CN104816266A - 一种用于天线筋板装配的柔性工装装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于天线筋板装配的柔性工装装置，包括底座、支撑顶板、上层工装结构单元和下层工装结构单元；每层工装结构单元包括支撑板、立柱、旋转轴、支撑体、两个X向导轨、夹持模块组件、连接体和滑轨座，立柱和支撑体分别固定连接在支撑板的顶面；两个X向导轨固定连接在支撑体的一端面；旋转轴的一端与连接体配合，且与夹持模块组件固定连接；滑轨座的一端面通过滑块与X向导轨滑动连接；滑轨座的另一端面设有两个Y向导轨，连接体的一端面通过滑块与Y向导轨滑动连接；底座上设有Z向导轨，下层工装结构单元的支撑板通过滑块连接在Z向导轨上。该柔性工装装置解决天线装配工装可重组利用性不强、机构自由度不高和装配效率低的问题。

Description

一种用于天线筋板装配的柔性工装装置
技术领域
本发明属于机械工程应用领域，具体涉及一种用于天线筋板装配的柔性工装装置。
背景技术
随着雷达技术的发展和需求，对于天线装配的周期性、装配精度和快速响应的能力提出了越来越高的要求。目前雷达天线的装配工装具有尺寸多样化、装配关系复杂、周期长等问题，对于天线的装配质量和装配效率有着重要影响。因此，提出高质量、高效率的天线装配柔性工装系统具有重大意义。随着工装技术的发展，从传统的专用刚性工装到模块化工装，这些工装的研发周期长、成本高，通用性和可重组利用性不强，不利于装配效率的提高。
目前主要是针对飞机装配工装的研究，对于雷达天线筋板的装配工装的研究比较少，现在的雷达天线筋板的装配主要依靠人工装配和定位，装配周期长、精度不高、生产效率低，因此，亟需研发和提出一种天线筋板装配的柔性工装结构装置。
柔性装配工装技术具有柔性化、数字化、自动化、模块化的特点，减少了设计和制造复杂专用的工装夹具，降低工装设计和制造成本，缩短装配周期，大大提高了装配效率，能够应用于航空航天、气象卫星、雷达技术等领域。
提出和发展柔性装配工装技术，能够大幅改善装配工装准备周期，降低的工装的经济成本，采用先进的检测和测量技术，可以显著提高零部件装配的精确度。同时，有助于推动柔性装配工装技术在雷达天线装配过程中发展和应用，使我国雷达天线柔性装配工装技术达到先进水平。
发明内容
技术问题：本发明的目的在于提供一种用于天线筋板装配的柔性工装装置，以克服目前天线装配工装可重组利用性不强、机构自由度不高和人工装配周期长、装配效率低等不足。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于天线筋板装配的柔性工装装置，该柔性工装装置包括底座、支撑顶板、上层工装结构单元和下层工装结构单元两层工装结构单元；层工装结构单元包括支撑板、立柱、旋转轴、支撑体、两个X向导轨、夹持模块组件、连接体和滑轨座，立柱和支撑体分别固定连接在支撑板的顶面；两个X向导轨相互平行，且固定连接在支撑体的一端面；旋转轴的一端通过轴承与连接体配合，且与夹持模块组件固定连接；旋转轴的另一端设有联轴器；滑轨座的一端面通过滑块与X向导轨滑动连接；滑轨座的另一端面设有两个相互平行的Y向导轨，连接体的一端面通过滑块与Y向导轨滑动连接；底座上设有Z向导轨，下层工装结构单元的支撑板通过滑块连接在Z向导轨上；上层工装结构单元中的支撑板与下层工装结构单元中的立柱和支撑体固定连接；支撑顶板的底面分别与上层工装结构单元中的立柱和支撑体固定连接。
