CN104759876A - 大型薄壁筒形构件自动对接装配的协调定位装置 - Google Patents

Abstract

一种大型薄壁筒形构件自动对接装配的协调定位装置，包括：滑动设置于地面轨道上的至少两组定位机构以及与定位机构相连的待调姿构件，定位机构包括：轨道车底架以及由下而上依次设置于轨道车底架上的摆动平台机构、横向驱动机构、俯仰平台机构和构件转动机构；各个定位机构中的摆动平台机构、横向运动机构和俯仰平台机构均为`主动运动副，两个构件转动机构中至少一个为主动转动副，其余为被动转动副，两个轨道车底架中至少一个为主动移动副。本发明实现了待装配大型薄壁筒形构件空间位姿的任意调整，从而实现大型薄壁构件的精准对接装配。

Description

大型薄壁筒形构件自动对接装配的协调定位装置

技术领域

本发明涉及一种大部件装配技术领域的设备，具体是一种用于大型薄壁筒形构件装配的协调对接工艺装备，由两组三套或四套定位机构组合而成，具有六自由度调姿定位功能。

背景技术

目前，国内大型薄壁部件装配对接主要依靠工艺装备和工艺补偿来保证部件间协调。通常两部件被分别放在托架或拖车平台上，两部件对接环面上有一圈对应的孔销配合结构。推动一部件缓慢靠近另一部件，观察并手动调整对应孔销姿态，对准后插入。这种方法使得对接面孔销配合精度低，装配应力大，影响构件疲劳强度，效率低。针对此问题，设计一种适用于大型薄壁筒形构件对接装配的六自由度调姿装配工装。本发明大幅降低了大部件对接的难度和安全隐患，提高对接效率和对接精度，满足装配质量要求。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献CN 103303491，记载了一种飞机大部件对接的工艺装备及其对接方法，能够实现待装部件横向、纵向、垂向调姿，通过固定对中装置防止待装配部件侧滚，通过观察并手动调姿。但是该技术方案前后托架调姿偏差可产生薄壁部件扭曲变形；调姿方向只有沿三个轴线方向平移，对于待装配部件初定位要求过高，同时中心线角度偏差无法得到补偿；手动调姿精度差效率低，不能满足现代化生产要求。

中国专利文献CN104308767A，公开(公告)日2015.01.28，公开了一种装配对接技术领域的大型薄壁筒形构件自动对接装配的协同定位装置，包括：至少两组分别与待装配大型薄壁筒形构件固定连接的定位机构，该定位机构包括：滑动底盘、横向调姿平台、垂向调姿平台和转动调姿平台。但该技术依靠大型薄壁构件受力带动定位器被动运动副，例如构件的摆动和俯仰运动，由于薄壁构件壁薄受力变形大的特点，导致定位精度不足和测量特征点的特征改变，极端情况甚至破坏待调姿部件。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种大型薄壁筒形构件自动对接装配的协调定位装置，具有操作精度高、自动化程度高、承载能力强、响应速度快、运动范围大、协调控制构件受来自定位器力最小的特点，可实现大型薄壁构件的精确对接装配。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明包括：滑动设置于地面轨道上的至少两组定位机构以及与定位机构相连的待调姿构件。

