3-41  幅度可控的六自由度浮动装配台设计

吴祉群  何建国  蒲 洁  吉方

    为了解决在狭窄、深长，且处于目视盲区的装配空间内反应罐精密止口的对接装配难题，设计了幅度可控的六自由度浮动装配台，可在狭长盲视空间中以手动和自适应方式实现精密止口柔顺对接装配。

浮动装配台的结构可简化为如图1所示，由1个硬弹簧在中心，4个软弹簧均匀分布在四周，共同支撑浮动支架。硬弹簧可随推杆上下移动，浮动支架的上下运动以及弹簧的左右摆动都被限制在一定范围之内，使浮动台实现6个自由度的微幅浮动，其运动方程为

     ,            

由于硬弹簧的作用力是通过浮动台的质心，所以作用在浮动台的弹簧合力矩为

其中，d₁~d₄为4个软弹簧的变形量，整个浮动装配台的摆动灵活性与硬弹簧的刚度K₂无关，主要取决于4个软弹簧变形量。故通过推杆的上下移动，从而改变软弹簧的变形量，实现浮动装配台摆动灵活性的调节；同时，通过改变浮动支架的上下运动行程，可实现弹簧浮动幅度的调节。

浮动装配台的总体结构如图2所示，主要由夹紧机构、浮动机构及粗定位机构组成，可实现对反应罐进行支撑、夹持以及自适应调姿功能。浮动机构是由浮动支架、1个硬弹簧、4个软弹簧、导向柱、支撑座、万向球和剪式千斤顶等组成。浮动支架及反应罐的重量主要由硬弹簧支撑，4个软弹簧只承担一小部分的载荷。夹紧功能分为反应罐夹紧机构和浮动夹紧机构。浮动夹紧机构由星形螺母、夹头、弹簧和底座组成。调节星形螺母可控制压块的位置，实现浮动状态和夹紧状态的切换，浮动时，松开浮动夹紧机构。反应罐夹紧机构是由夹头、滚轮、锥台、套筒和定扭矩扳手组成。手轮、套筒与锥台固联在一起，套筒与浮动支架通过螺纹联接，夹具、托盘之间为铰链联接。夹紧时，搬动手轮，螺旋机构使锥台上移，夹具将反应罐包紧。松开时，朝反方向搬动手轮，夹具将反应罐松开。

浮动装配台的粗定位主要分为反应罐的垂直定位和水平定位两部分，垂直定位是通过升起4个脚轮上的支脚，调节水平(自带水平仪)，实现反应罐的垂直粗定位。水平定位通过滑动平台机构实现的。滑动平台机构是由滑动板、底座和传动球座组成。松开浮动夹紧机构，释放移动滑动平台自由度。移动滑动平台在传动球座上滑动，实现粗定位，粗定位后，由其他装置的夹紧机构将滑动平台固定，完成水平方向的粗定位。

该浮动装配台可实现6个自由度的微幅浮动，并且浮动幅度可以控制调节；在人工辅助下，可实现工件自适应调姿；体积小，结构紧凑，安全可靠；具有机动性。在实际的生产中采用多自由度浮动装配台，满足了装配要求，而且操作轻便灵活，安全可靠，同时提高了装配效率。