CN103204248B - 一种飞机发动机安装作业用数控电动架车 - Google Patents

Abstract

一种飞机发动机安装作业用数控电动架车，属于装配自动化技术领域。其特征是:它包括多轴调姿平台（1）、调姿平台框架（2）、长轴进给机构（3）、车身框架（4）、左右转动机构（5）、辅助支撑机构（6）、液压支腿（7）、驱动轮系（8）、车体底架（9）、转向轮系（10）、驾驶室（11）、液压控制系统和伺服控制系统，其中五轴姿态采用伺服电机驱动和调控，余下一轴的姿态为手动调控，架车的行走采用电瓶车方式驱动。本发明的效果和益处是提供了一种定位精度高、机动性好、稳定性强的飞机发动机安装作业用数控电动架车，提高发动机安装效率，降低工人的劳动强度。本发明也可适用需多轴调姿的重型复杂轴类零部件自动化安装作业。

Description

一种飞机发动机安装作业用数控电动架车

技术领域

本发明属于装配自动化技术领域，涉及一种飞机发动机安装作业用数控电动架车的设计。

背景技术

飞机发动机是飞机的核心动力部件，需要对其经常安装并进行检查和维护。但是发动机具有质量较高、体积较大、结构复杂等特点，同时还存在装配间隙小、内舱结构复杂、安装设备易变形等难装配问题，使得发动机安装时往往不能实现精确的调姿和定位。因此，在安装过程中需要反复调整发动机的姿态，进行重复性的试安装，这个重复性的安装过程占据了发动机装配的绝大部分劳动量，并且各自由度姿态的调整操作往往十分困难。

目前，国内的发动机安装设备多采用一些简易的机械传动装置和液压推动机构。这类安装设备多存在以下不足之处：（1）机构刚性差，承载变形大；（2）设计精度低，很难实现微小行程的精准调整；（3）可调姿态少，不能实现多轴姿态的数控调整；（4）自动化程度低，需要逐一手动操作进行各自由度的姿态调整；（5）机动性能差，大多需要额外的运输工具将相关安装设备运输到安装场地；（6）安装效率低，劳动强度大，需要多名装配人员反复进行配合协同操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构刚度高、安装精度高、操作效率高的飞机发动机安装作业用数控电动架车，通过对飞机发动机六自由度的姿态调整来实现飞机发动机的快速安装，从而实现飞机发动机的安全、准确、高效的自动化安装作业。

本发明的技术方案是：一种飞机发动机安装作业用数控电动架车，包括多轴调姿平台1、调姿平台框架2、长轴进给机构3、车身框架4、车体转动机构、液压支撑系统、电动机驱动行走系统及伺服控制系统，其中车体转动机构包括左右转动机构5和辅助支撑机构6，液压支撑系统包括六个液压支腿（7）、支腿连接梁和液压控制系统，电动机驱动行走系统包括驱动轮系8、车体底架9、转向轮系10和驾驶室11，架车X轴、Y轴、Z轴、B轴、C轴的五个自由度的姿态采用伺服电机驱动和调控，A轴为手动调姿。

本发明的数控电动架车各部分机构设置如下：（1）多轴调姿平台1通过螺栓固接在调姿平台框架2的上底面；（2）调姿平台框架2与车身框架4通过线性导轨相连接；（3）长轴进给机构3固接在车身框架4内部；（4）车体转动机构分别与车身框架4和车体底架9相连接；（5）液压支撑系统的六个相同的液压支腿7分别通过支腿连接梁在车体底架9的前、中、后的位置固接。

多轴调姿平台1采用一个具有Y、Z、B、C轴调姿功能的装置，由工作平台、纵向平移机构12、水平转台机构13、升降俯仰机构14组成，通过数控系统驱动其伺服电机，对飞机发动机安装作业所需的Y、Z、B、C轴分别操控或数控多轴联动调姿。纵向平移机构12实现发动机纵向移动（Y轴）的调整功能。水平转台机构13实现发动机在水平面内的转动（C轴）功能。升降俯仰机构14由左升降机构、右升降机构两部分组成，实现发动机上下升降（Z轴）和前后俯仰（B轴）的调姿功能。

