专利名称：一种基于气浮和万向球座的随动定位器的制作方法
技术领域：
本发明涉及定位器，尤其涉及一种基于气浮和万向球座的随动定位器。
背景技术：
如何将一个刚性部件调整到某一空间状态并使之可靠地锁定于这一状态是 航空、航天、汽车等领域经常遇见的问题。
一个部件由柔性工装与固定平台连接，通过调整柔性工装可使部件处于一 种空间状态。 一般来说，这种柔性工装抵抗外部施加载荷(如精加工切削力、 对接装配力等)的能力较差，因此需要提供辅助固持系统，跟随部件姿态调整， 并在姿态调整之后能够在保持姿态不变条件下完成后续的加工和对接装配工 作。传统的机械夹紧装置难以适应空间位姿不确定的机械系统、难以在固定机 械系统时确保其空间的位姿不会被破坏。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于气浮和万向球座的随 动定位器。
基于气浮和万向球座的随动定位器包括气浮和万向球座以及芯轴，气浮和
万向球座包括进气口、底板、气孔、第一弹簧、定心套、底座、外筒、进油口、
隔圈、第二弹簧、钢球、调整螺钉、进油口、调整垫片、液压阀芯、盖板、油
缸、导向套、薄壁衬套、球体、第三弹簧、上半球座、第四弹簧、弹簧座、第
五弹簧、螺母、下半球座，底板上依次设有底座、外筒，底板与底座之间设有
气腔，底座上设有进气口、气孔，并与气腔相通，外筒内，底座上设有下半球
座，下半球座与外筒内壁通过第一弹簧、定心套相接，下半球座上中间设有球
体，下半球座通过隔圈、第四弹簧、第五弹簧以及第二弹簧、钢球、调整螺钉
与上半球座相连接，在球体上设有多个弹簧座，第四弹簧安装在弹簧座上，球
体侧面设有进油口，球体上端设有导向套，外筒上设有调整垫片、盖板、油缸，
液压阀芯与第三弹簧安装在油缸内，底板、底座、下半球座、球体、上半球座、
导向套、油缸、盖板设有中心孔，球体中心孔内设有螺母、薄壁衬套、导向套，
油缸侧面设有进油口。
所述的芯轴的入口端面具有锥形结构。导向套的入口端面具有锥形结构。 下半球座与底座之间形成空气静压平面止推轴承结构。
本发明的优点(1)定位器通过油压的变化使球体、上、下半球座、薄壁
衬套发生弹性变形并锁紧芯轴，能可靠固定机械部件的同时又不破坏其原有的 位姿，使用方便、寿命长，尤其适用于角度定位、大尺寸大范围机械部件的多
点定位；(2)锁紧力主要由油缸油压、薄壁衬套油压决定，锁紧力可以灵活调 整、控制，定位器是一种安全可靠的定位装置；(3)当油压处于卸荷状态，气 孔进气时，芯轴的运动不受约束，定位器有优异的随动性能；(4)弹簧，定心 套使得装置具有自动定心和复位功能；(5)易于在工业现场实现自动化控制， 多个定位器协同工作时可控性强；(6)针对不同的应用场合，易于实现定位器 多尺寸多型号的系列化，设计开发难度低。
附图是基于气浮和万向球座的随动定位器的结构示意图； 图中进气口 1、底板2、气孔3、第一弹簧4、定心套5、底座6、外筒7、 进油口8、隔圈9、第二弹簧IO、钢球ll、调整螺钉12、进油口 13、调整垫片 14、液压阀芯15、盖板16、油缸17、导向套18、连接螺钉19、芯轴20、薄壁 衬套21、球体22、第三弹簧23、上半球座24、第四弹簧25、弹簧座26、第五 弹簧27、螺母28、下半球座29。
具体实施例方式
如附图所示，基于气浮和万向球座的随动定位器包括气浮和万向球座以及 芯轴20，气浮和万向球座包括进气口 1、底板2、气孔3、第一弹簧4、定心套
5、 底座6、外筒7、进油口8、隔圈9、第二弹簧IO、钢球ll、调整螺钉12、 进油口13、调整垫片14、液压阀芯15、盖板16、油缸17、导向套18、薄壁衬 套21、球体22、第三弹簧23、上半球座24、第四弹簧25、弹簧座26、第五弹 簧27、螺母28、下半球座29，底板2上依次设有底座6、外筒7，底板2与底 座6之间设有气腔，底座6上设有进气口 1、气孔3，并与气腔相通，外筒7内， 底座6上设有下半球座29，下半球座29与外筒7内壁通过第一弹簧4、定心套 5相接，下半球座29上中间设有球体22，下半球座29通过隔圈9、第四弹簧 25、第五弹簧27以及第二弹簧10、钢球11、调整螺钉12与上半球座24相连 接，在球体22上设有多个弹簧座26,第四弹簧25安装在弹簧座26上，球体 22侧面设有进油口8，球体22上的设有导向套18，外筒7上设有调整垫片14、 盖板16、油缸17，液压阀芯15与第三弹簧23安装在油缸17内，底板2、底座
