一種行列吸盤式壁板裝配柔性工裝制造技術(shù)

一種行列吸盤式壁板裝配柔性工裝，它包括導(dǎo)軌底座、X向驅(qū)動(dòng)單元和立柱調(diào)形組件單元；導(dǎo)軌底座固定連接于地面，立柱調(diào)形組件單元安裝在導(dǎo)軌底座的兩條X向直線導(dǎo)軌上，并可沿X向直線導(dǎo)軌移動(dòng)，X向驅(qū)動(dòng)單元位于立柱調(diào)形組件單元的底部和導(dǎo)軌底座之間，與導(dǎo)軌底座固連，并與立柱調(diào)形組件單元的底部相連；本發(fā)明專利技術(shù)通過點(diǎn)陣真空吸盤對(duì)飛機(jī)壁板類組件進(jìn)行吸附夾持及數(shù)字化定位，夾持穩(wěn)定可靠，定位精度高；工裝點(diǎn)陣吸盤經(jīng)重構(gòu)可實(shí)現(xiàn)不同壁板類組件的數(shù)字化定位及鉆鉚裝配。它在機(jī)械工程/飛機(jī)裝配領(lǐng)域里具有較好的實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種行列吸盤式壁板裝配柔性工裝，屬于機(jī)械工程/飛機(jī)裝配領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
壁板類組件是構(gòu)成飛機(jī)氣動(dòng)外形的主要結(jié)構(gòu)件，數(shù)量多，外形復(fù)雜，剛度弱。其裝配過程主要包括定位、夾緊、制孔、連接等。壁板組件裝配精度直接影響后續(xù)機(jī)身、機(jī)翼部件和總裝的裝配質(zhì)量，是保證飛機(jī)裝配精度的基礎(chǔ)。目前國內(nèi)航空工業(yè)在壁板類組件的裝配仍采用“一架一用”形式的傳統(tǒng)剛性工裝，其模塊化程度低，可重構(gòu)性差，缺乏通用性。一套裝配型架只有一套內(nèi)型卡板，只對(duì)應(yīng)裝配一套壁板組件，每套壁板組件對(duì)應(yīng)的工裝都需單獨(dú)設(shè)計(jì)制造，工裝缺乏對(duì)壁板類產(chǎn)品變化的快速響應(yīng)能力，導(dǎo)致飛機(jī)制造成本高，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長，企業(yè)生產(chǎn)效益低。此外，剛性工裝采用模擬量形式的內(nèi)型卡板來定位壁板組件，定位精度較低，誤差累積較大。 柔性工裝技術(shù)和數(shù)字化控制技術(shù)是解決上述問題的一個(gè)很好的途徑。柔性工裝技術(shù)是可重組的模塊化、自動(dòng)化裝配工裝技術(shù)，其目的是免除設(shè)計(jì)和制造各種零部件裝配的專用固定型架、夾具，可降低工裝制造成本、縮短工裝準(zhǔn)備周期、減少生產(chǎn)用地，同時(shí)大幅度提高裝配生產(chǎn)率。柔性工裝通過采用數(shù)字量形式的工裝定位數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)字化控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)工裝數(shù)字化定位，相比傳統(tǒng)剛性工裝基于模擬量的定位方式，數(shù)字化定位的精度大幅提升。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種行列吸盤式壁板裝配柔性工裝，以克服當(dāng)前飛機(jī)壁板類組件裝配工裝重構(gòu)性差、缺乏通用性以及工裝定位精度低等問題，該工裝通過電機(jī)控制程序精確調(diào)整每個(gè)真空吸盤在空間的位置，工裝吸盤可構(gòu)成不同的點(diǎn)陣，從而實(shí)現(xiàn)一套工裝系統(tǒng)完成多種壁板組件的數(shù)字化定位及鉆鉚裝配，減少工裝數(shù)量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，提高定位精度。