CN101570249A - 一种基于阵列吸附单元的雷达罩安装小车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于阵列吸附单元的雷达罩安装小车。小车箱体底部嵌入铁芯式永磁直线电机，小车顶部装有直线导轨，直线导轨上设有四个调姿三坐标定位器，调姿三坐标定位器底部为纵横拖板，纵横拖板上依次设有上拖板、支撑立柱，支撑立柱内设有第一伸缩杆，第一伸缩杆顶部设有三坐标定位器接头，四个调姿三坐标定位器上方设有柔性托架，柔性托架侧面设有限位装置，柔性托架上设有点阵式被动三坐标定位器，点阵式被动三坐标定位器内设有第二伸缩杆，点阵式被动三坐标定位器顶部设有球头真空吸附盘。本发明可以通过多点真空吸附的方式固持雷达罩；可以通过调姿三坐标定位器X、Y、Z三个方向的移动完成雷达罩的姿态调整。

Description

一种基于阵列吸附单元的雷达罩安装小车

技术领域

本发明涉及一种基于阵列吸附单元的雷达罩安装小车。

背景技术

如何将一个具有复杂型面的零部件调整到某一姿态后能够保持姿态并对其可靠固持是飞机数字化装配中经常遇到的问题。

具有复杂型面的飞机零部件由于其外形复杂、不规则，很难采用传统的刚性夹具对其可靠固持，为此需要定做专门的夹具，增加了工装成本和准备周期；其次，飞机零部件表面具有严格的气动外形要求，不允许随意添加工艺接头，因此一般推荐采用通过多点对其支撑，有效控制零部件由于支撑引起的局部变形。此外，在对复杂型面的零部件进行姿态调整时，采用传统的升降千斤顶难以实现多自由度的协同控制，调姿精度不高、效率很低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于阵列吸附单元的雷达罩安装小车。

基于阵列吸附单元的雷达罩安装小车包括小车箱体、铁芯式永磁直线电机、直线导轨、调姿三坐标定位器、纵横拖板、上拖板、支撑立柱、第一伸缩杆、三坐标定位器接头、柔性托架、限位装置、点阵式被动三坐标定位器、第二伸缩杆、球头真空吸附盘，小车箱体底部嵌入铁芯式永磁直线电机，小车顶部装有直线导轨，直线导轨上设有四个调姿三坐标定位器，调姿三坐标定位器底部为纵横拖板，纵横拖板上依次设有上拖板、支撑立柱，支撑立柱内设有第一伸缩杆，第一伸缩杆顶部设有三坐标定位器接头，四个调姿三坐标定位器上方设有柔性托架，柔性托架侧面设有限位装置，柔性托架上设有点阵式被动三坐标定位器，点阵式被动三坐标定位器内设有第二伸缩杆，点阵式被动三坐标定位器顶部设有球头真空吸附盘。

所述的调姿三坐标定位器采用光栅尺进行位置测量反馈，在X、Y、Z三个方向上实现全闭环控制。调姿三坐标定位器在Z方向上安装了压力传感器，通过力的反馈来控制三坐标定位器的安全进给。被动三坐标定位器支撑球头具有全方位30°的偏转量。

本发明的优点在于：1)可以通过多点真空吸附的方式固持具有复杂型面的雷达罩；2)多个三坐标调姿三坐标定位器单元组成一个并联结构驱动柔性托架实现具有复杂型面的雷达罩的6自由度的姿态调整；3)调姿三坐标定位器(X、Y方向)使用高精度直线滚动导轨在结构上提高和保证了系统的运动(导向)精度；4)调姿三坐标定位器(X、Y方向)采用直线电机直接与运动负载相连，提高了系统的刚度和定位精度且运行长度不受限制；5)调姿三坐标定位器在Z方向上设计了压力传感器，通过力的反馈来控制三坐标定位器的进给，在控制上提高了系统工作的安全性；6)调姿三坐标定位器采用封闭式光栅尺，在X、Y、Z三个方向上实现全闭环控制，提高了系统的控制精度；7)调姿三坐标定位器在X、Y、Z三个方向上分别设计了限位开关和机械限位，在结构上提高工作的安全性；8)被动三坐标定位器支撑球头具有全方位30°的偏转量，以适应雷达罩的复杂型面；9)被动三坐标定位器采用液压系统驱动锁紧机构锁紧伸缩杆，从而保证了固持的可靠性；10)被动三坐标定位器和雷达罩多点面接触，减少了雷达罩的局部变形。

