一种超大型复材壁板自动安装工装和安装方法技术

本申请提供了一种超大型复材壁板自动安装工装和安装方法。安装工装，含有底盘、立柱、Z向框架、Z向调整机构、弧形保型框架、吸附机构、激光测距传感器、驱动机构，控制系统，吸附机构均布在弧形保型框架上，激光测距传感器分别设置在底盘、立柱和Z向调整机构上。用安装工装的吸附机构吸附自然状态下的复材壁板。控制系统获取激光距离传感器的实测值，并与理论值比较，同时控制安装工装的各部分机构相互协同运动，使激光距离传感器的实测值与理论值不断贴合接近，最终将复材壁板精确的放置到装配工装的目标位置处，实现自动安装。

【技术实现步骤摘要】
一种超大型复材壁板自动安装工装和安装方法
本申请涉及飞机超大型复材壁板装配
，具体是一种超大型复材壁板自动安装工装和安装方法。
技术介绍
复合材料作为一种新型材料，相比其他材料，它的比强度更高，比刚度更大，而且其力学性能具有可设计性，使得复合材料应用于飞机上时可以减轻飞机重量，提高飞机的安全性和经济性。目前国内，复材在飞机上的应用时间较短，层次低。飞机复材零件尺寸小，一般尺寸为2～4m，较大型的复材零件尺寸为4～8m，重量均较轻，在安装、下架及运输的过程中，均是人工操作，不存在任何机械化或自动化。随着大型民用飞机C919的试飞成功，飞机对尺寸大于等于10m的超大型复材零件的需求越来越大，尤其是用于机翼、机身上的复材壁板。这些超大型复材壁板在装配的过程中，均需从一个工装下架，运输到另一个工装位置并安装。由于超大型复材壁板尺寸大，刚度低，在安装、下架及运输的过程中容易变形，产生难以恢复的损伤，因此在超大型复材壁板的安装、下架和运输的过程中均存在诸多困难。目前国内超大型壁板均为金属材料，尚未有超大型复材壁板的安装装置和安装方法的应用实例。对于金属材料的超大型壁板的安装、下架及运输，主要是使用保型工装或支架将超大型壁板进行定位、保型、固定，然后再使用厂房吊车对其进行整体吊装。虽然这种方法可以实现超大型金属壁板的上架，以及避免超大型金属壁板在安装过程中产生变形或损伤，但是这种方法无法实现超大型壁板上架时自动姿态调整、精确定位，仍需多人配合调整超大型壁板的位置和姿态，安装效率低，耗时耗力，易划伤超大型壁板产品表面，且对厂房吊车的性能要求较高。这种安装方法理论上也适用于超大型复材壁板的安装，但由于超大型复材壁板刚度更小，采用这种安装方法对超大型复材壁板进行安装的难度更大。
技术实现思路
为了解决生产实际问题，本申请提供了一种超大型复材壁板自动安装装置和安装方法。一种超大型复材壁板自动安装工装，含有X向导轨、Y向导轨、底盘、立柱、Z向导轨、Z向框架、Z向调整机构、弧形保型框架、吸附机构、激光测距传感器、驱动机构，控制系统，X向导轨固定在水平地面上，并作为安装工装的X向，底盘可在驱动机构带动下沿X向导轨精确滑动，底盘上表面中部设有两条与X向导轨垂直的Y向导轨，两个互为镜像的立柱可在驱动机构带动下沿Y向导轨同时精确运动，两个立柱外侧面相对应位置处，设有两条垂直于水平地面的Z向导轨，Z向框架包围两个立柱，在Z向导轨和Z向框架之间设有Z向调整机构，使Z向框架可在驱动机构带动下沿Z向导轨精确运动的同时绕Y轴转动，弧形保型框架固定于Z向框架的外侧，吸附机构均布在弧形保型框架上，在弧形保型框架的底面和外侧面上设有复材壁板定位挡块，激光测距传感器分别设置在底盘、立柱和Z向调整机构上，记录X、Y、Z方向坐标值并反馈给控制系统，控制系统根据反馈数据操控吸附机构抓取复材壁板，并控制驱动机构将复材壁板精确移动到装配工装的目标位置处。