CN100496878C - 定向工件的装配设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于装配定向工件例如管路元件的设备和方法。所述设备包括围绕第一和第二底座(1，2)的一转动轴线(5)转动地运动的部件。第一底座(1)具有一与转动轴线(5)相垂直的第一主轴线(6)，且包括工件的第一支承部件(7)，所述第一支承部件(7)可沿所述第一主轴线(6)平移地运动。第二底座(2)具有一与转动轴线(5)相垂直的第二主轴线(9)，且包括工件的第二支承部件(10)和一转盘式设备(14)，所述转盘式设备(14)用于支承工件之一并使之按一定角度进行定向。所述转盘式设备(14)可沿第二主轴线(9)相对于第二支承部件(10)平移地运动。显示部件至少显示平台(15)的转动角度和第二底座(2)的位置。

Description

定向工件的装配设备和方法

技术领域

[01]本发明涉及装配定向工件的设备和方法。

背景技术

[02]航线飞机要遮盖特别复杂的成套管路，所述管路用作气体或液体例如用于发动机冷却、燃料供给、液压制动系统等的气体或液体的运送。组成这些管路的各种元件必须具有非常特定的形状，以便贴合飞机的外形，还必须具有高抗压强度。

[03]装配这些元件，需要制作专用于该管路的装配模型。该管路的三维几何形状以后发生任何变化，都需要制作新的安装模型。然而，新型飞机或新的解决方案的开发时间趋向于缩短，使新型工具的制造时间与新型管路的实现时间不匹配。

[04]此外，飞机的新规划要求有利于使用定向接头，这预示着要增大装配模型的成本、以及这些模型的仓储所需的面积和与该仓储相关的成本。

发明内容

[05]因此，本发明旨在提出用于装配定向工件例如管路的构件的设备和方法，其设计及其操作方式简单，经济，且可装配至少两个彼此定向的工件，而不管装配几何如何。

[06]本发明还旨在便于和有利于在这些定向工件的空间中展开和施行装配。

[07]为此，本发明涉及用于装配定向工件例如一管路的构件的设备。根据本发明，该设备包括：

[08]-转动移行部件，其围绕一转动轴线转动第一和第二底座，

[09]-所述第一底座具有一与所述转动轴线相垂直的第一主轴线，且包括所述工件的第一支承部件，所述第一支承部件沿所述第一主轴线平移地运动，

[10]-所述第二底座具有一与所述转动轴线相垂直的第二主轴线，且包括所述工件的第二支承部件和一转盘式设备，所述转盘式设备用于支承所述工件之一并使之按角度定向，

[11]-所述转盘式设备沿所述第二主轴线相对于所述第二支承部件平移地运动，以及

[12]-显示部件，其至少显示所述转盘的转动角度和所述第二底座的位置。

[13]在用于装配定向工件的设备的多种具体的实施方式中，每个实施方式都具有其特定的优越性，且可进行多种可能的工艺组合：

[14]-所述转盘包括一丁字形槽，该槽布置成可支承一个定中心元件，

[15]-所述定中心元件包括：一孔，其具有与所述转盘的表面相平行的轴线；和固定部件，其用于接纳与所述工件之一相连的一适配器，

[16]-所述第一支承部件围绕与所述第一主轴线相垂直的一轴线转动地运动，且沿该垂直的轴线平移地运动；并且，所述第二支承部件沿着与所述第二主轴线相垂直的一轴线平移地运动；

[17]-所述转盘式设备包括驱动所述转盘转动的驱动部件，

[18]-所述驱动部件包括一步进马达和一蜗杆，

[19]-所述转盘式设备与所述第二支承部件相配合，以确定所述工件的一装配区域，

[20]-所述第二支承部件包括一第一固定止动壁，所述第一固定止动壁具有一槽，该槽用于接纳所述工件之一，一第二止动壁平行于所述第一壁，且与之留有间隔，所述第二壁沿着与所述第二主轴线相垂直的一轴线平移地运动，

