【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自动化装配，特别涉及一种狭小空间螺母自动戴帽装备。
技术介绍
1、在航空发动机核心机中，高压转子主要由高压压气机转子和高压涡轮转子装配组成，高压压气机转子的多级叶片通过沿轴线周向均布的数十个螺纹连接件紧固，实现高压转子的主体结构装配。对于部分机型，螺纹紧固件中的螺母为篦齿盘后置式螺母，其位于篦齿盘后侧，接触端面对高压涡轮转子的后安装边压紧，连接螺栓采用具有轴向限位和转角锁定功能的专用d形螺栓。由于高压转子为航空发动机的核心动力部件，工作处在高温、高压的外载条件下，其转速可高达18000rpm，并承受30-40t的轴向载荷，而高压压气机转子和高压涡轮转子的连接部位为关键易损位置，螺纹连接件的戴帽质量是影响装配性能以及整机运行可靠性的重要因素。
2、在高压转子装配过程中，依次完成螺栓预装-组件对接-紧固等主要装配工艺，对于紧固工艺，需要在高压转子内部对螺母进行安装和戴帽。高压转子内部戴帽可占空间尺寸根据发动机型号不同而改变，但均具有空间布局狭长的特点，其中螺母相对高压涡轮转子后轴端口的轴向进深距离达600-800mm，高压涡轮转子后轴的通道内径为φ90-150mm，螺母分布直径尺寸为φ200-400mm，对于戴帽机构作业具有进给通道长、戴帽空间小和多区域干涉等难点。目前主要通过采用操作细长型戴帽器具进行深入、偏转和戴帽的方式，过程中大量依靠人工作业方法，尚无自动化专用戴帽装备成功应用案例。人工作业带帽存在以下不足：(1)装配质量一致性差：人工操作机械式工装到位的方法存在螺母安装偏移和倾斜等问题，无法保证各螺
技术实现思路
1、为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种狭小空间螺母自动戴帽装备，以解决人工戴帽效率低、容易漏拧，且无法实时监控戴帽力矩、高度的难题。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、本专利技术提供一种狭小空间螺母自动戴帽装备，包括由上至下依次设置的自动上料系统、工装水平进给系统、工装升降系统、工装分度定位系统及戴帽中枢系统，其中自动上料系统用于为戴帽中枢系统提供螺帽的自动上料，工装升降系统用于完成戴帽中枢系统的升降移动，工装水平进给系统用于完成戴帽中枢系统的水平进给，工装分度定位系统用于完成戴帽中枢系统的360°旋转分度，戴帽中枢系统用于完成戴帽动力闭环输出。
4、所述自动上料系统包括单轴机器人驱动部件、单轴机器人主体、升降立柱、上料旋杆及旋杆驱动部件，其中升降立柱设置于所述工装水平进给系统上，单轴机器人主体设置于升降立柱上，单轴机器人驱动部件设置于降滑台板的顶部且与单轴机器人主体连接，单轴机器人驱动部件为单轴机器人主体沿竖直方向移动提供动力；旋杆驱动部件通过单轴机器人连接件与单轴机器人主体连接，上料旋杆竖直设置且上端与旋杆驱动部件连接，上料旋杆用于套装螺母。
5、所述工装升降系统包括升降驱动电缸、升降滑台上部板、升降滑台导向组件及升降滑台板，其中升降滑台上部板通过升降滑台导向组件与所述工装分度定位系统连接，升降驱动电缸设置于升降滑台上部板上，且输出端与升降滑台板连接，升降滑台板的升降通过升降滑台导向组件进行导向。
6、所述工装水平进给系统包括平移进给驱动电机、进给平移滑台板、滚珠导轨滑块机构、平移驱动齿轮及平移驱动齿条，其中平移驱动齿条和滚珠导轨滑块机构相互平行地设置于所述升降滑台板的上方，进给平移滑台板设置于滚珠导轨滑块机构上，平移进给驱动电机设置于进给平移滑台板上，且输出端与平移驱动齿轮连接，平移驱动齿轮与平移驱动齿轮啮合；平移进给驱动电机为进给平移滑台板的平移提供动力，滚珠导轨滑块机构为进给平移滑台板移动提供导向。
7、所述工装分度定位系统包括分度转台板、分度定位驱动部件、分度固定大齿轮、工装基板、分度主动齿轮座及分度驱动小齿轮，其中分度转台板设置于工装基板的上方，且通过轴承座组件与工装基板转动连接，分度固定大齿轮与轴承座组件同轴且固定安装在工装基板上，分度定位驱动部件设置于分度转台板上、且输出端与分度驱动小齿轮连接，分度驱动小齿轮通过分度主动齿轮座安装在分度转台板的下方，且分度驱动小齿轮与分度固定大齿轮啮合；分度定位驱动部件驱动分度驱动小齿轮绕自身轴线转动，同时分度驱动小齿轮沿分度固定大齿轮的圆周滚动，从而带动分度转台板绕轴承座组件的轴线转动。