本專利技術(shù)一種行列吸盤式壁板裝配柔性工裝，如圖1、2所示，它包括導(dǎo)軌底座、X向驅(qū)動(dòng)單元和立柱調(diào)形組件單元。導(dǎo)軌底座固定連接于地面，立柱調(diào)形組件單元安裝在導(dǎo)軌底座的兩條X向直線導(dǎo)軌上，并可沿X向直線導(dǎo)軌移動(dòng)，X向驅(qū)動(dòng)單元位于立柱調(diào)形組件單元的底部和導(dǎo)軌底座之間，與導(dǎo)軌底座固連，并與立柱調(diào)形組件單元的底部相連。所述導(dǎo)軌底座由底座、X向直線導(dǎo)軌、X向滾珠絲杠固定座和X向運(yùn)動(dòng)限位座組成，其間關(guān)系是底座沿X向的兩端上表面各設(shè)有X向直線導(dǎo)軌，在底座內(nèi)側(cè)兩端的冷壓無縫鋼管材上各設(shè)有X向滾珠絲杠固定座，底座沿Y向的兩端上表面各設(shè)有X向運(yùn)動(dòng)限位座。該底座由冷壓無縫鋼管材拼接構(gòu)成，是整個(gè)工裝的承載體；該X向直線導(dǎo)軌是其上設(shè)有多個(gè)連接孔的高精度直線導(dǎo)軌，它是立柱調(diào)形組件單元沿X向的移動(dòng)軌道；該X向滾珠絲杠固定座是由2塊矩形鋼板和2塊三角形鋼板連接而成的“L”形金屬結(jié)構(gòu)件，用于固定X向驅(qū)動(dòng)單元的X向滾珠絲杠；該X向運(yùn)動(dòng)限位座是由板材和圓管連接而成的“Z”形金屬結(jié)構(gòu)件，它用于限制立柱調(diào)形組件單元沿X向的運(yùn)動(dòng)范圍，防止其運(yùn)動(dòng)超程。所述X向驅(qū)動(dòng)單元由X向滾珠絲杠、X向傳動(dòng)底座、X向同步帶裝置、X向電機(jī)減速器支架、X向減速器和X向伺服電機(jī)組成，其間關(guān)系是x向滾珠絲杠兩端固連在導(dǎo)軌底座上的X向滾珠絲杠固定座，X向傳動(dòng)底座的一端沿X向滾珠絲杠的軸向套接在X向滾珠絲杠及其螺母的外側(cè)，另一端通過螺紋孔連接在立柱調(diào)形組件單元下底板的下表面，X向電機(jī)減速器支架安裝在立柱調(diào)形組件單元下底板的上表面，X向減速器的轉(zhuǎn)軸通過X向同步帶裝置與X向滾珠絲杠的螺母連接。該X向滾珠絲杠是精密滾珠絲杠，用于將其螺母的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)；該X向傳動(dòng)底座是由板材和圓管連接而成的“ Ω ”形金屬結(jié)構(gòu)件，它和X向滾珠絲杠的螺母一起帶動(dòng)立柱調(diào)形組件單元沿X向移動(dòng)；該X向同步帶裝置是由同步帶和2個(gè)同步帶輪組成,用于將X向減速器轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給X向滾珠絲杠的螺母；該X向電機(jī)減速器支架是由2塊矩形鋼板和2塊三角形鋼板連接而成的“L”形金屬結(jié)構(gòu)件，用于安裝固定X向減速器及X向伺服電機(jī)，并設(shè)有調(diào)節(jié)同步帶張緊的長圓孔；該乂向減速器是APEX的AE系列減速器，用于增大X向伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸扭矩；該X向伺服電機(jī)是歐姆龍G5系列電機(jī)，是整個(gè)X向驅(qū)動(dòng)單元的動(dòng)力元件。 所述的立柱調(diào)形組件單元由調(diào)形模塊單元沿Z向螺接組成，如圖2所示。