[21]-所述第一和第二底座的转动移行部件包括一圆形分度盘，所述转动轴线与所述圆形分度盘的表面呈法向，且通过其中心，

[22]-设备包括一工作台，所述工作台包括一平表面，所述表面具有一孔网和所述工件的第三支承部件，所述圆形盘固定在所述工作台的延伸段上，

[23]-所述显示部件包括一编码器和一显示盒，所述编码器联接于所述驱动转盘转动的驱动部件。

[24]本发明还涉及定向工件例如管路元件的装配方法。根据本发明：

[25]-确定一装配基准平面和一定向平面，这些平面彼此呈法向，然后，进行以下工序：

[26]-(a)在所述基准平面中将一第一待装配工件的一第一点置于第一支承部件上，并将靠近所述第一工件的一端部的一第二点置于第二支承部件上，因此，所述第一工件在所述装配基准平面上装纳在这两点之间，

[27]-(b)将一第二待装配工件安装在一转盘式设备上，并按角度移动所述转盘，以使所述第二工件相对于所述定向平面进行定向，所述基准平面含有所述第二工件的一轴线，

[28]-(c)通过沿着平行于所述基准平面的一公共轴线朝所述第二支承部件平移地运动所述转盘式设备，确定所述工件的一装配区域，一方面是所述第一支承部件，另一方面是所述第二支承部件和所述转盘式设备，围绕与所述基准平面相垂直的同一转动轴线转动地运动，所述第一支承部件沿着与所述转动轴线相垂直的一轴线平移地运动，

[29]-(d)通过嵌装、焊接或其它方法装配所述工件，

[30]-因此，确定一笛卡尔坐标系统(x，y，z)，其规定该系统的原点(0，0，0)为该第一次装配的定中心点，

[31]-在需要时，重复工序(a)、(b)、(c)和(d)，以在先前获得的装配件上装配一新工件，显示部件可指派坐标(x，y，z)给这些元件，使得其可在空间中相对于一装配几何进行定向。

[32]在不同的实施方式中，本发明还涉及以下特征，其应单独考虑，或根据其所有可能的技术组合加以考虑：

[33]-所述定中心点设置在所述基准平面和所述定向平面的相交处，原点的规定实施成使得所述第二工件的另一轴线包含在所述定向平面中。

[34]-所述显示部件至少显示所述转盘的转动角度、和使所述转盘式设备与所述第二支承部件相连接的轴线的位置。

[35]有利地，前述的彼此定向的工件的装配设备和方法可用于飞机或船舶的管路。

附图说明

[36]下面参照附图详述本发明，附图如下：

[37]图1是根据本发明的一实施方式用于装配定向工件的设备的示意图；

[38]图2是根据本发明的一实施方式的第二支承部件(图2a)的示意图，以及具有其枢转止动件(图2b)的这些第二支承部件的上部的放大图；

[39]图3是图1所示的转盘式设备的示意图，用后视图(图3a)和前视图(图3b)示出；

[40]图4是根据本发明的一实施方式的在笛卡尔坐标系统(x，y，z)中标示的装配的示意图。

具体实施方式

[41]图1示出根据本发明的一特定实施方式的用于装配定向工件的设备。该设备包括转动移行部件，所述转动移行部件围绕一转动轴线转动移行一第一底座1和一第二底座2。有利地，所述转动移行部件包括一圆形分度盘3，其固定于一具有孔4的工作台，以致所述工作台构成连续的分度盘3。转动轴线5与分度盘3的表面呈法向，且通过其中心。因此，第一底座1和第二底座2的移动被圆形地定轴线于分度盘3的中心。如图1所示，第一和第二底座1、2的端部之一在圆形分度盘3的部分圆周上移动。显然，该分度盘3可具有至少一圆弧形孔，其中心与分度盘3的中心重合，但具有小直径。该圆弧形孔例如可接纳第一底座1的端部，而第二底座2的端部适于在分度盘3的外廓上移动。第一和第二底座1、2的转动移行部件还可包括驱动所述底座1、2转动的驱动部件，例如一齿轮机构系统和一步进马达，所述步进马达由一控制设备控制。