所述的定位机构包括：轨道车底架以及由下而上依次设置于轨道车底架上的摆动平台机构、横向驱动机构、俯仰平台机构和构件转动机构。

当所述的轨道车底架上设有驱动机构，则该轨道车底架构成主动移动副，否则构成从动移动副。

所述的摆动平台机构包括：两个x轴方向的驱动机构以及设置于其上的摆动平台和y轴方向的滑轨。

所述的横向驱动机构包括：一个y向的驱动机构和一个横向调姿台。

所述的俯仰平台机构包括：两个z轴方向的机构驱动、x方向的滑轨以及设置于其上的俯仰平台。

所述的构件转动机构包括：托台和与之相连的C字型托架机构。

当所述的C字型托架机构与待调姿构件相连且其上设有绕所述待调姿构件的轴线旋转的驱动机构，则该构件转动机构构成主动转动副，否则构成从动转动副。

就驱动方式而言，当采用两组定位机构时，各个定位机构中的摆动平台机构、横向运动机构和俯仰平台机构均为主动运动副，两个构件转动机构中至少一个为主动转动副，其余为被动转动副，两个轨道车底架中至少一个为主动移动副；当采用三组以上的定位机构选取驱动方式时，各个定位机构的摆动平台机构、横向运动机构和俯仰平台机构均为主动运动副，至少一个构件转动机构为主动转动副，至少一个轨道车底架为主动移动副。

所述的主动运动副均通过伺服电机驱动丝杠导轨机构实现，所述的主动转动副通过伺服电机齿轮或伺服电机驱动丝杠导轨机构实现。

技术效果

与现有技术相比，本发明除具备原技术功能外，不依靠待调姿构件传力，使用主动运动副完全驱动构件六个自由度调姿，减少装配内应力，保证构件测量特征点特征不变，达到提高对接精度的效果。

附图说明

图1为实施例1的示意图；

图2为实施例2的示意图；

图3为实施例3的示意图；

图4为实施例中定位机构示意图；

图5为实施例中摆动平台机构、横向调姿机构、俯仰调姿机构结构结构示意图；

图6为实施例中支架示意图；

图中：1地面轨道、2定位器、3待装配薄壁筒形构件、4轨道底架、5摆动平台机构、6横向调姿机构、7俯仰调姿机构、8构件轴线转动机构、9滑轨机构、10被动转动副、11滑 轨机构、12摆动台、13丝杠导轨机构、14丝杠导轨机构、15横向调姿台、16支撑台、17被动转动副、18滑轨机构、19俯仰台、20支架、21C字型托架。

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

如图1～4所示，本实施例包括：滑动设置于地面轨道1上的至少两组定位机构2以及与定位机构2相连的待调姿构件3，其中：

如图4所示，所述的定位机构2包括：轨道车底架4以及由下而上依次设置于轨道车底架4上的摆动平台机构5、横向调姿机构6、俯仰平台机构7和构件转动机构8，其中：

如图1所示，当采用两组定位机构2时，该两组定位机构组成协调定位装置，其中：各个定位机构2中的两个摆动平台机构5、两个横向调姿机构6和一个俯仰平台机构7构成五个主动运动副，两个定位机构2的构件转动机构8中至少一个设有驱动机构，两个定位机构2的轨道车底架4中至少一个设有驱动机构。

所述的轨道车底架4包括：轮对、轨道方向驱动和轨道车底架，该轨道车底架4置于地面轨道上，具有轨道方向大范围移动能力，对接装配过程中锁死轮对固定在轨道上。

如图5所示，所述的摆动平台机构5包括：下部有丝杠导轨机构驱动的被动转动机构10、滑轨机构11和摆动台12三部分组成其中：两个轨道方向驱动产生x轴方向精密移动和绕z轴方向摆动转动能力，滑轨11用来补偿摆动平台转动中的y轴方向长度变化。

所述的横向驱动机构6，包括：横向丝杠导轨机构13、横向调姿台15，丝杠导轨具有驱动，作为摆动平台5和俯仰平台7的连接和驱动机构，产生定位器y轴方向移动能力。

所述的俯仰平台机构7包括：两个丝杠导轨机构14、支撑台16、被动转动副17、滑轨机构18、俯仰台19组成，其中：两个z轴方向驱动产生沿z轴方向移动和绕y轴方向俯仰转动运动的能力，x轴方向滑轨9用来补偿俯仰平台x轴方向长度变化。

所述的构件转动机构8包括：支架20和C字型托架21，其中：C型托架机构具有绕构件轴线旋转的驱动，待调姿构件同C字型托架型面连接，通过安装驱动带动部件转动。

由图1所示，本实施例中采用筒形薄壁构件作为待调姿构件3，该筒形薄壁构件和多个C字型托架9之间分别通过C字型圆弧型面接触连接，多个定位机构2的C字型托架对齐并连接，形成协调定位调姿功能，构件受力变形最小。

