 面進(jìn)入到導(dǎo)向套12中心孔時，在分段導(dǎo)向芯軸B段球面和D段圓柱面的作用下 推動球體11平動直至分段導(dǎo)向芯軸13進(jìn)入球體11中心孔設(shè)計(jì)位置，底座進(jìn)氣 口1停止進(jìn)氣，即可保證在機(jī)械系統(tǒng)位姿不發(fā)生改變的條件下分段導(dǎo)向芯軸的 自適應(yīng)入位。分段導(dǎo)向芯軸13退出導(dǎo)向套、球體中心孔時，在第一彈簧4、第 二彈簧9、定心套5、彈簧座IO的作用下，裝置自動復(fù)位到初始位置，整套裝 置進(jìn)入下一次工作準(zhǔn)備狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種基于氣浮和萬向球座的自適應(yīng)入位裝置，其特征在于包括氣浮和萬向球座以及分段導(dǎo)向芯軸(13)，氣浮和萬向球座包括進(jìn)氣口(1)、底板(2)、氣孔(3)、第一彈簧(4)、定心套(5)、底座(6)、外筒(7)、球座(8)、第二彈簧(9)、彈簧座(1O)、球體(11)、導(dǎo)向套(12)，底板(2)上依次設(shè)有底座(6)、外筒(7)，底板(2)與底座(6)之間設(shè)有氣腔，底座(6)上設(shè)有進(jìn)氣口(1)、氣孔(3)，并與氣腔相通，外筒(7)內(nèi)，底座(6)上設(shè)有球座(8)，球座(8)與外筒(7)內(nèi)壁通過第一彈簧(4)、定心套(5)相接，球座(8)上設(shè)有球體(11)、第二彈簧(9)，球體(11)上設(shè)有彈簧座(10)，第二彈簧(9)安裝在彈簧座(10)內(nèi)，球體(11)上端設(shè)有導(dǎo)向套(12)，底板(2)、底座(6)、球座(8)、球體(11)、導(dǎo)向套(12)設(shè)有中心孔，分段導(dǎo)向芯軸(13)通過連接螺釘(14)與待固定機(jī)械系統(tǒng)(15)相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種基于氣浮和萬向球座的自適應(yīng)入位裝置，其 特征在于所述分段導(dǎo)向芯軸(13)采用A、 B、 C、 D四段導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，其中，A 段為20。 30。的倒錐面，B段為球冠面，C段為1。 3。的倒錐面，D段為圓柱面， 在C段與B段的連接處形成凹坑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種基于氣浮和萬向球座的自適應(yīng)入位裝置，其 特征在于所述球體(11)和導(dǎo)向套(12)的中心孔直徑與B段球冠面和D段圓 柱面直徑相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種基于氣浮和萬向球座的自適應(yīng)入位裝置，其 特征在于，所述的導(dǎo)向套(12)的入口端面具有錐面結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種基于氣浮和萬向球座的自適應(yīng)入位裝置，其 特征在于，所述的球座(8)與底座(6)之間形成空氣靜壓平面止推軸承結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于氣浮和萬向球座的自適應(yīng)入位裝置。它包括氣浮和萬向球座以及分段導(dǎo)向芯軸，氣浮和萬向球座包括進(jìn)氣口、底板、氣孔、第一彈簧、定心套、底座、外筒、球座、第二彈簧、彈簧座、球體、導(dǎo)向套，底板上依次設(shè)有底座、外筒，底板與底座之間設(shè)有氣腔，底座上設(shè)有進(jìn)氣口、氣孔，外筒內(nèi)、底座上設(shè)有球座，球座與外筒內(nèi)壁通過第一彈簧、定心套相接，球座上設(shè)有球體、第二彈簧，球體上設(shè)有彈簧座，球體上端設(shè)有導(dǎo)向套，底板、底座、球座、球體、導(dǎo)向套設(shè)有中心孔，分段導(dǎo)向芯軸通過連接螺釘與待固定機(jī)械系統(tǒng)相連接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在分段導(dǎo)向芯軸相對導(dǎo)向套、球體中心孔有一定的位置、角度偏差時，裝置具有優(yōu)異的自適應(yīng)入位性能。
文檔編號B25J1/00GK101362325SQ20081012135
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者剛 劉, 楊衛(wèi)東, 柯映林, 熊瑞斌, 秦龍剛, 明 章, 賈叔仕, 陳學(xué)良, 黃浦縉 申請人:浙江大學(xué);成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司