一种并联机器人Stewart平台球铰安装用工装的制作方法

本实用新型涉及一种并联机器人Stewart平台球铰安装用的工装。

背景技术：

并联机器人Stewart平台具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等一系列优点,近年来得到越来越多的应用。Stewart平台是一种闭环机构，由静平台、动平台和6套驱动支链等组成，每套支链与静平台由一套虎克铰连接，每套支链与动平台由一套球铰连接，虎克铰、球铰回转中心的位置度误差直接影响动平台的静态位姿精度。

安装在静平台上的虎克铰分布圆直径与安装在动平台上的球铰分布圆直径不相等，初始状态，球铰的球销、球碗中心线与驱动支链的轴线重合，该轴线与动平台成一空间角度，每套驱动支链的轴线与动平台夹角方向不同，球铰在该初始状态与动平台连接。

球铰的球销端与驱动支链通过螺纹连接，球铰的球碗端与球铰座中间有一调整垫片，球碗端与球铰座通过螺纹连接，球铰座与动平台靠孔轴、承载面定位，通过斜垫片和螺母连接紧固。球铰、球铰座和调整垫片组成球铰安装部件。

动平台上球铰安装孔及其承载平面存在加工误差，由球铰座、垫片、球铰组成的球铰安装部件的球心高度也存在误差，导致球铰的球心位置度存在误差，由于球铰的球销端球面被球碗端的内球面包裹，很难直接测得球铰的球心位置，导致安装过程中球铰球心的位置度精度较难保证。

有鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种并联机器人Stewart平台球铰安装用工装，解决球铰球心在动平台上安装时难于精确定位的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：

一种并联机器人Stewart平台球铰安装用工装，包括钢球座和钢球；所述钢球座设有钢球容纳面和修配面，所述钢球设置在所述钢球容纳面内且所述钢球中心位于所述钢球座的轴线上。

上述并联机器人Stewart平台球铰安装用工装，所述钢球容纳面为内锥面。

上述并联机器人Stewart平台球铰安装用工装，该工装的所述钢球胶接在所述钢球座上。

上述并联机器人Stewart平台球铰安装用工装，该工装的所述钢球远离所述钢球座的一侧的外表面露出。

上述并联机器人Stewart平台球铰安装用工装，该工装的所述钢球与该平台球铰中的钢球直径差值不超过5mm。

上述并联机器人Stewart平台球铰安装用工装，所述修配面表面平整，且与钢球座的轴线垂直。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

本实用新型在球铰安装过程中，先用工装球销代替球铰安装部件，测得工装球销球心的位置度误差，进行修配，使工装球销的球心位置度误差满足球铰安装部件球心的位置度公差要求，然后用每套工装球销和与之对应的球铰安装部件比对，修配球铰安装部件中的垫片厚度，使球铰安装部件的球心高度与工装球销球心的高度等高，最终使球铰安装部件的球心位置度误差达到公差要求；如此，由于本实用新型工装的球销结构简单，容易测定球心与动平台的相对位置，因此，采用本实用新型确定的球心位置便于球铰安装部件的修配和球心位置的精确安装。

附图说明

图1是并联机器人Stewart平台的结构示意图。

图2是并联机器人Stewart平台的球铰的结构示意图。

图3是本实用新型并联机器人Stewart平台球铰安装用工装安装至动平台时的结构示意图。

图4是本实用新型并联机器人Stewart平台球铰安装用工装的结构示意图。

图5是本实用新型并联机器人Stewart平台球铰安装用工装安装在动平台的垫铁上的结构示意图。

图6是并联机器人Stewart平台的球铰安装垫铁上的结构示意图。

图7是球铰安装部件高度测量示意图。

上述附图中，1、静平台；2、虎克铰；3、驱动支链；4、球铰安装部件；5、动平台；6、工装球销；7、球铰座；8、调整垫片；9、球铰；10、钢球座；11、钢球；12、垫铁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明，以助于理解本实用新型的内容。

如图1所示，并联机器人Stewart平台包括静平台1、虎克铰2、驱动支链3、球铰安装部件4和动平台5。虎克铰2连接静平台1和驱动支链3，球铰安装部件4连接动平台5和驱动支链3，球铰安装部件4用斜垫片和螺母与动平台5紧固。

如图2所示，球铰安装部件4包括球铰座7、调整垫片8和球铰9。调整垫片8在球铰座7和球铰9中间，修配调整垫片8的厚度h，可以调整球铰球心的高度A₂。每套球铰安装部件4的调整垫片8、球铰座7和球铰9一一对应，应作配对标记，以免与其他球铰安装部件混装。

如图3、图4所示，本实用新型提供了一种安装在Stewart平台动平台5上的工装球销6(即并联机器人Stewart平台球铰安装用工装)，用斜垫片和螺母与动平台5进行紧固。本实施例的工装球销6包括钢球座10和钢球11；钢球座10设有钢球容纳面101和修配面102；钢球11设置在所述钢球容纳面101内且所述钢球11中心位于所述钢球座10的轴线上。钢球容纳面101为内锥面，保证钢球11中心在钢球座10的中心线上。钢球11与钢球座10用胶粘接在一起。每套工装球销与其在动平台安装位置作配对标记，以免混装。钢球11远离所述钢球座10的一侧的外表面露出，如此，工装球销6的钢球11外露，球面球心位置易于测量。为了便于计算，该工装的所述钢球与该平台球铰中的钢球直径差值不超过5mm。为便于修配和测量，所述修配面102表面设置为平整面且与钢球座的轴线垂直。

如图5所示，本实施例的工装球销使用时将钢球座插入垫铁12的孔中，同时测量6套工装球销的球心位置，计算评定出位置度超差的工装球销，计算出工装球销球心高度A₁的修配量，修配工装球销6的修配面102，改变钢球11球心高度A₁，再将该套工装球销6装入动平台5原位置，再次测量6套工装球销的球心位置，如未满足位置度误差要求，重复进行修配、装配、测量工序，直至6套工装球销球心满足位置度误差要求为止。

在垫铁12上测量修配完成的6套工装球销的高度尺寸A₃(由修配面102到钢球11顶部的距离)，依据公式A₁＝A₃-n/2计算出球心的高度尺寸A₁(n为钢球11直径)，记录数值。

如图6所示，在垫铁12上测量6套球铰球面的高度尺寸D，依据公式B＝D-m/2计算出球铰球心的高度尺寸B(m为球铰的钢球直径)，记录数值。

如图7所示，在垫铁12上测量6套球铰安装部件4的球铰高度尺寸C，依据公式A₂＝C-B计算出球铰球心的高度尺寸A₂，A₂与与之对应的工装球销6的高度尺寸A₁进行比较，根据差值△＝A₂-A₁，修配调整垫片厚度，直至A₂＝A₁为止。此时球铰安装部件修配完成，安装6套球铰安装部件到动平台5的对应安装位置，装入斜垫片，拧紧小圆螺母，完成球铰球心的位置度的高精度安装。

本实用新型在球铰安装过程中，先用工装球销代替球铰安装部件，测得工装球销球心的位置度误差，进行修配，使工装球销的球心位置度误差满足公差要求，然后用每套工装球销和与之对应的球铰安装部件比对，修配球铰安装部件中的垫片厚度，使球铰安装部件的球心高度与工装球销球心的高度等高，最终使球铰安装部件的球心位置度误差达到公差要求；如此，由于本实用新型工装的球销结构简单，容易测定球心与中平台的相对位置，因此，采用本实用新型确定球心位置后便于球铰的精确修配安装。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。