8、所述工装分度定位系统还包括分度从动小齿轮，分度从动小齿轮转动安装在所述轴承座组件上，且与分度固定大齿轮啮合，所述分度驱动小齿轮和分度从动小齿轮分别位于分度固定大齿轮的相对两侧。
9、所述工装基板上设有通用吊具。
10、所述分度转台板上设有聚氨酯材质的升降限位块，升降限位块用于对所述工装升降系统进行限位。
11、所述戴帽中枢系统包括戴帽主连接轴、戴帽驱动电机、扭矩传感器、戴帽齿轮箱及戴帽套筒，其中戴帽主连接轴的上端与所述工装水平进给系统连接，戴帽齿轮箱设置于戴帽主连接轴的下端，且输入端通过扭矩传感器与戴帽驱动电机连接，戴帽齿轮箱的输出端与戴帽套筒连接，戴帽套筒的轴线沿竖直方向布置。
12、所述戴帽中枢系统还包括保护筒组件，保护筒组件的上端与所述工装升降系统连接；当所述戴帽中枢系统处于初始状态时，所述戴帽主连接轴和戴帽齿轮箱均容置于保护筒组件内。
13、本专利技术的优点和有益效果如下：本专利技术提供的一种狭小空间螺母自动戴帽装备，实现狭小空间内腔自动戴帽，提高工作效率和作业容错性，保证装配精度。
14、本专利技术保证各螺母戴帽一致性，避免了螺母安装偏移和倾斜等问题，装配质量一致性好，提高戴帽质量。
15、本专利技术通过扭矩传感器检测戴帽动力输入，戴帽过程中实现闭环检测，保证螺母戴帽扭矩和转角精度，装配精度高。
16、本专利技术通过自动上料系统自动上料，通过戴帽中枢系统实现自动戴帽，装配效率高，降低生产成本。
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1.一种狭小空间螺母自动戴帽装备，其特征在于，包括由上至下依次设置的自动上料系统(1)、工装水平进给系统(3)、工装升降系统(2)、工装分度定位系统(5)及戴帽中枢系统(6)，其中自动上料系统(1)用于为戴帽中枢系统(6)提供螺帽的自动上料，工装升降系统(2)用于完成戴帽中枢系统(6)的升降移动，工装水平进给系统(3)用于完成戴帽中枢系统(6)的水平进给，工装分度定位系统(5)用于完成戴帽中枢系统(6)的360°旋转分度，戴帽中枢系统(6)用于完成戴帽动力闭环输出。
2.根据权利要求1所述的狭小空间螺母自动戴帽装备，其特征在于，所述自动上料系统(1)包括单轴机器人驱动部件(8)、单轴机器人主体(9)、升降立柱(10)、上料旋杆(11)及旋杆驱动部件(13)，其中升降立柱(10)设置于所述工装水平进给系统(3)上，单轴机器人主体(9)设置于升降立柱(10)上，单轴机器人驱动部件(8)设置于降滑台板(10)的顶部且与单轴机器人主体(9)连接，单轴机器人驱动部件(8)为单轴机器人主体(9)沿竖直方向移动提供动力；旋杆驱动部件(13)通过单轴机器人连接件(14)与单轴机器人主
3.根据权利要求1所述的狭小空间螺母自动戴帽装备，其特征在于，所述工装升降系统(2)包括升降驱动电缸(15)、升降滑台上部板(16)、升降滑台导向组件(17)及升降滑台板(18)，其中升降滑台上部板(16)通过升降滑台导向组件(17)与所述工装分度定位系统(5)连接，升降驱动电缸(15)设置于升降滑台上部板(16)上，且输出端与升降滑台板(18)连接，升降滑台板(18)的升降通过升降滑台导向组件(17)进行导向。
4.根据权利要求3所述的狭小空间螺母自动戴帽装备，其特征在于，所述工装水平进给系统(3)包括平移进给驱动电机(20)、进给平移滑台板(21)、滚珠导轨滑块机构(22)、平移驱动齿轮(23)及平移驱动齿条(24)，其中平移驱动齿条(24)和滚珠导轨滑块机构(22)相互平行地设置于所述升降滑台板(18)的上方，进给平移滑台板(21)设置于滚珠导轨滑块机构(22)上，平移进给驱动电机(20)设置于进给平移滑台板(21)上，且输出端与平移驱动齿轮(23)连接，平移驱动齿轮(23)与平移驱动齿轮(23)啮合；平移进给驱动电机(20)为进给平移滑台板(21)的平移提供动力，滚珠导轨滑块机构(22)为进给平移滑台板(21)移动提供导向。
5.根据权利要求1所述的狭小空间螺母自动戴帽装备，其特征在于，所述工装分度定位系统(5)包括分度转台板(19)、分度定位驱动部件(26)、分度固定大齿轮(28)、工装基板(29)、分度主动齿轮座(30)及分度驱动小齿轮(31)，其中分度转台板(19)设置于工装基板(29)的上方，且通过轴承座组件(33)与工装基板(29)转动连接，分度固定大齿轮(28)与轴承座组件(33)同轴且固定安装在工装基板(29)上，分度定位驱动部件(26)设置于分度转台板(19)上、且输出端与分度驱动小齿轮(31)连接，分度驱动小齿轮(31)通过分度主动齿轮座(30)安装在分度转台板(19)的下方，且分度驱动小齿轮(31)与分度固定大齿轮(28)啮合；分度定位驱动部件(26)驱动分度驱动小齿轮(31)绕自身轴线转动，同时分度驱动小齿轮(31)沿分度固定大齿轮(28)的圆周滚动，从而带动分度转台板(19)绕轴承座组件(33)的轴线转动。
