CN102528693A

CN102528693A - 吸盘式柔性夹持工装

Info

Publication number: CN102528693A
Application number: CN2012100365092A
Authority: CN
Inventors: 姚绵利
Original assignee: Shenyang Aircraft Industry Group Co Ltd
Current assignee: Yingkou Sanxing Jianye Color Steel Equipment Manufacturing Co.,Ltd.
Priority date: 2012-02-18
Filing date: 2012-02-18
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2032-02-18
Also published as: CN102528693B

Abstract

本发明创造提供一种吸盘式柔性夹持工装，包括支撑底座、横向运动机构、垂直运动机构、吸盘机构、真空系统和零件定位机构，两个支撑底座平行排列，两个支撑底座之间设有横梁，横梁的两端设有横向运动机构，横向运动机构通过直线导轨副Ⅰ分别与支撑底座连接，横梁的前部设有垂直运动机构，垂直运动机构通过导轨副Ⅱ与横梁连接，垂直运动机构的上端安装有吸盘机构，吸盘机构与真空系统连接，零件定位机构安装在垂直运动机构上。本装置可以根据蒙皮类与壁板类零件的大小和几何形状，调整到所需要的平面位置及垂直高度，形成与零件曲率相吻合的形状，以支撑定位零件，方便对零件进行测量、裁边、钻孔和铣切。

Description

吸盘式柔性夹持工装

技术领域

本发明创造涉及一种柔性夹持工装，特别涉及一种吸盘式柔性夹持工装，用于航空制造行业中蒙皮类与壁板类零件测量、裁边、钻孔、铣切操作时的支撑与定位。

背景技术

飞机蒙皮是飞机气动外形的关键零件，具有形状复杂、曲率变化大、尺寸变化大、刚度低、生产批量小的特点。飞机蒙皮的这种特点决定了在加工蒙皮的过程中必须使用辅助工装对其进行夹紧定位。现有的辅助工装通常采用刚性结构的形式，一套工装只能对应一种零件，所以飞机蒙皮在加工过程中需要制造大量的辅助工装，使辅助工装的设计和制造周期长，生产成本高，且需要大量的人力、物力和财力的投入。因此，传统飞机蒙皮制造的刚性辅助工装已经远远不能满足制造系统的生产要求。

发明内容

本发明创造的目的是提供一种吸盘式柔性夹持工装，可以根据蒙皮类与壁板类零件的大小和几何形状，自动调整到所需要的平面位置及垂直高度，形成与零件曲率相吻合的形状，以支撑定位零件，方便对零件进行测量、裁边、钻孔和铣切。

本发明创造的技术方案：一种吸盘式柔性夹持工装，包括支撑底座、横向运动机构、垂直运动机构、吸盘机构、真空系统和零件定位机构，两个支撑底座平行排列，两个支撑底座之间设有横梁，横梁的两端设有横向运动机构，横向运动机构通过直线导轨副Ⅰ分别与支撑底座连接，横梁的前部设有垂直运动机构，垂直运动机构通过导轨副Ⅱ与横梁连接，垂直运动机构的上端安装有吸盘机构，吸盘机构与真空系统连接，零件定位机构安装在垂直运动机构上。

所述的横向运动机构的结构为：横梁左右两端各设有一个减速器连接板，减速器连接板通过螺栓与减速器Ⅰ连接，减速器Ⅰ通过螺栓与伺服电机Ⅰ连接，消隙轮Ⅰ通过收缩盘Ⅰ固定在减速器Ⅰ上，齿条Ⅰ固定在支撑底座上，消隙轮Ⅰ与齿条Ⅰ齿动连接；横梁左右底面上各装有一个调整垫板，调整垫板通过螺栓与导轨副Ⅰ上的滑块连接；横梁的前端通过螺栓连接有减震垫，减震垫的上方设有固定垫板，固定垫板上通过螺栓固定接有一分七阀块板及防脱落阀；横梁上设有齿条Ⅱ和导轨副Ⅱ，导轨副Ⅱ的滑块与垂直运动机构上的箱体连接，箱体上设有减速器Ⅱ，伺服电机Ⅲ通过螺栓与减速器Ⅱ连接，消隙轮Ⅱ通过收缩盘Ⅱ固定在减速器Ⅱ上，导轨副Ⅱ中的导轨通过压块压紧在横梁上，导轨副Ⅱ的两端各装有一个横向防撞块。

