CN104647027B - 具有弹性结构的高压转子立式智能化装配装备 - Google Patents

具有弹性结构的高压转子立式智能化装配装备 Download PDF

Info

Publication number
CN104647027B
CN104647027B CN201410808448.6A CN201410808448A CN104647027B CN 104647027 B CN104647027 B CN 104647027B CN 201410808448 A CN201410808448 A CN 201410808448A CN 104647027 B CN104647027 B CN 104647027B
Authority
CN
China
Prior art keywords
degree
freedom
axis
rotor
moving platform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410808448.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104647027A (zh
Inventor
王皓
于卫东
陈根良
孔令雨
赵勇
来新民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201410808448.6A priority Critical patent/CN104647027B/zh
Publication of CN104647027A publication Critical patent/CN104647027A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104647027B publication Critical patent/CN104647027B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/28Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing

Abstract

一种发动机领域的具有弹性结构的航空发动机的高压转子智能化装配装备,包括:用于实现空间X轴、Y轴和Z轴平动的三自由度龙门式主动运动机构、用于实现空间X轴、Y轴的平动以及绕X轴、Y轴、Z轴转动的五自由度并联式被动运动机构以及转子夹具,其中:五自由度并联式被动运动机构滑动设置于三自由度龙门式主动运动机构上,转子夹具固定设置于五自由度并联式被动运动机构的动平台上,待装配转子通过三自由度龙门式主动运动机构和五自由度并联式被动运动机构调整空间位姿实现装配。本发明能够提高发动机的生产效率及装配质量。