[42]第一底座1具有一第一主轴线6，其垂直于通过分度盘3的中心的转动轴线5。该第一主轴线6包含在与分度盘3的表面相平行的一平面上。第一底座1包括工件的第一支承部件7。第一支承部件7沿第一主轴线6平移地运动。优选地，第一支承部件7也围绕与第一主轴线6相垂直的一轴线8转动地运动，且沿该垂直轴线8平移，以确保第一支承部件7相对于被支承工件具有完全的定向和定位自由度。在一特定的实施方式中，第一底座1包括一导轨，所述导轨包含第一主轴线6，一平台适于在其上平移地运动。在该平台上例如用螺钉固定着一第一圆柱形管，所述圆柱形管的对称轴线是与第一主轴线6相垂直的轴线8。一第二管至少沿其高度的方向局部镂空，且适于沿第一圆柱形管平移地运动，所述第二管包括锁紧部件，例如两耳元件(mannette)，用于沿第一管固定其位置。第二管的非镂空部分具有夹持部件36和锁紧部件，所述夹持部件36例如是一金属夹，其适于接纳一工件例如一管，所述锁紧部件用于将该工件在所述夹持部件内牢固地锁紧就位。换句话说，它也可以是一伸缩柱，在其上端部配有夹持部件。所述夹持部件转动地安装在第二管上或伸缩柱的上端部上。

[43]第二底座2具有一第二主轴线9，其垂直于转动轴线5，因而也包含在与分度盘3的表面相平行的一平面上。第二底座2包括工件的第二支承部件10，用于接纳例如靠近一待装配的第一工件的一端部的一部分。有利地，第二支承部件10沿着与第二主轴线9相垂直的一轴线11平移地运动(图2a)。第二支承部件10的平移由一弹簧片12加以确保。一锁紧设备13例如包括两螺钉，可使第二支承部件10保持就位。一位置止动件35确定第二支承部件10的最低高度。

[44]第二底座2也包括一转盘式设备14，其用于支承一待装配的第二工件，且使之按角度定向。

[45]在一优选实施方式中，如图3所示，转盘15包括一丁字形槽16，其布置成可支承待装配工件的一定中心元件。有利地，在转盘15上的中心孔17使第二待装配工件定中心，且使之相对于由第二支承部件10支撑的第一工件的端部定位。该定中心元件包括与转盘15的表面相平行的一轴孔，以及用于接纳与第二工件相连的一适配器的固定部件。转盘式设备14沿第二主轴线9相对于第二支承部件10平移地运动。因此，转盘式设备可沿包含第二主轴线9的一导轨移动。图1所示的导轨由一圆柱形杆和第二底座2的壁形成。

[46]转盘式设备14可包括驱动转盘15转动的驱动部件。所述驱动部件例如具有一步进马达和一蜗杆，有利地，还具有减速器。换句话说，所述驱动部件包括至少一手柄38，使得可围绕其转动轴线39手动操纵转盘15。

[47]转盘式设备14与第二支承部件10相配合，以确定第一和第二工件的一装配区域。如图2b所示，第二支承部件10包括一第一固定止动壁18和一第二止动壁20，所述第一固定止动壁18具有一槽19，用于接纳工件之一，所述第二止动壁20平行于第一壁18，且与之留有一间隔距离d。第二壁20沿着与第二主轴线9相垂直的一轴线21平移地运动，以便可安装或取下，使之面对(虚线壁)或不面对(实线壁)第一壁18的槽19。一手柄37例如可在该第二壁20的高位或低位手动地移动。将第一待装配工件定位在第二支承部件10的槽19中，使其端部支承在第二壁20上，所述第二壁20保持在高位。因此，该第一工件与固定部件22固定就位。然后，将第二壁20降低到低位，且沿第二主轴线9朝第二支承部件10平移地运动转盘式设备14。第一待装配工件的一端部因此通过所述第一工件的端部的搭接部分，支承在第二支承部件10的第一壁18上，从而确定长度为d的一装配区域例如嵌装区域。

