CN104148931B - 用于大型筒段构件对位的多点伺服调整装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于大型筒段构件对位的多点伺服调整装置及其方法，装置通过自由度伺服小车的移动不仅能够对大型筒段构件进行多点支撑、姿态调整、对位，而且具备一定的柔性，可对一定直径变化范围内的大型筒段构件进行支撑、姿态调整、对位，且各个运动部件均采用伺服控制，结合在线测量反馈，可实现全自动对位，无需人工干预。本发明结构紧凑简单、自动化程度高，配合实时在线测量数据，可自动完成大型筒段构件的高精度对位；且可以应用于多种直径和多种长度大型筒段构件的空间对位，通用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种筒段构件对位调整技术，具体为用于大型筒段构件对位的多点伺服调整装置及其方法。
背景技术
大型筒段构件是航空航天领域中常见的构件，通常情况下筒段构件的直径都非常大，给构件的高精度对接、装配等带来很大的不便。随着航空航天设备制造、装配领域中自动化水平的不断提高，相应的，对大型筒段构件的自动化对接也提出了更高的要求。
由于大型筒段构件尺寸大、规格多，传统的大型对接装置具有对象单一、自动化程度低、调整困难、精度低、效率低、可靠性不高等特点。传统的自动化对接装置往往仅适用小规格工件对接、结构复杂、维护成本高、不易控制等特点。因此，传统的对接装置已无法满足自动化制造、装配需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构紧凑简单、自动化程度高，且配合实时在线测量数据，可自动完成大型筒段构件的高精度对位的用于大型筒段构件对位的多点伺服调整装置及其方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
用于大型筒段构件对位的多点伺服调整装置，包括固定底座和多自由度伺服小车；所述固定底座上设有轴向直线导轨；所述多自由度伺服小车包括移动底座、轴向驱动机构、径向驱动机构和支撑辊座；所述移动底座通过滑块A与轴向直线导轨滑动连接，移动底座由轴向驱动机构驱动沿轴向直线导轨来回移动，移动底座上端面设有径向直线导轨；所述支撑辊座通过滑块B与径向直线导轨滑动连接，支撑辊座由径向驱动机构驱动沿着径向直线导轨来回移动，支撑辊座上端固定安装有用于支撑工件的自适应双列支撑组件；所述自适应双列支撑组件包括与支撑辊座活动连接的支撑辊摆动座和与支撑辊摆动座活动连接的支撑辊筒，其中，支撑辊摆动座由两个相互垂直的支撑臂组成；所述轴向驱动机构和径向驱动机构均固定在移动底座上。
作为本发明的进一步方案，所述轴向驱动机构和径向驱动结构均包括伺服电机、齿轮和齿条，其中齿轮装置在伺服电机的主轴上，轴向驱动机构中的齿条连接齿轮和滑块A，径向驱动机构中的齿条连接齿轮和滑块B。
作为本发明的进一步方案，所述固定底座上的轴向直线导轨的数量为两条，分别在固定底座上端面的两侧。
作为本发明的进一步方案，所述移动底座的数量为四个，每个移动底座上均有两个支撑辊座，两个支撑辊座相对设置在移动底座上。
作为本发明的进一步方案，所述支撑辊座由两个相互垂直的支撑架板组成的L形支架，支撑辊摆动座通过销钉分别固定在两个支撑架板的两端，支撑辊筒通过销钉分别固定在支撑辊摆动座的两个支撑臂的顶端。
用于大型筒段构件对位的多点伺服调整的方法，包括以下步骤：
（1）多自由度伺服小车沿固定底座上轴向直线导轨方向调整好位置，以适应两段待对位工件的长度，为保证工件的圆度和刚度，待对位工件两端安装抱箍，将工件吊装至多自由度伺服小车上方，各架多自由度伺服小车上的四个自适应双列支撑组件在工件一端的抱箍下方并作自适应调整；
