CN104002114A - 用于大直径薄壁件筒体立式装配的立式调姿机构 - Google Patents

Abstract

一种自动化装配技术领域的用于大直径薄壁件筒体立式装配的立式调姿机构，包括：垂直移动部分、活动设置于垂直移动部分上的调姿支撑平台以及固定设置于垂直移动部分末端的底座部分，其中：调姿支撑平台的外周与筒体内壁相接触，对接筒体在调姿支撑平台的作用下沿垂向进行位移并精确调节空间位置与姿态。本装置通过垂向驱动电机与导轨带动调姿支撑平台的定平台从而调整整个调姿支撑平台垂直方向的位置。通过调姿支撑平台动平台上的沿平台径向布置的多个支撑部件对筒体进行支撑。通过调姿支撑平台的调姿机构与垂向电机的垂向驱动对筒体进行位置与姿态的调整。此装备具有空间布置紧凑，工作范围大，姿态调整灵活，控制方式容易，装配精度与效率高，多段筒体能够连续装配的优点。

Description

用于大直径薄壁件筒体立式装配的立式调姿机构

技术领域

本发明涉及的是一种自动化装配技术领域的设备，具体是一种用于大直径薄壁件筒体立式装配的立式调姿机构。 

背景技术

大直径薄壁筒体的高精度装配是我国航天等领域急需的关键技术。目前，大直径的薄壁筒体件装配主要采用卧式装配形式，通过在内部添加支撑构件克服其自重产生的变形，筒体之间通过其周向对准进行装配与焊接。依靠筒体内部支撑构件不能完全克服壁板的变形，并且导致筒体形变因素增多，形变控制更加困难，导致装配精度低。并且在进行多段筒体的装配过程中，卧式装配装备在更换筒体部件时容易引入重定位误差，并且会导致装配效率大幅度降低。针对大直径筒体装配所设计的卧式装配机构占地面积大，浪费资源，装配精度差的问题，设计一种用于大直径薄壁筒体装配的立式调姿机构，该机构可以有效减小装配过程中筒体由于自重产生的变形，同时适合多段筒体连续装配并且占地面积相对于卧式装配要小很多，满足大型薄壁筒体的装配需要。 

经对现有技术的文献检索发现，中国专利文献号CN103659139A公开(公告)日2014.03.26，公开了一种立式筒体装配工装，包括：机架；与所述机架相连的楔铁液压式涨缩机构；与所述楔铁液压式涨缩机构相连的转盘；与所述转盘相连的用于驱动所述转盘及所述楔铁液压式涨缩机构旋转的旋转驱动机构；与所述机架及所述楔铁液压式涨缩机构相连的翻转机构，但该装备只适用于一段筒体与封头的装配与焊接，不能实现多段(两段及以上)筒体间的装配。 

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于大直径薄壁件筒体立式装配的立式调姿机构，通过垂向驱动电机与导轨带动调姿支撑平台的定平台从而调整整个调姿支撑平台垂直方向的位置。通过调姿支撑平台动平台上的沿平台径向布置的多个支撑部件对筒体进行支撑。通过调姿支撑平台的调姿机构与垂向电机的垂向驱动对筒体进行位置与姿态的调整。此装备具有空间布置紧凑，工作范围大，姿态调整灵活，控制方式容易，装配精度与效率高，多段筒体能够连续装配的优点。 

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：垂直移动部分、活动设置于垂直移动部分上的调姿支撑平台以及固定设置于垂直移动部分末端的底座部分，其中：调姿支撑平台的 外周与筒体内壁相接触，对接筒体在调姿支撑平台的作用下沿垂向进行位移并精确调节空间位置与姿态。 

所述的垂直移动部分包括：位于垂向导轨座内部且带有驱动装置的垂向丝杆机构以及固定设置于垂向导轨座上的垂向导轨。 

所述的垂向导轨座的末端与底座部分固定连接，该垂向导轨座为中心对称结构，以保证调姿支撑平台整体沿垂向能进行大范围运动。 

所述的驱动装置通过设置于垂向丝杆机构上的驱动电机实现。 

所述的垂向丝杆机构由垂向丝杆和垂向丝杆副组成，其中：垂向丝杆副与调姿支撑平台固定连接，垂向丝杆与驱动装置固定连接。 

所述的调姿支撑平台包括：定平台和与之活动连接的动平台，其中：动平台通过多个筒体支撑装置与筒体内壁相接触，定平台通过多个直线驱动机构与动平台相连，定平台与垂向丝杆机构相连。 