垂直运动机构上设有箱体，箱体与导轨副Ⅱ的滑块连接，箱体内部装有直线轴承副，直线轴承副中的轴承及直线导轨副通过螺栓与箱体固定，在箱体的下面设有伺服电机Ⅱ，直线轴承副通过联轴器与伺服电机Ⅱ连接；在箱体的上面安装有密封挡圈。

所述的吸盘机构的结构为：垂直运动机构的最上端安装有真空吸盘，真空吸盘通过球座与垂直运动机构中的直线轴承副连接，真空吸盘通过螺栓与半球形关节连接，半弧形关节位于半球形关节的下方，球座位于半弧形关节的下方，球座内安装有锁紧套、锁紧螺母、支撑套、“T”型聚氨酯橡胶和密封螺母，半球形关节、半弧形关节、球座、锁紧套、锁紧螺母和支撑套之间通过“T”型聚氨酯橡胶连接在一起，密封螺母通过螺纹结构与支撑套连接。

所述的零件定位机构的结构为：零件定位机构通过固定底板与垂直运动机构连接，固定底板上设有360度旋转体，360度旋转体上设有45度摆动体，45度摆动体上设有定位中心，定位中心与零件连接。

支撑底座的两个端头设有挡块，支撑底座与地基的连接处设有调整垫铁。

导轨副Ⅰ和导轨副Ⅱ的一面设有梯形凹槽，梯形凹槽内安装有导轨压块。

横向运动机构为T型结构。

吸盘式柔性夹持工装的横向运动机构通过直线导轨副Ⅰ与支撑底座连接，垂直运动机构通过导轨副Ⅱ与横梁连接，垂直运动机构的上端安装有吸盘机构，吸盘机构与真空系统连接，零件定位机构安装在垂直运动机构上。这样可以实现根据蒙皮类与壁板类零件的大小和几何形状，自动调整到所需要的平面位置及垂直高度；吸盘机构具有吸附固定的作用；零件定位机构用于固定零件。

横向运动机构中的直线导轨副Ⅰ及齿条Ⅰ是横向运动机构的导向机构、支撑机构和动力传动机构；在横梁的左右两端设有的减速器连接板用于连接减速器Ⅰ与横梁，方便安装后对其进行调整；伺服电机Ⅰ与减速机Ⅰ连接是运动的动力源；减速器Ⅰ上安装有消隙轮Ⅰ与收缩盘Ⅰ，收缩盘Ⅰ用于固定消隙轮Ⅰ，消隙轮Ⅰ是运动时的动力传动机构；横梁左右底面上各装有一个调整垫板，用于安装时对其进行调整；横梁运动采用的是双向驱动的运动形式；横梁的前端通过螺栓连接有减震垫，减震垫用于减小撞击时的冲击力。

垂直运动机构中的直线导轨副Ⅱ及齿条Ⅱ是垂直运动机构的横向运动的导向机构、支撑机构和动力传动机构；箱体的内部的直线轴承副是垂直运动机构垂直运动的导向机构、固定机构及传动机构；伺服电机Ⅲ与减速机Ⅱ连接是垂直运动机构横向运动的动力源；减速器Ⅱ上安装有消隙轮Ⅱ与收缩盘Ⅱ，收缩盘Ⅱ用于固定消隙轮Ⅱ，消隙轮Ⅱ是运动时的动力传动机构；直线轴承副通过联轴器与伺服电机Ⅱ连接，联轴器的作用是将伺服电机Ⅱ的运动传导到直线轴承副上。

由于真空吸盘与垂直运动机构连接的地方设有球座结构，方便了连接，且有利于快速装卸，直线轴承副采用空心轴，通过锁紧螺母实现球座与空心轴的锁紧与放松；由于真空吸盘与球座的连接方式为带关节轴承的形式，与球座连接的是半弧形的关节，与半弧形关节连接的是半球形的关节，真空吸盘固定在半球形关节之上，实现了真空吸盘的万向转动；球座的下面设有支撑套，支撑套内设有锁紧螺母及锁紧套，整个真空吸盘通过一根“T”型聚氨酯橡胶连接在一起，这样即安装了真空吸盘，又实现了真空吸盘的万向转动功能；支撑套的最下部设有密封螺母，防止工作时真空吸盘漏气。

零件定位机构中的固定底板上设有360度旋转体，360度旋转体上设有45度摆动体，45度摆动体上设有定位中心，定位中心与零件连接，最终可实现零件定位机构在空间的任意角度的定位。