进一步，所述的夹持模块组件包括支撑盒、控制器、两个夹持手、两个连杆、两个齿轮连杆，支撑盒的一端面与控制器固定连接，齿轮连杆中的齿轮端通过销连接在支撑盒的另一端面，且两个齿轮连杆中的齿轮端相互啮合，每个齿轮连杆中的连杆端通过销连接在一个夹持手上，每个连杆的一端通过销连接在支撑盒的一端面上，每个连杆的另一端通过销连接在一个夹持手上；支撑盒与旋转轴固定连接。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：能够克服目前天线装配工装可重组利用性不强、机构自由度不高和人工装配周期长、装配效率低等不足。本发明的用于天线筋板的柔性工装装置，通过借助控制系统，发送控制指令至驱动单元，驱动各运动部件在X/Y/Z方向的运动，带动夹持模块组件中夹持手的运动，同时通过控制器控制夹持手的旋转运动，调整自身的运动方向及位姿，与天线筋板的方向与位姿相匹配，可重组性强，具有明显的柔性特征，且工装装置的自由度较高，实现了在X/Y/Z方向的运动以及夹持组件的旋转运动。在进行装配天线筋板时，整个工装装置各部件的运动通过控制系统控制，减少了人为的装配经验和干扰，定位精度相对较高，能够实现整个工装装置对天线筋板装配的准确夹持和定位，利用带有控制系统的柔性装配工装装置，将其与人工装配相比，降低了天线筋板的装配周期，减少了加工其它专用工装的数量，提高了天线筋板装配的效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的装配爆炸图。
图3为本发明中夹持模块组件的结构示意图。
图4为本发明中夹持结构模块单元的装配爆炸图。
图中有：底座1、支撑顶板2、支撑板3、立柱4、旋转轴5、支撑体6、X向导轨7、夹持模块组件8、连接体9、滑轨座10、Y向导轨11、Z向导轨12、支撑盒801、控制器802、夹持手803、连杆804、齿轮连杆805。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。
如图1和图2所示，本发明的一种用于天线筋板装配的柔性工装装置，包括底座1、支撑顶板2、上层工装结构单元和下层工装结构单元两层工装结构单元。每层工装结构单元包括支撑板3、立柱4、旋转轴5、支撑体6、两个X向导轨7、夹持模块组件8、连接体9和滑轨座10。立柱4和支撑体6分别固定连接在支撑板3的顶面。两个X向导轨7相互平行，且固定连接在支撑体6的一端面。旋转轴5的一端通过轴承与连接体9配合，且与夹持模块组件8固定连接；旋转轴5的另一端设有联轴器。滑轨座10的一端面通过滑块与X向导轨7滑动连接；滑轨座10的另一端面设有两个相互平行的Y向导轨11。连接体9的一端面通过滑块与Y向导轨11滑动连接。底座1上设有Z向导轨12。下层工装结构单元的支撑板3通过滑块连接在Z向导轨12上。上层工装结构单元中的支撑板3与下层工装结构单元中的立柱4和支撑体6固定连接。支撑顶板2的底面分别与上层工装结构单元中的立柱4和支撑体6固定连接。
上述结构的柔性工装装置中，作为一种优选实施例，夹持模块组件8包括支撑盒801、控制器802、两个夹持手803、两个连杆804、两个齿轮连杆805。支撑盒801的一端面与控制器802固定连接，齿轮连杆805中的齿轮端通过销连接在支撑盒801的另一端面，且两个齿轮连杆805中的齿轮端相互啮合。每个齿轮连杆805中的连杆端通过销连接在一个夹持手803上，每个连杆804的一端通过销连接在支撑盒801的一端面上。每个连杆804的另一端通过销连接在一个夹持手803上。支撑盒801与旋转轴5固定连接。