长轴进给机构3采用由线性导轨、滚珠丝杠、伺服电机组成的长丝杠进给机构，实现X轴方向的长进给运动的控制，两侧的线性导轨实现架车X轴的导向功能和机构的承载功能。在长丝杆进给机构中，在调姿平台框架2两侧安装主丝杠螺母15和辅丝杠螺母16，利用调姿平台框架2的前后两侧空间，使主、副两套传动螺母相距的距离为丝杠总长的25%—50%，以达到减小长丝杠17自重变形的目的。

车体转动机构由两组左右转动机构5和两组辅助支撑机构6组成，实现车体左右转动（A轴）的调姿功能。左右转动机构5采用螺杆机构驱动圆弧管24转动的方案，实现车体左右转动功能。辅助支撑机构6采用左侧梁支撑轮27和右侧梁支撑轮28承载圆弧梁29的设计结构，其中圆弧梁29与左右转动机构5中圆弧管24具有相同的导向圆弧半径，实现车体辅助支撑功能。

液压升降系统采用六个相同的液压支腿7在架车外侧前、中、后位置均匀布置，并通过液压控制系统对前、中、后三组液压支腿分别进行控制，实现架车上下升降姿态（Z轴）的调整功能和前后俯仰姿态（B轴）小幅度的调整功能。液压支腿7的下部设置自锁螺母，尾部采用球铰链支座。

电动机驱动行走系统采用电瓶车驱动的行走方式，车体底架9前端设置驱动轮系8，车体底架9后端设置转向轮系10和驾驶室11，车体底架9最前端设置位置传感器防止架车碰撞，驾驶室采用了可折叠的驾驶平台。

本发明的效果和益处是：（1）工作平台适配多种型号发动机的专用夹具，实现多种型号发动机的安装作业；（2）配备液压支撑系统，实现发动机安装前的车身框架4初始姿态的调整；（3）配备电动机驱动行走系统，实现发动机安装场地内的移动和运输；（4）本发明实现飞机发动机六轴姿态的高精度快速调整，其中五轴姿态为伺服电机数控调姿，余下一轴为手动调姿，提高安装效率，减轻工人劳动强度。此外，本发明也可广泛适用于需要进行多轴精确调姿的重型复杂轴类零部件高精、高效的自动化安装作业。

附图说明

图1是飞机发动机安装作业用数控电动架车的结构示意图。

图2是多轴调姿平台的结构示意图。

图3是飞机发动机安装作业用数控电动架车的结构侧视图。

图4是图1中辅助支撑机构与车身框架的结构示意图。

图5是图1中驾驶室与转向轮系的结构示意图。

图中：1多轴调姿平台、2调姿平台框架、3长轴进给机构、4车身框架、5左右转动机构、6辅助支撑机构、7液压支腿、8驱动轮系、9车体底架、10转向轮系、11驾驶室、12纵向平移机构、13水平转台机构、14升降俯仰机构、15主丝杠螺母、16辅丝杠螺母、17长丝杠、18螺杆支撑座、19螺杆转动轴、20螺杆、21螺母、22螺母支撑座、23左侧管支撑轮、24圆弧管、25右侧管支撑轮、26转动机构框架、27左侧梁支撑轮、28右侧梁支撑轮、29圆弧梁、30辅助支撑框架、31转向轮、32转向机构、33方向盘、34加速踏板、35脚刹、36手刹、37仪表盘、38折叠平台、39金属合页、40固定插销、41支撑架、42圆管插座、43活动座椅。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

如图1所示，飞机发动机安装作业用数控电动架车，它包括多轴调姿平台1、调姿平台框架2、长轴进给机构3、车身框架4、左右转动机构5、辅助支撑机构6、液压支腿7、驱动轮系8、车体底架9、转向轮系10、驾驶室11、液压控制系统和伺服控制系统，其中两组左右转动机构5和两组辅助支撑机构6组成车体转动机构，六个相同的液压支腿7和液压控制系统组成液压支撑系统，驱动轮系8、车体底架9、转向轮系10和驾驶室11这四部分组成电动机驱动行走系统。

