【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配平台。
技术介绍
1、航天器电动阀门产品多工位在线自动装配平台主要用于电推进型号尺寸小、结构紧凑、精度要求较高的微型电动阀门的整机装配、行程和压缩量的精确调节与测试、阀门电性能测试和焊缝激光点焊，提高产品装调精度和装配一致性，保证产品性能满足型号任务要求。
2、电推力器的流量范围小，对流量的控制精度要求较高。电推进贮供系统中使用多种电动阀门对系统流量进行微调节与控制。电动阀门结构紧凑、尺寸小，其衔铁行程、阀口的压缩量等多参数的装调精度对系统流量的影响较大，其行程和压缩量的微调精度对阀门流量控制性能影响显著。
3、目前，航天器使用电动阀门产品装配普遍采用手工操作，借助百分表对行程和压缩量进行测量，装配精度受人为因素和仪表精度影响较大，同时装配过程中的测量数据依靠手工记录，工作量巨大、效率低。而航天器电动阀门产品多工位在线自动装配平台集高精度测量、检测、装配、调试、测试和焊接为一体，通过高精度成像及测量系统在线观察阀门装配状态，同时通过非接触式高精度测量系统在线测量阀杆行程和阀口压缩量，对电压-位移数据实时采集并存储，实现电动阀门整机装配调试并自动输出数据报表。直流稳压电源为阀门供电，通过阀门驱动系统测试装配后阀门工作性能和稳定性。电动阀门多工位在线自动装配平台的开发和使用能显著提高装配精度和效率，更有效的保障阀门控制流量精度，满足高精度装配要求。
4、电动阀门多工位在线自动装配平台是针对电动阀门产品多工艺流程进行开发设计，有效解决了产品装配过
技术实现思路
1、本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配平台，完成电动阀门的自动装配、高精度非接触在线测量、阀门电性能测试、在线检测和激光点焊连接的多工位在线自动装配。
2、本专利技术的技术方案是：一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配平台，包括装配与预紧力控制系统、非接触式位移测量系统、焊缝点焊系统、机械臂、工作台；装配与预紧力控制系统、非接触式位移测量系统和焊缝点焊系统均安装于工作台上；装配与预紧力控制系统用于阀门装配后内部零件的压紧与锁紧固定，防止零件松动；非接触式位移测量系统用于阀门装配后行程和压缩量的测量，以判断阀门装配是否合格；若不合格，则重新进行装配，直至合格；焊缝点焊系统用于阀门装配后两端焊缝的点焊，将阀门内各零组件固定不松动；机械臂安装于工作台的前方，用于自动抓取阀门并在不同工位之间进行自动转移和放置在指定工位，实现整个装配流程的自动化操作。
3、所述的装配与预紧力控制系统包括第一直流电机驱动机构、力传感器、万向节、压紧块、工装拧紧螺钉、工装旋转锁紧机构；力传感器、万向节、压紧块、工装拧紧螺钉和工装旋转锁紧机构均安装于第一直流电机驱动机构上；待装配的阀门由机械臂自动抓取放置到工装旋转锁紧机构上，同时机械臂撤离到安全区域；第一直流电机驱动机构驱动压紧块水平移动使其与待装配阀门上的工装对齐，之后第一直流电机驱动机构驱动压紧块在竖直方向向下移动，在力传感器和压紧块之间安装万向节，以确保压紧块压紧阀门时受力均匀；力传感器实时采集并监测压紧块与阀门之间的接触力，当达到预设定好的压紧力值后，竖直方向运动停止，阀门工装旋转机构开始转动，通过压紧块左右两侧的工装拧紧螺钉将工装拧紧，使阀门内部各零件处于压紧状态。