本发明中，设定竖直方向为Y轴方向，X轴方向和Z轴方向分别与Y轴方向垂直，且X轴方向平行于底座1的横向轴线，Z轴方向垂直于底座1的横向轴线。也就是说，X轴方向是滑轨座10一侧沿着X向导轨7移动的方向，Y轴方向是连接体9沿着Y向导轨11移动的方向，Z轴方向是下层工装结构单元的支撑板带有滑块的一侧沿着底座1上的导轨移动的方向。
本发明的柔性装配工装装置，是通过伺服电机驱动和控制系统指令来完成各部件的移动和旋转，从而实现工装装配天线筋板的定位和夹持，减少其它工装数量和缩短人工装配周期，提高装配效率的目的。
上述结构的柔性工装装置中，底座1上设有Z向导轨12，Z向导轨12是设有多个连接孔的具有很高精度的直线导轨。同时，底座1是整个柔性工装装置的支撑载体，驱动单元(包括伺服电机、滚珠丝杠等，图中未示出)驱动其上的工装部件沿着Z向导轨12移动，实现工装的Z向运动。
在下层工装结构单元中，支撑板3位于Z向导轨2上，且支撑板3底面上的滑块与底座1上的Z向导轨12结合，使之运动。立柱4通过螺栓连接或焊接位于支撑板3上，起到承载的作用。
支撑体6和支撑体6中的旋转轴5，与Z向伺服电机轴和带有伸缩套筒的滚珠丝杠连接，实现和完成夹持手803夹持和定位筋板时Z方向的移动，图中未显示驱动单元、Z向伺服电机轴和带有伸缩套筒的滚珠丝杠。一方面，夹持手803与连杆804连接，连杆804与支撑盒801连接，另一方面夹持手803与齿轮连杆805连接，齿轮连杆805与支撑盒801连接；控制器802固定于支撑盒801上。控制器802通过控制连杆804和齿轮连杆805，一方面控制夹持手803的开合动作，另一方面，控制夹持手803的旋转运动。当夹持手803定位天线筋板时，通过控制器802控制齿轮连杆805和连杆804的运动，实现其夹紧和收缩的动作。当需要旋转运动时，通过控制器802控制其旋转运动，实现夹持手803不同方向和位姿的转换。
X向导轨位于支撑体6上，X向导轨与滑轨座10上附有的滑块单元结合，实现滑轨座10方向上的运动，其运动方向是由X向伺服电机驱动。Y向导轨位于滑轨座10上。Y向导轨与连接体9一侧上附有的滑块单元结合，实现连接体9在Y方向的运动，其运动是由Y向伺服电机驱动。Z向导轨位于工装导轨底座上，支撑板上附有的滑块单元与Z向导轨结合，实现两层工装结构单元在Z方向上的运动。
通过具体实施方式的分析，本发明一种天线筋板装配柔性工装装置具有较强的通用性和柔性特征，工装结构简单，定位精度高，能够实现工装装配天线筋板的定位和准确夹持。同时，在实际使用时采用伺服电机驱动和控制系统指令来完成各部件的移动和旋转，利用双电子经纬仪测量夹持手以及工装的坐标，通过调形计算软件获得运动驱动数据，与实际的坐标数据比较。如果有位置误差，自动调整其位置，直至调整好夹持手所夹持和固定的天线筋板，操作简单方便，减少了其它工装数量和缩短人工装配周期，大幅度提高了天线的装配效率。
为了增加摩擦，阻止天线筋板装配时的滑动，更好地夹持和固定筋板，夹持手803端部设有凹槽。其关系是夹持手803、连杆804、控制器802都是位于支撑盒801上，且是通过螺钉和螺母连接，齿轮连杆805一端通过螺钉螺母与夹持手803连接，带有齿轮的另一端通过圆柱销与支撑盒801连接。旋转轴5的一端通过轴承与连接体9配合连接，且与夹持模块组件8固定连接，同时旋转轴5的另一端与Z向伺服电机轴和带有伸缩套筒的滚珠丝杠连接，实现和完成夹持手夹持和定位筋板时Z方向的移动，图中未显示驱动单元、Z向伺服电机轴和带有伸缩套筒的滚珠丝杠。夹持手803与连杆804连接，连杆804与支撑盒801连接。夹持手803与齿轮连杆805连接，齿轮连杆805与支撑盒801连接。控制器802通过连杆804和齿轮连杆805一方面控制夹持手803的开合动作，另一方面控制夹持手803的旋转运动。当夹持手803定位天线筋板时，通过控制器802控制齿轮连杆805和连杆804的运动，实现其夹紧和收缩的动作，需要旋转运动时，通过控制器802控制其旋转运动，实现夹持手803不同方向和位姿的转换。