支撑底座的两个端头设有挡块，挡块用于对横向运动机构进行极限位置保护；支撑底座与地基的连接处设有调整垫铁，在安装时可通过调整垫铁对支撑底座进行调整。

导轨副Ⅰ和导轨副Ⅱ的一面设有梯形凹槽，梯形凹槽内安装有导轨压块，导轨压块用于对导轨的固定。

横向运动机构为T型结构，能够提高其运动精度及稳定性，将其重心上移。

本发明创造解决了我国飞机制造夹具种类多、数量大、协调关系复杂、生产准备周期长、精度质量差等重大瓶颈问题，本装置可以大幅度缩短零件研制周期，降低研制成本，显著提高了飞机大型薄壁构件的制造效率和准确度，提高快速响应能力，缩短飞机制造周期。

附图说明

图1 为本发明创造的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的侧视图。

图4为垂直运动机构的结构示意图。

图5为吸盘机构的结构示意图。

图6为零件定位机构的剖视图。

图7为图1轴测局部放大图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，一种吸盘式柔性夹持工装，包括支撑底座1、横向运动机构、垂直运动机构、吸盘机构、真空系统和零件定位机构，两个支撑底座1平行排列，两个支撑底座1之间设有横梁42，横梁42的两端设有横向运动机构，横向运动机构通过直线导轨副Ⅰ9分别与支撑底座1连接，横梁42的前部设有垂直运动机构，垂直运动机构通过导轨副Ⅱ15与横梁42连接，垂直运动机构的上端安装有吸盘机构，吸盘机构与真空系统连接，零件定位机构安装在垂直运动机构上。

所述的横向运动机构的结构为：如图7所示，横梁42左右两端各设有一个减速器连接板8，减速器连接板8通过螺栓与减速器Ⅰ6连接，减速器Ⅰ6通过螺栓与伺服电机Ⅰ7连接，消隙轮Ⅰ4通过收缩盘Ⅰ5固定在减速器Ⅰ6上，齿条Ⅰ3固定在支撑底座1上，消隙轮Ⅰ4与齿条Ⅰ3齿动连接；横梁42左右底面上各装有一个调整垫板20，调整垫板20通过螺栓与导轨副Ⅰ9上的滑块连接；横梁42的前端通过螺栓连接有减震垫13，减震垫13的上方设有固定垫板10，固定垫板10上通过螺栓固定接有一分七阀块板11及防脱落阀12；横梁42上设有齿条Ⅱ14和导轨副Ⅱ15，导轨副Ⅱ15的滑块与垂直运动机构上的箱体16连接，箱体16上设有减速器Ⅱ26，伺服电机Ⅲ27通过螺栓与减速器Ⅱ26连接，消隙轮Ⅱ24通过收缩盘Ⅱ25固定在减速器Ⅱ26上，导轨副Ⅱ15中的导轨通过压块23压紧在横梁42上，导轨副Ⅱ15的两端各装有一个横向防撞块19。

如图4所示，所述的垂直运动机构的结构为：垂直运动机构上设有箱体16，箱体16与导轨副Ⅱ15的滑块连接，箱体16内部装有直线轴承副18，直线轴承副18中的轴承及直线导轨副通过螺栓与箱体16固定，在箱体16的下面设有伺服电机Ⅱ21，直线轴承副18通过联轴器22与伺服电机Ⅱ21连接；在箱体16的上面安装有密封挡圈17。

如图5所示，所述的吸盘机构的结构为：垂直运动机构的最上端安装有真空吸盘29，真空吸盘29通过球座32与垂直运动机构中的直线轴承副18连接，真空吸盘29通过螺栓与半球形关节30连接，半弧形关节31位于半球形关节30的下方，球座32位于半弧形关节31的下方，球座32内安装有锁紧套33、锁紧螺母34、支撑套35、“T”型聚氨酯橡胶36和密封螺母37，半球形关节30、半弧形关节31、球座32、锁紧套33、锁紧螺母34和支撑套35之间通过“T”型聚氨酯橡胶36连接在一起，密封螺母37通过螺纹结构与支撑套35连接。

真空吸盘29是真空系统的最终执行机构，它与防脱落阀12连接，防脱落阀12固定在一分七阀块板11上，电磁换向阀与防脱落阀12连接，，也固定在一分七阀块板11上，总管路上设有一分五阀块板，最终与真空系统连接，以实现整个工装系统的真空吸附功能。