4、所述的非接触式位移测量系统包括激光位移传感器、第二直流电机驱动机构、测量基座、阀门供电电源驱动接线端子和阀门驱动直流电源；激光位移传感器安装于第二直流电机驱动机构上，第二直流电机驱动机构、测量基座、阀门供电电源驱动接线端子安装于装配平台的工作台上，阀门驱动直流电源安装于装配平台的底部；阀门在完成装配和预紧操作之后，由机械臂抓取放到测量基座上，第二直流电机驱动机构驱动激光位移传感器将其向下移动到激光测量焦距有效测量距离后停止运动；阀门驱动直流电源通过阀门供电电源驱动接线端子给阀门开关线圈供电驱动阀门阀杆运动，阀杆运动过程中激光位移传感器实时采集阀杆位移数据并记录，完成阀门行程和压缩量的非接触式测量；阀门电压与位移数据自动存储并输出报表。
5、所述的焊缝点焊系统包括激光焊接头、ccd视觉系统、保护气供气装置、激光焊接电源；激光焊接头、ccd视觉系统、保护气供气装置均安装于第一直流电机驱动机构上，能够在水平、垂直方向移动；激光焊接电源安装于装配平台工作台的底部；
6、阀门装配后，由机械臂自动抓取并放置在工装旋转锁紧机构上，通过ccd视觉系统找到阀门出口端焊缝位置，启动焊接操作；焊接完成后，工装旋转锁紧机构旋转180度，将阀门产品翻转到入口端，通过ccd视觉系统找到阀门入口端焊缝位置，对阀门入口端焊缝进行焊接。焊接完成后，机械臂抓取产品返回到初始工位，完成整个装配。
7、还包括有操作台净化系统，用于对各个设备内部空气进行过滤，保障工作环境的洁净度。
8、一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配方法，包括：机械臂自动抓取阀门并在不同工位之间进行自动转移和放置在指定工位，实现整个装配流程的自动化操作；装配与预紧力控制系统在阀门装配后将内部零件的压紧与锁紧固定，防止零件松动；非接触式位移测量系统在阀门装配后对行程和压缩量进行测量，以判断阀门装配是否合格；若不合格，则重新进行装配，直至合格；焊缝点焊系统在阀门装配后进行两端焊缝的点焊，将阀门内各零组件固定不松动。
9、所述的装配与预紧力控制系统包括第一直流电机驱动机构、力传感器、万向节、压紧块、工装拧紧螺钉、工装旋转锁紧机构；力传感器、万向节、压紧块、工装拧紧螺钉和工装旋转锁紧机构均安装于第一直流电机驱动机构上；待装配的阀门由机械臂自动抓取放置到工装旋转锁紧机构上，同时机械臂撤离到安全区域；第一直流电机驱动机构驱动压紧块水平移动使其与待装配阀门上的工装对齐，之后第一直流电机驱动机构驱动压紧块在竖直方向向下移动，在力传感器和压紧块之间安装万向节，以确保压紧块压紧阀门时受力均匀；力传感器实时采集并监测压紧块与阀门之间的接触力，当达到预设定好的压紧力值后，竖直方向运动停止，阀门工装旋转机构开始转动，通过压紧块左右两侧的工装拧紧螺钉将工装拧紧，使阀门内部各零件处于压紧状态。
10、所述的非接触式位移测量系统包括激光位移传感器、第二直流电机驱动机构、测量基座、阀门供电电源驱动接线端子和阀门驱动直流电源；激光位移传感器安装于第二直流电机驱动机构上，第二直流电机驱动机构、测量基座、阀门供电电源驱动接线端子安装于装配平台的工作台上，阀门驱动直流电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配平台，其特征在于：包括装配与预紧力控制系统(1)、非接触式位移测量系统(2)、焊缝点焊系统(3)、机械臂(4)、工作台(5)；装配与预紧力控制系统(1)、非接触式位移测量系统(2)和焊缝点焊系统(3)均安装于工作台(5)上；装配与预紧力控制系统(1)用于阀门装配后内部零件的压紧与锁紧固定，防止零件松动；非接触式位移测量系统(2)用于阀门装配后行程和压缩量的测量，以判断阀门装配是否合格；若不合格，则重新进行装配，直至合格；焊缝点焊系统(3)用于阀门装配后两端焊缝的点焊，将阀门内各零组件固定不松动；机械臂(4)安装于工作台(5)的前方，用于自动抓取阀门并在不同工位之间进行自动转移和放置在指定工位，实现整个装配流程的自动化操作。
