[发明专利]自适应球头入位装置

说明书

一种自适应球头入位装置，包括底座，底座上安装有三维力传感器，三维力传感器的上方安装有轴承座，轴承座的上方安装有法兰盖，法兰盖的上方安装与锁紧盖；法兰盖内安装有球头座，球头座位于轴承座的上方，且球头座与轴承座之间设有圆锥滚子轴承；球头座上设有第一中心通孔，第一中心通孔的上端设有自适应定位段，自适应定位段的内壁设为内圆锥面；法兰盖内设有用于球头进出的第二中心通孔，锁紧盖上设有用于球头通过的第三中心通孔；法兰盖上设有用于控制球头的控制机构；控制机构包括设置在第二中心通孔侧壁内的锁紧通孔、安装在锁紧通孔内的锁紧销和用于驱动锁紧销沿着锁紧通孔在自由工位、防逃逸工位和锁紧工位之间移动的控制驱动机构。

技术领域

本发明属于飞机制造和装配技术领域，具体的为一种自适应球头入位装置。

背景技术

随着国内航空、航天产业的迅速发展，复杂曲面外形的大型部件被大量使用。此类部件采用分段模块化方式组装，通过对合装配完成产品的生产。对合装配过程采用飞机数字化装配技术，通常以三点或四点定位器支撑的方式进行大部件调姿工作。球头入位装置用于固定调姿部件上的工艺球头，是衔接飞机大部件和数控定位器的重要部件。

传统球头入位装置一般采用插销式防逃逸结构或者球头周向卡爪式防逃逸结构，存在机械结构复杂、加工制造要求高等问题。同时，由于工艺球头安装制造过程中产生的误差，球头入位时会和球头入位装置发生挤压，产生应力和形变，影响部件入位效率和对接精度，甚至对定位器造成损伤。

发明内容

有鉴于此，本发明针对飞机大部件调姿过程中吊装入位存在的问题，提出一种自适应球头入位装置，优化球头入位引导，降低球头摆动摩擦力，以满足飞机数字化装配定位要求，保证生产的质量和效率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自适应球头入位装置，包括底座，所述底座上安装有三维力传感器，所述三维力传感器的上方安装有轴承座，所述轴承座的上方安装有法兰盖，所述法兰盖的上方安装有锁紧盖；所述法兰盖内安装有球头座，所述球头座位于所述轴承座的上方，且所述球头座与所述轴承座之间设有圆锥滚子轴承；

所述球头座上设有第一中心通孔，所述第一中心通孔的上端设有用于承接球头的自适应定位段，所述自适应定位段的内壁设为内圆锥面；所述法兰盖内设有用于球头进出的第二中心通孔，所述锁紧盖上设有用于球头通过的第三中心通孔；所述第一中心通孔和第二中心通孔同轴设置，且所述轴承座内安装有与所述第一中心通孔同轴的激光位移传感器；

所述法兰盖上设有用于控制球头的控制机构；所述控制机构包括设置在所述第二中心通孔侧壁内的锁紧通孔、安装在所述锁紧通孔内的锁紧销和用于驱动所述锁紧销沿着所述锁紧通孔在自由工位、防逃逸工位和锁紧工位之间移动的控制驱动机构；且当所述锁紧销位于自由工位时，所述球头可以自由进出所述第二中心通孔；当所述锁紧销位于防逃逸工位时，所述球头被限位在所述第二中心通孔内、但可相对于所述球头座转动；当所述锁紧销位于锁紧工位时，所述球头被锁紧固定在所述球头座上。

进一步，所述第二中心通孔包括连接段和位于连接段上方的控制段，所述连接段与所述轴承座固定连接，且所述圆锥滚子轴承和所述球头座均位于所述连接段内；所述锁紧通孔设置在所述控制段的侧壁内；所述控制段的内径小于所述连接段的内径、并在所述控制段和连接段之间形成位于所述球头座上方的支撑台阶面；所述支撑台阶面上设有第一安装通孔，所述球头座的顶面上与所述第一安装通孔一一对应设有第一安装槽，所述第一安装通孔内设有位于所述第一安装槽和所述锁紧盖之间的支撑弹簧。

进一步，所述法兰盖和所述底座之间设有防护罩；所述防护罩上安装有电气接口。

进一步，所述锁紧销的内端面设为与所述球头外表面匹配的球面。

进一步，所述法兰盖内设有第二安装通孔，所述第二安装通孔内安装有用于检测所述锁紧销的锁紧状态的光电开关。