如图6所示，所述的零件定位机构的结构为：零件定位机构通过固定底板41与垂直运动机构连接，固定底板41上设有360度旋转体40，360度旋转体40上设有45度摆动体39，45度摆动体39上设有定位中心38，定位中心38与零件连接。

支撑底座1的两个端头设有挡块，支撑底座1与地基的连接处设有调整垫铁2。

导轨副Ⅰ9和导轨副Ⅱ15的一面设有梯形凹槽，梯形凹槽内安装有导轨压块23。

横向运动机构为T型结构。

吸盘式柔性夹持工装的横向运动机构通过直线导轨副Ⅰ9与支撑底座1连接，垂直运动机构通过导轨副Ⅱ15与横梁42连接，垂直运动机构的上端安装有吸盘机构，吸盘机构与真空系统连接，零件定位机构安装在垂直运动机构上。这样可以实现根据蒙皮类与壁板类零件的大小和几何形状，自动调整到所需要的平面位置及垂直高度；吸盘机构具有吸附固定的作用；零件定位机构用于固定零件。

横向运动机构中的直线导轨副Ⅰ9及齿条Ⅰ3是横向运动机构的导向机构、支撑机构和动力传动机构；在横梁42的左右两端设有的减速器连接板8用于连接减速器Ⅰ6与横梁，方便安装后对其进行调整；伺服电机Ⅰ7与减速机Ⅰ6连接是运动的动力源；减速器Ⅰ6上安装有消隙轮Ⅰ4与收缩盘Ⅰ5，收缩盘Ⅰ5用于固定消隙轮Ⅰ4，消隙轮Ⅰ4是运动时的动力传动机构；横梁42左右底面上各装有一个调整垫板20，用于安装时对其进行调整；横梁运动采用的是双向驱动的运动形式；横梁42的前端通过螺栓连接有减震垫13，减震垫13用于减小撞击时的冲击力。

垂直运动机构中的直线导轨副Ⅱ15及齿条Ⅱ14是垂直运动机构的横向运动的导向机构、支撑机构和动力传动机构；箱体16的内部的直线轴承副18是垂直运动机构垂直运动的导向机构、固定机构及传动机构；伺服电机Ⅲ27与减速机Ⅱ26连接是垂直运动机构横向运动的动力源；减速器Ⅱ26上安装有消隙轮Ⅱ24与收缩盘Ⅱ25，收缩盘Ⅱ25用于固定消隙轮Ⅱ24，消隙轮Ⅱ24是运动时的动力传动机构；直线轴承副18通过联轴器22与伺服电机Ⅱ21连接，联轴器22的作用是将伺服电机Ⅱ21的运动传导到直线轴承副18上。

由于真空吸盘与垂直运动机构连接的地方设有球座结构，方便了连接，且有利于快速装卸，直线轴承副18采用空心轴，通过锁紧螺母实现球座32与空心轴的锁紧与放松；由于真空吸盘29与球座32的连接方式为带关节轴承的形式，与球座32连接的是半弧形的关节，与半弧形关节连接的是半球形的关节，真空吸盘29固定在半球形关节之上，实现了真空吸盘29的万向转动；球座32的下面设有支撑套35，支撑套35内设有锁紧螺母34及锁紧套33，整个真空吸盘通过一根“T”型聚氨酯橡胶36连接在一起，这样即安装了真空吸盘29，又实现了真空吸盘29的万向转动功能；支撑套35的最下部设有密封螺母37，防止工作时真空吸盘29漏气。

零件定位机构中的固定底板41上设有360度旋转体40，360度旋转体40上设有45度摆动体39，45度摆动体39上设有定位中心38，定位中心38与零件连接，最终可实现零件定位机构在空间的任意角度的定位。

支撑底座1的两个端头设有挡块，挡块用于对横向运动机构进行极限位置保护；支撑底座1与地基的连接处设有调整垫铁2，在安装时可通过调整垫铁2对支撑底座进行调整。

导轨副Ⅰ9和导轨副Ⅱ15的一面设有梯形凹槽，梯形凹槽内安装有导轨压块23，导轨压块23用于对导轨的固定。

Claims

1.一种吸盘式柔性夹持工装，其特征在于：包括支撑底座（1）、横向运动机构、垂直运动机构、吸盘机构、真空系统和零件定位机构，两个支撑底座（1）平行排列，两个支撑底座（1）之间设有横梁（42），横梁（42）的两端设有横向运动机构，横向运动机构通过直线导轨副Ⅰ（9）分别与支撑底座（1）连接，横梁（42）的前部设有垂直运动机构，垂直运动机构通过导轨副Ⅱ（15）与横梁（42）连接，垂直运动机构的上端安装有吸盘机构，吸盘机构与真空系统连接，零件定位机构安装在垂直运动机构上。

