一种行列吸盘式壁板装配柔性工装制造技术

一种行列吸盘式壁板装配柔性工装，它包括导轨底座、X向驱动单元和立柱调形组件单元；导轨底座固定连接于地面，立柱调形组件单元安装在导轨底座的两条X向直线导轨上，并可沿X向直线导轨移动，X向驱动单元位于立柱调形组件单元的底部和导轨底座之间，与导轨底座固连，并与立柱调形组件单元的底部相连；本发明专利技术通过点阵真空吸盘对飞机壁板类组件进行吸附夹持及数字化定位，夹持稳定可靠，定位精度高；工装点阵吸盘经重构可实现不同壁板类组件的数字化定位及钻铆装配。它在机械工程/飞机装配领域里具有较好的实用价值和广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种行列吸盘式壁板装配柔性工装，属于机械工程/飞机装配领域。
技术介绍
壁板类组件是构成飞机气动外形的主要结构件，数量多，外形复杂，刚度弱。其装配过程主要包括定位、夹紧、制孔、连接等。壁板组件装配精度直接影响后续机身、机翼部件和总装的装配质量，是保证飞机装配精度的基础。目前国内航空工业在壁板类组件的装配仍采用“一架一用”形式的传统刚性工装，其模块化程度低，可重构性差，缺乏通用性。一套装配型架只有一套内型卡板，只对应装配一套壁板组件，每套壁板组件对应的工装都需单独设计制造，工装缺乏对壁板类产品变化的快速响应能力，导致飞机制造成本高，生产准备周期长，企业生产效益低。此外，刚性工装采用模拟量形式的内型卡板来定位壁板组件，定位精度较低，误差累积较大。 柔性工装技术和数字化控制技术是解决上述问题的一个很好的途径。柔性工装技术是可重组的模块化、自动化装配工装技术，其目的是免除设计和制造各种零部件装配的专用固定型架、夹具，可降低工装制造成本、缩短工装准备周期、减少生产用地，同时大幅度提高装配生产率。柔性工装通过采用数字量形式的工装定位数据，结合数字化控制技术，可实现工装数字化定位，相比传统刚性工装基于模拟量的定位方式，数字化定位的精度大幅提升。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种行列吸盘式壁板装配柔性工装，以克服当前飞机壁板类组件装配工装重构性差、缺乏通用性以及工装定位精度低等问题，该工装通过电机控制程序精确调整每个真空吸盘在空间的位置，工装吸盘可构成不同的点阵，从而实现一套工装系统完成多种壁板组件的数字化定位及钻铆装配，减少工装数量，缩短生产准备周期，提高定位精度。本专利技术一种行列吸盘式壁板装配柔性工装，如图1、2所示，它包括导轨底座、X向驱动单元和立柱调形组件单元。导轨底座固定连接于地面，立柱调形组件单元安装在导轨底座的两条X向直线导轨上，并可沿X向直线导轨移动，X向驱动单元位于立柱调形组件单元的底部和导轨底座之间，与导轨底座固连，并与立柱调形组件单元的底部相连。所述导轨底座由底座、X向直线导轨、X向滚珠丝杠固定座和X向运动限位座组成，其间关系是底座沿X向的两端上表面各设有X向直线导轨，在底座内侧两端的冷压无缝钢管材上各设有X向滚珠丝杠固定座，底座沿Y向的两端上表面各设有X向运动限位座。该底座由冷压无缝钢管材拼接构成，是整个工装的承载体；该X向直线导轨是其上设有多个连接孔的高精度直线导轨，它是立柱调形组件单元沿X向的移动轨道；该X向滚珠丝杠固定座是由2块矩形钢板和2块三角形钢板连接而成的“L”形金属结构件，用于固定X向驱动单元的X向滚珠丝杠；该X向运动限位座是由板材和圆管连接而成的“Z”形金属结构件，它用于限制立柱调形组件单元沿X向的运动范围，防止其运动超程。所述X向驱动单元由X向滚珠丝杠、X向传动底座、X向同步带装置、X向电机减速器支架、X向减速器和X向伺服电机组成，其间关系是x向滚珠丝杠两端固连在导轨底座上的X向滚珠丝杠固定座，X向传动底座的一端沿X向滚珠丝杠的轴向套接在X向滚珠丝杠及其螺母的外侧，另一端通过螺纹孔连接在立柱调形组件单元下底板的下表面，X向电机减速器支架安装在立柱调形组件单元下底板的上表面，X向减速器的转轴通过X向同步带装置与X向滚珠丝杠的螺母连接。