一种六自由度运动平台的装配方法与流程

本发明涉及机械设备的装配工艺保证，具体涉及一种六自由度运动平台的装配方法。

背景技术：

六自由度运动平台是一种在一定空间内运行，实现空间内六个自由度(X、Y、Z轴平移及旋转)运动的机电一体化设备；由运动平台、固定平台、两个平台之间的伺服电动缸以及控制系统组成，通过主控制器运行运动控制算法，控制各个伺服电动缸的伸缩长度以及伸缩速度和加速度，实现运动平台在空间内六个自由度的运动，从而可以实现运动平台上固定物在空间内翻转、扭转、平移等的运动姿态变换过程。

六自由度运动平台在使用过程中的稳定性和精度与装配过程有很大关系。如果装配顺序不当，可能增加装配难度,或者无法进行装配，即使完成装配，最终造成整个设备的稳定性和精确度下降。

技术实现要素：

本方法在于提供一种装配方法，保证六自由度运动平台装配结果的一致性和精确度。

本发明创造通过以下技术方案来实现：

本发明创造的六自由度运动平台的装配方法，包括以下步骤：

1、安装固定平台，使用吊装设备同时吊挂固定平台的吊挂点，对正固定平台的螺栓孔与平整后安装基面上的固定螺栓，使用紧固件将固定螺栓所在安装基面与固定平台底面紧贴在一起为固定平台提供稳定的固定基础；

2、安装定万向铰节器，将定万向铰节器的固定端放置在固定平台的定万向铰节器支撑座上，对正定万向铰节器的固定端固定孔与定万向铰节器支撑座上的螺纹孔，使用紧固件均匀压紧；

3、安装伺服电动缸，吊住伺服电动缸的两端，对正伺服电动缸的减速器端的螺纹孔与定万向铰节器的活动端的固定孔，使用紧固件均匀压紧；

4、安装动万向铰节器，对正动万向铰节器的螺柱与伺服电动缸的导杆螺纹孔，螺柱完全旋入导杆螺纹孔后，反向旋出45-90°为动万向铰节器相对运动预留一定的空间；

5、安装控制箱，将控制箱放置在固定平台上平面的中间空间内，控制箱相对电源插头端的另一端朝向对面紧挨着的两台伺服电动缸的中间位置，调整控制箱的中心点与固定平台的中心点重合，使用紧固件定位控制箱与固定平台；

6、安装连接电缆，将伺服电动缸与控制箱上的伺服电机连接插头依次对应编号，连接电缆两端分别连接对应编号的伺服电动缸与控制箱上的伺服电机连接插头，锁紧连接插头；编号需对应匹配于控制箱中伺服驱动器的站号；

7、安装电缆保护盖，将电缆保护盖开口面朝向固定平台，围绕固定平台边沿拼接成一圈，各个伺服电动缸的连接电缆从最近的出线口出线，其余设置于电缆保护盖内；使用紧固件连接电缆保护盖与固定平台；

8、调整伺服电动缸达到初始化长度，向控制箱供电，启动控制系统，分别测量各个伺服电动缸的导杆伸出长度，记录各个伺服电动缸到达初始化长度所使用伺服电机的编码器读值，写入到控制系统中，作为基准参数；

9、安装运动平台，使用吊装设备同时吊挂运动平台的吊挂点，对正运动平台与固定平台，运动平台上动万向铰节器支撑座与动万向铰节器接触，对正动万向铰节器的固定孔与运动平台上动万向铰节器支撑座上的螺纹孔，使用紧固件均匀压紧连接。

为更好的实施本发明创造，紧固定万向铰节器前，需调整定万向铰节器的注油口相对于固定平台朝外向上。

为更好的实施本发明创造，起吊伺服电动缸时，伺服电动缸表面需做防护；且紧固前紧挨的两台伺服电动缸的接线插头应相对于固定平台正向朝外。

为更好的实施本发明创造，紧固动万向铰节器前，需调整动万向铰节器的注油口相对于固定平台朝外。

为更好的实施本发明创造，控制箱的中心点与固定平台的中心点角度误差不超过±0.2°，位置误差不超过±2mm。

为更好的实施本发明创造，所述电缆保护盖采用金属材质。

为更好的实施本发明创造，所述伺服电动缸的初始化长度是指在六自由度运动平台启动后，伺服电动缸初始化完成时要达到的长度；以六自由度运动平台初始化完成后，运动平台的各自由度运动范围达最大为基准。

进一步的，当需要同时使用六个自由度，所述的伺服电动缸的初始化长度调整到伺服电动缸行程中间点位置；当需要使用上下运动的自由度，所述的伺服电动缸的初始化长度调整到伺服电动缸行程最长或最短的位置；当需要倾斜运动的自由度，所述的伺服电动缸的初始化长度调整到使运动平台倾斜的伺服电动缸行程位置。

