一种定位器机械式球头锁紧装置的制作方法

本发明涉及飞机制造的对接工装技术领域，特别涉及一种定位器机械式球头锁紧装置。

背景技术：

在航空、航天、船舶等领域，不规则几何外形的大型部件被大量使用，各大型部件通过对接形成完整的产品。各部件在对接装配过程中，必须能在较大范围内运动，并且要有较高的位姿调整精度，从而保证最终对接的装配精度和外形协调准确度。

部件的对接装配是由一定的工装实现的，传统的刚性化工装不仅整体结构复杂，体积大，用途单一，而且自动化程度低，装配工作量大，成本高。在大型飞机制造中，具有可重构功能的柔性工装越来越受到人们的重视，数控定位器的应用越来越广泛。采用机械式球头锁紧装置，可实现数控定位器对部件的高效精确定位，实现对部件的有效锁紧，从而有效提升飞机大部件调姿和对接装配的效率和质量。

例如公开号为cn102582847b的专利文献公开了一种基于三维力传感器的定位器球绞联接机构，在定位器上设有三维力传感器，三维力传感器上连接球绞联接单元，在球绞联接单元内绞接工艺球头；在球绞联接单元的上表面沿直径方向对称设置两个激光跟踪仪靶标；三维力传感器的数据线通过侧端的三维力传感器接线口导出；所述的球绞联接单元的具体结构为：在球托主体的中心为球面，配合连接工艺球头，在球托主体中还设有环形槽，槽内设有锁紧件，锁紧件的外圆周通过压板限位；在锁紧件的内表面设有环形分布的滚动圆球，滚动圆球与工艺球头的球形表面接触；在压板侧端和球托主体的侧端分别设有气动接口；在锁紧件与球托主体和压板之间设有密封件。该联接机构将球铰联接和三维测力传感器融入到定位器中，实现了飞机与定位器的快速准确联接和定位器的协调控制，不仅提高了生产效率，而且大大降低了装配应力。

但是上述定位器球绞联接机构的动力源是气动，对锁紧程度无法进行可靠的有效控制。

技术实现要素：

本发明提供了一种定位器机械式球头锁紧装置，通过手柄可进行球头的防逃逸及锁紧设置，实现锁紧程度的有效控制，便于进行加工操作。

一种定位器机械式球头锁紧装置，包括底板单元和与底板单元连接的球头锁紧单元，所述球头锁紧单元包括：

球托，固定在所述底板单元上，中部为容纳球头的球面，所述球面上设有沿周向分布的多个贯穿孔，所述贯穿孔沿球托径向延伸；

卡头，设有多个，分别滑动安装在对应的贯穿孔内，一端朝向球面内；

复位弹性件，安装在所述卡头和贯穿孔之间；

锁紧圈，转动安装在所述卡头外周，内侧面与所述卡头的另一端抵接，锁紧圈的内侧外形的厚度变化以使锁紧圈转动过程中所述卡头进出所述球面以锁紧、防逃逸或解锁球头。

本发明的定位器机械式球头锁紧装置，通过设置锁紧圈的厚度变化，在锁紧圈转动过程中，内侧外形的厚度变化使所述卡头进出所述球面以锁紧或解锁球头，纯机械控制释放、防逃逸及锁紧，稳定可靠。

为了使整体结构更紧凑以及便于安装，优选的，还包括压盖，所述压盖包括压在所述球托顶面的顶盖以及所述顶盖边缘向下延伸形成的围边，所述围边覆盖所述锁紧圈外周，所述顶盖开设有与球托的球面对应的开口。

为了提高稳定性，本发明采用手柄控制锁紧圈的运动，优选的，所述压盖的围边上设有贯穿且沿周向延伸的避让孔，所述定位器机械式球头锁紧装置还包括手柄，所述的手柄一端穿过该避让孔与所述锁紧圈固定连接。通过手柄可进行球头的防逃逸及锁紧设置，实现锁紧程度的有效控制，便于进行加工操作。