附图说明

图1为本发明一种基于阵列吸附单元的雷达罩安装小车的一个实施例；

图中：小车箱体1、铁芯式永磁直线电机2、直线导轨3、调姿三坐标定位器4、纵横拖板5、上拖板6、支撑立柱7、第一伸缩杆8、三坐标定位器接头9、柔性托架10、限位装置11、点阵式被动三坐标定位器12、第二伸缩杆13、球头真空吸附盘14。

具体实施方式

基于阵列吸附单元的雷达罩安装小车主要采用了一种柔性夹具组件-三坐标定位器，由多个三坐标定位器组成的多点阵列式真空吸附工装，可生成与雷达罩型面完全符合并呈均匀分布的支撑点阵，当雷达罩外形发生变化时，工装外形可自动进行调整，来适应不同的雷达罩结构和定位装夹要求，具有很大的柔性。此外，该装置下部的调姿三坐标定位器能实现X、Y、Z三个方向移动，多个三坐标调姿三坐标定位器单元组成一个并联结构平台，加上上述的阵列式真空吸附柔性托架可实现雷达罩的6自由度姿态调整。

如附图所示，基于阵列吸附单元的雷达罩安装小车包括小车箱体1、铁芯式永磁直线电机2、直线导轨3、调姿三坐标定位器4、纵横拖板5、上拖板6、支撑立柱7、第一伸缩杆8、三坐标定位器接头9、柔性托架10、限位装置11、点阵式被动三坐标定位器12、第二伸缩杆13、球头真空吸附盘14，小车箱体1底部嵌入铁芯式永磁直线电机2，小车顶部装有直线导轨3，直线导轨上设有四个调姿三坐标定位器4，调姿三坐标定位器4底部为纵横拖板5，纵横拖板5上依次设有上拖板6、支撑立柱7，支撑立柱7内设有第一伸缩杆8，第一伸缩杆8顶部设有三坐标定位器接头9，四个调姿三坐标定位器4上方设有柔性托架10，柔性托架10侧面设有限位装置11，柔性托架10上设有点阵式被动三坐标定位器12，点阵式被动三坐标定位器12内设有第二伸缩杆13，点阵式被动三坐标定位器12顶部设有球头真空吸附盘14。

所述的调姿三坐标定位器4采用光栅尺进行位置测量反馈，在X、Y、Z三个方向上实现全闭环控制。调姿三坐标定位器4在Z方向上安装了压力传感器，通过力的反馈来控制三坐标定位器的安全进给。被动三坐标定位器12支撑球头具有全方位30°的偏转量。

在柔性托架上安装了限位装置，可以通过手摇的方式对雷达罩进行定位；由众多被动三坐标定位器单元组成的多点阵真空吸附柔性工装可以进行伸出、回缩和夹紧操作。工作过程中，气动系统通过压缩空气将伸缩杆往外推，当球头真空吸附盘(终端执行器)接触到雷达罩时，可实现全方位30°的偏转，以适应雷达罩的复杂型面，当每个被动三坐标定位器上设定的压力等于其所分担的雷达罩载荷和伸缩杆自重，伸缩杆不能再伸出，此时再由液压系统驱动锁紧机构锁紧伸缩杆，然后停止输送压缩空气，最后由真空系统通过真空管道抽真空，使被动三坐标定位器和雷达罩之间产生真空吸附力，此时系统允许承受较大负载，从而生成了与雷达罩型面完全符合并均匀分布的吸附点阵，当雷达罩外形发生变化时，工装外形和布局自动进行调整，来适应不同的雷达罩结构和定位装夹要求。

