一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配系统，包括多功能装夹模块、预紧力加载模块、非接触测量模块、激光点焊模块、运动定位模块、机械臂和中央控制处理系统；本发明专利技术还公开了一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配方法，包括：多功能装夹模块安装于运动定位模块；运动定位模块带动多功能装夹模块定位于第一工位；预紧力加载模块施加预紧力；多功能装夹模块转运至第二工位；阀芯行程测量、电性能测试和跑合；多功能装夹模块定位于第三工位进行激光点焊。本发明专利技术可将产品自动装配过程中生产工位整合，实现工艺过程数据化、生产系统集成化、质量管控精准化。生产系统集成化、质量管控精准化。生产系统集成化、质量管控精准化。

【技术实现步骤摘要】
一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配系统和方法


[0001]本专利技术属于电动阀门
，具体涉及一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配系统和方法。

技术介绍

[0002]我国航天器领域姿控推进系统所用电动阀门产品大多为螺线管轴流式结构，与一般工业领域同类产品有所不同，例如产品为了小型化、轻型化的要求和装配过程多余物的控制要求，一般不再设计产品壳体连接的螺纹结构，装配过程需要依赖工具、工装等措施进行固定，精确的指标和质量要求也导致产品需要在装配、调试、测试完成后才能进行最终壳体焊接连接，这导致产品的整机装配过程较一般工业领域电动阀门产品复杂、繁琐。航天器电动阀门产品典型结构如图15所示。
[0003]传统的装配过程需要经过零件组装后用工装固定、阀芯测量和调试、产品性能跑合和电性能测试、产品外壳焊接等环节，由于航天器类产品多品种、小批量的生产需求，一直以来组装过程都是依赖人工为主开展，还包括一部分针对产品生产过程中的一个环节进行的自动化。近些年，随着宇航行业的快速发展，宇航产品的交付量大幅增加，而且交付周期缩短，航天器电动阀门产品靠人工装配的方式难以满足产量和交付周期的需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配系统和方法，解决了现有阀门产品装配多个设备、工位、人员交叉工作带来的效率低和生产管理依赖性强的技术问题。本专利技术工序运行自动、高效，能够满足产量和交付周期的需求。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配系统，包括多功能装夹模块、预紧力加载模块、非接触测量模块、激光点焊模块、运动定位模块、机械臂和中央控制处理系统；
[0007]阀门产品固定安装于多功能装夹模块中；
[0008]预紧力加载模块位于第一工位，用于通过多功能装夹模块对阀门产品施加预紧力；
[0009]非接触测量模块位于第二工位，用于通过多功能装夹模块对阀门产品进行阀芯行程测量、电性能测试和跑合；
[0010]激光点焊模块位于第三工位，用于通过多功能装夹模块对阀门产品进行点焊；
[0011]运动定位模块用于带动多功能装夹模块在三维空间进行平移、旋转或翻转，实现多功能装夹模块在第一工位或第三工位的定位；
[0012]机械臂用于实现多功能装夹模块在上料工位和运动定位模块之间、以及上料工位和第二工位之间的转运；
[0013]中央控制处理系统用于按照装配流程控制预紧力加载模块、非接触测量模块、激
光点焊模块、运动定位模块和机械臂。
[0014]进一步的，还包括外壳及支撑平台模块；
[0015]外壳及支撑平台模块包括支撑平台和外壳；
[0016]支撑平台安装于外壳内部，用于支撑多功能装夹模块、预紧力加载模块、非接触测量模块、激光点焊模块、运动定位模块和机械臂；外壳位于支撑平台上方的部分设有滑门结构，滑门关闭时，外壳内部为封闭空间；外壳位于支撑平台上方的部分采用透明亚克力材料制成。
[0017]进一步的，还包括环境控制模块；
[0018]环境控制模块设于外壳顶部，用于接收中央控制处理系统的洁净度控制指令，根据洁净度控制指令调节外壳内部环境的洁净度；
[0019]环境控制模块包括风机和空气滤芯。
[0020]进一步的，多功能装夹模块包括壳体、下压板、上压板、弹簧、弹簧压板和压紧螺母；