6.根据权利要求5所述的狭小空间螺母自动戴帽装备，其特征在于，所述工装分度定位系统(5)还包括分度从动小齿轮(27)，分度从动小齿轮(27)转动安装在所述轴承座组件(33)上，且与分度固定大齿轮(28)啮合，所述分度驱动小齿轮(31)和分度从动小齿轮(27)分别位于分度固定大齿轮(28)的相对两侧。
7.根据权利要求5所述的狭小空间螺母自动戴帽装备，其特征在于，所述工装基板(29)上设有通用吊具(4)。
8.根据权利要求5所述的狭小空间螺母自动戴帽装备，其特征在于，所述分度转台板(19)上设有聚氨酯材质的升降限位块(25)，升降限位块(25)用于对所述工装升降系统(2)进行限位。
9.根据权利要求1所述的狭小空间螺母自动戴帽装备，其特征在于，所述戴帽中枢系统(6)包括戴帽主连接轴(34)、戴帽驱动电机(35)、扭矩传感器(37)、戴帽齿轮箱(38)及戴帽套筒(41)，其中戴帽主连接轴(34)的上端与所述工装水平进给系统(3)连接，戴帽齿轮箱(38)设置于戴帽主连接轴(34)的下端，且输入端通过扭矩传感器(37)与戴帽驱...
【技术特征摘要】
1.一种狭小空间螺母自动戴帽装备，其特征在于，包括由上至下依次设置的自动上料系统(1)、工装水平进给系统(3)、工装升降系统(2)、工装分度定位系统(5)及戴帽中枢系统(6)，其中自动上料系统(1)用于为戴帽中枢系统(6)提供螺帽的自动上料，工装升降系统(2)用于完成戴帽中枢系统(6)的升降移动，工装水平进给系统(3)用于完成戴帽中枢系统(6)的水平进给，工装分度定位系统(5)用于完成戴帽中枢系统(6)的360°旋转分度，戴帽中枢系统(6)用于完成戴帽动力闭环输出。
2.根据权利要求1所述的狭小空间螺母自动戴帽装备，其特征在于，所述自动上料系统(1)包括单轴机器人驱动部件(8)、单轴机器人主体(9)、升降立柱(10)、上料旋杆(11)及旋杆驱动部件(13)，其中升降立柱(10)设置于所述工装水平进给系统(3)上，单轴机器人主体(9)设置于升降立柱(10)上，单轴机器人驱动部件(8)设置于降滑台板(10)的顶部且与单轴机器人主体(9)连接，单轴机器人驱动部件(8)为单轴机器人主体(9)沿竖直方向移动提供动力；旋杆驱动部件(13)通过单轴机器人连接件(14)与单轴机器人主体(9)连接，上料旋杆(11)竖直设置且上端与旋杆驱动部件(13)连接，上料旋杆(11)用于套装螺母(12)。
3.根据权利要求1所述的狭小空间螺母自动戴帽装备，其特征在于，所述工装升降系统(2)包括升降驱动电缸(15)、升降滑台上部板(16)、升降滑台导向组件(17)及升降滑台板(18)，其中升降滑台上部板(16)通过升降滑台导向组件(17)与所述工装分度定位系统(5)连接，升降驱动电缸(15)设置于升降滑台上部板(16)上，且输出端与升降滑台板(18)连接，升降滑台板(18)的升降通过升降滑台导向组件(17)进行导向。
4.根据权利要求3所述的狭小空间螺母自动戴帽装备，其特征在于，所述工装水平进给系统(3)包括平移进给驱动电机(20)、进给平移滑台板(21)、滚珠导轨滑块机构(22)、平移驱动齿轮(23)及平移驱动齿条(24)，其中平移驱动齿条(24)和滚珠导轨滑块机构(22)相互平行地设置于所述升降滑台板(18)的上方，进给平移滑台板(21)设置于滚珠导轨滑块机构(22)上，平移进给驱动电机(20)设置于进给平移滑台板(21)上，且输出端与平移驱动齿轮(23)连接，平移驱动齿轮(23)与平移驱动齿轮(23)啮合；平移进给驱动电机(20)为进给平移滑台板(21)的平移提供动力，滚珠导轨滑块机构(22)为进给平移滑台板(21)移动提供导向。
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘明旭，王帆，刘增辉，赵吉宾，许丰润，陈津，周烁，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：
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