2.如权利要求1所述的一种吸盘式柔性夹持工装，其特征在于：所述的横向运动机构的结构为：横梁（42）左右两端各设有一个减速器连接板（8），减速器连接板（8）通过螺栓与减速器Ⅰ（6）连接，减速器Ⅰ（6）通过螺栓与伺服电机Ⅰ（7）连接，消隙轮Ⅰ（4）通过收缩盘Ⅰ（5）固定在减速器Ⅰ（6）上，齿条Ⅰ（3）固定在支撑底座（1）上，消隙轮Ⅰ（4）与齿条Ⅰ（3）齿动连接；横梁（42）左右底面上各装有一个调整垫板（20），调整垫板（20）通过螺栓与导轨副Ⅰ（9）上的滑块连接；横梁（42）的前端通过螺栓连接有减震垫（13），减震垫（13）的上方设有固定垫板（10），固定垫板（10）上通过螺栓固定接有一分七阀块板（11）及防脱落阀（12）；横梁（42）上设有齿条Ⅱ（14）和导轨副Ⅱ（15），导轨副Ⅱ（15）的滑块与垂直运动机构上的箱体（16）连接，箱体（16）上设有减速器Ⅱ（26），伺服电机Ⅲ（27）通过螺栓与减速器Ⅱ（26）连接，消隙轮Ⅱ（24）通过收缩盘Ⅱ（25）固定在减速器Ⅱ（26）上，导轨副Ⅱ（15）中的导轨通过压块（23）压紧在横梁（42）上，导轨副Ⅱ（15）的两端各装有一个横向防撞块（19）。

3.如权利要求1或2所述的一种吸盘式柔性夹持工装，其特征在于：垂直运动机构上设有箱体（16），箱体（16）与导轨副Ⅱ（15）的滑块连接，箱体（16）内部装有直线轴承副（18），直线轴承副（18）中的轴承及直线导轨副通过螺栓与箱体（16）固定，在箱体（16）的下面设有伺服电机Ⅱ（21），直线轴承副（18）通过联轴器（22）与伺服电机Ⅱ（21）连接；在箱体（16）的上面安装有密封挡圈（17）。

4.如权利要求1所述的一种吸盘式柔性夹持工装，其特征在于：所述的吸盘机构的结构为：垂直运动机构的最上端安装有真空吸盘（29），真空吸盘（29）通过球座（32）与垂直运动机构中的直线轴承副（18）连接，真空吸盘（29）通过螺栓与半球形关节（30）连接，半弧形关节（31）位于半球形关节（30）的下方，球座（32）位于半弧形关节（31）的下方，球座（32）内安装有锁紧套（33）、锁紧螺母（34）、支撑套（35）、“T”型聚氨酯橡胶（36）和密封螺母（37），半球形关节（30）、半弧形关节（31）、球座（32）、锁紧套（33）、锁紧螺母（34）和支撑套（35）之间通过“T”型聚氨酯橡胶（36）连接在一起，密封螺母（37）通过螺纹结构与支撑套（35）连接。

5.如权利要求1所述的一种吸盘式柔性夹持工装，其特征在于：所述的零件定位机构的结构为：零件定位机构通过固定底板（41）与垂直运动机构连接，固定底板（41）上设有360度旋转体（40），360度旋转体（40）上设有45度摆动体（39），45度摆动体（39）上设有定位中心（38），定位中心（38）与零件连接。

6.如权利要求1所述的一种吸盘式柔性夹持工装，其特征在于：支撑底座（1）的两个端头设有挡块，支撑底座（1）与地基的连接处设有调整垫铁（2）。

7.如权利要求1、2或3所述的一种吸盘式柔性夹持工装，其特征在于：导轨副Ⅰ（9）和导轨副Ⅱ（15）的一面设有梯形凹槽，梯形凹槽内安装有导轨压块（23）。

8.如权利要求1或2所述的一种吸盘式柔性夹持工装，其特征在于：横向运动机构为T型结构。