[0021]壳体内部设有用于容纳阀门产品的空腔；下压板连接于壳体下端，下压板的上表面设有与阀门产品下端盖接触的第一凸台；上压板安装于壳体内部且位于下压板上方，上压板下表面设有与阀门产品上端盖接触的第二凸台；
[0022]弹簧下端与上压板上表面接触，弹簧上端与弹簧压板下表面接触，弹簧压板的向下运动通过弹簧转化为上压板对阀门产品上端盖施加的预紧力；
[0023]压紧螺母位于弹簧压板上方，与壳体上端螺纹连接，压紧螺母用于锁定弹簧压板的位置；
[0024]壳体上设有用于电性能测试的上电接口；
[0025]上压板、下压板或壳体上设有用于焊接阀门产品的焊接孔。
[0026]进一步的，运动定位模块包括三坐标位移机构、翻转机构和旋转机构；
[0027]三坐标位移机构包括位移平台和位于位移平台上方的安装支架；
[0028]翻转机构安装于位移平台，预紧力加载模块和激光点焊模块安装于安装支架上，位移平台用于调节翻转机构在三维空间中的位置；
[0029]多功能装夹模块安装于旋转机构上，翻转机构用于带动旋转机构实现在第一平面内的翻转，旋转机构用于带动多功能装夹模块实现在第二平面内的旋转；第一平面与第二平面垂直。
[0030]进一步的，壳体包括筒状结构和设于筒状结构下端的轴肩，轴肩的直径大于筒状结构直径，上电接口设于轴肩上；
[0031]轴肩上还设有第一定位装置、定位销孔和压紧装置；
[0032]旋转机构包括旋转电机、小齿轮、大齿轮、托盘、轴承、驱动盘和光电传感器；
[0033]翻转支架包括底板和与底板垂直的竖板，托盘利用轴承安装于底板上，旋转电机通过相互啮合的小齿轮和大齿轮驱动驱动盘转动，驱动盘的转动带动托盘转动，光电传感器设于翻转支架的底板上，光电传感器用于检测托盘的旋转角度，并输出至中央控制处理系统；
[0034]底板上还设有到位传感器，托盘上设有锁止组件、第二定位装置和定位销；
[0035]定位销孔与定位销的配合实现多功能装夹模块在托盘上的定位；
[0036]第一定位装置和第二定位装置为相互吸引的磁铁，到位传感器为磁传感器，到位传感器用于获取第一定位装置和第二定位装置的贴合信号，将贴合信号输出至中央控制处理系统，中央控制处理系统根据贴合信号判断定位销孔与定位销的配合是否到位；
[0037]锁止组件通过锁紧压紧装置，实现多功能装夹模块在托盘上的锁紧；
[0038]焊接孔包括设于上压板上、用于焊接阀门产品上端盖和外壳的上端盖焊接孔，设于下压板上、用于焊接阀门产品下端盖和外壳的下端盖焊接孔和设于壳体上的圆周焊接孔。
[0039]进一步的，中央控制处理系统包括中央控制处理器、显示与输入设备和设备状态感知器；
[0040]设备状态感知器用于感知预紧力加载模块、非接触测量模块、激光点焊模块和运动定位模块的状态，生成状态信号，并将状态信号输出至中央控制处理器；
[0041]显示与输入设备用于接收外部输入的装配流程或用户指令，将装配流程或用户指令输出至中央控制处理器；
[0042]中央控制处理器根据装配流程、用户指令或状态信号生成用于控制预紧力加载模块、非接触测量模块、激光点焊模块、运动定位模块和机械臂动作的控制指令。
[0043]进一步的，预紧力加载模块包括测力装置和旋转锁紧机构；
[0044]测力装置用于下压弹簧压板，并获取对弹簧压板施加的下压力加载值，将下压力加载值输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配系统，其特征在于，包括多功能装夹模块(1)、预紧力加载模块(2)、非接触测量模块(3)、激光点焊模块(4)、运动定位模块(5)、机械臂(6)和中央控制处理系统(8)；阀门产品(10)固定安装于多功能装夹模块(1)中；预紧力加载模块(2)位于第一工位，用于通过多功能装夹模块(1)对阀门产品(10)施加预紧力；非接触测量模块(3)位于第二工位，用于通过多功能装夹模块(1)对阀门产品(10)进行阀芯行程测量、电性能测试和跑合；激光点焊模块(4)位于第三工位，用于通过多功能装夹模块(1)对阀门产品(10)进行点焊；运动定位模块(5)用于带动多功能装夹模块(1)在三维空间进行平移、旋转或翻转，实现多功能装夹模块(1)在第一工位或第三工位的定位；机械臂(6)用于实现多功能装夹模块(1)在上料工位(20)和运动定位模块(5)之间、以及上料工位(20)和第二工位之间的转运；中央控制处理系统(8)用于按照装配流程控制预紧力加载模块(2)、非接触测量模块(3)、激光点焊模块(4)、运动定位模块(5)和机械臂(6)。2.