（2）多自由度伺服小车相互配合控制，对两段大型筒段构件分别实施自由度调整，使两段大型筒段构件的轴线均与基准轴线重合，并完成对接前对位；
（3）对调整好位姿的两段大型筒段构件实施在线测量，对多自由度伺服小车进行反馈控制，确保大型筒段构件的对位精度满足要求。
本发明与以往技术相比，具有以下优点：
本发明结构紧凑简单、自动化程度高，配合实时在线测量数据，可自动完成大型筒段构件的高精度对位；且可以应用于多种直径和多种长度大型筒段构件的空间对位，通用性强。
说明书附图
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明所述多自由度伺服小车结构示意图；
图3为对筒段构件旋转调整一；
图4为对筒段构件旋转调整二；
图5为对筒段构件两端竖直方向高度调整一；
图6为对筒段构件两端竖直方向高度调整二；
图7为对筒段构件两端水平位置调整一；
图8为对筒段构件两端水平位置调整二；
图9为筒段构件的对接步骤一；
图10为筒段构件的对接步骤二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，用于大型筒段构件对位的多点伺服调整装置，包括固定底座1和多自由度伺服小车2；所述固定底座1上设有轴向直线导轨1-1；所述多自由度伺服小车2包括移动底座2-1、轴向驱动机构2-2、径向驱动机构2-3和支撑辊座2-4；所述移动底座2-1通过滑块A 3与轴向直线导轨1-1滑动连接，移动底座2-1由轴向驱动机构2-2驱动，轴向驱动机构2-2包括伺服电机6、齿轮7和齿条8，其中齿轮7装置在伺服电机6的主轴上，轴向驱动机构2-2中的齿条8连接齿轮7和滑块A 3，通过伺服电机6驱动齿轮7和齿条动作拉动滑块A 3带动移动底座2-1沿轴向直线导轨1-1来回移动，移动底座2-1上端面设有径向直线导轨2-11；所述支撑辊座2-4通过滑块B 4与径向直线导轨2-11滑动连接，支撑辊座2-4由径向驱动机构2-3驱动，径向驱动结构2-3包括伺服电机6、齿轮7和齿条8，其中齿轮7装置在伺服电机6的主轴上，径向驱动机构2-3中的齿条8连接齿轮7和滑块B 4，通过伺服电机6驱动齿轮7和齿条动作拉动滑块B 4带动支撑辊座2-4沿着径向直线导轨2-11来回移动，支撑辊座2-4上端固定安装有用于支撑工件的自适应双列支撑组件5，支撑辊座2-4由两个相互垂直的支撑架板组成的L形支架；所述自适应双列支撑组件5包括支撑辊摆动座5-1和支撑辊筒5-2，，其中，支撑辊摆动座5-1由两个相互垂直的支撑臂组成，支撑辊摆动座5-1通过销钉分别固定在支撑辊座2-4的两个支撑架板的两端，支撑辊筒5-2通过销钉分别固定在支撑辊摆动座5-1的两个支撑臂的顶端；所述轴向驱动机构2-2和径向驱动机构2-3均固定在移动底座2-1上。
其中，移动底座2-1的数量为四个，每个移动底座上均有两个支撑辊座2-4，两个支撑辊座2-4相对设置在移动底座2-1上。
该装置在工作过程中的调整的方法如下：
先将四架多自由度伺服小车2沿固定底座1上的轴向直线导轨1-1方向调整好位置，以适应两段待对位工件9（即筒段构件9）的长度，为保证工件9的圆度和刚度，待对位工件9两端安装抱箍10，将工件9吊装至多自由度伺服小车2上方，各架多自由度伺服小车2上的四个自适应双列支撑组件5在工件一端的抱箍10下方并作自适应调整；
然后将四架多自由度伺服小车2两两配合控制，对两段筒段构件9分别实施自由度调整，使两段大型筒段构件9的轴线均与基准轴线重合，并完成对接前对位，其调整方法如下：
如图3至图4所示，使控制被调整筒段构件的两辆多自由度伺服小车2上的一个支撑辊座2-4固定，另一个移动，完成被调整筒段构件9的旋转动作；
