一种气浮式柔性牵引对接装配平台的制作方法

本发明涉及柔性装配技术领域，具体涉及一种气浮式柔性牵引对接装配平台。

背景技术：

柔性装配技术在尖端装备的制造中至关重要。在尖端装备的制造领域中，存在一类包含两个重型组件的机械产品，这类产品在装配过程中一个重要的过程在于组件之间的对接。显然，由操作人员通过手工方式直接对接两组件只适用于组件重量较轻的情况，而对于重型组件，只能依靠产品生产配套的对接牵引平台。目前，对接装配平台主要是机械式对接平台，这类平台的对接牵引机构和位姿调整机构均以机械轴承作为核心机构，存在产品柔性适应性差、机构复杂、对接柔顺程度差等问题，限制了产品的装配效率和装配质量。

基于气体润滑技术的机械设备核心机构为气浮机构，气浮机构主要用来实现产品组件的水平面三自由位置和姿态的无摩擦运动。这样，由于无摩擦力的影响，产品各自由度位置姿态调整的驱动所需的驱动力能够极大的减小，从而保证产品装配过程中水平面上的三个自由度的柔顺性。

柔性绳具有只承受拉力，不承受切向力的特点。基于这一点，利用柔性绳牵引组件运动，可以在保证组件在对接方向收牵引力的同时，横向不受牵引机构所带来的干扰力。这样利用柔性绳牵引机构与气浮机构配合，可以保证组件被牵引的同时，横向保持自由状态。

技术实现要素：

本发明为了解决现有对接装配平台存在柔性适应性差、机构复杂、对接柔顺程度差的问题，进而提出一种气浮式柔性牵引对接装配平台。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种气浮式柔性牵引对接装配平台包括前对接牵引托架、后对接牵引托架、柔性牵引机构和气浮平台，前对接牵引托架设置在第一对接组件的下端，后对接牵引托架设置在第二对接组件的下端，前对接牵引托架和后对接牵引托架沿长度方向设置在气浮平台的上端面上，柔性牵引机构的一端设置在气浮平台的上端面上，柔性牵引机构的另一端设置在后对接牵引托架上，前对接牵引托架实现对第一对接组件俯仰角度的调整，后对接牵引托架实现对第二对接组件滚转角度和高度的调整，柔性牵引机构实现对第一对接组件和第二对接组件之间的牵引对接。

本发明与现有技术相比包含的有益效果是：

气浮式柔性牵引对接装配平台，可以实现机械装备生产中两个重型组件的机械产品的柔性化自动对接装配。通过采用气体润滑技术，极大的减小了组件之间进行位置、姿态调整以及对接牵引所需的驱动力，进而改善了对接装配平台对产品的柔性适应性，并且简化了机构的复杂程度。同时，通过采用基于柔性绳的对接牵引机构，使组件在对接方向收牵引力的同时，横向不受由牵引机构所带来的干扰力。这样保证了组件被牵引的同时，横向保持自由状态，可以很好的提高组件对接过程的对接柔顺程度。

附图说明

图1是本发明整体结构的轴测图；

图2是本发明整体结构的主视图；

图3是本发明中前对接牵引托架3的轴测图；

图4是本发明中柔性牵引机构4的轴测图；

图5是本发明中后对接牵引托架5的轴测图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种气浮式柔性牵引对接装配平台包括前对接牵引托架3、后对接牵引托架5、柔性牵引机构4和气浮平台6，前对接牵引托架3设置在第一对接组件1的下端，后对接牵引托架5设置在第二对接组件2的下端，前对接牵引托架3和后对接牵引托架5沿长度方向设置在气浮平台6的上端面上，柔性牵引机构4的一端设置在气浮平台6的上端面上，柔性牵引机构4的另一端设置在后对接牵引托架5上，前对接牵引托架3实现对第一对接组件1俯仰角度的调整，后对接牵引托架5实现对第二对接组件2滚转角度和高度的调整，柔性牵引机构4实现对第一对接组件1和第二对接组件2之间的牵引对接。

本实施方式中气浮平台6为一块矩形平板结构，其上表面可以用于支撑气浮机构和满足气浮机构的工作要求。以气浮平台6的长边方向定义为平台的前后方向，短边方向定义为左右方向，厚度方向定义为高度方向。

