[发明专利]六自由度浮动连接器

说明书

技术领域

本发明涉及一种六自由度浮动连接器，主要应用于浮动对接与分离的自控作业场合。

背景技术

在电气设备自控插配作业中，插头、插座分别安装固定在不同的系统设备上，由于安装在不同系统面板上的插头与插座之间必然存在三维空间6自由度位置误差，且自控机构的运动过程完全由机械自主控制，如果插头与插座对接插合时不能消除三维空间位置误差，将造成插头与插座无法顺利插合。

因此对接连接器必须具有浮动功能，能够方便地调整三维空间姿态，校正三维空间位置误差，确保插头与插座之间的顺利浮动对接。

浮动连接器通常由插头和插座组成，将插头或插座中的任一方以浮动状态活动地安装在面板上，在与对接端连接器插合时，能够校正插头与插座之间的位置误差。目前浮动连接器通常仅能够实现径向浮动，或者仅能够实现轴向退让浮动，或者插头与插座分离后，不具备归中复位功能，影响后续浮动对接可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有X、Y、Z向位移及旋转的六自由度浮动连接器，具备归中复位功能，能够方便地自动调整连接器的三维空间姿态，自控作业插合时能够实现自动对准。

本发明涉及一种六自由度浮动连接器，包括两部分：浮动插头、固定插座。浮动插头包括插头壳体、套筒、挡圈、卡圈、压环、推杆、小弹簧、退让弹簧、法兰等零件，固定插座包含有插座壳体等零件。

浮动插头的挡圈通过卡圈固定在法兰内，并阻挡装有小弹簧、推杆及压环的套筒，将其保持在法兰内腔中，并将退让弹簧压缩在法兰内腔中。插头壳体外圆分前后两排各均布有4个圆弧凹坑，与之对应，在套筒的对应位置上也分前后两排各均布有4个台阶孔，台阶孔内设置有推杆和小弹簧，推杆球头与插头壳体圆弧凹坑的圆弧数值一致，套筒外圆套装有压环，压环内圆压缩小弹簧，小弹簧推着推杆，将推杆压在插头壳体外圆的圆弧凹坑内，以实现插头壳体的浮动功能。在插头壳体外圆设置有一圈台阶，台阶位于挡圈与套筒之间的空隙内，以限制插头壳体浮动时的位移量，确保浮动后的插头壳体能够实现自动归中复位。在法兰内孔设置有键槽，套筒外圆设置有外键，通过法兰键槽与套筒外键的定位配合，以及套筒上推杆球头与插头壳体圆弧凹坑的配合，实现插头壳体相对于法兰的空间位置定位。插头壳体插合端设计有圆锥倒角结构和外键，插座壳体插合端设计有圆锥孔和键槽，以实现插头与插座插合时的壳体导向和键定位。

当插头与插座开始对接插合时，插头壳体圆锥倒角、外键首先进入插座壳体锥孔、键槽，为了能够顺利插入插座壳体，插头壳体需要调整自身的三维空间姿态，此时，插头壳体外圆的圆弧凹坑推动推杆运动并压缩小弹簧，促使插头壳体进行轴向、横行、旋转运动以调节空间位置，实现插头壳体的浮动功能。

当插头与插座分离后，插头壳体从插座壳体内脱出，此时，被压缩的小弹簧开始释放恢复初始状态，小弹簧顶着推杆并推动插头壳体运动，由于推杆在插头壳体外圆均匀布置，其在圆周径向对插头壳体具有对称且相等的推力，因此均布的推杆可将插头壳体推至法兰的轴线位置，使插头壳体恢复到插头中心位置，实现插头的归中复位。

本发明的有益效果是，采用本发明的六自由度浮动连接器，具有X、Y、Z向位移及旋转浮动功能，包括径向位移Δρ、轴向超行程位移ΔX、面板间夹角ΔβΔγ、绕X轴转角Δα，能够方便地调整连接器的三维空间姿态，实现插合时的自动对准。同时具备归中复位功能，提高浮动对接可靠性。

通过上述结构设计，实现了自控作业连接器的三维空间六自由度浮动功能，未插合状态下具备归中复位功能，具有结构紧凑、体积小的优点。

附图说明

图1是本发明六自由度浮动连接器坐标系定义示意图。

图2是本发明浮动插头的结构示意图。

图3是本发明固定插座的结构示意图。

图4是本发明浮动插头法兰键槽与套筒外键定位的A-A剖面图。

图5是本发明浮动插头推杆部位的B-B剖面图。

图2中：1.插头壳体，2.套筒，3.挡圈，4.卡圈，5.压环，6.推杆，7.小弹簧，8.退让弹簧，9.法兰。

图3中：1.插头壳体，2.套筒，9.法兰。

图4中：1.插头壳体，2.套筒，5.压环，6.推杆，7.小弹簧，9.法兰。

图5中：10.插座壳体。

具体实施方式

图1中，显示了本发明的六自由度浮动连接器的坐标系定义，说明了在X、Y、Z向的位移及旋转浮动功能指标，包括轴向超行程位移ΔX、径向位移Δρ、面板间夹角ΔβΔγ、绕X轴转角Δα。