小车与纵横拖板、纵横拖板与上拖板之间是通过铁芯式永磁直线电机驱动的，由高精度直线滚动导轨导向，实现X、Y方向两个方向的移动。铁芯式永磁直线电机的初级是由定子演变而来，转子演变为次级。初级和次级之间有一定的间隙。为了保证在行程范围内，初级与次级之间的耦合能保持不变，次级设计为长度与行程相同。初级中通以交流电，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动，从而使得柔性托架移动相应的位置。采用铁芯式永磁直线电机直接与运动负载相连，与传统的电机丝杠结构相比具有更好的刚度，有利于提高系统定位精度，且运动平稳，位置精度高，运行长度不受限制。伸缩杆与支撑立柱之间采用伺服电机、蜗轮蜗杆减速器、丝杠螺母传动和压力传感器，实现伸缩杆的Z方向移动。蜗轮蜗杆减速器具有自锁功能，压力传感器通过力的反馈来控制调姿三坐标定位器的进给，避免在姿态调整时的意外情况使得雷达罩受力过大而损坏；X、Y、Z三个方向上一方面采用光栅尺，实现全闭环控制来提高系统的控制精度，另一方面还分别设计了限位开关和机械限位，在结构上提高工作的安全性。激光跟踪仪直接测量柔性托架上的测量点，柔性托架和雷达罩间存在着一种几何约束关系，根据激光跟踪仪的测量结果，多个三坐标调姿三坐标定位器单元组成一个并联结构来实现具有复杂型面的雷达罩的姿态调整，并保姿态平稳移动到对合面，完成雷达罩的安装。

使用本发明实施例的主要步骤为：

1)将雷达罩吊装入位；

2)调节限位装置和被动三坐标定位器，采用机械与真空吸附相结合的原理对雷达罩进行定位和固持；

3)根据激光跟踪仪的测量结果，通过调姿三坐标定位器完成雷达罩的姿态调整；

4)调姿三坐标定位器保姿态平稳移动，完成雷达罩的安装；

5)被动三坐标定位器和调姿三坐标定位器复位，装配专用小车驶离工作位置。

Claims (4)

1.一种基于阵列吸附单元的雷达罩安装小车，其特征在于包括小车箱体(1)、铁芯式永磁直线电机(2)、直线导轨(3)、调姿三坐标定位器(4)、纵横拖板(5)、上拖板(6)、支撑立柱(7)、第一伸缩杆(8)、三坐标定位器接头(9)、柔性托架(10)、限位装置(11)、点阵式被动三坐标定位器(12)、第二伸缩杆(13)、球头真空吸附盘(14)，小车箱体(1)底部嵌入铁芯式永磁直线电机(2)，小车顶部装有直线导轨(3)，直线导轨上设有四个调姿三坐标定位器(4)，调姿三坐标定位器(4)底部为纵横拖板(5)，纵横拖板(5)上依次设有上拖板(6)、支撑立柱(7)，支撑立柱(7)内设有第一伸缩杆(8)，第一伸缩杆(8)顶部设有三坐标定位器接头(9)，四个调姿三坐标定位器(4)上方设有柔性托架(10)，柔性托架(10)侧面设有限位装置(11)，柔性托架(10)上设有点阵式被动三坐标定位器(12)，点阵式被动三坐标定位器(12)内设有第二伸缩杆(13)，点阵式被动三坐标定位器(12)顶部设有球头真空吸附盘(14)。

2.根据权利要求1所述的一种基于阵列吸附单元的雷达罩安装小车，其特征在于所述的调姿三坐标定位器(4)采用光栅尺进行位置测量反馈，在X、Y、Z三个方向上实现全闭环控制。

3.根据权利要求1所述的一种基于阵列吸附单元的雷达罩安装小车，其特征在于所述的调姿三坐标定位器(4)在Z方向上安装了压力传感器，通过力的反馈来控制三坐标定位器的安全进给。

4.根据权利要求1所述的一种基于阵列吸附单元的雷达罩安装小车，其特征在于所述的被动三坐标定位器(12)支撑球头具有全方位30°的偏转量。