该X向滚珠丝杠是精密滚珠丝杠，用于将其螺母的旋转运动转化成直线运动；该X向传动底座是由板材和圆管连接而成的“ Ω ”形金属结构件，它和X向滚珠丝杠的螺母一起带动立柱调形组件单元沿X向移动；该X向同步带装置是由同步带和2个同步带轮组成,用于将X向减速器转轴的旋转运动传递给X向滚珠丝杠的螺母；该X向电机减速器支架是由2块矩形钢板和2块三角形钢板连接而成的“L”形金属结构件，用于安装固定X向减速器及X向伺服电机，并设有调节同步带张紧的长圆孔；该乂向减速器是APEX的AE系列减速器，用于增大X向伺服电机的转轴扭矩；该X向伺服电机是欧姆龙G5系列电机，是整个X向驱动单元的动力元件。 所述的立柱调形组件单元由调形模块单元沿Z向螺接组成，如图2所示。该调形模块单元是整个壁板装配柔性工装的关键部件，如图3所示，它是由承力框架、Z向直线导轨、Z向导轨滑块、滑块连接板、Z向导杆、Z向滚珠丝杠、导杆丝杠连接板、Z向同步带装置、减速器安装座、Z向减速器、Z向伺服电机、Z向驱动装置支撑框架、真空夹持单元和拖动套筒组成，其间关系是该承力框架是调形模块单元的承载体，由上、下矩形底板及4根冷压无缝钢管材连接组成，上、下矩形底板分别设有4组16个螺纹通孔，调形模块单元之间通过矩形底板的螺纹通孔进行螺接，在承力框架的2根相邻钢管外表面上沿Z向各设有Z向直线导轨，该Z向驱动装置支撑框架是由多块钢板连接而成的“L”形金属结构件，通过螺纹孔连接在承力框架下矩形底板的上表面，用于安装Z向导杆、Z向滚珠丝杠及减速器安装座，Z向导杆、Z向滚珠丝杠的一端通过法兰并排连接在Z向驱动装置支撑框架的上表面，另一端连接在导杆丝杠连接板，拖动套筒由中部为圆筒、两边带通孔的矩形件构成，真空夹持单元内置于拖动套筒，并与滑块连接板连接，滑块连接板与Z向导轨滑块连接，Z向滚珠丝杠的螺母及Z向导杆的直线轴承与拖动套筒两侧凸缘板通过圆孔连接，带动拖动套筒、真空夹持单元、滑块连接板及Z向导轨滑块一起沿Z向移动，Z向滚珠丝杠、Z向导杆及Z向直线导轨共同保证了 Z向移动的导向性和平稳性，减速器安装座设在Z向驱动装置支撑框架的上表面，Z向减速器的转轴通过Z向同步带装置与Z向滚珠丝杠连接。该Z向直线导轨是其上设有多个连接孔的高精度直线导轨，是真空夹持单元沿Z向的移动轨道；该Z向导轨滑块是其上设有多个连接孔的异形金属结构件；该滑块连接板是其上设有一个大通孔和多个连接孔的矩形板料；该Z向导杆是一端及中部设有法兰结构件的圆杆件；该Z向滚珠丝杠是两端设有法兰结构件的精密滚珠丝杠，用于将自身的旋转运动转化成其螺母的直线运动；该导杆丝杠连接板是两端设有大、小通孔的矩形板料，确保了 Z向导杆和Z向滚珠丝杠的导向一致；该Z向同步带装置是由同步带和2个同步带轮组成，用于将Z向减速器转轴的旋转运动传递给Z向滚珠丝杠；该减速器安装座是四周设有调节同步带张紧的长圆孔、中部设有通孔的法兰结构件，用于安装固定Z向伺服电机及Z向减速器；该Z向减速器是APEX的AE系列减速器,用于增大Z向伺服电机的转轴扭矩；该Z向伺服电机是欧姆龙G5系列电机,是整个调形模块单元的Z向动力元件；该真空夹持单元是由Y向伺服电机、轴承座、联轴器、Y向滚珠丝杠、伸缩套筒、夹持体壳、导向键、锁紧把手和真空摆动吸盘组成，如图4所示；其间关系是Y向伺服电机连接在轴承座后侧，Y向伺服电机的转轴通过联轴器与Y向滚珠丝杠连接，伸缩套筒套接在Y向滚珠丝杠及其螺母外侧，并通过螺栓与Y向滚珠丝杠的螺母螺接固定，夹持体壳套接在伸缩套筒外侧，一端通过圆周均布的螺纹孔连接在轴承座前侧，另一端通过拧紧螺栓与真空摆动吸盘的外球托套接，夹持体壳前端开有导向键槽、锁紧槽和注油口，导向键设置在夹持体壳的导向键槽内，锁紧把手设在锁紧槽内。该Y向伺服电机是欧姆龙G5系列电机，是整个真空夹持单元的Y向动力元件；该轴承座是两端圆周面上设有螺纹孔、中间设有通孔的圆柱金属件，用于安装Y向伺服电机、联轴器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种行列吸盘式壁板装配柔性工装，其特征在于：它包括导轨底座、X向驱动单元和立柱调形组件单元；导轨底座固定连接于地面，立柱调形组件单元安装在导轨底座的两条X向直线导轨上，并可沿X向直线导轨移动，X向驱动单元位于立柱调形组件单元的底部和导轨底座之间，与导轨底座固连，并与立柱调形组件单元的底部相连；所述导轨底座由底座、X向直线导轨、X向滚珠丝杠固定座和X向运动限位座组成，底座沿X向的两端上表面各设有X向直线导轨，在底座内侧两端