該調(diào)形模塊單元是整個(gè)壁板裝配柔性工裝的關(guān)鍵部件，如圖3所示，它是由承力框架、Z向直線導(dǎo)軌、Z向?qū)к壔瑝K、滑塊連接板、Z向?qū)U、Z向滾珠絲杠、導(dǎo)桿絲杠連接板、Z向同步帶裝置、減速器安裝座、Z向減速器、Z向伺服電機(jī)、Z向驅(qū)動(dòng)裝置支撐框架、真空夾持單元和拖動(dòng)套筒組成，其間關(guān)系是該承力框架是調(diào)形模塊單元的承載體，由上、下矩形底板及4根冷壓無縫鋼管材連接組成，上、下矩形底板分別設(shè)有4組16個(gè)螺紋通孔，調(diào)形模塊單元之間通過矩形底板的螺紋通孔進(jìn)行螺接，在承力框架的2根相鄰鋼管外表面上沿Z向各設(shè)有Z向直線導(dǎo)軌，該Z向驅(qū)動(dòng)裝置支撐框架是由多塊鋼板連接而成的“L”形金屬結(jié)構(gòu)件，通過螺紋孔連接在承力框架下矩形底板的上表面，用于安裝Z向?qū)U、Z向滾珠絲杠及減速器安裝座，Z向?qū)U、Z向滾珠絲杠的一端通過法蘭并排連接在Z向驅(qū)動(dòng)裝置支撐框架的上表面，另一端連接在導(dǎo)桿絲杠連接板，拖動(dòng)套筒由中部為圓筒、兩邊帶通孔的矩形件構(gòu)成，真空夾持單元內(nèi)置于拖動(dòng)套筒，并與滑塊連接板連接，滑塊連接板與Z向?qū)к壔瑝K連接，Z向滾珠絲杠的螺母及Z向?qū)U的直線軸承與拖動(dòng)套筒兩側(cè)凸緣板通過圓孔連接，帶動(dòng)拖動(dòng)套筒、真空夾持單元、滑塊連接板及Z向?qū)к壔瑝K一起沿Z向移動(dòng)，Z向滾珠絲杠、Z向?qū)U及Z向直線導(dǎo)軌共同保證了 Z向移動(dòng)的導(dǎo)向性和平穩(wěn)性，減速器安裝座設(shè)在Z向驅(qū)動(dòng)裝置支撐框架的上表面，Z向減速器的轉(zhuǎn)軸通過Z向同步帶裝置與Z向滾珠絲杠連接。該Z向直線導(dǎo)軌是其上設(shè)有多個(gè)連接孔的高精度直線導(dǎo)軌，是真空夾持單元沿Z向的移動(dòng)軌道；該Z向?qū)к壔瑝K是其上設(shè)有多個(gè)連接孔的異形金屬結(jié)構(gòu)件；該滑塊連接板是其上設(shè)有一個(gè)大通孔和多個(gè)連接孔的矩形板料；該Z向?qū)U是一端及中部設(shè)有法蘭結(jié)構(gòu)件的圓桿件；該Z向滾珠絲杠是兩端設(shè)有法蘭結(jié)構(gòu)件的精密滾珠絲杠，用于將自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成其螺母的直線運(yùn)動(dòng)；該導(dǎo)桿絲杠連接板是兩端設(shè)有大、小通孔的矩形板料，確保了 Z向?qū)U和Z向滾珠絲杠的導(dǎo)向一致；該Z向同步帶裝置是由同步帶和2個(gè)同步帶輪組成，用于將Z向減速器轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給Z向滾珠絲杠；該減速器安裝座是四周設(shè)有調(diào)節(jié)同步帶張緊的長圓孔、中部設(shè)有通孔的法蘭結(jié)構(gòu)件，用于安裝固定Z向伺服電機(jī)及Z向減速器；該Z向減速器是APEX的AE系列減速器,用于增大Z向伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸扭矩；該Z向伺服電機(jī)是歐姆龍G5系列電機(jī),是整個(gè)調(diào)形模塊單元的Z向動(dòng)力元件；該真空夾持單元是由Y向伺服電機(jī)、軸承座、聯(lián)軸器、Y向滾珠絲杠、伸縮套筒、夾持體殼、導(dǎo)向鍵、鎖緊把手和真空擺動(dòng)吸盤組成，如圖4所示；其間關(guān)系是Y向伺服電機(jī)連接在軸承座后側(cè)，Y向伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器與Y向滾珠絲杠連接，伸縮套筒套接在Y向滾珠絲杠及其螺母外側(cè)，并通過螺栓與Y向滾珠絲杠的螺母螺接固定，夾持體殼套接在伸縮套筒外側(cè)，一端通過圓周均布的螺紋孔連接在軸承座前側(cè)，另一端通過擰緊螺栓與真空擺動(dòng)吸盤的外球托套接，夾持體殼前端開有導(dǎo)向鍵槽、鎖緊槽和注油口，導(dǎo)向鍵設(shè)置在夾持體殼的導(dǎo)向鍵槽內(nèi)，鎖緊把手設(shè)在鎖緊槽內(nèi)。