优选的，所述定位器机械式球头锁紧装置还包括检测锁紧圈转动位置的接近感应开关。通过接近感应开关实现对锁紧圈不同设置的有效监测，从而提高锁紧的准确性。

进一步优选的，所述接近感应开关安装在所述底板单元上，所述锁紧圈上设有与该接近感应开关配合的感应点。

优选的，所述定位器机械式球头锁紧装置还包括检测球头位置的三维力传感器。通过三维力传感器的受力反馈，实现球头位置的精确调整，进而将球头进行锁死控制。

为了防止卡头转动，优选的，所述卡头设有径向贯穿的导向销槽，固定在球托上的插销穿过该导向销槽。从而使锁紧和释放动作更稳定，不易卡死。

为了方便安装和制造，优选的，所述复位弹性件为复位弹簧。

为了方便安装和制造，优选的，所述卡头内设有轴向延伸至朝向球面的一端的安装孔，所述导向销槽与所述安装孔部分重合，所述复位弹簧抵接在该安装孔底部和所述插销之间。

为了方便安装和制造，优选的，所述底板单元包括底板组件，安装在底板组件上的拉压接头以及固定在拉压接头上的底座，所述球托固定在所述底座的中部，所述锁紧圈转动安装在所述底座上。

本发明的有益效果：

本发明的定位器机械式球头锁紧装置，通过设置厚度变化的锁紧圈，可进行球头的机械式防逃逸及锁紧设置，实现锁紧程度的有效控制，便于进行加工操作。

附图说明

图1为本发明的定位器机械式球头锁紧装置的立体结构示意图。

图2为本发明的位器机械式球头锁紧装置的爆炸示意图。

图3为本发明的位器机械式球头锁紧装置的剖视示意图。

具体实施方式

如附图1～3所示，本实施例的用于定位器的机械式球头锁紧装置包括底板组件1、三维力传感器2、拉压接头3、底座4、锁紧圈5、球托6、卡头7、压盖8、手柄9和接近感应开关10。

其中，在底板组件1上安装有三维力传感器2，三维力传感器2上装有拉压接头3，拉压接头3上装有底座4、接近感应开关10和球托6，球托6侧壁均布着三个贯穿孔601用来滑动安装对应的卡头7，卡头7设有径向贯穿的导向销槽701，固定在球托6上的插销602穿过对应的导向销槽701。卡头7内设有轴向延伸至朝向球托6内球面的一端的安装孔702，导向销槽701与安装孔702部分重合，卡头7的复位弹簧703抵接在安装孔702底部和插销602之间。插销602用来防止卡头7转动，卡头7的外侧是装有手柄9的锁紧圈5，在底座4的上方装有压盖8，用于固定锁紧圈5。压盖8包括压在球托6顶面的顶盖801以及顶盖801边缘向下延伸形成的围边802，围边802覆盖锁紧圈5外周，顶盖801开设有与球托6内部球面对应的开口803。围边802固定连接拉压接头3以压紧固定球托6。

锁紧圈5转动安装底座4上，内侧面与卡头7的外端(远离球托6的球面的一端)抵接，锁紧圈5的内侧外形的厚度变化以使锁紧圈5转动过程中使卡头7进出球托6的球面以锁紧或解锁球头11。锁紧圈5的内侧外形的厚度变化平滑过渡。

压盖8的围边802上设有贯穿且沿周向延伸的避让孔804，手柄9一端穿过避让孔804与锁紧圈5固定连接。

本实施例的具体工作过程如下：

1)锁紧圈5处于松开状态，球头11放入球托6后，通过手柄9转动锁紧圈5，转动过程中，由于锁紧圈5内侧厚度的变化，同时在接近感应开关10的监测下，锁紧圈5进入防逃逸状态；

2)通过三维力传感器2的信号反馈，判断球头11放入位置是否符合要求，并通过球头11位置微调进行校正；

3)继续通过手柄9转动锁紧圈5，锁紧圈5在接近感应开关10的监测下，卡头7对球头11进入锁死状态；

4)完成加工后，通过手柄9反向转动锁紧圈5，复位弹簧弹性复位，使卡头7退回初始位置，然后球头11在球托6的球面内退出。

综上所述，本实施例的用于定位器的机械式球头锁紧装置通过手柄可进行球头的防逃逸及锁紧设置，实现锁紧程度的有效控制，便于进行加工操作；接近感应开关实现锁紧圈运动情况的精确控制；三维力传感器可以实现球头位置的有效反馈，以便及时调整。