所述的筒体支撑装置与直线驱动机构分别为均布于动平台和定平台上，优选为筒体支撑装置与直线驱动机构的个数相同且为中心对称设置，进一步优选为六个筒体支撑装置和对应的六个直线驱动机构。 

所述的直线驱动机构由调姿机构直线驱动电缸和调姿机构支链支撑杆组成。 

所述的调姿动平台在调姿机构的作用下相对于定平台具有能调节动平台位置与姿态的多个自由度。动平台上的筒体支撑装置由多个中心对称布置在调姿机构动平台上的可以沿动平台径向移动的滑块组成，滑块末端为与筒体半径相同的圆柱面，根据筒体尺寸不同可以更换不同的滑块。 

所述的滑块位置由布置在其两侧的压缩弹簧控制，滑块在弹簧的作用下可以对对接筒体起到支撑与校形的作用。 

支撑机装置可以固定筒体与动平台的相对位置，不产生相对移动。垂向驱动电机与调姿机构可以调整筒体空间的位置与姿态，使筒体能够与垂直放于定平台上的另一个筒体实现最佳装配位置关系，实现大直径薄壁筒体的高精度装配。 

本装置通过安装导轨的机架固定在相应的装备地基平台，由垂向移动驱动电机、调姿支撑平台内的调姿机构驱动电机实现其在工作空间内的位置定位与姿态调整。形成了以调姿支撑平台垂向位置、调姿支撑平台内各独立坐标表示的空间定位和运动。 

技术效果 

与现有技术相比，本发明采用立式装配的布置形式，结构紧凑，空间利用率高，避免大直径薄壁筒体因自重产生的变形，减少了装配误差不可控因素；通过增加垂向布置的导轨的长 度可以增加调姿支撑平台的运动范围，实现多个筒体的连续装配，提高了装配效率。通过多个中心对称径向布置的支撑部件可以将筒体固定于动平台之上，通过调姿支撑平台内的调姿机构可以灵活调节动平台的位置及姿态，从而调节筒体的位姿，使其达到最佳装配位姿，提高了装配的精度，通过改变支撑部件的尺寸可以完成不同尺寸筒体的装配任务，增强了装配的泛用性。 

附图说明

图1、图2为本发明的整体结构示意图； 

图3为调姿支撑平台结构示意图； 

图中：1底座、2垂向导轨固定底座、3第一垂向导轨固定板、4第二垂向导轨固定板、5垂向导轨座、6垂向导轨、7第一对接筒体、8第二对接筒体、9调姿支撑平台、10定平台、11调姿机构直线驱动电缸、12调姿机构支链支撑杆、13动平台、14筒体支撑装置、15垂向丝杆、16垂向丝杆副、17垂向驱动电机。 

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。 

实施例1 

如图1、2所示，本实施例实现大直径筒体间的高精度装配，包括：垂直移动部分、活动设置于垂直移动部分上的调姿支撑平台9以及固定设置于垂直移动部分末端的底座部分1、2，其中：调姿支撑平台9的外周与筒体7、8内壁相接触，对接筒体7、8在调姿支撑平台9的作用下沿垂向进行位移并精确调节空间位置与姿态。 

所述的垂直移动部分包括：位于垂向导轨座5内部且带有驱动装置17的垂向丝杆机构15、16以及固定设置于垂向导轨座5上的垂向导轨6。 

所述的垂向导轨座5通过第一、第二垂向导轨固定板3、4以中心对称的方式固定在垂向导轨固定底座2上，垂向导轨底座2固定在底座1上。调姿支撑平台9通过垂向丝杆副16连接到布置在垂向导轨固定底座2轴线上的垂向丝杆上，通过垂向驱动电机带动调姿支撑平台9进行垂直方向上的移动。 

如图2‐3所示，所述的调姿支撑平台9包括：定平台10、六个中心对称均布设置的调姿机构直线驱动电缸11及其调姿机构支链支撑杆12、动平台13和六个中心对称均布设置的筒体支撑装置14。 