Z向调整机构包括左侧调整机构和右侧调整机构，并分别安装在左右立柱外侧，右侧调整机构包含转轴、移动块，移动块为H字型结构，可在Z向导轨上滑动，右侧调整机构转轴设置在移动块中心，其轴线与Y向平行，左侧调整机构包含与右侧调整机构结构一致的转轴、移动块，移动块上表面设有一组与X向平行的短导轨，固定有一可沿短导轨移动的连接块，左侧调整机构的转轴设置在连接块中心，其轴线与Y向平行；驱动机构带动左右调整机构以不同速度沿Z向导轨运动，实现Z向框架沿Z向导轨精确移动的同时绕Y轴转动。吸附机构含有柔性真空吸盘、法向轴线自适应伸缩轴、止回阀、分气阀、真空发生器，柔性真空吸盘均匀布置并固定于弧形保型框架上，直接与复材壁板贴合，并对复材壁板进行保型和固定；法向轴线自适应伸缩轴的输出端与柔性真空吸盘的输入端相连，实现轴向行程的自适应调整，并修正复材壁板姿态在X、Z向上的角度偏差；止回阀的输出端与法向轴线自适应伸缩轴的输出端相连，输入端与分气阀相连，当吸盘漏气与外界相通时，将其它真空系统与大气隔离，保护整个真空系统；分气阀的输入端连接真空发生器，实现对柔性真空吸盘的真空抽吸。一种超大型复材壁板自动安装方法，包括以下步骤：1将权利要求1所述的安装工装的坐标系与装配工装的坐标系调整一致；2根据复材壁板在装配工装上的目标位置，标定出安装工装将复材壁板放置到理论位置时的位置状态，并记录X、Y、Z向上的激光测距传感器的测量数据，将其定为理论值，输入到控制系统中；3用安装工装的吸附机构吸附自然状态下的复材壁板；4控制系统获取激光距离传感器的实测值，并与理论值比较，同时控制安装工装的各部分机构相互协同运动，使激光距离传感器的实测值与理论值不断贴合接近，最终将复材壁板精确的放置到装配工装的目标位置处，实现自动安装。该安装装置通过X、Y、Z向调整机构，可以将超大型复材壁板在四自由度上精确调整；通过定位框架和吸附机构，可将超大型复材壁板进行定位、保型、固定，并对超大型复材壁板的位姿进行一定的修正，最终可实现超大型复材壁板的自动安装。以下结合实施例附图对本申请做进一步详细描述：附图说明图1是一种超大型复材壁板自动安装工装结构示意图图2是一种超大型复材壁板自动安装工装主视图图3是一种超大型复材壁板自动安装工装左视图图4是安装工装的Z向调整机构详图图5是安装工装的Z向调整机构左侧部分机构详图图中编号说明：1、复材壁板；2、底盘；3、立柱；4、Z向框架；5、弧形保型框架；6、吸附机构；7、X向导轨；8、Y向导轨；9、定位挡块；10、Z向调整机构；11、激光测距传感器；12、真空发生器；13、Z向导轨；14、驱动机构；15、旋转机构；16、左侧调整机构；17、右侧调整机构；18、短导轨；19、连接块；20、转轴；21、移动块。具体实施方式参见图1-5所示,一种超大型复材壁板自动安装工装，含有X向导轨7、Y向导轨8、底盘2、立柱3、Z向导轨13、Z向框架4、Z向调整机构10、弧形保型框架5、吸附机构6、驱动机构14、激光测距传感器11、控制系统，X向导轨7固定在水平地面上，并作为安装工装的X向，底盘2可在驱动机构14带动下沿X向导轨7精确滑动，底盘2上表面中部设有两条与X向导轨7垂直的Y向导轨8，两个互为镜像的立柱3可在驱动机构14带动下沿Y向导轨8同时精确运动，两个立柱3外侧面相对应位置处，设有两条垂直于水平地面的Z向导轨13，Z向框架4包围两个立柱3，在Z向导轨13和Z向框架4之间设有Z向调整机构10，使Z向框架4可在驱动机构14带动下沿Z向导轨13精确运动的同时绕Y轴转动，弧形保型框架5固定于Z向框架13的外侧，吸附机构6均布在弧形保型框架5上，在弧形保型框架5的底面和外侧面上设有复材壁板的定位挡块9，激光测距传感器11分别设置在底盘2、立柱3和Z向调整机构上10，记录X、Y、Z方向坐标值并反馈给控制系统，控制系统根据反馈数据操控吸附机构6抓取复材壁板，并控制驱动机构14将复材壁板精确移动到装配工装的目标位置处。