CN105965049B - 一种采用伺服系统对飞机鸭翼装配定位镗孔的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用伺服系统对飞机鸭翼装配定位镗孔的方法，涉及飞机装配工艺领域，所述方法通过将伺服系统安装到镗床上，采用伺服电机控制镗床工作台移动的方式，实现对飞机鸭翼的精准定位，所述伺服系统中还设置有位置检测传感器，用于检查和确定位置的准确性，通过镗床对已定位的鸭翼支撑梁进行镗孔，实现定位与镗孔的自动化，与传统定位方法相比，在安装内部空间的开敞性要求上大大降低，精准度明显提高，并且可以实现连续多个进行定位，效率和可靠性明显提高，由于伺服系统可以按照指定程序进行镗床主轴转速与工作台进给速度的逻辑运算，实现了镗孔精度的进一步提高。

Description

一种采用伺服系统对飞机鸭翼装配定位镗孔的方法

技术领域

本发明涉及飞机装配工艺领域，具体的说，是一种采用伺服系统对飞机鸭翼装配定位镗孔的方法。

背景技术

在飞机装配中，定位器是装配工装的关键环节，基于飞机结构及装配精加工的复杂性，一个好的定位器结构应该同时具备占用空间小、定位精度高、工人操作强度低、操作速度快、使用方法简单等诸多特点。由于定位技术的限制，装配定位器结构通常采用手动机械结构，很难同时满足以上所有要求。因此，需要应用新的定位技术，改变我们装配工装和定位装配的传统设计思维模式，创新设计同时满足定位器体积小、精度高、操作快的集成需求。

传统装配定位器设计仅有一种设计模式，即手动机械结构，通过手动进给，定位器在理论位置用定位插销固定，完成装配定位后，手动退出，以便产品出架。这样的设计有三个个弊端：第一是对空间开畅性要求高，表现在既要有手动机械结构的安装空间，而且还需要有人体站位操作空间，在飞机结构装配精加工过程中，有些装配精加工工序面临结构封闭，空间狭小，人工操作不便的困难，传统结构难以胜任，尤其在飞机鸭翼结构紧凑，开敞性差，装配精度要求高的环境下，手工定位的弊端显现尤为明显。第二，手动机械结构精确性、稳定性不好。由于操作工人用力大小、操作习惯、对规范执行的差异，会影响手动机械定位器的位置重复精度，如果敲击定位插销、用力过大等操作不当会加大手动机械摩擦磨损，影响定位器精度稳定性。第三，传统手动机械结构定位器的弊端是，工人操作动作多，有的需多人协调操作完成，人为因素多，劳动效率低下，装配精度不稳定。

因此，改革我们传统装配工装定位器的设计结构，创新装配定位方法既能实现降低传统型架定位器对开畅空间的苛刻要求，同时也能降低劳动强度，提高生产效率，稳定质量控制。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明的提供了一种采用伺服系统对飞机鸭翼装配定位镗孔的方法，本发明能够有效的解决现有技术在飞机鸭翼装配定位和精加工的过程中定位精度差，定位效率低，精加工难度大的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种采用伺服系统对飞机鸭翼装配定位镗孔的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：将飞机鸭翼放在镗床工作台上，在镗床主轴上安装与飞机鸭翼定位孔相匹配的定位圆盘（6），调整飞机鸭翼位置，使所述定位孔与所述定位圆盘（6）处于同一轴心线上，固定飞机鸭翼与镗床工作台，完成飞机鸭翼竖直方向的定位；

步骤二：启动伺服系统，通过对伺服系统定位参数信息的设定，实现伺服系统对镗床工作台水平移动的精确控制，完成飞机鸭翼水平方向的定位；

步骤三：取下定位圆盘，安装镗孔刀具在镗床主轴上，启动镗床进行镗孔。

优选地，所述伺服系统还包括PLC逻辑控制器，所述PLC逻辑控制器用于定位参数信息的设定、修改、存储和发送。

优选地，所述伺服系统还包括伺服电机，所述伺服电机与镗床工作台通过齿轮连接驱动，所述伺服电机与所述PLC逻辑控制器电连接，所述伺服电机通过接收并执行所述PLC逻辑控制器发送的定位参数信息实现对镗床工作台水平移动的精确控制。

优选地，所述伺服系统还包括位置检测传感器，所述位置检测传感器与所述PLC逻辑控制器信号连接，所述位置检测传感器数量为2个，对称设置在镗床工作台长度方向的两侧，用于检测镗床工作台实际移动距离，并将检测到的位置信息转化为信号发送到PLC逻辑控制器进行对比，若实际移动距离与设定定位参数信息吻合，完成定位；若实际移动距离与设定定位参数信息不吻合，重新执行定位参数信息。

优选地，所述PLC逻辑控制器连续输入两个定位参数信息时，通过设定定位参数信息的执行时间和间隔时间来实现两个不同位置的连续定位；在完成第一个位置定位后，PLC逻辑控制器即开始计算给定的间隔时间并暂停工作，当给定的间隔时间到后，PLC逻辑控制器向伺服电机发出下一条进给指令，进行第二个位置定位。