6、 下半球座29、球体22、上半球座24、导向套18、油缸17、盖板16设有中 心孔，球体22中心孔内设有螺母28、薄壁衬套21、导向套18，油缸17侧面设 有进油口 13。所述的芯轴20的入口端面具有锥形结构。导向套18的入口端面具有锥形 结构。下半球座29与底座6之间形成的空气静压平面止推轴承结构。
本发明的工作过程如下首先底座进气口l进气，在下半球座29下表面与 底座6上表面之间形成气膜，使下半球座29进入自由浮动状态。然后将与机械 部件刚性连接的芯轴20插入到球体薄壁衬套21中，芯轴20到达目标位置后， 调姿柔性工装开始调整机械部件的空间位姿，随着部件位姿调整的芯轴20推动 球体在上半球座24、下半球座29之间发生转动，并随着上半球座24、下半球 座29 —起平动。在机械部件空间位姿调整好后，液压阀芯15在油压的作用下 锁紧上半球座24、下半球座29和球体22，薄壁衬套21在油压作用下发生均匀 弹性变形沿周向锁紧芯轴20，底座进气口l停止进气，即可保证在部件位姿不 发生改变的条件下实现对其可靠固持。将油压卸载就可以释放与部件刚性连接 的芯轴20，使部件恢复到调姿状态。在部件装配、精加工完成以后，将部件吊 离随动定位器和位姿调整机构，在第一弹簧4、第二弹簧IO、第三弹簧23、第 四弹簧25、第五弹簧27和定心套5的作用下，液压阀芯15、上半球座24、下 半球座29和球体22复位到初始位置，整套装置进入下一次工作准备状态。
权利要求
1.一种基于气浮和万向球座的随动定位器，其特征在于包括气浮和万向球座以及芯轴(20)，气浮和万向球座包括进气口(1)、底板(2)、气孔(3)、第一弹簧(4)、定心套(5)、底座(6)、外筒(7)、进油口(8)、隔圈(9)、第二弹簧(10)、钢球(11)、调整螺钉(12)、进油口(13)、调整垫片(14)、液压阀芯(15)、盖板(16)、油缸(17)、导向套(18)、薄壁衬套(21)、球体(22)、第三弹簧(23)、上半球座(24)、第四弹簧(25)、弹簧座(26)、第五弹簧(27)、螺母(28)、下半球座(29)，底板(2)上依次设有底座(6)、外筒(7)，底板(2)与底座(6)之间设有气腔，底座(6)上设有进气口(1)、气孔(3)，并与气腔相通，外筒(7)内，底座(6)上设有下半球座(29)，下半球座(29)与外筒(7)内壁通过第一弹簧(4)、定心套(5)相接，下半球座(29)上中间设有球体(22)，下半球座(29)通过隔圈(9)、第四弹簧(25)、第五弹簧(27)以及第二弹簧(10)、钢球(11)、调整螺钉(12)与上半球座(24)相连接，在球体(22)上设有多个弹簧座(26)，第四弹簧(25)安装在弹簧座(26)上，球体(22)侧面设有进油口(8)，球体(22)上端设有导向套(18)，外筒(7)上设有调整垫片(14)、盖板(16)、油缸(17)，液压阀芯(15)与第三弹簧(23)安装在油缸(17)内，底板(2)、底座(6)、下半球座(29)、球体(22)、上半球座(24)、导向套(18)、油缸(17)、盖板(16)设有中心孔，球体(22)中心孔内设有螺母(28)、薄壁衬套(21)、导向套(18)，油缸(17)侧面设有进油口(13)。
2. 根据权利要求1所述的一种基于气浮和万向球座的随动定位器，其特征 在于，所述的芯轴(20)的入口端面具有锥形结构。
3. 根据权利要求1所述的一种基于气浮和万向球座的随动定位器，其特征 在于，所述的导向套(18)的入口端面具有锥形结构。
4. 根据权利要求l所述的一种基于气浮和万向球座的随动定位器，其特征 在于，所述的下半球座(29)与底座(6)之间形成空气静压平面止推轴承结构。
全文摘要
本发明公开了一种基于气浮和万向球座的随动定位器。它包括气浮和万向球座以及芯轴，气浮和万向球座包括进气口、底板、气孔、第一弹簧、定心套、底座、外筒、进油口、隔圈、第二弹簧、钢球、调整螺钉、进油口、调整垫片、液压阀芯、盖板、油缸、导向套、连接螺钉、芯轴、薄壁衬套、球体、第三弹簧、上半球座、第四弹簧、弹簧座、第五弹簧、螺母、下半球座，底座上设有进气口、气孔，底座与外筒、油缸、盖板、调整垫片、底板相连接，上、下半球座、球体、薄壁衬套、隔圈由底座支撑，且隔圈与下半球座刚性连接。本发明的优点(1)锁定和解锁不会破坏机械系统的空间位姿；(2)装置具有优异的随动性能。
文档编号B25J1/00GK101362326SQ20081012135
公开日2009年2月11日 申请日期2008年9月26日 优先权日2008年9月26日
发明者刚 刘, 姚宝国, 杨卫东, 柯映林, 熊瑞斌, 秦龙刚, 明 章, 贾叔仕, 黄浦缙 申请人:浙江大学;成都飞机工业(集团)有限责任公司