Z向调整机构10包括左侧调整机构16和右侧调整机构17，并分别安装在左右立柱外侧，右侧调整机构17包含转轴20、移动块21，移动块21为H字型结构，可在Z向导轨13上滑动，右侧调整机构转轴设置在移动块21中心，其轴线与Y向平行，左侧调整机构16本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超大型复材壁板自动安装工装，含有X向导轨、Y向导轨、底盘、立柱、Z向导轨、Z向框架、Z向调整机构、弧形保型框架、吸附机构、激光测距传感器、驱动机构，控制系统，其特征在于X向导轨固定在水平地面上，并作为安装工装的X向，底盘可在驱动机构带动下沿X向导轨精确滑动，底盘上表面中部设有两条与X向导轨垂直的Y向导轨，两个互为镜像的立柱可在驱动机构带动下沿Y向导轨同时精确运动，两个立柱外侧面相对应位置处，设有两条垂直于水平地面的Z向导轨，Z向框架包围两个立柱，在Z向导轨和Z向框架之间设有Z向调整机构，使Z向框架可在驱动机构带动下沿Z向导轨精确运动的同时绕Y轴转动，弧形保型框架固定于Z向框架的外侧，吸附机构均布在弧形保型框架上，在弧形保型框架的底面和外侧面上设有复材壁板定位挡块，激光测距传感器分别设置在底盘、立柱和Z向调整机构上，记录X、Y、Z方向坐标值并反馈给控制系统，控制系统根据反馈数据操控吸附机构抓取复材壁板，并控制驱动机构将复材壁板精确移动到装配工装的目标位置处。

【技术特征摘要】
1.一种超大型复材壁板自动安装工装，含有X向导轨、Y向导轨、底盘、立柱、Z向导轨、Z向框架、Z向调整机构、弧形保型框架、吸附机构、激光测距传感器、驱动机构，控制系统，其特征在于X向导轨固定在水平地面上，并作为安装工装的X向，底盘可在驱动机构带动下沿X向导轨精确滑动，底盘上表面中部设有两条与X向导轨垂直的Y向导轨，两个互为镜像的立柱可在驱动机构带动下沿Y向导轨同时精确运动，两个立柱外侧面相对应位置处，设有两条垂直于水平地面的Z向导轨，Z向框架包围两个立柱，在Z向导轨和Z向框架之间设有Z向调整机构，使Z向框架可在驱动机构带动下沿Z向导轨精确运动的同时绕Y轴转动，弧形保型框架固定于Z向框架的外侧，吸附机构均布在弧形保型框架上，在弧形保型框架的底面和外侧面上设有复材壁板定位挡块，激光测距传感器分别设置在底盘、立柱和Z向调整机构上，记录X、Y、Z方向坐标值并反馈给控制系统，控制系统根据反馈数据操控吸附机构抓取复材壁板，并控制驱动机构将复材壁板精确移动到装配工装的目标位置处。2.根据权利要求1所述的一种超大型复材壁板自动安装工装，其特征在于，所述的Z向调整机构包括左侧调整机构和右侧调整机构，并分别安装在左右立柱外侧，右侧调整机构包含转轴、移动块，移动块为H字型结构，可在Z向导轨上滑动，右侧调整机构转轴设置在移动块中心，其轴线与Y向平行，左侧调整机构包含与右侧调整机构结构一致的转轴、移动块，移动块上表面设有一组与X向平行的短导轨，固定有一可沿短导轨移动的连接块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫喜强，巴晓甫，杨晓峰，
申请(专利权)人：西安飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61