前对接牵引托架3可以实现第一对接组件1的俯仰姿态调整，后对接牵引托架5可以实现第二对接组件2的滚转姿态调整和高度调整，柔性牵引机构3可以实现第一对接组件1与第二对接组件2之间的对接动作。

本实施方式所提供的气浮式柔性牵引对接装配平台的工作过程包括牵引对接及后退、俯仰偏差调整、滚转偏差调整以及垂直高度调整。通过这四个工作过程可以实现机械产品的两个产品组件的装配。

具体实施方式二：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述前对接牵引托架3包括前升降平台3-3、俯仰平台3-6、支撑机构3-7、前浮动平台3-9、前电机3-11、前滑块3-12、两个前托架3-1、两个前升降机3-4和四个前气足3-10，前浮动平台3-9下端面的四个角分别各设有一个前气足3-10，前浮动平台3-9上端面长度方向的一侧设有两个前升降机3-4，两个前升降机3-4沿前浮动平台3-9的宽度方向上设置，前升降机3-4与前电机3-11连接，两个前升降机3-4的上端固接有前升降平台3-3，前升降平台3-3的上端面上沿浮动平台3-9的宽度方向铰接有前滑块3-12，俯仰平台3-6下端面的一侧沿长度方向设有前直线导轨，前滑块3-12与卡装在前直线导轨的外侧，前浮动平台3-9上端面长度方向的另一侧固接有支撑机构3-7，支撑机构3-7的上端与俯仰平台3-6下端面的另一侧铰接，俯仰平台3-6的上端面上沿长度方向设有两个前托架3-1，第一对接组件1设置在前托架3-1内。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

本实施方式中前对接牵引托架3用来托举第一对接组件1。

前对接牵引托架3可以实现第一对接组件1的俯仰姿态调整，同时利用自身的气浮机构为对接组件1提供水平面上三自由的无摩擦运动环境。

前对接牵引托架3主体为前浮动平台3-9，前浮动平台3-9下方四角装有四套前气足3-10，用来支撑前气足3-10其以上的所有部分，并提供水平面三自由度无摩擦运动环境。

前浮动平台3-9上表面的一端设有两个前升降机3-4，两个前升降机3-4共同由前电机3-11驱动。这样通过前电机3-11可以实现两个前升降机3-4的同步上升、下降。

两个前升降机3-4共同支撑前升降平台3-3。

前升降平台3-3的上方通过铰接的方式与前滑块3-12相连，这样前滑块3-12可以与前升降平台3-3相对做俯仰运动。

前滑块3-12与俯仰平台3-6通过平行于俯仰平台3-6前后方向前直线导轨连接，这样前滑块3-12可以与俯仰平台3-6沿前后方向相对运动。

前浮动平台3-9的上表面的另一端固连着支撑机构3-7。

支撑机构3-7上端通过铰接的方式与俯仰平台3-6连接，这样支撑机构3-7可与俯仰平台3-6做相对俯仰运动。

工作过程中，两个前托架3-1共同托举第一对接组件1，并与第一对接组件1固连。

具体实施方式三：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述前对接牵引托架3还包括前减速机3-5，前电机3-11通过前减速机3-5与前升降机3-4连接。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述前对接牵引托架3还包括四个前压力传感器3-2，前压力传感器3-2设置在前托架3-1与俯仰平台3-6之间，每个前托架3-1的下端均对称设有两个前压力传感器3-2。其它组成和连接方式与具体实施方式二或三相同。