[48]有利地，转盘15可沿转动轴线39平移地运动。一手柄40可沿轴线39平移地锁紧转盘15。当对待装配元件进行定位和翻边(bridage)时，在轴线39上的该锁紧位置用作基准位置。然后，转盘15在进行装配工序例如嵌装工序之前松开，以便进行由该嵌装引起的延伸。

[49]用于装配定向工件的设备也包括显示部件，其至少显示所述转盘的转动角度和第二底座的位置。显示部件例如包括一编码器23和一显示盒，所述编码器23连接于驱动转盘15转动的驱动部件。数字编码器23和转动驱动部件之间的连接可由齿轮机构24加以保证(图3a)。开在转盘15上的一槽25可借助于一分度手柄26使数字编码器23归零(图3b)。

[50]本发明还涉及定向工件例如管路构件的装配方法。首先，确定一装配基准平面27和一定向平面28，这些平面27、28彼此呈法向。然后，进行以下工序：

[51](a)在基准平面27上将一第一待装配工件30的一第一点(point)29置于第一支承部件7上，且将靠近所述第一工件30的一端部的一第二点31置于第二支承部件10上，所述第一工件30因此在装配基准平面27上包含在这两点29、30之间，

[52](b)将一第二待装配工件32安装在一转盘式设备14上，且按角度移动该转盘15，以使所述第二工件32相对于定向平面28定向，基准平面27包含该第二工件32的一轴线，

[53](c)通过沿着平行于基准平面27的一公共轴线9朝第二支承部件10平移地运动转盘式设备14，确定工件的一装配区域，一方面是第一支承部件7，另一方面是第二支承部件10和转盘式设备14，围绕与基准平面27相垂直的同一转动轴线转动地运动，第一支承部件沿着与转动轴线相垂直的一轴线平移地运动，

[54](d)通过嵌装、焊接或其它方法装配这些工件。

[55]因此，在该第一次装配之后，确定一笛卡尔坐标系统(x，y，z)，该系统的原点(0，0，0)规定为该第一次装配的一定中心点33。有利地，定中心点33布置在基准平面27和定向平面28的相交处，原点的规定实施成使得第二工件32的另一轴线34包含在定向平面28中。

[56]在需要时，重复工序(a)、(b)、(c)和(d)，以在先前获得的装配件上装配一新工件，显示部件可指派坐标(x，y，z)给这些元件，使得其可在空间中相对于一装配几何进行定向。

[57]纯粹作为说明，在一用于装配具有定向接头的一管路的实施方式中，图4是在第一接头嵌装在一第一管上之后基准平面和定向平面的示意图。基准平面27包括在第一管的装配端部之后出现的第一弯曲()。弯曲角度可为0°至180°。对于6.25mm至25.4mm的管直径来说，包括例如直至9个弯曲度的最终管路的长度可达4m。

Claims (17)

1.装配设备，其用于装配定向工件，

其特征在于，它包括：

-转动移行部件(3)，其围绕一转动轴线(5)转动第一和第二底座(1，2)，

-所述第一底座(1)具有一与所述转动轴线(5)相垂直的第一主轴线(6)，且包括所述工件的第一支承部件(7)，所述第一支承部件(7)沿所述第一主轴线(6)平移地运动，

-所述第二底座(2)具有一与所述转动轴线(5)相垂直的第二主轴线(9)，且包括所述工件的第二支承部件(10)和一转盘式设备(14)，所述转盘式设备(14)用于支承所述工件之一并使之按角度定向，