該Y向伺服電機(jī)是歐姆龍G5系列電機(jī)，是整個(gè)真空夾持單元的Y向動(dòng)力元件；該軸承座是兩端圓周面上設(shè)有螺紋孔、中間設(shè)有通孔的圓柱金屬件，用于安裝Y向伺服電機(jī)、聯(lián)軸器本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種行列吸盤式壁板裝配柔性工裝，其特征在于：它包括導(dǎo)軌底座、X向驅(qū)動(dòng)單元和立柱調(diào)形組件單元；導(dǎo)軌底座固定連接于地面，立柱調(diào)形組件單元安裝在導(dǎo)軌底座的兩條X向直線導(dǎo)軌上，并可沿X向直線導(dǎo)軌移動(dòng)，X向驅(qū)動(dòng)單元位于立柱調(diào)形組件單元的底部和導(dǎo)軌底座之間，與導(dǎo)軌底座固連，并與立柱調(diào)形組件單元的底部相連；所述導(dǎo)軌底座由底座、X向直線導(dǎo)軌、X向滾珠絲杠固定座和X向運(yùn)動(dòng)限位座組成，底座沿X向的兩端上表面各設(shè)有X向直線導(dǎo)軌，在底座內(nèi)側(cè)兩端的冷壓無縫鋼管材上各設(shè)有X向滾珠絲杠固定座，底座沿Y向的兩端上表面各設(shè)有X向運(yùn)動(dòng)限位座；該底座由冷壓無縫鋼管材拼接構(gòu)成，是整個(gè)工裝的承載體；該X向直線導(dǎo)軌是其上設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)連接孔的高精度直線導(dǎo)軌，它是立柱調(diào)形組件單元沿X向的移動(dòng)軌道；該X向滾珠絲杠固定座是由2塊矩形鋼板和2塊三角形鋼板連接而成的“L”形金屬結(jié)構(gòu)件，用于固定X向驅(qū)動(dòng)單元的X向滾珠絲杠；該X向運(yùn)動(dòng)限位座是由板材和圓管連接而成的“Z”形金屬結(jié)構(gòu)件,它用于限制立柱調(diào)形組件單元沿X向的運(yùn)動(dòng)范圍，防止其運(yùn)動(dòng)超程；所述X向驅(qū)動(dòng)單元由X向滾珠絲杠、X向傳動(dòng)底座、X向同步帶裝置、X向電機(jī)減速器支架、X向減速器和X向伺服電機(jī)組成，X向滾珠絲杠兩端固連在導(dǎo)軌底座上的X向滾珠絲杠固定座，X向傳動(dòng)底座的一端沿X向滾珠絲杠的軸向套接在X向滾珠絲杠及其螺母的外側(cè)，另一端通過螺紋孔連接在立柱調(diào)形組件單元下底板的下表面，X向電機(jī)減速器支架安裝在立柱調(diào)形組件單元下底板的上表面，X向減速器的轉(zhuǎn)軸通過X向同步帶裝置與X向滾珠絲杠的螺母連接；該X向滾珠絲杠是精密滾珠絲杠，用于將其螺母的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)；該X向傳動(dòng)底座是由板材和圓管連接而成的“Ω”形金屬結(jié)構(gòu)件,它和X向滾珠絲杠的螺母一起帶動(dòng)立柱調(diào)形組件單元沿X向移動(dòng)；該X向同步帶裝置是由同步帶和2個(gè)同步帶輪組成，用于將X向減速器轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給X向滾珠絲杠的螺母；該X向電機(jī)減速器支架是由2塊矩形鋼板和2塊三角形鋼板連接而成的“L”形金屬結(jié)構(gòu)件，用于安裝固定X向減速器及X向伺服電機(jī)，并設(shè)有調(diào) 