本发明的柔性工装装置，通过在X/Y/Z每个方向上安装驱动单元，包括每个方向的伺服电机、滚珠丝杠(或者带有伸缩套筒的滚珠丝杠)、传动装置等，驱动单元与控制系统连接，控制系统发出控制指令，驱动单元驱动工装装置各运动部件在X/Y/Z方向上运动。当天线筋板正确放置于天线骨架上时，有不同的方向和不同的位姿，通过控制器控制夹持手的旋转运动，调整夹持手的方向和位姿与天线筋板的方向和位姿相匹配，通过控制器控制夹持手的开合动作，实现夹持手的夹紧和松弛，对天线筋板进行夹持和定位。
本发明的柔性工装装置，通过夹持手夹持和定位天线筋板，其结构装置具有较强的通用性和柔性特征，工装结构简单，定位精度高，能够实现工装装配天线筋板的定位和准确夹持。同时，在实际使用时采用伺服电机驱动和控制系统指令来完成各部件的移动和旋转，利用双电子经纬仪测量夹持手以及工装的坐标，通过调形计算软件获得运动驱动数据，与实际的坐标数据比较，如果有位置误差，自动调整其位置，直至调整好夹持手所夹持和固定的天线筋板，操作简单方便，减少了其它工装数量和缩短人工装配周期，大幅度提高了天线的装配效率。

Claims (2)

1.一种用于天线筋板装配的柔性工装装置，其特征在于，该柔性工装装置包括底座(1)、支撑顶板(2)、上层工装结构单元和下层工装结构单元两层工装结构单元；
每层工装结构单元包括支撑板(3)、立柱(4)、旋转轴(5)、支撑体(6)、两个X向导轨(7)、夹持模块组件(8)、连接体(9)和滑轨座(10)，立柱(4)和支撑体(6)分别固定连接在支撑板(3)的顶面；两个X向导轨(7)相互平行，且固定连接在支撑体(6)的一端面；旋转轴(5)的一端通过轴承与连接体(9)配合，且与夹持模块组件(8)固定连接；旋转轴(5)的另一端设有联轴器；滑轨座(10)的一端面通过滑块与X向导轨(7)滑动连接；滑轨座(10)的另一端面设有两个相互平行的Y向导轨(11)，连接体(9)的一端面通过滑块与Y向导轨(11)滑动连接；
底座(1)上设有Z向导轨(12)，下层工装结构单元的支撑板(3)通过滑块连接在Z向导轨(12)上；上层工装结构单元中的支撑板(3)与下层工装结构单元中的立柱(4)和支撑体(6)固定连接；支撑顶板(2)的底面分别与上层工装结构单元中的立柱(4)和支撑体(6)固定连接。
2.按照权利要求1所述的用于天线筋板装配的柔性工装装置，其特征在于，所述的夹持模块组件(8)包括支撑盒(801)、控制器(802)、两个夹持手(803)、两个连杆(804)、两个齿轮连杆(805)，支撑盒(801)的一端面与控制器(802)固定连接，齿轮连杆(805)中的齿轮端通过销连接在支撑盒(801)的另一端面，且两个齿轮连杆(805)中的齿轮端相互啮合，每个齿轮连杆(805)中的连杆端通过销连接在一个夹持手(803)上，每个连杆(804)的一端通过销连接在支撑盒(801)的一端面上，每个连杆(804)的另一端通过销连接在一个夹持手(803)上；支撑盒(801)与旋转轴(5)固定连接。
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