如图5至图6所示，当被调整筒段构件的多自由度伺服小车2两端的支撑辊座2-4相对或相向移动即可调整筒段构件9两端竖直方向高度，使筒段构件9的轴线与基准轴线主视共线；
如图7至图8所示，两架多自由度伺服小车2分别位于被调整筒段构件9两端，小车两端支撑辊座2-4同向运动，即可调整筒段构件9两端水平位置，使调整筒段构件9的轴线与另一个筒段构件9的轴线俯视共线；
如图9至图10所示，当被调整筒段构件9的两辆多自由度伺服小车2同步水平移动时，完成对接前对位；
最后，对调整好位姿的两段大型筒段构件实施在线测量，对四架多自由度伺服小车2进行反馈控制，确保大型筒段构件的对位精度满足要求。
由此可知，本发明不仅能够对大型筒段构件进行多点支撑、姿态调整、对位，而且具备一定的柔性，可对一定直径变化范围内的大型筒段构件进行支撑、姿态调整、对位。该伺服调整装置自动化程度高、精度高、可靠性好，可通过简单的结构对大型筒段构件实现自由度调整；且各个运动部件均采用伺服控制，结合在线测量反馈，可实现全自动对位，无需人工干预。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.用于大型筒段构件对位的多点伺服调整装置，其特征是，包括固定底座和多自由度伺服小车；所述固定底座上设有轴向直线导轨；所述多自由度伺服小车包括移动底座、轴向驱动机构、径向驱动机构和支撑辊座；所述移动底座通过滑块A与轴向直线导轨滑动连接，移动底座由轴向驱动机构驱动沿轴向直线导轨来回移动，移动底座上端面设有径向直线导轨；所述支撑辊座通过滑块B与径向直线导轨滑动连接，支撑辊座由径向驱动机构驱动沿着径向直线导轨来回移动，支撑辊座上端固定安装有用于支撑工件的自适应双列支撑组件；所述自适应双列支撑组件包括与支撑辊座活动连接的支撑辊摆动座和与支撑辊摆动座活动连接的支撑辊筒，其中，支撑辊摆动座由两个相互垂直的支撑臂组成；所述轴向驱动机构和径向驱动机构均固定在移动底座上；
其特征是，所述轴向驱动机构和径向驱动结构均包括伺服电机、齿轮和齿条，其中齿轮装置在伺服电机的主轴上，轴向驱动机构中的齿条连接齿轮和滑块A，径向驱动机构中的齿条连接齿轮和滑块B；
所述支撑辊座由两个相互垂直的支撑架板组成的L形支架，支撑辊摆动座通过销钉分别固定在两个支撑架板的两端，支撑辊筒通过销钉分别固定在支撑辊摆动座的两个支撑臂的顶端。
2.根据权利要求1所述的用于大型筒段构件对位的多点伺服调整装置，其特征是，所述固定底座上的轴向直线导轨的数量为两条，分别在固定底座上端面的两侧。
3. 根据权利要求1所述的用于大型筒段构件对位的多点伺服调整装置，其特征是，所述移动底座的数量为四个，每个移动底座上均有两个支撑辊座，两个支撑辊座相对设置在移动底座上。
4. 如权利要求1-3任一项所述的用于大型筒段构件对位的多点伺服调整装置的方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）多自由度伺服小车沿固定底座上轴向直线导轨方向调整好位置，在待对位工件两端安装抱箍，将工件吊装至多自由度伺服小车上方，各架多自由度伺服小车上的四个自适应双列支撑组件在工件一端的抱箍下方并作自适应调整；
（2）多自由度伺服小车相互配合控制，对两段大型筒段构件分别实施自由度调整，使两段大型筒段构件的轴线均与基准轴线重合，并完成对接前对位；
（3）对调整好位姿的两段大型筒段构件实施在线测量，对多自由度伺服小车进行反馈控制，确保大型筒段构件的对位精度满足要求。
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