零部件智能柔性吊挂机械手制造技术

本发明专利技术涉及一种适用于飞机中大型零部件智能柔性吊挂机械手，包括主体框架，质心调节机构，支臂调节机构和电气控制系统。在井字梁框架等结构上，配以质心调节机构、支臂调节机构等，采用触摸屏或是上位机为管理系统，PLC或控制器为控制系统，倾角传感器、光栅尺、拉绳式位移传感器等传感器为检测手段，电机为重心自动调整等动作传递机械能，锂电池为动力供电系统，保证起吊件达到相应姿态，起吊点位置满足相应产品吊装点分布的要求，在实际应用过程中减少人力和物理的浪费，节约成本，保证人员安全。

【技术实现步骤摘要】
零部件智能柔性吊挂机械手
本专利技术适用于飞机前翼、中机身、前中机身、中央翼及后机身、垂尾、外翼、发动机短舱等中大型零部件吊装、运输、对合等任务，也可用于大型物流中心里物品的吊装运输。
技术介绍
我国航空工业生产链中，由于工艺需要，往往要采用吊车对各种零部件进行吊装，转运，对合等动作。目前的工艺模式是使用专用吊挂，一件产品配备一套相应的专用吊挂。吊具的设计和制造需要占用较长时间，对于结构，形状，重量，姿态各不相同的大量零、部件，往往需要为之配备大量的专用吊挂，用以完成各自的动作，会延长新机型的生产周期。吊挂种类繁多，功能各异，也给使用单位的存放，维护与管理带来了诸多不便。同时每一个新项目，新机型的设计都伴随着大量专用吊具的重新设计制造，随之旧型号的改性，停产，同样也伴随着大量专用吊具的改造与报废。造成大量人力、物力、财力的浪费。目前，将智能柔性吊挂机械手技术应用于各种型号飞机的装配过程，在国内尚无应用。
技术实现思路
为了解决上述存在技术问题，本专利技术提供一种零部件智能柔性吊挂机械手，该产品利用智能柔性定位技术，可以代替各种重量，起吊范围的传统吊具，可以节约重新设计，校核，制造专用吊具的时间，可以缩短工装的准备周期，节约存放占地，提高生产效率。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：零部件智能柔性吊挂机械手，其特征在于：包括主体框架、质心调节机构，支臂调节机构和电气控制系统；所述的主体框架包括井字形槽钢框架Ⅰ、井字形槽钢框架Ⅱ和槽钢框架Ⅲ，设井字形槽钢框架Ⅰ的横向为X轴方向，纵向为Y轴方向，垂直于XY轴所在平面，竖直方向为Z轴方向；在井字形槽钢框架Ⅰ内，沿Y轴方向平行设置井字形槽钢框架Ⅱ，井字形槽钢框架Ⅱ作为质心调节机构的底座，槽钢框架Ⅲ安装在质心调节机构的底座之上；所述的质心调节机构包括长吊环，直线导轨Ⅰ，直流电动推杆Ⅰ，吊耳，平移机构、直线导轨Ⅱ，直流电动推杆Ⅱ；长吊环及其下方的直流电动推杆Ⅰ与平移机构通过柔性支架连接，并以柔性支架为圆心，在XZ平面内小角度摆动；所述的直流电动推杆Ⅰ上安装有直线传感器，吊耳安装在平移机构上，通过平移机构控制吊耳沿槽钢框架Ⅲ上的直线导轨Ⅰ移动；在井字形槽钢框架Ⅱ底部沿X轴方向设置2个平行的直线导轨Ⅱ，质心调节机构与直流电动推杆Ⅱ相连，由直流电动推杆Ⅱ控制质心调节机构沿直线导轨Ⅱ移动；在XY轴移动的直线导轨旁边装有光栅尺，相应滑块配装有光栅尺读头，构成绝对位置反馈系统，提供实时XY轴的位置；所述的平移机构是固定在直线导轨Ⅰ上的滑块机构