本发明各部分机构设置如下：（1）多轴调姿平台1通过螺栓固接在调姿平台框架2的上底面；（2）调姿平台框架2与车身框架4通过线性导轨相连接；（3）长轴进给机构通过螺钉固定在车身框架4内部；（4）车体转动机构分别与车身框架和车体底架相连接；（5）液压支撑系统六个相同的液压支腿7分别通过支腿连接梁固定在车体底架9的前、中、后的位置。

如图2所示，多轴调姿平台1包括纵向平移机构12、水平转台机构13、升降俯仰机构14这三部分。纵向平移机构12采用由线性导轨、滚珠丝杠组成的位移控制机构，实现机构Y轴方向的位置控制。水平转台机构13采用伺服电机驱动带内齿的大型轴承来实现转台转动，实现C轴水平转动的功能。升降俯仰机构14包括具有单侧升降功能的左侧升降机构和右侧升降机构，以实现发动机上下升降（Z轴）和前后俯仰（C轴）的姿态调整功能。

如图1、图2所示，调姿平台框架2采用上部开口的一体化箱式结构，并将多轴调姿平台1与调姿平台框架2的底面固接，调姿平台框架2的两侧肩部与车身框架4的上部通过线性导轨相连接，从而实现对多轴调姿平台1和发动机的承载功能。调姿平台框架2的底部增设了强化筋板，从而增强其承载能力。调姿平台框架2的侧壁进行开窗口的设计，从而达到减小调姿平台框架2重量的目的。

如图1、图2所示，长轴进给机构3由丝杠机构、线性导轨组成，其中丝杠机构包括主丝杠螺母15、辅丝杠螺母16、长丝杠17、线性导轨、减速器、伺服电机，丝杠机构前后两侧通过螺钉固接到车身框架4的内框里，主丝杠螺母15、辅丝杠螺母16安装到调姿平台框架2的前后两侧，使主、副丝杠螺母相隔的距离为丝杠总长的25%—50%，从而增加对长丝杆17的支撑性能，以达到减小长丝杠17自重变形的目的。左右两侧的线性导轨将车身框架4与调姿平台框架2相连，实现架车X轴的导向功能和机构的承载功能。

如图1、图3、图4所示，车体转动机构包括两组左右转动机构5和两组辅助支撑机构6。两组左右转动机构5上侧的圆弧管24分别与车身框架4的前后两端固接，其下侧的转动机构框架26与车体底架9的前后两端固接。两组辅助支撑机构6等间距地设置在车身框架4的中部位置，即距车体底架9两端为总长1/3处，其上侧与车身框架4的圆弧梁29滑动连接，下侧与车体底架9固定连接。

如图3所示，左右转动机构5包括螺杆支撑座18、螺杆转动轴19、螺杆20、螺母21、螺母支撑座22、左侧管支撑轮23、圆弧管24、右侧管支撑轮25、转动机构框架26，其中由螺杆转动轴19、螺杆20、螺母21组成螺杆机构。左侧管支撑轮23和右侧管支撑轮25与转动机构框架26固接，与圆弧管24滑动连接，实现对圆弧管24的导向和支撑功能。螺杆机构的螺杆20一端通过螺杆支撑座18与车身框架4铰接，其螺母21通过螺母支撑座22与转动机构框架26铰接，通过驱动螺杆机构带动圆弧管24以实现车体框架4的转动。

如图4所示，辅助支撑机构6包括左侧梁支撑轮27、右侧梁支撑轮28、圆弧梁29和辅助支撑框架30，其中圆弧梁29与左右转动机构5中圆弧管24具有相同的导向圆弧半径，辅助支撑框架30固定在车体底架9的中部梁上侧，左侧梁支撑轮27、右侧梁支撑轮28安装在辅助支撑框架30两侧，车身框架4的圆弧梁29放置到左侧梁支撑轮27和右侧梁支撑轮28的上侧滑动连接以达到承载的目的。