的冷压无缝钢管材上各设有X向滚珠丝杠固定座，底座沿Y向的两端上表面各设有X向运动限位座；该底座由冷压无缝钢管材拼接构成，是整个工装的承载体；该X向直线导轨是其上设有复数个连接孔的高精度直线导轨，它是立柱调形组件单元沿X向的移动轨道；该X向滚珠丝杠固定座是由2块矩形钢板和2块三角形钢板连接而成的“L”形金属结构件，用于固定X向驱动单元的X向滚珠丝杠；该X向运动限位座是由板材和圆管连接而成的“Z”形金属结构件,它用于限制立柱调形组件单元沿X向的运动范围，防止其运动超程；所述X向驱动单元由X向滚珠丝杠、X向传动底座、X向同步带装置、X向电机减速器支架、X向减速器和X向伺服电机组成，X向滚珠丝杠两端固连在导轨底座上的X向滚珠丝杠固定座，X向传动底座的一端沿X向滚珠丝杠的轴向套接在X向滚珠丝杠及其螺母的外侧，另一端通过螺纹孔连接在立柱调形组件单元下底板的下表面，X向电机减速器支架安装在立柱调形组件单元下底板的上表面，X向减速器的转轴通过X向同步带装置与X向滚珠丝杠的螺母连接；该X向滚珠丝杠是精密滚珠丝杠，用于将其螺母的旋转运动转化成直线运动；该X向传动底座是由板材和圆管连接而成的“Ω”形金属结构件,它和X向滚珠丝杠的螺母一起带动立柱调形组件单元沿X向移动；该X向同步带装置是由同步带和2个同步带轮组成，用于将X向减速器转轴的旋转运动传递给X向滚珠丝杠的螺母；该X向电机减速器支架是由2块矩形钢板和2块三角形钢板连接而成的“L”形金属结构件，用于安装固定X向减速器及X向伺服电机，并设有调 节同步带张紧的长圆孔；该X向减速器是用于增大X向伺服电机的转轴扭矩；该X向伺服电机是整个X向驱动单元的动力元件；所述的立柱调形组件单元由调形模块单元沿Z向螺接组成，该调形模块单元是整个壁板装配柔性工装的关键部件，它是由承力框架、Z向直线导轨、Z向导轨滑块、滑块连接板、Z向导杆、Z向滚珠丝杠、导杆丝杠连接板、Z向同步带装置、减速器安装座、Z向减速器、Z向伺服电机、Z向驱动装置支撑框架、真空夹持单元和拖动套筒组成，该承力框架是调形模块单元的承载体，由上、下矩形底板及4根冷压无缝钢管材连接组成，上、下矩形底板分别设有4组16个螺纹通孔，调形模块单元之间通过矩形底板的螺纹通孔进行螺接，在承力框架的2根相邻钢管外表面上沿Z向各设有Z向直线导轨，该Z向驱动装置支撑框架是由复数块钢板连接而成的“L”形金属结构件，通过螺纹孔连接在承力框架下矩形底板的上表面，用于安装Z向导杆、Z向滚珠丝杠及减速器安装座，Z向导杆、Z向滚珠丝杠的一端通过法兰并排连接在Z向驱动装置支撑框架的上表面，另一端连接在导杆丝杠连接板，拖动套筒由中部为圆筒、两边带通孔的矩形件构成，真空夹持单元内置于拖动套筒，并与滑块连接板连接，滑块连接板与Z向导轨滑块连接，Z向滚珠丝杠的螺母及Z向导杆的直线轴承与拖动套筒两侧凸缘板通过圆孔连接，带动拖动套筒、真空夹持单元、滑块连接板及Z向导轨滑块一起沿Z向移动，Z向滚珠丝杠、Z向导杆及Z向直线导轨共同保证了Z向移动的导向性和平稳性，减速器安装座设在Z向驱动装置支撑框架的上表面，Z向减速器的转轴通过Z向同步带装置与Z向滚珠丝杠连接；该Z向直线导轨是其上设有复数个连接孔的高精度直线导轨，是真空夹持单元沿Z向的移动轨道；该Z向导轨滑块是其上设有复数个连接孔的异形金属结构件；该滑块连接板是其上设有一个大通孔和复数个连接孔的矩形板料；该Z向导杆是一端及中部设有法兰结构件的圆杆件；该Z向滚珠丝杠是两端设有法兰结构件的精密滚珠丝杠，用于将自身的旋转运动转化成其螺母的直线运动；该导杆丝杠连接板是两端设有大、小通孔的矩形板料，确保了Z向导杆和Z向滚珠丝杠的导向一致；该Z向同步带装置是由同步带和2个同步带轮组成，用于将Z向减速器转轴的旋转运动传递给Z向滚珠丝杠；该减速器安装座是四周设有调节同步带张紧的长圆孔、中部设有通孔的法兰结构件，用于安装固定Z向伺服电机及Z向减速 器；该Z向减速器是用于增大Z向伺服电机的转轴扭矩；该Z向伺服电机是整个调形模块单元的Z向动力元件；该...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李东升，翟雨农，王亮，罗红宇，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：