Description

具有弹性结构的高压转子立式智能化装配装备
技术领域
[0001] 本发明涉及的是一种发动机领域的装置,具体是一种具有弹性结构的航空发动机的高压转子智能化装配装备。背景技术
[0002] 当前我国大型航空发动机高压转子装配过程中,仍大量采用手工借助吊车完成转子的调姿和定位,很容易造成磕碰和卡滞,效率低,工人的操作经验是影响装配质量的关键因素。而随着高性能发动机的研发,联接配合的精度要求越来越高,手工装配已满足不了要求,针对这一重大问题,研制一套智能化装配装备来完成发动机的高压转子的装配任务,在提高装配质量的同时提高生产线的生产效率。
[0003] 经对现有技术的文献检索发现,中国专利文献号CN103899367A公开日2014-07-02,公开了一种航空发动机转子堆叠装配方法与装置,其测量方法与装置是基于气浮回转轴系确定回转基准;依据光电编码器确定转台的角度定位;基于四测头测量装置,提取转子径向装配面的径向误差和轴向装配面的倾斜误差,得到该转子对装配后转子同轴度的影响权值;分别测量装配所需的全部转子,得到各转子对装配后转子同轴度的影响权值;将各转子的权值进行矢量优化,得到各转子的装配角度。但是此种装配方法需要测量的参数众多, 过程繁杂,装配效率相对较低,不适合大型航空发动机的高效生产。
[0004] 中国专利文献号CN103291493,公开日2013-09-11,公开了一种运动解耦的轴对称矢量喷管调节机构,包括:以机匣作为静平台F,以调节环作为动平台M。以及两端分别与调节环和机匣相连的第一、二、三被动支路和第四、五、六主动支路;第一、二被动支路包括:依次串联的万向副、下转动副、上转动副。第三被动支路包括:依次串联的上、下转动副以及万向副;第四、五、六主动支路包括:依次串联的下球铰副、移动副以及上球铰副。但该现有技术不足之处在于该机构只能实现一移动两转动的三个自由度运动,不能满足大型航空发动机高压转子立式装配五个自由度运动的需求,不能应用于高压转子立式智能化装配。发明内容
[0005] 本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种具有弹性结构的高压转子智能化装配装备,布置紧凑、控制方式简单、操作精度高、装配效率高,能够提高发动机的生产效率及装配质量。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括:用于实现空间X轴、Y轴和Z轴平动的三自由度龙门式主动运动机构、用于实现空间X轴、Y轴的平动以及绕X轴、Y轴、Z轴转动的五自由度并联式被动运动机构以及转子夹具,其中:五自由度并联式被动运动机构滑动设置于三自由度龙门式主动运动机构上,转子夹具固定设置于五自由度并联式被动运动机构的动平台上,待装配转子通过三自由度龙门式主动运动机构和五自由度并联式被动运动机构调整空间位姿实现装配。
[0007] 所述的三自由度龙门式主动运动机构包括:由下而上依次设置的X轴移动基座、竖直支撑架、中部运动横梁和顶部横梁,其中:竖直支撑架与X轴移动基座滑动连接,中部运动横梁与竖直支撑架滑动连接,顶部横梁与竖直支撑架固定连接,五自由度并联式被动运动机构滑动与中部运动横梁滑动连接。
[0008] 所述的五自由度并联式被动运动机构包括:吊梁、静平台、若干球铰、六根滑动伸缩支链、刚性支链和动平台,其中:静平台由吊梁与三自由度龙门式主动运动机构滑动连接,六根滑动伸缩支链的内部设有拉伸弹簧,两端分别与球铰相连后设置于静平台和动平台之间;刚性支链的两端分别与球铰相连后设置于静平台和动平台之间,刚性支链的连接点分别处于静平台和动平台的几何中心,用于增加Z向刚度、限制Z向的平动自由度。
[0009] 所述的六根滑动伸缩支链以两根为一组沿静平台和动平台的外周呈120°均匀设置。
[0010] 所述的转子夹具包括:整体三爪卡盘式夹具,该整体三爪卡盘式夹具固定设置于五自由度并联式被动运动机构的内部下端动平台上,且实现转子的装夹,使得转子安装轴沿着空间Z轴负向。
[0011] 所述的竖直支撑架与x轴移动基座的滑动连接、中部运动横梁与竖直支撑架的滑动连接,五自由度并联式被动运动机构滑动与中部运动横梁的滑动连接分别由相应的移动驱动组件实现,移动驱动组件包括:导轨组及一对螺母滑块、设置于导轨组上的滚珠丝杠及其驱动电机,其中:导轨组及一对螺母滑块设置于上述三对滑动对象的其中一侧,滚珠丝杠的运动部分和固定部分分别与三对滑动对象的两侧相连。[〇〇12]技术效果
[0013] 与现有技术相比,本发明将快速精确移动技术和并联机构被动运动结合起来,通过两者的统一协调运动,使得转子安装轴能够快速、准确安装进安装孔中,不仅提高了装配的效率,使转子受到的外力更小,减小了变形,提高了装配精度,延长了使用寿命,同时,设备的控制系统简单,控制难度较低。附图说明
[0014] 图1为本发明立体示意图;[〇〇15] 图2为本发明正视图;
[0016]图3为本发明左视图;[〇〇17]图4为本发明俯视图;
[0018] 图5为五自由度并联式被动运动机构示意图;
[0019] 图6为移动驱动组件示意图。具体实施方式
[0020] 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。
[0021] 实施例1
[0022] 如图1-4所示,本实施例包括:三自由度龙门式主动运动机构a、五自由度并联式被动运动机构b、转子夹具c,其中:五自由度并联式被动运动机构b滑动设置于三自由度龙门式主动运动机构a上,转子夹具c固定设置于五自由度并联式被动运动机构b的动平台上。 [〇〇23]在本实施例中,所述的三自由度龙门式主动运动机构a包括:X轴移动基座1、竖直支撑架2、顶部横梁3、中部运动横梁4。其中:竖直支撑架2与X轴移动基座1滑动连接,中部运动横梁4与竖直支撑架2滑动连接,顶部横梁3与竖直支撑架2固定连接。
[0024] 如图1-图3、图5所示,本实施例中五自由度并联式被动运动机构b包括:位于顶部的吊梁10、静平台19、与静平台19固定连接的七个第一球铰20、六根内部安装有拉伸弹簧滑动伸缩支链11、刚性支链12,动平台13以及与动平台13固定连接的七个第二球铰27,其中: 吊梁10包括左吊梁17、右吊梁18,滑动伸缩支链11包括:支链21、支链22、支链23、支链24、支链25、支链26;
[0025] 顶部的左吊梁17、右吊梁18与三自由度龙门式主动运动机构a的中部运动横梁4滑动连接;支链21、22、23、24、25、26沿外周均匀设置且两端分别与第一球铰20相连后再分别与静平台19和动平台13相连;刚性支链12两端分别与第一球铰20相连再分别与静平台19和动平台13相连,刚性支链12的连接点分别处于静平台19和动平台13的几何中心,用于增加空间Z向刚度、限制空间Z向的平动自由度。
[0026] 本实施例中:如图1和图6所示,所述的X轴移动基座1、竖直支撑架2、中部运动横梁 4之间的两处滑动连接相同,分别由移动驱动组件5、6和7、8实现任意距离的移动,以X轴移动基座1和竖直支撑架2的滑动连接为例,包括:设置于X轴移动基座1上的两组平行的导轨组28、33及其相应螺母滑块30、35,以及分别设置于导轨组28、33上的滚珠丝杠29、34及其驱动电机32、37和电机座31、36,其中:导轨组28、33分别与乂轴移动基座1的两端固定连接,螺母滑块30、35分别与竖直支撑架2底部固定连接。
[0027] 所述的中部运动横梁4与五自由度并联式被动运动机构b的吊梁10之间的滑动连接由移动驱动组件9实现任意距离的移动,其具体形式与移动驱动组件5相同。[〇〇28]所述的转子夹具c包括:整体三爪卡盘式夹具14,该整体三爪卡盘式夹具14固定设置于五自由度并联式被动运动机构b的动平台13上,且实现转子15的装夹,使得转子安装轴沿着空间Z轴负向。
[0029]本实施例通过以下方式进行工作:将需要装配的转子装夹在转子夹具c上,使得转子安装轴沿着Z轴负向,确定安装孔的位置,将转子安装轴中心点的运动轨迹分为X轴,Y轴和Z轴的平动,确定每个移动组件的移动量,保证安装轴对准安装孔并且接触到安装孔。根据装配工艺要求,确定Z轴负向的移动速度和移动量,控制龙门架沿Z轴负方向小量运动,转子受到孔施加给轴的力和力矩的作用,迫使并联机构产生较小的平动及转动,使得转子受到的力和力矩降至允许值以内,继续控制龙门架沿Z轴负方向小量运动直至完成这一级转子的装配,堆叠在装配完成的转子组16上。