为更好的实施本发明创造，步骤5能够在步骤1与步骤4之间的任一步骤完成后执行。

本发明创造通过上述技术方案，保证了六自由度运动平台装配结果的一致性和精确度。

附图说明

图1是本发明创造六自由度运动平台的装配示意图；

图2是本发明创造六自由度运动平台的固定平台与控制箱的装配示意图；

图3是本发明创造六自由度运动平台的初始化状态一的示意图；

图4是本发明创造六自由度运动平台的初始化状态二的示意图；

具体实施方式

结合本发明创造优选实施例及附图1-4，进一步说明本发明创造。

本优选实施例的六自由度运动平台的装配方法，包括以下步骤：

安装固定平台1的步骤，使用吊装设备同时吊挂固定平台呈120°分布的三个吊挂点21，以使固定平台1的各吊挂点21受力均匀，减小吊装过程对固定平台1变形的影响；然后将固定平台1平移到安装固定平台1的平整后安装基面上固定螺栓的正对方向，调整固定平台1的姿态，使固定平台1的固定螺栓孔与固定螺栓正对，然后缓慢移动固定平台1，使固定螺栓穿过固定平台1的所有固定螺栓孔，最后使用螺母将固定平台1与螺栓均匀压紧连接一起，使固定平台1与固定螺栓所在安装基面紧贴在一起。由于在六自由度运动平台的运行过程中，固定平台1的不同部位受力大小和方向不是均匀和等同的，需要固定平台1的支撑基础即固定螺栓所在安装基面为固定平台1提供稳定的固定基础，紧贴在一起可以减小整个六自由度运动平台在使用过程中固定平台1的变形，降低由于固定平台1自身的变形对整个六自由度运动平台工作时精确度的影响，提高整个六自由度运动平台运动的精确度。

安装定万向铰节器4的步骤，调整定万向铰节器4的方向和角度，使其注油口17相对于固定平台1朝外向上，以方便在使用过程中进行加注润滑剂操作，减小使用过中维护人员的操作难度，提高使用过中的维护效率；将定万向铰节器4放置在固定平台1的定万向铰节器支撑座2上，使定万向铰节器4的固定孔与定万向铰节器支撑座2的各个螺纹孔正对，然后用螺栓穿过定万向铰节器4的固定孔旋入到定万向铰节器支撑座2的螺纹孔中，均匀压紧使定万向铰节器4与固定平台1连接一起；依此方法将其它的定万向铰节器4与固定平台1连接一起。

安装伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)的步骤，使用吊带吊起伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)，过程中应做防护，以避免划伤伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)的表面；同时吊住伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)的两端，使其在吊运过程中不会滑落和倾斜；调整伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)的角度，使在紧挨的两个定万向铰节器4上装配的两台伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)的接线插头7相对于固定平台1正向朝外，以方便电缆的安装插接，同时也为使用过程的检修和维护留下良好的操作基础；将伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)减速器6端的螺纹孔与定万向铰节器4活动端的固定孔对正，使用螺栓穿过定万向铰节器4活动端固定孔后旋入伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)减速器6端的螺纹孔内，全部螺栓安装完成后，使用工具均匀压紧使伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)与定万向铰节器4连接在一起。

安装动万向铰节器11的步骤，将动万向铰节器11的螺柱10正对着伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)的导杆9螺纹孔，动万向铰节器11的螺柱10旋入伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)的导杆9螺纹孔，直至螺柱10完全进入螺纹孔，然后再反向旋出45-90°，且使动万向铰节器11的注油口相对于固定平台1朝外，以方便在使用过程中进行加注润滑剂操作，减小使用过中维护人员的操作难度，提高使用过中的维护效率；反向旋出一定的角度，一方面为接下来的运动平台装配时，动万向铰节器11预留一定的调整空间，另一方面在六自由度运动平台的使用过程中，一些空间运动动作会引起动万向铰节器11与伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)发生相对运动，此反向旋出的一定角度也为此相对运动预留一定的空间，防止动万向铰节器11与伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)在使用过程中因为相对运动而锁死，引起设备故障或精确度下降。

结合图2，安装控制箱18的步骤，将控制箱18放到固定平台1上平面的中间空间内，控制箱18的电源插头19端朝外，另一端朝向对面紧挨着的两台伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)的中间位置，调整使控制箱18的中心点与固定平台1的中心点重合，角度误差不超过±0.2°，位置误差不超过±2mm，完成后使用自攻螺丝钉穿过控制箱18周围的固定孔20与固定平台1连接在一起；控制箱18的角度和位置误差需要在控制箱18安装完成再次进行检查，以确定没有超过要求的误差范围，否则会在使用过程中与伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)发生干涉碰撞，对伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)、控制箱18及内部元件造成损坏。