，可以形成X轴和Y轴方向的移动；其中X轴移动是由X轴伺服电机驱动直流电动推杆Ⅱ在直线导轨Ⅱ上移动；Y轴移动是由Y轴伺服电机驱动涡轮丝杆升降机在直线导轨Ⅰ上移动；所述的支臂调节机构包括均匀安装在井字形槽钢框架Ⅰ四角的4个直线导轨Ⅲ，在每个直线导轨Ⅲ周围分别安装拉绳式位移传感器、直流电动推杆Ⅲ和滑块，通过滑块带动吊钩运动；所述的电气控制系统是以PLC为控制核心，控制质心调节机构和支臂调节机构的动作；电气控制系统元器件具体包括：控制柜、直流电源及其管理系统，安装在井字形槽钢框架Ⅰ一侧的X轴伺服电机，安装在直线导轨Ⅰ端部的Y轴伺服电机；安装在直流电动推杆Ⅰ上的Z轴伺服电机，安装在每个直流电动推杆Ⅲ端部的吊点电机，设置在井字形槽钢框架Ⅰ斜撑上的倾角传感器，设置在直流电动推杆Ⅱ上的X轴限位开关，设置在直线导轨Ⅰ上的Y轴限位开关，直流电动推杆Ⅰ上自带的Z轴限位开关和设置在直流电动推杆Ⅲ的吊点限位开关。所述的直流电动推杆Ⅲ的行程为400mm；直线导轨Ⅱ的长度为1150mm，直流电动推杆Ⅱ行程为600mm。所述的质心调节机构的质心偏差调节范围为600×600mm。当倾角传感器的水平方向倾角达到3°时，或者直流电动推杆Ⅰ上升到限制高度时，直流电动推杆Ⅰ停止上升，开始水平方向的调整；水平方向倾角小于3°时，直流电动推杆Ⅰ继续上升，水平方向循环调整，直至调平。在井字形槽钢框架Ⅰ的下方均布了4个活动脚轮。本专利技术的工作原理：本专利技术主要有4个部分组成，分别是主体框架，质心调节机构，支臂调节机构和电气控制系统组成，可起吊的最大吨位为2吨，智能柔性吊挂与飞机零部件的吊点连接，整套吊挂的动力系统采用锂电池内部供电，操作人员手持无线电遥控开关，选择采用手动起吊或者自动起吊，首先根据部件选择型号（相应参数事先载入），利用支臂调节机构，在“自动模式”下点按“吊点到位”按钮，可使吊点按型号要求自动到位；自动起吊时，则根据起吊部件的重心和柔性吊挂的重心不一致，导致吊挂在X、Y轴方向上产生倾角，倾角传感器将数据传送给电气控制系统进行处理并判断，电气控制系统控制质心调节机构开始自动寻找重心，使起吊部件在空中的姿态达到平衡，调整结束后，按下遥控器按键锁定，开始移动起吊部件。本专利技术在以井字梁为主体框架的结构上，配以质心调节机构、支臂调节机构等，采用触摸屏或是上位机为管理系统，PLC或控制器为控制系统，倾角传感器、光栅尺、拉绳式位移传感器等传感器为检测手段，电机为重心自动调整等动作传递机械能，锂电池为动力供电系统，保证起吊件达到相应姿态，起吊点位置满足相应产品吊装点分布的要求，在实际应用过程中减少人力和物理的浪费，节约成本，保证人员安全。附图说明图1是零部件智能柔性吊挂机械手的结构示意图。图2是质心调节机构的结构示意图。图3是图2的俯视图。图4是主体框架及支臂调节机构的结构示意图。图5是图4的俯视图。图6是图5的A向视图。图7是电气控制系统的布局图。图8是本专利技术工作流程图。具体实施方式本专利技术的应用背景介绍：（1）飞机翼面类部件产品结构特点：飞机翼面类不见吊装时要求吊绳竖直，不能有较大倾角，利用翼面上4个吊挂点，实现外翼水平吊装运输，产品最下端距离地面至少1.6米。