本發(fā)明涉及航空航天制造數(shù)字化裝配中的自動調(diào)姿和對接技術領域，尤其涉及一種插銷式防逃逸球頭入位裝置。

背景技術：

隨著國內(nèi)航空產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，飛機數(shù)字化自動裝配技術日趨成熟。高精度、高效率、低能耗使得數(shù)字化裝配系統(tǒng)普遍被各大飛機生產(chǎn)商所青睞。球頭入位裝置是連接飛機產(chǎn)品與自動化裝備的銜接點，傳統(tǒng)的球頭入位裝置通常設計成具有放松、防逃逸和鎖緊三種狀態(tài)，需要驅動力去實現(xiàn)三種狀態(tài)之間的切換，一般形式有電機驅動、氣缸驅動以及人力驅動。傳統(tǒng)的球頭入位裝置結構復雜、成本高昂，為保證工藝部件的無應力固持和支撐，其鎖緊零件需要設計成三位共心同步運動。此外，傳統(tǒng)工藝接頭的機械結構的復雜性也給加工制造帶來了苛刻的要求。

插銷式防逃逸球頭入位裝置是數(shù)字化自動裝備工藝接頭的一種，它與數(shù)控定位器配合使用，能夠可靠地完成調(diào)姿、對接等動作。插銷式防逃逸球頭入位裝置與傳統(tǒng)的球頭入位裝置相比，結構上有很大的簡化。其中，插銷式防逃逸球頭入位裝置放棄了傳統(tǒng)工藝接頭的鎖緊功能，保留了球頭入位與防逃逸功能。工藝接頭入位后，只需插入防逃逸插銷即可實現(xiàn)防逃逸功能。在特定的產(chǎn)品部件對接工況下(固持、支撐只受重力方向的力，其他分力忽略不計)能夠滿足用戶的需求。在部件調(diào)姿、對接過程中球頭、球窩始終緊密貼合。

然而，飛機數(shù)字化應用的飛機型號越來越多，單一形式的工藝接頭不能滿足工廠的需求。不同的裝配工藝所需求的工藝接頭連接方式也不同。在同樣能實現(xiàn)高精度、高效率裝配的情況下，追求成本低廉、加工方便、容易操作、安全可靠的球頭入位裝置已成為研究趨勢。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的問題和不足，提供一種結構簡單、安全可靠的插銷式防逃逸球頭入位裝置及其使用方法。

本發(fā)明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

本發(fā)明提供一種插銷式防逃逸球頭入位裝置，其特點在于，其包括一底座、一力傳感器、一過渡法蘭、一球托、一第一插銷、一第二插銷、一工藝球頭、一第一插銷連接板、一第二插銷連接板、一氣缸和一氣缸固定座；

該力傳感器設置于該底座上，該球托通過該過渡法蘭與該力傳感器相連接，該工藝球頭置于該球托內(nèi)，該工藝球頭與該球托的底部曲面構成球鉸連接，該球托上開設有兩個平行的銷孔，該兩個銷孔中分別插設該第一插銷和該第二插銷，該第一插銷和該第二插銷的兩端分別通過該第一插銷連接板和該第二插銷連接板連接，該氣缸固定座固定于該球托上，該氣缸固定于該氣缸固定座上，該氣缸的活塞桿對著該第一插銷連接板。

較佳地，該球托的內(nèi)部上端為球型腔、內(nèi)部下端為球窩，該球型腔的直徑≤該工藝球頭的下端的球頭部的半徑。

較佳地，該工藝球頭可旋轉地置于該球托內(nèi)。

較佳地，該第一插銷和該第二插銷上均開設有用于該工藝球頭入位的圓弧凹槽。

較佳地，該氣缸為單桿雙作用氣缸。

本發(fā)明還提出了一種插銷式防逃逸球頭入位裝置的使用方法，包括如下步驟：

1)將多個球頭入位裝置固定在調(diào)姿單元上，球頭入位裝置能夠跟隨調(diào)姿單元在X、Y、Z三個方向上運動，工藝球頭通過球頭入位裝置與飛機或大部件連接，所述調(diào)姿單元為三坐標數(shù)控定位設備，在X、Y、Z三個方向上實現(xiàn)精確定位；

2)使用激光跟蹤儀建立裝配坐標系，在裝配坐標系下標定出飛機工藝部件上各個工藝球頭的中心位置；

3)利用各調(diào)姿單元調(diào)整各個球窩的空間位置，使得各個工藝球頭的中心位置與相對應的球窩的中心位置重合；

4)讓球頭入位裝置處于球頭入位模式，將飛機工藝部件吊裝入位，球托所受壓力通過過渡法蘭傳遞給力傳感器，同時監(jiān)控力傳感器讀數(shù)，保證工藝球頭進入球托上的球型腔內(nèi)并正常接觸，撤離吊具；

