一种气悬浮手动对接装配装置的制作方法

本发明涉及一种气悬浮手动对接装配装置，属于柔性装置技术领域。

背景技术：

目前，对于多舱段机械产品，所采用的装配方法主要基于采用机械轴承的传统装配工装。为了实现舱段的六维位置、姿态调整，现有的装配工装都必须十分复杂。另外，基于机械轴承的传统装配方法柔性化水平也较低，且整个操作过程受限于操作人员的技能水平，如果产品的装配精度要求较高，传统装配方法难以胜任。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有的传统机械轴承的传统装配工装机构复杂、装配精度低、柔性差的问题，进而提供了一种气悬浮手动对接装配装置。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种气悬浮手动对接装配装置，它包括自由支撑机构、驱动支撑机构、浮动台、气浮平台、车体及两套升降机构，车体底部设置有行走轮，气浮平台固定在车体上方，浮动台通过两套升降机构设置在气浮平台的上方，产品舱段通过并排设置的自由支撑机构及驱动支撑机构水平固接在浮动台的上方，驱动支撑机构上还设置有转动组件，所述转动组件包括摆动块、连杆、螺杆、手柄及摆动螺母，摆动块的上端与产品舱段的外圆面接触，摆动块的下端与连杆的一端铰接，连杆的另一端与螺杆的一端同轴且可转动固接，手柄固接在螺杆的另一端，摆动螺母固接在驱动支撑机构上，螺杆与摆动螺母螺纹连接。

进一步地，所述自由支撑机构包括第一支架、抱环或端部连接环、两套第一滚轮，所述第一支架固接在浮动台的上平面，抱环包括上抱环及下抱环，抱环或端部连接环通过两套第一滚轮支撑固定在第一支架的上方，上抱环与下抱环可拆卸固接，产品舱段位于上抱环与下抱环之间。

进一步地，所述驱动支撑机构包括第二支架、端部连接环及两套第二滚轮，所述第二支架固接在浮动台的上平面，端部连接环通过两套第二滚轮支撑固定在第二支架的上方，产品舱段通过端部连接环支撑。

进一步地，第一支架及第二支架分别位于浮动台上平面的两端。

进一步地，升降机构包括连接轴及两组升降组件，每组升降组件均包括升降机及气足，升降机固接在浮动台的下平面，气足位于升降机的下方且与升降机通过球铰链可转动固接，每组升降组件中，两个升降机的驱动轴通过连接轴固接，且每个升降机的驱动轴上还固接有手轮，四台升降机分别位于浮动台的四角位置，并且四个气足设置在气浮平台的上表面。

进一步地，所述第一支架包括沿产品舱段轴线方向并排设置的两个第一支板，第二支架包括沿产品舱段轴线方向并排设置的两个第二支板。

进一步地，车体上表面还固接有均布的四套调平机构，气浮平台通过四套调平机构支撑。

进一步地，车体上表面还固接有若干定位卡块，若干定位卡块分布在气浮平台的外侧，且气浮平台通过若干所述定位卡块固定在车体上方。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

气浮式支撑技术可以使被支撑物体在水平面上具有三个自由度的无摩擦运动环境。将气浮式支撑技术加入手动式机械产品装配工装，可以减小操控产品舱段所需要的力，并使装配过程更加柔顺程度，进而提高产品的装配效率及装配质量。本发明不仅结构简单，同时大大降低了产品舱段的手动式六维位置、姿态调整机构的复杂程度。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为自由支撑机构的主视示意图；

图3为驱动支撑机构的主视示意图；

图4为本发明的主视示意图(支撑机构未示出)。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图4说明本实施方式，一种气悬浮手动对接装配装置，它包括自由支撑机构A、驱动支撑机构B、浮动台2、气浮平台4、车体5及两套升降机构3，车体5底部设置有行走轮，气浮平台4固定在车体5上方，浮动台2通过两套升降机构3设置在气浮平台4的上方，产品舱段1通过并排设置的自由支撑机构A及驱动支撑机构B水平固接在浮动台2的上方，驱动支撑机构B上还设置有转动组件，所述转动组件包括摆动块B-3、连杆B-1、螺杆B-5、手柄及摆动螺母B-6，摆动块B-3的上端与产品舱段1的外圆面接触，摆动块B-3的下端与连杆B-1的一端铰接，连杆B-1的另一端与螺杆B-5的一端同轴且可转动固接，手柄固接在螺杆B-5的另一端，摆动螺母B-6固接在驱动支撑机构B上，螺杆B-5与摆动螺母B-6螺纹连接。

自由支撑机构A和驱动支撑机构B用来共同支撑产品舱段1，同时为产品舱段1提供绕其自身轴线的滚转自由度。

摆动螺母B-6与支架之间通过回转轴承连接，回转轴与手柄螺杆B-5垂直。

车体5用来托举气浮平台4，气浮平台4用来为浮动台2连同自由支撑机构A、驱动支撑机构B和产品舱段1提供水平面上具有三个自由度的无摩擦运动环境。

摆动块B-3下部通过铰接的方式连接连杆B-1。连杆B-1与手柄螺杆B-5的轴线重合，并且通过回转轴承方式连接。手柄螺杆B-5与摆动螺母B-6之间通过螺纹方式连接。摆动螺母B-6与支架之间通过回转轴承连接，回转轴与手柄螺杆B-5垂直。

本发明所提供的气悬浮手动对接装配装置，将气浮式支撑技术引入手动式机械产品装配工装，从而减小操控产品舱段1所需要的力，并使装配过程更加柔顺程度，进而提高产品的装配效率及装配质量。本发明也很大程度上降低了手动式舱段的六维位置、姿态调整机构的复杂程度。