（2）飞机机身类部件产品结构特点将吊挂的接头与机身类部件产品的吊挂点相连接，将机身类部件产品竖直吊起，起吊高度约1.8米。针对上述特点，并结合实际装备工艺，设计的飞机零部件智能柔性吊挂机械手结构如图1所示，包括主体框架1、质心调节机构2，支臂调节机构3和电气控制系统4。其中，主体框架1如图4所示，包括井字形槽钢框架Ⅰ11、井字形槽钢框架Ⅱ12和槽钢框架Ⅲ13，设井字形槽钢框架Ⅰ11的横向为X轴方向，纵向为Y轴方向，垂直于XY轴所在平面，竖直方向为Z轴方向；井字形槽钢框架Ⅰ11的尺寸为3000mm×2900mm，在井字形槽钢框架Ⅰ11内，沿Y轴方向平行设置井字形槽钢框架Ⅱ12，井字形槽钢框架Ⅱ12作为质心调节机构2的底座，槽钢框架Ⅲ13安装在质心调节机构2的底座之上，在井字形槽钢框架Ⅰ11的下方均布了4个活动脚轮14。质心调节机构2如图2所示，包括长吊环21，直线导轨Ⅰ22，直流电动推杆Ⅰ23，吊耳24，平移机构、直线导轨Ⅱ25，和直流电动推杆Ⅱ26；使用时，将本专利技术零部件智能柔性吊挂机械手通过长吊环21悬挂在天吊下方，长吊环21及其下方的直流电动推杆Ⅰ23与平移机构通过柔性支架28连接，并以柔性支架28为圆心，在XZ平面内小角度摆动；所述的直流电动推杆Ⅰ23上安装有直线传感器，吊耳24安装在平移机构上，通过平移机构控制吊耳24沿槽钢框架Ⅲ13上的直线导轨Ⅰ22移动；在井字形槽钢框架Ⅱ12底部沿X轴方向设置2个平行的直线导轨Ⅱ25，质本文档来自技高网...

【技术保护点】
零部件智能柔性吊挂机械手，其特征在于：包括主体框架（1）、质心调节机构（2），支臂调节机构（3）和电气控制系统（4）；所述的主体框架（1）包括井字形槽钢框架Ⅰ（11）、井字形槽钢框架Ⅱ（12）和槽钢框架Ⅲ（13），设井字形槽钢框架Ⅰ（11）的横向为X轴方向，纵向为Y轴方向，垂直于XY轴所在平面，竖直方向为Z轴方向；在井字形槽钢框架Ⅰ（11）内，沿Y轴方向平行设置井字形槽钢框架Ⅱ（12），井字形槽钢框架Ⅱ（12）作为质心调节机构（1）的底座，槽钢框架Ⅲ（13）安装在质心调节机构（1）的底座之上；所述的质心调节机构（2）包括长吊环（21），直线导轨Ⅰ（22），直流电动推杆Ⅰ（23），吊耳（24），平移机构、直线导轨Ⅱ（25），直流电动推杆Ⅱ（26）；长吊环（21）及其下方的直流电动推杆Ⅰ（23）与平移机构通过柔性支架（28）连接，并以柔性支架（28）为圆心，在XZ平面内小角度摆动；所述的直流电动推杆Ⅰ（23）上安装有直线传感器，吊耳（24）安装在平移机构上，通过平移机构控制吊耳（24）沿槽钢框架Ⅲ（13）上的直线导轨Ⅰ（22）移动；在井字形槽钢框架Ⅱ（12）底部沿X轴方向设置2个平行的直线导轨Ⅱ（25），质心调节机构（1）与直流电动推杆Ⅱ（26）相连，由直流电动推杆Ⅱ（26）控制质心调节机构（1）沿直线导轨Ⅱ（25）移动；在XY轴移动的直线导轨旁边装有光栅尺，相应滑块配装有光栅尺读头，构成绝对位置反馈系统，提供实时XY轴的位置；所述的平移机构是固定在直线导轨Ⅰ（22）上的滑块机构，可以形成X轴和Y轴方向的移动；其中X轴移动是由X轴伺服电机（43）驱动直流电动推杆Ⅱ（26）在直线导轨Ⅱ（25）上移动；Y轴移动是由Y轴伺服电机（44