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平台，其特征在于：所述的装配与预紧力控制系统(1)包括第一直流电机驱动机构(6)、力传感器(7)、万向节(8)、压紧块(9)、工装拧紧螺钉(10)、工装旋转锁紧机构(11)；力传感器(7)、万向节(8)、压紧块(9)、工装拧紧螺钉(10)和工
3.根据权利要求2所述的一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配平台，其特征在于：所述的非接触式位移测量系统(2)包括激光位移传感器(12)、第二直流电机驱动机构(13)、测量基座(14)、阀门供电电源驱动接线端子(15)和阀门驱动直流电源(16)；激光位移传感器(12)安装于第二直流电机驱动机构(13)上，第二直流电机驱动机构(13)、测量基座(14)、阀门供电电源驱动接线端子(15)安装于装配平台的工作台(5)上，阀门驱动直流电源(16)安装于装配平台的底部；阀门在完成装配和预紧操作之后，由机械臂(4)抓取放到测量基座(14)上，第二直流电机驱动机构(13)驱动激光位移传感器(12)将其向下移动到激光测量焦距有效测量距离后停止运动；阀门驱动直流电源(16)通过阀门供电电源驱动接线端子(15)给阀门开关线圈供电驱动阀门阀杆运动，阀杆运动过程中激光位移传感器(12)实时采集阀杆位移数据并记录，完成阀门行程和压缩量的非接触式测量；阀门电压与位移数据自动存储并输出报表。
4.根据权利要求3所述的一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配平台，其特征在于：所述的焊缝点焊系统(3)包括激光焊接头(17)、CCD视觉系统(18)、保护气供气装置(19)、激光焊接电源(20)；激光焊接头(17)、CCD视觉系统(18)、保护气供气装置(19)均安装于第一直流电机驱动机构(6)上，能够在水平、垂直方向移动；激光焊接电源(20)安装于装配平台工作台(5)的底部；阀门装配后，由机械臂(4)自动抓取并放置在工装旋转锁紧机构(11)上，通过CCD视觉系统(18)找到阀门出口端焊缝位置，启动焊接操作；焊接完成后，工装旋转锁紧机构(11)旋转180度，将阀门产品翻转到入口端，通过CCD视觉系统(18)找到阀门入口端焊缝位置，对阀门入口端焊缝进行焊接；焊接完成后，机械臂抓取产品返回到初始工位，完成整个装配。
5.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平台，其特征在于：还包括有操作台净化系统，用于对各个设备内部空气进行过滤，保障工作环境的洁净度。
6.一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配方法，其特征在于，包括：机械臂(4)自动抓取阀门并在不同工位之间进行自动转移和放置在指定工位，实现整个装配流程的自动化操作；装配与预紧力控制系统(1)在阀门装配后将内部零件的压紧与锁紧固定，防止零件松动；非接触式位移测量系统(2)在阀门装配后对行程和压缩量进行测量，以判断阀门装配是否合格；若不合格，则重新进行装配，直至合格；焊缝点焊系统(3)在阀门装配后进行两端焊缝的点焊，将阀门内各零组件固定不松动。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的装配与预紧力控制系统(1)包括第一直流电机驱动机构(6)、力传感器...