Claims (4)

1.一种具有弹性结构的高压转子智能化装配装备,其特征在于,包括:用于实现空间X 轴、Y轴和Z轴平动的三自由度龙门式主动运动机构、用于实现空间X轴、Y轴的平动以及绕X 轴、Y轴、Z轴转动的五自由度并联式被动运动机构以及转子夹具,其中:五自由度并联式被 动运动机构滑动设置于三自由度龙门式主动运动机构上,转子夹具固定设置于五自由度并 联式被动运动机构的动平台上,待装配转子通过三自由度龙门式主动运动机构和五自由度 并联式被动运动机构调整空间位姿实现装配;所述的五自由度并联式被动运动机构包括:吊梁、静平台、若干球铰、六根滑动伸缩支 链、刚性支链和动平台,其中:静平台由吊梁与三自由度龙门式主动运动机构滑动连接,六 根滑动伸缩支链的内部设有拉伸弹簧,两端分别与球铰相连后设置于静平台和动平台之 间;刚性支链的两端分别与球铰相连后设置于静平台和动平台之间,刚性支链的连接点分 别处于静平台和动平台的几何中心,用于增加Z向刚度、限制Z向的平动自由度;所述的转子夹具包括:整体三爪卡盘式夹具,该整体三爪卡盘式夹具固定设置于五自 由度并联式被动运动机构的内部下端动平台上,且实现转子的装夹,使得转子安装轴沿着 空间Z轴负向。
2.根据权利要求1所述的高压转子智能化装配装备,其特征是,所述的三自由度龙门式 主动运动机构包括:由下而上依次设置的X轴移动基座、竖直支撑架、中部运动横梁和顶部 横梁,其中:竖直支撑架与X轴移动基座滑动连接,中部运动横梁与竖直支撑架滑动连接,顶 部横梁与竖直支撑架固定连接,五自由度并联式被动运动机构滑动与中部运动横梁滑动连接。
3.根据权利要求1所述的高压转子智能化装配装备,其特征是,所述的六根滑动伸缩支 链以两根为一组沿静平台和动平台的外周呈120°均匀设置。
4.根据权利要求1所述的高压转子智能化装配装备,其特征是,所述的竖直支撑架与X 轴移动基座的滑动连接、中部运动横梁与竖直支撑架的滑动连接,五自由度并联式被动运 动机构滑动与中部运动横梁的滑动连接分别由相应的移动驱动组件实现,移动驱动组件包 括:导轨组及一对螺母滑块、设置于导轨组上的滚珠丝杠及其驱动电机,其中:导轨组及一 对螺母滑块设置于上述三对滑动对象的其中一侧,滚珠丝杠的运动部分和固定部分分别与 三对滑动对象的两侧相连。
CN201410808448.6A 2014-12-19 2014-12-19 具有弹性结构的高压转子立式智能化装配装备 Active CN104647027B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410808448.6A CN104647027B (zh) 2014-12-19 2014-12-19 具有弹性结构的高压转子立式智能化装配装备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410808448.6A CN104647027B (zh) 2014-12-19 2014-12-19 具有弹性结构的高压转子立式智能化装配装备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104647027A CN104647027A (zh) 2015-05-27
CN104647027B true CN104647027B (zh) 2017-02-22