俯仰平台3-6的上表面通过四个压力传感器3-2分别支撑位于俯仰平台3-6上表面两端的两个前托架3-1。

具体实施方式五：结合图1、图2和图5说明本实施方式，本实施方式所述后对接牵引托架5包括后第一升降平台5-3、后浮动平台5-6、滚转平台5-7、后第二升降平台5-8、后第二电机5-10、后滑块5-13、固定块5-14、后第一电机5-15、两个后第一升降机5-4、两个后托架5-1和四个后气足5-12，后浮动平台5-6下端面的四个角分别各设有一个后气足5-12，后浮动平台5-6上端面宽度方向的一侧设有两个后第一升降机5-4，两个后第一升降机5-4沿后浮动平台5-6的长度方向上设置，后第一升降机5-4与后第一电机5-15连接，两个后第一升降机5-4的上端固接有后第一升降平台5-3，后第一升降平台5-3的上端面上沿后浮动平台5-6的长度方向铰接有后滑块5-13，滚转平台5-7下端面的一侧平行设有两个后直线导轨，每个后直线导轨均滚转平台5-7的沿宽度方向设置，后滑块5-13卡装在两个后直线导轨的外侧，后浮动平台5-6上端面宽度方向的另一侧设有两个后第二升降机5-9，两个后第二升降机5-9沿后浮动平台5-6的长度方向上设置，后第二升降机5-9与后第二电机5-10连接，两个后第二升降机5-9的上端固接有后第二升降平台5-8，后第二升降平台5-8的上端面通过固定块5-14与滚转平台5-7下端面的另一侧固接，滚转平台5-7的上端面上沿长度方向设有两个后托架5-1，第二对接组件2设置在后托架5-1内。其它组成和连接方式与具体实施方式四相同。

本实施方式中后对接牵引托架5用来托举第二对接组件2。

后对接牵引托架5可以实现第二对接组件2的滚转姿态调整和高度调整，同时利用自身的气浮机构为第二对接组件2提供水平面上三自由的无摩擦运动环境。

后对接牵引托架5主体为后浮动平台5-6，后浮动平台5-6下方四角装有四套后气足5-12，用来支撑后气足5-12其以上的所有部分，并提供水平面三自由度无摩擦运动环境。

后浮动平台5-6上表面沿左右方向的一侧设有两个后第一升降机5-4，两个后第一升降机5-4共同由后第一电机5-15驱动。这样通过后第一电机5-15可以实现两个后第一升降机5-4的同步上升、下降。

两个后第一升降机5-4共同支撑后第一升降平台5-3。

后第一升降平台5-3的上方通过铰接的方式与后滑块5-13相连，这样后滑块5-13可以与后第一升降平台5-3相对做滚转运动。

后滑块5-13与滚转平台5-7通过平行于滚转平台5-7左右方向后直线导轨连接，这样后滑块5-13可以与滚转平台5-7左右方向相对运动。

后浮动平台5-6上表面沿左右方向的另一侧设有两个后第二升降机5-9，两个后第二升降机5-9共同由后第二电机5-10驱动。这样通过后第二电机5-10可以实现两个后第二升降机5-9的同步上升、下降。

两个后第二升降机5-9共同支撑后第二升降平台5-8。

后第二升降平台5-8的上方通过固连的方式与固定块5-14相连。

固定块5-14与滚转平台5-7下表面固连。

工作过程中，两个后托架5-1共同托举第二对接组件2，并与第二对接组件2固连。

具体实施方式六：结合图1、图2和图5说明本实施方式，本实施方式所述后对接牵引托架5还包括后第一减速机5-5和后第二减速机5-11，后第一电机5-15通过后第一减速机5-5与后第一升降机5-4连接，后第二电机5-10通过后第二减速机5-11与后第二升降机5-9连接。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图1、图2和图5说明本实施方式，本实施方式所述后对接牵引托架5还包括四个后压力传感器5-2，后压力传感器5-2设置在后托架5-1与滚转平台5-7之间，每个后托架5-1的下端均对称设有两个后压力传感器5-2。其它组成和连接方式与具体实施方式六相同。

滚转平台5-7的上表面通过四个后压力传感器5-2分别支撑位于滚转平台5-7上表面两端的两个后托架5-1。

具体实施方式八：结合图1、图2和图4说明本实施方式，本实施方式所述柔性牵引机构4包括驱动电机4-1、前滑轮4-2、前支座4-3、柔性牵引绳4-4、两个压力传感器4-5、绳索固定机构3-8和后滑轮组件5-16，前支座4-3固接在气浮平台6上端面靠近前对接牵引托架3的一侧，前滑轮4-2与前支座4-3转动连接，绳索固定机构3-8固接在前浮动平台3-9的上端面上，后滑轮组件5-16设置在后浮动平台5-6的上端面上，柔性牵引绳4-4的一端与绳索固定机构3-8的一侧固接，柔性牵引绳4-4的另一端由先至后依次绕过钱滑轮4-2和后滑轮组件5-16且与绳索固定机构3-8的另一侧固接。其它组成和连接方式与具体实施方式五、六或七相同。