節(jié)同步帶張緊的長圓孔；該X向減速器是用于增大X向伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸扭矩；該X向伺服電機(jī)是整個(gè)X向驅(qū)動(dòng)單元的動(dòng)力元件；所述的立柱調(diào)形組件單元由調(diào)形模塊單元沿Z向螺接組成，該調(diào)形模塊單元是整個(gè)壁板裝配柔性工裝的關(guān)鍵部件，它是由承力框架、Z向直線導(dǎo)軌、Z向?qū)к壔瑝K、滑塊連接板、Z向?qū)U、Z向滾珠絲杠、導(dǎo)桿絲杠連接板、Z向同步帶裝置、減速器安裝座、Z向減速器、Z向伺服電機(jī)、Z向驅(qū)動(dòng)裝置支撐框架、真空夾持單元和拖動(dòng)套筒組成，該承力框架是調(diào)形模塊單元的承載體，由上、下矩形底板及4根冷壓無縫鋼管材連接組成，上、下矩形底板分別設(shè)有4組16個(gè)螺紋通孔，調(diào)形模塊單元之間通過矩形底板的螺紋通孔進(jìn)行螺接，在承力框架的2根相鄰鋼管外表面上沿Z向各設(shè)有Z向直線導(dǎo)軌，該Z向驅(qū)動(dòng)裝置支撐框架是由復(fù)數(shù)塊鋼板連接而成的“L”形金屬結(jié)構(gòu)件，通過螺紋孔連接在承力框架下矩形底板的上表面，用于安裝Z向?qū)U、Z向滾珠絲杠及減速器安裝座，Z向?qū)U、Z向滾珠絲杠的一端通過法蘭并排連接在Z向驅(qū)動(dòng)裝置支撐框架的上表面，另一端連接在導(dǎo)桿絲杠連接板，拖動(dòng)套筒由中部為圓筒、兩邊帶通孔的矩形件構(gòu)成，真空夾持單元內(nèi)置于拖動(dòng)套筒，并與滑塊連接板連接，滑塊連接板與Z向?qū)к壔瑝K連接，Z向滾珠絲杠的螺母及Z向?qū)U的直線軸承與拖動(dòng)套筒兩側(cè)凸緣板通過圓孔連接，帶動(dòng)拖動(dòng)套筒、真空夾持單元、滑塊連接板及Z向?qū)к壔瑝K一起沿Z向移動(dòng)，Z向滾珠絲杠、Z向?qū)U及Z向直線導(dǎo)軌共同保證了Z向移動(dòng)的導(dǎo)向性和平穩(wěn)性，減速器安裝座設(shè)在Z向驅(qū)動(dòng)裝置支撐框架的上表面，Z向減速器的轉(zhuǎn)軸通過Z向同步帶裝置與Z向滾珠絲杠連接；該Z向直線導(dǎo)軌是其上設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)連接孔的高精度直線導(dǎo)軌，是真空夾持單元沿Z向的移動(dòng)軌道；該Z向?qū)к壔瑝K是其上設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)連接孔的異形金屬結(jié)構(gòu)件；該滑塊連接板是其上設(shè)有一個(gè)大通孔和復(fù)數(shù)個(gè)連接孔的矩形板料；該Z向?qū)U是一端及中部設(shè)有法蘭結(jié)構(gòu)件的圓桿件；該Z向滾珠絲杠是兩端設(shè)有法蘭結(jié)構(gòu)件的精密滾珠絲杠，用于將自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成其螺母的直線運(yùn)動(dòng)；該導(dǎo)桿絲杠連接板是兩端設(shè)有大、小通孔的矩形板料，確保了Z向?qū)U和Z向滾珠絲杠的導(dǎo)向一致；該Z向同步帶裝置是由同步帶和2個(gè)同步帶輪組成，用于將Z向減速器轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給Z向滾珠絲杠；該減速器安裝座是四周設(shè)有調(diào)節(jié)同步帶張緊的長圓孔、中部設(shè)有通孔的法蘭結(jié)構(gòu)件，用于安裝固定Z向伺服電機(jī)及Z向減速 器；該Z向減速器是用于增大Z向伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸扭矩；該Z向伺服電機(jī)是整個(gè)調(diào)形模塊單元的Z向動(dòng)力元件；該...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李東升，翟雨農(nóng)，王亮，羅紅宇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京航空航天大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：