根据权利要求1所述的一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配系统，其特征在于，还包括外壳及支撑平台模块(9)；外壳及支撑平台模块(9)包括支撑平台(90)和外壳(91)；支撑平台(90)安装于外壳(91)内部，用于支撑多功能装夹模块(1)、预紧力加载模块(2)、非接触测量模块(3)、激光点焊模块(4)、运动定位模块(5)和机械臂(6)；外壳(91)位于支撑平台(90)上方的部分设有滑门结构，滑门关闭时，外壳(91)内部为封闭空间；外壳(91)位于支撑平台(90)上方的部分采用透明亚克力材料制成。3.根据权利要求1所述的一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配系统，其特征在于，还包括环境控制模块(7)；环境控制模块(7)设于外壳(91)顶部，用于接收中央控制处理系统(8)的洁净度控制指令，根据洁净度控制指令调节外壳(91)内部环境的洁净度；环境控制模块(7)包括风机和空气滤芯。4.根据权利要求1所述的一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配系统，其特征在于，多功能装夹模块(1)包括壳体(12)、下压板(13)、上压板(14)、弹簧(15)、弹簧压板(16)和压紧螺母(17)；壳体(12)内部设有用于容纳阀门产品(10)的空腔；下压板(13)连接于壳体(12)下端，下压板(13)的上表面设有与阀门产品(11)下端盖接触的第一凸台；上压板(14)安装于壳体(12)内部且位于下压板(13)上方，上压板(14)下表面设有与阀门产品(11)上端盖接触的第二凸台；弹簧(15)下端与上压板(14)上表面接触，弹簧(15)上端与弹簧压板(16)下表面接触，弹簧压板(16)的向下运动通过弹簧(15)转化为上压板(14)对阀门产品(10)上端盖施加的预紧力；压紧螺母(17)位于弹簧压板(16)上方，与壳体(12)上端螺纹连接，压紧螺母(17)用于
锁定弹簧压板(16)的位置；壳体(12)上设有用于电性能测试的上电接口(115)；上压板(14)、下压板(13)或壳体(12)上设有用于焊接阀门产品(10)的焊接孔。5.根据权利要求4所述的一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配系统，其特征在于，运动定位模块(5)包括三坐标位移机构(51)、翻转机构(52)和旋转机构(53)；三坐标位移机构(51)包括位移平台和位于位移平台上方的安装支架(510)；翻转机构(52)安装于位移平台，预紧力加载模块(2)和激光点焊模块(4)安装于安装支架(510)上，位移平台用于调节翻转机构(52)在三维空间中的位置；多功能装夹模块(1)安装于旋转机构(53)上，翻转机构(52)用于带动旋转机构(53)实现在第一平面内的翻转，旋转机构(53)用于带动多功能装夹模块(1)实现在第二平面内的旋转；第一平面与第二平面垂直。6.根据权利要求5所述的一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配系统，其特征在于，壳体(12)包括筒状结构和设于筒状结构下端的轴肩，轴肩的直径大于筒状结构直径，上电接口(115)设于轴肩上；轴肩上还设有第一定位装置(112)、定位销孔(113)和压紧装置(114)；旋转机构(53)包括旋转电机(515)、小齿轮(516)、大齿轮(517)、托盘(518)、轴承(519)、驱动盘(520)和光电传感器(521)；翻转支架(514)包括底板和与底板垂直的竖板，托盘(518)利用轴承(519)安装于底板上，旋转电机(515)通过相互啮合的小齿轮(516)和大齿轮(517)驱动驱动盘(520)转动，驱动盘(520)的转动带动托盘(518)转动，光电传感器(521)设于翻转支架(514)的底板上，光电传感器(521)用于检测托盘(518)的旋转角度，并输出至中央控制处理系统(8)；底板上还设有到位传感器(525)，托盘(518)上设有锁止组件(524)、第二定位装置(526)和定位销(527)；定位销孔(113)与定位销(527)的配合...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧孝华，潘明强，曾昭奇，蔡坤，刘全成，孙超，魏延明，谭顺栓，汪洋海，李莹，张瀚文，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：