[发明专利]一种串联式六自由度精密调整装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种串联式六自由度精密调整装置，属于空间机构姿态控制领域。

背景技术

近年来，通用装配技术一直落后于加工技术，且机械装配技术已逐渐成为实现生产现代化的薄弱环节。装配问题会导致产品性能下降，甚至会导致事故的发生，因此对于机械产品的装配要给予足够的重视。目前，装配主要分为手工装配和自动化装配两种类型。手工装配是目前主要的装配手段，其装配过程主要是通过人工操作完成，具有精度低、稳定性差、劳动强度大、成本高的缺点。机械自动化装配具有效率高、精度高、稳定性好的优点，在各方面弥补了手工装配的不足，随着机械行业的不断发展，人工装配被机械自动化装配取代是历史的必然。

由于航天产品(导弹、无人机、卫星)的小批量研制等生产特点，在总装装配技术方面一直处于落后地位。这种最原始的手工装配作业模式进行生产，在数字化、自动化水平飞速发展的现状下其对接装配工艺手段已经难以适应新形势的发展。随着空间展开机构越来越精密复杂，对装配精度提出了更高要求，传统装配依赖操作人员实践经验和技术，在装配质量不稳定。

实现自动化装配，需要对工件进行六个自由度的调整，而目前能够实现六自由度位姿调整的机构很少，且由于他们的自身特点一般很难应用于精密装配当中。因此为实现精密装配，六自由度位姿调整平台的设计与研制亟待解决。

发明内容

本发明的技术解决问题是：为克服现有技术的不足，提供一种串联式六自由度精密调整装置，以实现零件六自由度位姿的精密调整，提高装配效率、装配精度及其稳定性。

本发明的技术解决方案是：

一种串联式六自由度精密调整装置，包括沿X轴移动的X向移动层、沿Y轴移动的Y向移动层、沿Z轴移动的Z向移动层、绕X轴偏转的X向旋转层、绕Y轴偏转的Y向旋转层和绕Z轴偏转的Z向旋转层，Z向移动层设置在底座上，在Z向移动层的中心设置驱动结构，驱动Z向移动层上下移动，驱动结构两侧设置垂直于Z向移动层的导向杆，用于Z向移动层上下移动时导向；在Z向移动层两侧上设置垂直于Z轴的Y向移动直线导轨，Y向移动层设置在Y向移动直线导轨上，Y向移动层可沿Y向移动直线导轨运动；在Y向移动层两侧上设置垂直于Z轴和Y轴的X向移动直线导轨，X向移动层设置在X向移动直线导轨上，X向移动层可沿X向移动直线导轨运动；在X向移动层上设置绕Z轴转动的转动机构，Z向旋转层设置在转动结构上，使Z向旋转层可绕Z轴转动；在Z向旋转层上设置顶杆铰链机构，Y向旋转层设置在顶杆铰链机构上，顶杆铰链结构可顶起Y向旋转层并绕Y轴偏转；在Y向旋转层上设置顶杆铰链机构，X向旋转层设置在顶杆铰链机构上，顶杆铰链结构可顶起X向旋转层并绕X轴偏转。

所述X向移动直线导轨及Y向移动直线导轨均为滚珠丝杠导轨。

所述的Z向移动层的中心设置的驱动结构为蜗轮蜗杆驱动结构，X向移动层上设置绕Z轴转动的转动机构为蜗轮蜗杆驱动结构。

所述顶杆铰链机构为Z向旋转层或Y向旋转层一侧装有两个轴和轴承且两个轴心共线，使Y向旋转层或X向旋转层能够绕二者轴线转动，形成一个铰链，而Z向旋转层或Y向旋转层另一侧通过电机驱动蜗轮蜗杆，使Y向旋转层或X向旋转层绕铰链产生角度。

Y向旋转层或X向旋转层绕铰链产生角度范围为0～3度。

所述角度所产生的角位移精度范围为0.001～0.01。

在X向移动层、Y向移动层、Z向移动层、X向旋转层、Y向旋转层和Z向旋转层上分别设置光栅尺，以提高移动精度。

还包括重量传感器，将其设置在Y向旋转层上，监控被测物的质量变化。

底座上设置有气浮孔，通过压缩空气可使整个装置悬浮。

所述滚珠丝杠导轨的副摩擦系数0.001-0.005，传动效率≥90％。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明六自由度精密调整装置首次采用串联式组合方式，使在调整产品位置时在每个轴方向上可以单独移动调整，实现了六自由度姿态自由调整，较并联式结构更简单，同时可用于手动调整；

(2)本发明通过简单空间六自由度机构设置，能够实现较高的角精度，实现了空间机构姿态的高精度调整，做到对微小位移和角度的精确控制，可显著提高装配效率、装配精度和稳定性；

(3)本发明首次采用气浮基座，实现了产品在工作台面上的自由移动，方便调整和操作。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明Z向移动层机构结构示意图；

图3为本发明Z向移动层底部结构图；