前浮动平台3-9的上表面装有绳索固定机构3-8作为柔性牵引机构4的着力点。

后浮动平台5-6的上表面装有后滑轮组件5-16作为柔性牵引机构4的着力点。

本实施方式中柔性牵引绳4-4连接绳索固定机构3-8，柔性牵引绳4-4从绳索固定机构3-8的一端出发通过前滑轮4-2转向，然后通过后滑轮组件5-16再次转向，最终回到绳索固定机构3-8的另一端。

气浮式柔性牵引对接装配平台的工作过程包括：牵引对接及后退、俯仰偏差调整、滚转偏差调整以及垂直高度调整。通过这四个工作过程可以实现机械产品的第一对接组件1和第二对接组件2对接装配。

本实施方式中前滑轮4-2、绳索固定机构3-8和后滑轮组件5-16共线设置。

具体实施方式九：结合图1、图2和图4说明本实施方式，本实施方式所述绳索固定机构3-8的两侧分别各设有一个拉力传感器4-5，柔性牵引绳4-4的两端通过拉力传感器4-5与绳索固定机构3-8连接。其它组成和连接方式与具体实施方式八相同。

具体实施方式十：结合图1、图2、图3和图5说明本实施方式，本实施方式所述前直线导轨和后直线导轨的两端均设有限位器。其它组成和连接方式与具体实施方式九相同。

如此设计便于实现对装配平台加以保护，防止前滑块3-12和后滑块5-13脱出导轨。

工作原理

气浮式柔性牵引对接装配平台的工作过程包括：牵引对接及后退、俯仰偏差调整、滚转偏差调整以及垂直高度调整。通过这四个工作过程可以实现机械产品的第一对接组件1和第二对接组件2对接装配。

牵引对接及后退：操作人员控制驱动电机4-2带动柔性牵引绳4-4通过拉动绳索固定机构3-8，实现第一对接组件1与第二对接组件2之间的相对靠近和远离。对接过程中，操作人员根据拉力传感器4-5采集的拉力数据判断两个组件的相对姿态是否正常。如果正常，可以控制组件对接，否则应后退并调整姿态，直至拉力数据正常位置。

俯仰偏差调整：在对接过程中，操作人员目测观察第一对接组件1与第二对接组件2是否存在俯仰姿态偏差。或者当第一对接组件1与第二对接组件2发生接触时，根据前压力传感器3-2和后压力传感器5-2判断两组件之间是否存在相对俯仰偏差。如果存在，应进行俯仰偏差调整。调整过程中，操作人员控制前电机3-11带动前减速机3-5进而带动两个前升降机3-4上升、下降。两个前升降机3-4驱动前升降平台3-3上升、下降，即可带动俯仰平台3-6的一端升降。而俯仰平台3-6的另一端和支撑机构3-7的铰接部分在此过程中作为支点，实现俯仰平台的俯仰姿态调整，进而带动第一对接组件1做俯仰姿态调整。

滚转偏差调整：在对接过程中，操作人员目测观察第一对接组件1与第二对接组件2是否存在滚转姿态偏差。或者当第一对接组件1与第二对接组件2发生接触时，根据前压力传感器3-2和后压力传感器5-2判断两组件之间是否存在相对滚转偏差。如果存在，应进行滚转偏差调整。调整过程中，操作人员控制后第一电机5-15和后第二电机5-10反向运动，带动相应的减速机，进而带动后第一升降平台5-3和后第二升降平台5-8反向运动，即可带动滚转平台5-7的滚转姿态调整，进而带动第二对接组件2做滚转姿态调整。

垂直高度调整：在对接过程中，操作人员应目测观察第一对接组件1与第二对接组件2是否存在垂直高度偏差。或者当第一对接组件1与第二对接组件2发生接触时，根据前压力传感器3-2和后压力传感器5-2判断两组件之间是否存在相对垂直高度偏差。如果存在，应进行垂直高度调整。调整过程中，操作人员控制后第一电机5-15和后第二电机5-10同向运动，带动相应的减速机，进而带动后第一升降平台5-3和后第二升降平台5-8同向运动，即可带动滚转平台5-7的垂直高度，进而带动第二对接组件2做垂直高度调整。