所述的调姿支撑机构的动平台13通过调姿机构中的六个直线电缸11的作用改变调姿机构支链支撑杆13末端的位置以改变动平台在空间中的位置与姿态。动平台上的筒体支撑装置14可以通过不同的驱动装置(图2中为弹簧)的作用使其与对接筒体保持相对固定，实现对接 筒体位置与姿态的调整。 

本装置通过以下方式进行工作：第一对接筒体7通过龙门架或者桁车等设备悬吊并立置在底座1上；第二对接筒体8悬吊于立式装配装备上方合适位置；筒体支撑装置14在驱动装置的作用下沿动平台径向向圆心方向运动，保证筒体支撑装置14展开半径小于第二对接筒体8内径；将第二对接筒体8悬吊于调姿支撑装置可达位置；驱动垂向电机17调整调姿支撑平台垂向位置至筒体支撑装置14在第二对接筒体8中间位置附近；筒体支撑装置14在驱动装置的作用下沿调姿动平台径向向外运动至于对接筒体相互作用，并保证支撑装置与对接筒体的相对固定；通过测量或观测手段得到第一对接筒体7与第二对接筒体8的位置与姿态的偏差，计算出垂向驱动电机17与六个直线电缸11的目标运动量；控制驱动电机17与直线电缸11运动至目标位置，对接过程完成。 

所述的调姿支撑机构9的垂向位置主要由垂向驱动电机及导轨控制调节，使得调姿支撑机构9具有较大的运动范围，可满足不同的工程实际需求，通过适当的改变垂向导轨的长度可完成不同长度、多个筒段(不少于两个)的对接任务，增强了装备的泛用性；调姿支撑机构内部的调姿机构采用具有多自由度的并联机构可增强运动的灵活性、运动精度及承载能力，保证筒体对接质量。 

本发明的实施方式不限于上述形式：底座1和垂向导轨固定底座2可以分开布置，也可以采用一体化布置形式，在具体应用中，可以根据需要确定；调姿支撑机构的调姿机构的具体形式可采用不同的机构形式来实现，该实施例仅给出了其一种特定的形式，也可以选用具有相同运动能力的不同机构形式；同样地，筒体支撑装置也可以采用不同的末端形式及驱动方式实现，根据不同需要也可适当增加或减少自由度数(本实施例可沿动平台径向运动，自由度为1)。 

Claims (9)

1.一种用于大直径薄壁件筒体立式装配的立式调姿机构，其特征在于，包括：垂直移动部分、活动设置于垂直移动部分上的调姿支撑平台以及固定设置于垂直移动部分末端的底座部分，其中：调姿支撑平台的外周与筒体内壁相接触，对接筒体在调姿支撑平台的作用下沿垂向进行位移并精确调节空间位置与姿态；

所述的调姿支撑平台包括：定平台和与之活动连接的动平台，其中：动平台通过多个筒体支撑装置与筒体内壁相接触，定平台通过多个直线驱动机构与动平台相连，定平台与垂向丝杆机构相连。

2.根据权利要求1所述的机构，其特征是，所述的垂直移动部分包括：位于垂向导轨座内部且带有驱动装置的垂向丝杆机构以及固定设置于垂向导轨座上的垂向导轨。

3.根据权利要求2所述的机构，其特征是，所述的垂向导轨座的末端与底座部分固定连接，该垂向导轨座为中心对称结构，以保证调姿支撑平台整体沿垂向能进行大范围运动。

4.根据权利要求2所述的机构，其特征是，所述的驱动装置通过设置于垂向丝杆机构上的驱动电机实现。

5.根据权利要求1或2或4所述的机构，其特征是，所述的垂向丝杆机构由垂向丝杆和垂向丝杆副组成，其中：垂向丝杆副与调姿支撑平台固定连接，垂向丝杆与驱动装置固定连接。

6.根据权利要求1所述的机构，其特征是，所述的筒体支撑装置与直线驱动机构分别为均布于动平台和定平台上。

7.根据权利要求1或6所述的机构，其特征是，所述的筒体支撑装置与直线驱动机构的个数相同且为中心对称设置。

8.根据权利要求1或6或7所述的机构，其特征是，筒体支撑装置和直线驱动机构各为六个。

9.根据权利要求6或7或8所述的机构，其特征是，所述的直线驱动机构由调姿机构直线驱动电缸和调姿机构支链支撑杆组成。