【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平台，其特征在于：包括装配与预紧力控制系统(1)、非接触式位移测量系统(2)、焊缝点焊系统(3)、机械臂(4)、工作台(5)；装配与预紧力控制系统(1)、非接触式位移测量系统(2)和焊缝点焊系统(3)均安装于工作台(5)上；装配与预紧力控制系统(1)用于阀门装配后内部零件的压紧与锁紧固定，防止零件松动；非接触式位移测量系统(2)用于阀门装配后行程和压缩量的测量，以判断阀门装配是否合格；若不合格，则重新进行装配，直至合格；焊缝点焊系统(3)用于阀门装配后两端焊缝的点焊，将阀门内各零组件固定不松动；机械臂(4)安装于工作台(5)的前方，用于自动抓取阀门并在不同工位之间进行自动转移和放置在指定工位，实现整个装配流程的自动化操作。
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平台，其特征在于：所述的装配与预紧力控制系统(1)包括第一直流电机驱动机构(6)、力传感器(7)、万向节(8)、压紧块(9)、工装拧紧螺钉(10)、工装旋转锁紧机构(11)；力传感器(7)、万向节(8)、压紧块(9)、工装拧紧螺钉(10)和工装旋转锁紧机构(11)均安装于第一直流电机驱动机构(6)上；待装配的阀门由机械臂(4)自动抓取放置到工装旋转锁紧机构(11)上，同时机械臂(4)撤离到安全区域；第一直流电机驱动机构(6)驱动压紧块(9)水平移动使其与待装配阀门上的工装对齐，之后第一直流电机驱动机构(8)驱动压紧块(9)在竖直方向向下移动，在力传感器(7)和压紧块(9)之间安装万向节(8)，以确保压紧块压紧阀门时受力均匀；力传感器(7)实时采集并监测压紧块与阀门之间的接触力，当达到预设定好的压紧力值后，竖直方向运动停止，阀门工装旋转机构(11)开始转动，通过压紧块左右两侧的工装拧紧螺钉(10)将工装拧紧，使阀门内部各零件处于压紧状态。
3.根据权利要求2所述的一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配平台，其特征在于：所述的非接触式位移测量系统(2)包括激光位移传感器(12)、第二直流电机驱动机构(13)、测量基座(14)、阀门供电电源驱动接线端子(15)和阀门驱动直流电源(16)；激光位移传感器(12)安装于第二直流电机驱动机构(13)上，第二直流电机驱动机构(13)、测量基座(14)、阀门供电电源驱动接线端子(15)安装于装配平台的工作台(5)上，阀门驱动直流电源(16)安装于装配平台的底部；阀门在完成装配和预紧操作之后，由机械臂(4)抓取放到测量基座(14)上，第二直流电机驱动机构(13)驱动激光位移传感器(12)将其向下移动到激光测量焦距有效测量距离后停止运动；阀门驱动直流电源(16)通过阀门供电电源驱动接线端子(15)给阀门开关线圈供电驱动阀门阀杆运动，阀杆运动过程中激光位移传感器(12)实时采集阀杆位移数据并记录，完成阀门行程和压缩量的非接触式测量；阀门电压与位移数据自动存储并输出报表。
4.根据权利要求3所述的一种航天器电动阀门产品多工位在线自动装配平台，其特征在于：所述的焊缝点焊系统(3)包括激光焊接头(17)、ccd视觉系统(18)、保护气供气装置(19)、激光焊接电源(20)；激光焊接头(17)、ccd视觉系统(18)、保护气供气装置(19)均安装于第一直流电机驱动机构(6)上，能够在水平、垂直方向移动；激光焊接电源(20)安装于装配平台工作台(5)的底部；阀门装配后，由机械臂(4)自动抓取并放置在工装旋转锁紧机构(11)上，通过ccd视觉系统(18)找到阀门出口端焊缝位置，启动焊接操作；焊接完成后，工装旋转锁紧机构(11)旋转180度，将阀门产品翻转到入口端，通过ccd视觉系统(18)找到阀门入口端焊缝位置，对阀...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾昭奇，潘明强，臧孝华，苟浩亮，范旭丰，胡贺然，于金盈，姜华，刘全成，田丽霞，庚喜慧，黄亚楠，彭慧孜，董明义，魏延明，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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