各套抱环和端部连接环下部中间可以连接摆动块B-3。摆动块B-3下部通过铰接的方式连接连杆B-1，摆动块B-3与连杆B-1可以自由相对转动。连杆B-1与手柄螺杆B-5的轴线重合，并且通过回转轴承方式连接，连杆B-1与手柄螺杆B-5之间可以绕公共轴线相对旋转。手柄螺杆B-5与摆动螺母B-6之间通过螺纹方式连接。摆动螺母B-6与支架之间通过回转轴承连接，回转轴与手柄螺杆B-5垂直，摆动螺母B-6可以绕回转轴自由摆动。通过摇动手柄螺杆B-5可以控制摆动块B-3左右摆动，进而调整圆柱形产品舱段1绕其轴线滚转。

具体实施方式二：结合图1及图2说明本实施方式，所述自由支撑机构A包括第一支架A-2、抱环或端部连接环7、两套第一滚轮A-1，所述第一支架A-2固接在浮动台2的上平面，抱环包括上抱环8及下抱环9，抱环或端部连接环7通过两套第一滚轮A-1支撑固定在第一支架A-2的上方，上抱环8与下抱环9可拆卸固接，产品舱段1位于上抱环8与下抱环9之间。如此设计，上抱环8和下抱环9用来适应圆柱形产品舱段1的抱紧式连接方式，端部连接环7用来适应圆柱形产品舱段1的端面连接方式。相固接的上抱环8与下抱环9尺寸一致，上抱环8与下抱环9的直径尺寸与所支撑的产品舱段1相适应。两套第一滚轮A-1可以共同支撑任意尺寸的抱环或端部连接环7，通过更换不同尺寸的端部连接环7或抱环，来适应待装配的圆柱形产品舱段1的截面尺寸。抱环或端部连接环7可以连同产品绕其轴线自由转动。其它组成与连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1及图3说明本实施方式，所述驱动支撑机构B包括第二支架B-4、抱环或端部连接环7、两套第二滚轮B-2，所述第二支架B-4固接在浮动台2的上平面，端部连接环7通过两套第二滚轮B-2支撑固定在第二支架B-4的上方，产品舱段1通过端部连接环7支撑。如此设计，上抱环8和下抱环9用来适应圆柱形产品舱段1的抱紧式连接方式，端部连接环7用来适应圆柱形产品舱段1的端面连接方式。上抱环8与下抱环9的直径尺寸与所支撑的产品舱段1相适应，端部连接环7的直径尺寸与所支撑的产品舱段1相适应。两套第二滚轮B-2可以共同支撑任意尺寸的端部连接环7，抱环或端部连接环7可以连同产品绕其轴线自由转动。。其它组成与连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，第一支架A-2及第二支架B-4分别位于浮动台2上平面的两端。如此设计，保持浮动台2平衡。其它组成与连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1及图4说明本实施方式，升降机3-3构3包括连接轴3-1及两组升降组件，每组升降组件均包括升降机3-3及气足3-4，升降机3-3固接在浮动台2的下平面，气足3-4位于升降机3-3的下方且与升降机3-3通过球铰链可转动固接，每组升降组件中，两个升降机3-3的驱动轴通过连接轴3-1固接，且每个升降机3-3的驱动轴上还固接有手轮3-2，四台升降机3-3分别位于浮动台2的四角位置，并且四个气足3-4设置在气浮平台4的上表面。如此设计，四套气足3-4浮动于气浮平台4的上表面，共同支撑气足3-4以上的所有部分。浮动台2的下表面的四个角固连四个升降机3-3，各套升降机3-3通过手轮3-2驱动。其它组成与连接关系与具体实施方式一、二或四相同。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，所述第一支架A-2包括沿产品舱段1轴线方向并排设置的两个第一支板，第二支架B-4包括沿产品舱段1轴线方向并排设置的两个第二支板。如此设计，加强装置的稳定性。其它组成与连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图1及图4说明本实施方式，车体5上表面还固接有均布的四套调平机构6，气浮平台4通过四套调平机构6支撑。如此设计，通过调平机构6的调整可以实现气浮平台4的水平调整。其它组成与连接关系与具体实施方式一、二、四或六相同。

具体实施方式八：结合图1及图4说明本实施方式，车体5上表面还固接有若干定位卡块，若干定位卡块分布在气浮平台4的外侧，且气浮平台4通过若干所述定位卡块固定在车体5上方。其它组成与连接关系与具体实施方式七相同。

工作原理：

首先应调整产品抱环或端部连接环7以适应不同产品外形。夹持产品后，利用各调整机构分别进行产品高度及俯仰姿态调整、产品滚转姿态调整。最后，依靠四套气足3-4创造的水平面三自由度的无摩擦运动环境，手动推动产品完成与其它产品舱段1的对接。具体为：

产品夹持：根据圆柱形产品舱段1前后支撑点的支撑形式和截面尺寸选择抱环或端部连接环7。将两套抱环或端部连接环7与产品舱段1的前支撑点和后支撑点分别连接，并分别依靠自由支撑机构A和驱动支撑机构B支撑。然后将驱动支撑机构B的摆动块B-3与相应的抱环或端部连接环7固连。

产品高度及俯仰姿态调整：通过手轮3-2驱动两组共四套升降机3-3上升或下降来调整产品的高度及俯仰姿态。两组升降机3-3同向运动可以调整产品的高度位置，两组升降机3-3同向运动则可以调整产品的俯仰姿态。

产品滚转姿态调整：通过螺杆B-5旋转控制摆动块B-3摆动，进而实现产品的滚转姿态调整。

产品舱段1对接：依靠四套气足3-4创造的水平面三自由度的无摩擦运动环境，手动推动产品完成与其它产品舱段1的对接。