5)讓球頭入位裝置切換到防逃逸模式，進行飛機工藝部件調(diào)姿和對接操作；

所述的球頭入位模式為：工藝球頭自由擱置在球托上的球型腔內(nèi)，能自由活動；防逃逸模式為：工藝球頭被抑制在球托上的球型腔內(nèi)，但仍能轉動。

進一步的，所述步驟(4)中讓球頭入位裝置處于球頭入位模式，是兩個插銷上的圓弧凹槽中心與球托的球窩中心重合，圓弧凹槽中心的直徑∮B＞工藝球頭的直徑∮A，工藝球頭通過吊裝入位方式順利落入球托的球窩中。

進一步的，所述步驟(5)中讓球頭入位裝置切換到防逃逸模式，是兩個插銷邊距尺寸C＜工藝球頭的直徑∮A，工藝球頭切換到防逃逸模式，無法脫離球托的球窩，但仍具有轉動功能。

在符合本領域常識的基礎上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。

本發(fā)明的積極進步效果在于：

1)本發(fā)明的插銷式防逃逸球頭入位裝置能夠與數(shù)字化自動裝配系統(tǒng)配合使用，可實現(xiàn)飛機工藝部件在裝配過程中高效率、高精度的調(diào)姿與對接。

2)工藝球頭與球托構成的球鉸連接在不同工作模式下，可以實現(xiàn)球頭入位、防逃逸兩種工作狀態(tài)，具有結構簡單、安全可靠的優(yōu)點。

3)通過力傳感器判斷工藝球頭是否進入球托上的球型腔內(nèi)并正常接觸，而且可以實時監(jiān)控調(diào)姿單元的受力情況。

附圖說明

圖1為本發(fā)明較佳實施例的插銷式防逃逸球頭入位裝置的軸視圖。

圖2為本發(fā)明較佳實施例的插銷式防逃逸球頭入位裝置中插銷結構的軸視圖；

圖3為本發(fā)明較佳實施例的插銷式防逃逸球頭入位裝置的球頭入位的剖視圖；

圖4本發(fā)明較佳實施例的插銷式防逃逸球頭入位裝置的球頭防逃逸的剖視圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1-4所示，本實施例提供一種插銷式防逃逸球頭入位裝置，其包括一底座1、一力傳感器2、一過渡法蘭3、一球托4、兩個插銷5、一工藝球頭6、一第一插銷連接板7、一第二插銷連接板10、一單桿雙作用氣缸8和一氣缸固定座9。

其中，如圖1所示，該力傳感器2設置于該底座1上，該球托4通過該過渡法蘭3與該力傳感器2相連接，該工藝球頭6置于該球托4內(nèi)，該工藝球頭6與該球托4的底部曲面構成球鉸連接，該球托4上開設有兩個平行的銷孔，該兩個銷孔中插設兩個插銷5，該兩個插銷的兩端分別通過該第一插銷連接板7和該第二插銷連接板10連接，該氣缸固定座9固定于該球托4上，該單桿雙作用氣缸8固定于該氣缸固定座9上，該單桿雙作用氣缸8的活塞桿對著該第一插銷連接板7，由該單桿雙作用氣缸8的活塞桿往復運動來驅動該第一插銷連接板7，從而帶動該兩個插銷5前進或后退，用于該工藝球頭6的入位、防逃逸兩種工作模式的切換。

該球托4的內(nèi)部上端為球型腔、內(nèi)部下端為球窩，該球型腔的直徑≤該工藝球頭6的下端的球頭部的半徑，該工藝球頭6可旋轉地置于該球托4內(nèi)，該工藝球頭6有一定的角度轉動范圍，來滿足飛機部件吊裝入位、調(diào)姿的需求。

此外，該兩個插銷5上均開設有用于該工藝球頭入位的圓弧凹槽。

下面具體介紹該插銷式防逃逸球頭入位裝置的使用方法的步驟如下：

1、將多個球頭入位裝置固定在調(diào)姿單元上，球頭入位裝置能夠跟隨調(diào)姿單元在X、Y、Z三個方向上運動，工藝球頭6通過球頭入位裝置與飛機或大部件連接，調(diào)姿單元為三坐標數(shù)控定位設備，能在X、Y、Z三個方向上實現(xiàn)精確定位；

2、使用激光跟蹤儀建立裝配坐標系，在裝配坐標系下標定出飛機工藝部件上各個工藝球頭6的中心位置；

3、利用各調(diào)姿單元調(diào)整各個球托4球窩的空間位置，使得各個工藝球頭6的中心位置與相對應的球托4球窩的中心位置重合；

4、讓球頭入位裝置處于球頭入位模式，如圖2所示，兩個插銷5上的圓弧凹槽中心11與球托4的球窩中心重合，此時如圖3所示，圓弧凹槽中心11的直徑∮B＞工藝球頭6的直徑∮A，工藝球頭6即可通過吊裝入位方式順利落入球托4的球窩中，球托4所受壓力通過過渡法蘭3傳遞給力傳感器2，同時監(jiān)控力傳感器2的讀數(shù)，保證工藝球頭6進入球托4上的球型腔內(nèi)并正常接觸，撤離吊具；

5、兩個插銷5，如圖4所示位置時，此時兩個插銷邊距尺寸C＜工藝球頭6的直徑∮A，即工藝球頭6切換到防逃逸模式，無法脫離球托4的球窩，但仍具有轉動功能，可進行飛機工藝部件調(diào)姿和對接操作。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。