如图1所示，液压支撑系统由六个液压支腿7、支腿连接梁和液压伺服控制系统组成，其中每个液压支腿7均采用底部设置自锁螺母和末端采用球铰链支座的设计方案。液压支撑系统采用了六个液压支腿7分三组均匀布置在架车外侧前、中、后位置，前、后两组液压支腿同步控制伸缩时实现架车上下升降姿态的调整功能，前、后两组液压支腿异步控制伸缩时实现架车前后俯仰姿态小幅度的调整功能。中部这组液压支腿在前、后两组液压支腿伸缩完成后，再控制伸缩中部这组液压支腿至合适的位置实现架车的辅助支撑作用，从而达到减小架车内部机构变形的目的。

如图1所示，电动机驱动行走系统，包括驱动轮系8、车体底架9、转向轮系10和驾驶室11。

驱动轮系8由前驱动轮、蓄电池组、驱动电机和位置传感器组成。其中，蓄电池组放置在固接于车体底架9前端的电池架上，驱动电机放置在车体底架9前端，驱动轮安装在车体底架9前端下部，位置传感器设置在车体底架最前端。

如图5所示，转向轮系10包括转向轮31、转向机构32和方向盘33，转向轮31与车体底架9后端的下侧固接，转向机构32与转向轮31和方向盘连接，方向盘33与驾驶室11平台连接。

如图5所示，驾驶室11由可折叠驾驶平台、加速踏板34、脚刹35、手刹36、仪表盘37组成，加速踏板34、脚刹35、手刹36、仪表盘37均固接在驾驶室11前部，可折叠驾驶平台通过金属合页39与车体底架9的尾部连接。

如图3、图5所示，可折叠驾驶平台由折叠平台38、金属合页39、固定插销40、支撑架41、四个圆管插座42、活动座椅43组成，其中活动座椅43安装在折叠平台38的上侧。架车工作时，展开折叠平台38，并通过三组带金属活页的支撑架41支撑折叠平台38，再将活动座椅43放置到圆管插座42里。架车不工作时，通过金属合页39转动折叠平台，然后固定插销40将折叠平台38固定，以节省架车占地空间。

Claims (2)

1.一种飞机发动机安装作业用数控电动架车，其特征在于：包括多轴调姿平台(1)、调姿平台框架(2)、长轴进给机构(3)、车身框架(4)、车体转动机构、液压支撑系统、电动机驱动行走系统及伺服控制系统，其中车体转动机构包括左右转动机构(5)和辅助支撑机构(6)，液压支撑系统包括六个液压支腿(7)、支腿连接梁和液压控制系统，电动机驱动行走系统包括驱动轮系(8)、车体底架(9)、转向轮系(10)和驾驶室(11)；数控电动架车各部分机构的设置如下：多轴调姿平台(1)通过螺栓固接在调姿平台框架(2)的上底面，调姿平台框架(2)与车身框架(4)通过线性导轨相连接，长轴进给机构固接在车身框架(4)内部，车体转动机构分别与车身框架(4)和车体底架(9)相连接，液压支撑系统六个相同的液压支腿(7)分别通过支腿连接梁在车体底架(9)的前、中、后位置固接；

所述的一种飞机发动机安装作业用数控电动架车的X轴、Y轴、Z轴、B轴、C轴的五个自由度的姿态采用伺服电机驱动和调控，A轴的姿态为手动调控，架车的行走采用电瓶车方式驱动。

2.根据权利要求1所述的一种飞机发动机安装作业用数控电动架车，其特征在于：在由线性导轨、滚珠丝杠、伺服电机组成的长丝杠进给机构中，在调姿平台框架(2)两侧安装主丝杠螺母(15)和辅丝杠螺母(16)，使主丝杠螺母(15)和辅丝杠螺母(16)相隔的距离为丝杠总长的25％—50％。