）驱动涡轮丝杆升降机（27）在直线导轨Ⅰ（22）上移动；所述的支臂调节机构（3）包括均匀安装在井字形槽钢框架Ⅰ（11）四角的4个直线导轨Ⅲ（31），在每个直线导轨Ⅲ（31）周围分别安装拉绳式位移传感器（34）、直流电动推杆Ⅲ（32）和滑块，通过滑块带动吊钩（33）运动；所述的电气控制系统（4）是以PLC为控制核心，控制质心调节机构（2）和支臂调节机构（3）的动作；电气控制系统元器件具体包括：控制柜（41）、直流电源及其管理系统（42），安装在井字形槽钢框架Ⅰ（11）一侧的X轴伺服电机（43），安装在直线导轨Ⅰ（22）端部的Y轴伺服电机（44）；安装在直流电动推杆Ⅰ（23）上的Z轴伺服电机（45），安装在每个直流电动推杆Ⅲ（32）端部的吊点电机（46），设置在井字形槽钢框架Ⅰ（11）斜撑上的倾角传感器（47），设置在直流电动推杆Ⅱ（26）上的X轴限位开关（48），设置在直线导轨Ⅰ（22）上的Y轴限位开关（49），直流电动推杆Ⅰ（23）上自带的Z轴限位开关（50）和设置在直流电动推杆Ⅲ（32）的吊点限位开关（51）。...

【技术特征摘要】
1.零部件智能柔性吊挂机械手，其特征在于：包括主体框架（1）、质心调节机构（2），支臂调节机构（3）和电气控制系统（4）；所述的主体框架（1）包括井字形槽钢框架Ⅰ（11）、井字形槽钢框架Ⅱ（12）和槽钢框架Ⅲ（13），设井字形槽钢框架Ⅰ（11）的横向为X轴方向，纵向为Y轴方向，垂直于XY轴所在平面，竖直方向为Z轴方向；在井字形槽钢框架Ⅰ（11）内，沿Y轴方向平行设置井字形槽钢框架Ⅱ（12），井字形槽钢框架Ⅱ（12）作为质心调节机构（2）的底座，槽钢框架Ⅲ（13）安装在质心调节机构（2）的底座之上；所述的质心调节机构（2）包括长吊环（21），直线导轨Ⅰ（22），直流电动推杆Ⅰ（23），吊耳（24），平移机构、直线导轨Ⅱ（25），直流电动推杆Ⅱ（26）；长吊环（21）及其下方的直流电动推杆Ⅰ（23）与平移机构通过柔性支架（28）连接，并以柔性支架（28）为圆心，在XZ平面内小角度摆动；所述的直流电动推杆Ⅰ（23）上安装有直线传感器，吊耳（24）安装在平移机构上，通过平移机构控制吊耳（24）沿槽钢框架Ⅲ（13）上的直线导轨Ⅰ（22）移动；在井字形槽钢框架Ⅱ（12）底部沿X轴方向设置2个平行的直线导轨Ⅱ（25），质心调节机构（2）与直流电动推杆Ⅱ（26）相连，由直流电动推杆Ⅱ（26）控制质心调节机构（2）沿直线导轨Ⅱ（25）移动；在XY轴移动的直线导轨旁边装有光栅尺，相应滑块配装有光栅尺读头，构成绝对位置反馈系统，提供实时XY轴的位置；所述的平移机构是固定在直线导轨Ⅰ（22）上的滑块机构，可以形成X轴和Y轴方向的移动；其中X轴移动是由X轴伺服电机（43）驱动直流电动推杆Ⅱ（26）在直线导轨Ⅱ（25）上移动；Y轴移动是由Y轴伺服电机（44）驱动涡轮丝杆升降机（27）在直线导轨Ⅰ（22）上移动；所述的支臂调节机构（3）包括均匀安装在井字形...

【专利技术属性】
技术研发人员：安军，王子军，纪楠，
申请(专利权)人：沈阳飞机工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21