上述所有运动副均采用旋转编码器或安装光栅尺作为位移传感器。

本实施例基于两组定位机构的大型薄壁构件装配的对接工艺装备的六自由度调姿工作 原理是：根据调姿要求生成控制方法，利用伺服电机驱动移动副和转动副，使得待调姿筒形构件可以得到空间六自由度调姿功能。利用激光跟踪仪测量筒形薄壁构件的特征点得到当前位姿，在给定装配目标位姿后，就可以根据机构学反解求出调姿装配过程所需要的驱动输入量，使待调姿构件从当前姿态调整到目标姿态，完成自动装配过程。

如图2～4所示，在其他情况下，当采用三组以上的定位机构组成协调定位装置，则各个定位机构的摆动平台机构5、横向运动机构6和俯仰平台机构7为全驱动，即具有五个驱动，至少一个定位机构的构件轴线转动机构8具有一个产生构件绕轴线旋转的驱动，至少一个定位机构的轨道车底架4具有一个产生轨道方向移动的驱动。

Claims (8)

1.一种大型薄壁筒形构件自动对接装配的协调定位装置，其特征在于，包括：滑动设置于地面轨道上的至少两组定位机构以及与定位机构相连的待调姿构件，其中：

所述的定位机构包括：轨道车底架以及由下而上依次设置于轨道车底架上的摆动平台机构、横向驱动机构、俯仰平台机构和构件转动机构；

所述的摆动平台机构包括：两个x轴方向的驱动机构以及设置于其上的摆动平台和y轴方向的滑轨；

所述的横向驱动机构包括：一个y向的驱动机构和一个横向调姿台；

所述的俯仰平台机构包括：两个z轴方向的机构驱动、x方向的滑轨以及设置于其上的俯仰平台；

所述的构件转动机构包括：托台和与之相连的C字型托架机构。

2.根据权利要求1所述的大型薄壁筒形构件自动对接装配的协调定位装置，其特征是，当所述的轨道车底架上设有驱动机构，则该轨道车底架构成主动移动副，否则构成从动移动副；当所述的C字型托架机构与待调姿构件相连且其上设有绕所述待调姿构件的轴线旋转的驱动机构，则该构件转动机构构成主动转动副，否则构成从动转动副；各个定位机构中的摆动平台机构、横向运动机构和俯仰平台机构均为主动运动副，两个构件转动机构中至少一个为主动转动副，其余为被动转动副，两个轨道车底架中至少一个为主动移动副。

3.根据权利要求2所述的大型薄壁筒形构件自动对接装配的协调定位装置，其特征是，每个所述的定位机构上具有五个主动运动副。

4.根据权利要求2所述的大型薄壁筒形构件自动对接装配的协调定位装置，其特征是，所述的主动运动副通过伺服电机驱动丝杠导轨机构实现。

5.根据权利要求2所述的大型薄壁筒形构件自动对接装配的协调定位装置，其特征是，所述的主动转动副通过伺服电机齿轮或伺服电机驱动丝杠导轨机构实现。

6.根据权利要求1或2所述的大型薄壁筒形构件自动对接装配的协调定位装置，其特征是，所述的轨道车底架包括：轮对、轨道方向驱动和轨道车底架，该轨道车底架置于地面轨道上，对接装配过程中锁死轮对固定在轨道上。

7.根据权利要求1所述的大型薄壁筒形构件自动对接装配的协调定位装置，其特征是，所述的待调姿构件为筒形薄壁构件，该筒形薄壁构件和多个C字型托架之间分别通过C字型圆弧型面接触连接，多个定位机构的C字型托架对齐并连接。

8.根据权利要求1所述的大型薄壁筒形构件自动对接装配的协调定位装置，其特征是，所述的运动副采用旋转编码器或安装光栅尺作为位移传感器。