-所述转盘式设备(14)沿所述第二主轴线(9)相对于所述第二支承部件(10)平移地运动，以及

-显示部件(23)，其至少显示所述转盘式设备(14)的转盘(15)的转动角度和所述第二底座的位置。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述转盘(15)包括一丁字形槽，该槽布置成可支承一个定中心元件。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述定中心元件包括：一孔，其具有与所述转盘(15)的表面相平行的轴线；和固定部件，其用于接纳与所述工件之一相连的一适配器。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一支承部件(7)围绕与所述第一主轴线(6)相垂直的一轴线(8)转动地运动，且沿该垂直的轴线(8)平移地运动；并且，所述第二支承部件(10)沿着与所述第二主轴线(9)相垂直的一轴线(11)平移地运动。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述转盘式设备(14)包括驱动所述转盘转动的驱动部件。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述驱动部件包括一步进马达和一蜗杆。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述转盘式设备(14)与所述第二支承部件(10)相配合，以确定所述工件的一装配区域。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述第二支承部件(10)包括一第一固定止动壁(18)，所述第一固定止动壁(18)具有一槽(19)，该槽用于接纳所述工件之一，一第二止动壁(20)平行于所述第一固定止动壁(18)，且与之留有间隔，所述第二止动壁(20)沿着与所述第二主轴线(9)相垂直的一轴线(11)平移地运动。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一和第二底座(1，2)的转动移行部件包括一圆形分度盘(3)，所述转动轴线(5)与所述圆形分度盘的表面呈法向，且通过其中心。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，它包括一工作台(4)，所述工作台(4)包括一平表面，所述表面具有一孔网和所述工件的第三支承部件，所述圆形分度盘(3)固定在所述工作台(4)的延伸段上。

11.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述显示部件包括一编码器(23)和一显示盒，所述编码器(23)联接于所述驱动转盘转动的驱动部件。

12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述定向工件是管路元件。

13.装配方法，其用于装配定向工件，其特征在于：

确定一装配基准平面(27)和一定向平面(28)，所述平面彼此呈法向，然后，进行以下工序：

(a)在所述基准平面(27)中将一第一待装配工件的一第一点置于第一支承部件(7)上，并将靠近所述第一待装配工件的一端部的一第二点置于第二支承部件(10)上，因此，所述第一待装配工件在所述装配基准平面(27)上装纳在这两点之间，

(b)将一第二待装配工件安装在一转盘式设备(14)上，并按角度移动所述转盘式设备(14)的转盘(15)，以使所述第二待装配工件相对于所述定向平面(28)进行定向，所述基准平面(27)含有所述第二待装配工件的一轴线，

(c)通过沿着平行于所述基准平面(27)的一公共轴线朝所述第二支承部件(10)平移地运动所述转盘式设备(14)，确定所述第一、第二待装配工件的一装配区域，一方面是所述第一支承部件(7)，另一方面是所述第二支承部件(10)和所述转盘式设备(14)，围绕与所述基准平面(27)相垂直的同一转动轴线转动地运动，所述第一支承部件(7)沿着与所述转动轴线(5)相垂直的一轴线平移地运动，

-(d)通过嵌装、焊接装配所述第一、第二待装配工件，

-因此，确定一笛卡尔坐标系统(x，y，z)，其规定该系统的原点(0，0，0)为该第一次装配的定中心点(33)，

-在需要时，重复工序(a)、(b)、(c)和(d)，以在先前获得的装配件上装配一新工件，显示部件可指派坐标(x，y，z)给这些元件，使得其可在空间中相对于一装配几何进行定向。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述定中心点(33)设置在所述基准平面(27)和所述定向平面(28)的相交处，原点的规定实施成使得所述第二待装配工件的另一轴线包含在所述定向平面(28)中。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述显示部件至少显示所述转盘的转动角度、和使所述转盘式设备与所述第二支承部件相连接的轴线的位置。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述定向工件是管路元件。

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