Family

ID=53238939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410808448.6A Active CN104647027B (zh) 2014-12-19 2014-12-19 具有弹性结构的高压转子立式智能化装配装备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104647027B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104354135B (zh) * 2014-10-29 2016-01-27 哈尔滨工业大学 航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法与装置
CN106051405B (zh) * 2016-06-12 2018-05-22 沈阳大学 一种实时定位夹紧式万向支座的机械夹具
CN106185733B (zh) * 2016-08-12 2018-12-07 哈尔滨工程大学 一种六自由度激振器的简易吊装装置
CN106563935B (zh) * 2016-11-04 2018-09-21 上海交通大学 用于部件孔轴装配的卧式装配装备
CN106563941B (zh) * 2016-11-04 2018-06-08 上海交通大学 用于部件孔轴装配的立式装配装备
CN106826006A (zh) * 2016-12-19 2017-06-13 中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 一种门板电阻点焊自动送料系统
CN111746819A (zh) * 2020-07-10 2020-10-09 中国航空制造技术研究院 一种直升机桨毂的自动化装配设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2152473B (en) * 1984-01-12 1987-01-21 British Nuclear Fuels Ltd Improvements in compliant devices
US5617964A (en) * 1992-06-13 1997-04-08 Krupp Fordertechnik Gmbh Lifting means for loads
CN102528525A (zh) * 2012-02-16 2012-07-04 汕头大学 一种六自由度高架龙门式混联构型机床
CN202378048U (zh) * 2011-12-28 2012-08-15 广西大学 一种空间五活动度钻孔机器人机构
CN102922293A (zh) * 2012-11-21 2013-02-13 山东义信重机制造有限公司 一种双面铣镗龙门镗铣床
CN103291493A (zh) * 2013-06-28 2013-09-11 上海交通大学 运动解耦的轴对称矢量喷管调节机构
CN103846649A (zh) * 2014-03-20 2014-06-11 清华大学 一种用于精密装配的两级并联机器人装置
CN104001974A (zh) * 2014-05-22 2014-08-27 上海交通大学 用于大型薄壁构件铣削的并联转动-平动解耦加工装备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003172418A (ja) * 2001-12-07 2003-06-20 Koji Kondo パラレルメカニズムロボットアーム(3)

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2152473B (en) * 1984-01-12 1987-01-21 British Nuclear Fuels Ltd Improvements in compliant devices
US5617964A (en) * 1992-06-13 1997-04-08 Krupp Fordertechnik Gmbh Lifting means for loads
CN202378048U (zh) * 2011-12-28 2012-08-15 广西大学 一种空间五活动度钻孔机器人机构
CN102528525A (zh) * 2012-02-16 2012-07-04 汕头大学 一种六自由度高架龙门式混联构型机床
CN102922293A (zh) * 2012-11-21 2013-02-13 山东义信重机制造有限公司 一种双面铣镗龙门镗铣床
CN103291493A (zh) * 2013-06-28 2013-09-11 上海交通大学 运动解耦的轴对称矢量喷管调节机构
CN103846649A (zh) * 2014-03-20 2014-06-11 清华大学 一种用于精密装配的两级并联机器人装置
CN104001974A (zh) * 2014-05-22 2014-08-27 上海交通大学 用于大型薄壁构件铣削的并联转动-平动解耦加工装备

Also Published As

Publication number Publication date
CN104647027A (zh) 2015-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104647027B (zh) 具有弹性结构的高压转子立式智能化装配装备
CN104589021B (zh) 具有顺应结构的高压转子卧式智能化装配装备
CN105652684B (zh) 一种新型大型四自由度姿态模拟仿真结构
CN104209690B (zh) 用于大型薄壁筒体构件立式装配的柔性夹具
CN108705410B (zh) 一种多并联共融机器人大型光学镜面加工装备
CN203045153U (zh) 微米级四轴运动平台
CN104526346B (zh) 具有顺应结构的高压转子立式智能化装配装备
CN106017359A (zh) 一种大型变压器铁芯视觉检测系统
CN102778895B (zh) 超重环境下精确定位控制系统采用的控制方法
CN104121929A (zh) 一种新型三轴摇摆台
CN102087104B (zh) 航天器质量特性测量用三坐标转换机及测量系统
CN203481990U (zh) 高度集成的机电作动器
CN105880699A (zh) 一种水轮发电机转子支架的键槽加工测量方法
CN102581794B (zh) 被动式大摆角柔性定位固持装置
CN109506877B (zh) 一种亚跨超风洞90°大攻角耦合360°滚转装置
CN205519831U (zh) 一种水轮发电机转子支架的磁轭键槽的加工装置
CN102102986B (zh) 可自动调心调倾的圆度/圆柱度测量工作台
CN205465475U (zh) 一种多功能多工位自动化生产线
CN202648619U (zh) 一种附加底部光源运动部件的移动桥式坐标测量机
CN105784316A (zh) 一种用于高超声速风洞多体分离试验的高刚度嵌入式装置
CN104632305B (zh) 具有弹性结构的高压转子卧式智能化装配装备
CN104985592A (zh) 一种五轴联动机器人
CN110261118A (zh) 多自由度球形电机试验台架
CN102152135A (zh) 液压丝杠混合驱动大负载二自由度变位机
CN202169487U (zh) 单层式可移动工作平台

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C06 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
GR01 Patent grant
C14 Grant of patent or utility model