安装连接电缆的步骤，依靠近控制箱18电源插头19位置的伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)编号为1(标号为16)，从伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)的导杆9端向减速器6端看，逆时针转向将伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)分别编号为2(标号为5)、3(标号为8)、4(标号为13)、5(标号为14)和6(标号为15)，同样控制箱18上的伺服电机连接电缆插头(22、23、24、25、26、27)也依此规则依次编号为1(标号为22)、2(标号为23)、3(标号为24)、4(标号为25)、5(标号为26)和6(标号为27)；根据编号依次递增或递减的连接电缆，两端连接对应编号的伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)与控制箱18上对应的伺服电机连接电缆插头(22、23、24、25、26、27)，然后使用锁紧机构锁紧电缆插头(22、23、24、25、26、27)，以防止在使用过程中连接电缆脱落；在伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)和控制箱18上的电缆插头(22、23、24、25、26、27)编号时，需要与控制箱18中伺服驱动器的站号相匹配；即无论三者谁的编号变动，另外两个均需要对应变动，才能保障整个六自由度运动平台的使用过程中，实际的运动动作和指令运动动作相符，位置、姿态和运动性能达到指令要求的预期情况。在实际工作中，原则上伺服驱动器的站号已先确定，因此，只需要对应匹配其他两者即可。伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)与控制箱18上对应的伺服电机连接电缆插头(22、23、24、25、26、27)匹配是保障整个六自由度运动平台正常运动的重要装配节点，另一方面，采用统一和匹配的编号可以提高不同批次和不同规格设备的一致性，方便使用过程中的检修和维护，提高检修和维护效率，降低检修和维护成本。

安装电缆保护盖3的步骤，将电缆保护盖3开口面朝向固定平台1，围绕固定平台1边沿拼接成一圈，同时使各个伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)的连接电缆从最近的出线口出线，其余连接电缆设置在电缆保护盖内；然后使用自攻螺丝钉将电缆保护盖3与固定平台1连接在一起；使用电缆保护盖3一方面可以对各连接电缆进行防护，保护连接电缆在使用过程中不受外部作用力的损坏；另一个方面，采用金属材质的电缆保护盖，可以起到信号屏蔽保护的作用，防止连接电缆传输信号受到外部信号干扰信号源的干扰，也防止六自由度运动平台在使用过程中，连接电缆传输的信号干扰到六自由度运动平台以外的设施；其次，电缆保护盖3还对其内部穿行的连接电缆有限位作用，防止其随意被挪动；在使用了合适的喷涂颜色与其它六自由度运动平台的零部件搭配以后，还有外观装饰作用，视觉上看起来更加美观。

结合图3、图4，调整伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)达到初始化长度的步骤，向控制箱18供电，启动控制系统，分别测量各个伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)的导杆伸出长度，控制各个伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)到达初始化长度，记录此时各个伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)所使用伺服电机的编码器读值，然后写入到控制系统中，作为控制系统进行控制的基准参数。所述的伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)达到的初始化长度是指通过计算、模拟或根据经验得到的，在六自由度运动平台使用过程中，为达到最佳使用效果，六自由度运动平台启动后，初始化完成时要达到的长度；为达到更佳的使用效果，用户可以调整初始化长度，调整的依据是在六自由度运动平台初始化完成后，六自由度运动平台的各自由度运动范围达最大，以此来达到可以达到的最佳使用效果：比如需要同时使用六个自由度，就需要将初始化长度调整到伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)的行程中间点位置；再比如需要使用上下运动的自由度，则需要将初始化长度调整到伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)行程最长或最短的位置；当需要倾斜运动的自由度，所述的伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)的初始化长度调整到使运动平台12倾斜的伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)行程位置。

安装运动平台12的步骤，使用吊装设备同时吊挂运动平台12的吊挂点，以使运动平台12的各吊挂点受力均匀，减小吊装过程对运动平台12变形的影响；平移运动平台12到固定平台1的正对方向，再平移到与动万向铰节器11接触，调整动万向铰节器11的摆角角度和旋转角度，使动万向铰节器11的固定孔与运动平台12上动万向铰节器支撑座28上的螺纹孔正对，使用螺栓穿过动万向铰节器11的固定孔旋入到动万向铰节器支撑座28的螺纹孔中，然后均匀压紧使动万向铰节器11与运动平台12连接一起；依此方法将其它的动万向铰节器11与运动平台12连接一起。

上述优选实施例的装配顺序为A顺序，其中，作为另一实施例时，调整伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)达到初始化长度的步骤与安装运动平台的步骤可以调换，相对A顺序，先执行安装运动平台的步骤再执行调整伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)达到初始化长度的步骤，在装配完成运动平台12后，运动平台12的自重力会通过动万向铰节器11作用到伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)的导杆9上，再执行调整伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)达到初始化长度的步骤对应的操作时可能会引起伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)不可控的伸缩长度变化，增加安全隐患，不利于装配过程中的生产安全。

安装伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)步骤与安装动万向铰节器步骤可调换，或安装伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)步骤和安装定万向铰节器步骤可调换，相对A顺序，伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)不是单独装配的，此时该组合部件包含有动万向铰节器11或定万向铰节器4的重量，会增加装配时的难度，降低装配效率。

安装控制箱步骤与安装连接电缆步骤为先后顺序，但不是紧接的顺序，安装控制箱步骤可以在步骤1与步骤4之间的任一步骤完成后执行，即控制箱可以在伺服电动缸(16、5、8、13、14、15)及动万向铰节器11或定万向铰节器4装配前后进行，而不会对整个装配效果产生实质影响。