优选地，所述镗床主轴上还安装有用于检测转速的角度传感器，所述角度传感器随镗床主轴同轴转动并将转速信息转化成电信号，通过信号连接方式传递到PLC逻辑控制器中，所述PLC逻辑控制器根据接收到的转速信息自动调整伺服电机的进给速度，具体步骤如下：

启动镗床主轴，所述角度传感器获取镗床主轴的瞬时转速并实时将转速转化成电信号传递到PLC逻辑控制器；

PLC逻辑控制器将接收到的转速信息r按照用户自定义的转速r与进给速度v的比值k进行逻辑运算，得到进给速度v的瞬时值，具体运算公式如下：

v=r/k

其中v为飞机鸭翼沿镗床主轴的进给瞬时速度，单位为米/秒；

r为镗床主轴的瞬时转速，单位为转/分；

k为用户根据需要镗孔的材料硬度和需要的精度自定义设定的定值。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过运用伺服系统控制镗床的工作平台的水平移动，实现对需要定位的飞机鸭翼的移动位置进行精确控制，同时，由于通过采用了可以实现定位位置参数信息进行随时设定、修改和保存的PLC逻辑控制器，进一步的扩大了不同型号飞机鸭翼的定位，与传统定位方法相比，在安装内部空间的开敞性要求上大大降低，精准度明显提高，并且可以实现连续多个进行定位，效率和可靠性明显提高。

（2）由于本发明采用PLC逻辑控制器实现镗孔过程中的自动逻辑运算水平进给速度，可以满足不同精度要求的镗孔，同时，由于增设了转速传感器，根据转速实时调整，保证了精度的稳定性，与现有技术的人工操作相比，在镗孔的稳定性、精度保证和效率方面都明显提高。

附图说明

图1为本发明涉及的镗床和伺服系统安装结构示意图；

图2为本发明实施例1的流程框图；

图3为本发明实施例2的流程框图；

图4为本发明实施例3的流程框图；

其中1-镗床床身；2-伺服电机；3-镗床工作台；4-飞机鸭翼壳体；5-镗床主轴；6-定位圆盘。

具体实施方式

为了进一步对本发明的方法步骤进行解释和说明，下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

现有飞机鸭翼均为双鸭翼支撑梁设计，即飞机鸭翼包括内侧鸭翼支撑梁和外侧鸭翼支撑梁，且内侧鸭翼支撑梁和外侧鸭翼支撑梁均安装在飞机鸭翼壳体4内，飞机鸭翼装配过程中的定位即为飞机鸭翼壳体4分别与内侧鸭翼支撑梁和外侧鸭翼支撑梁之间的定位，内侧鸭翼支撑梁和外侧鸭翼支撑梁上均设有定位孔，下面就以双鸭翼支撑梁为例，对本发明的定位和镗孔原理进行详细阐述和说明。

实施例1：

在对外侧鸭翼支撑梁进行定位时，结合附图1-2所示，一种采用伺服系统对飞机鸭翼装配定位镗孔的方法，所述伺服系统包括伺服电机2、位置检测传感器和PLC逻辑控制器，所述伺服电机2安装在用于镗孔的镗床工作台3上，所述镗床工作台3安装在所述镗床床身1上；所述PLC逻辑控制器通过发出定位参数进给指令控制所述伺服电机2的动作，所述伺服电机2控制所述镗床工作台3沿镗床床身1的精准移动，所述位置检测传感器能检测到所述镗床工作台3的实际位置信息并传送到PLC逻辑控制器，其中所述方法包括以下步骤：

步骤一：将外侧鸭翼支撑梁放在镗床工作台3上，在镗床主轴5上安装与外侧鸭翼支撑梁定位孔相匹配的定位圆盘6，调整外侧鸭翼支撑梁位置，使所述定位孔与所述定位圆盘6处于同一轴心线上，完成外侧鸭翼支撑梁竖直方向的定位，将飞机鸭翼壳体4安装在所述外侧鸭翼支撑梁上，并将飞机鸭翼壳体4与镗床工作台3进行固定；

步骤二：启动伺服系统，通过对伺服系统定位参数信息的设定，实现伺服系统对镗床工作台3水平移动的精确控制，从而确定飞机鸭翼壳体4与外侧鸭翼支撑梁在水平方向上的相对位置并进行进一步固定，防止位置发生变动而造成定位误差；

步骤三：取下定位圆盘6，安装镗孔刀具在镗床主轴5上，启动镗床进行镗孔，完成外侧鸭翼支撑梁的定位与镗孔工作。

实施例2：

在对内侧鸭翼支撑梁进行定位时，结合附图1和3所示，一种采用伺服系统对飞机鸭翼装配定位镗孔的方法，所述伺服系统包括伺服电机2、位置检测传感器和PLC逻辑控制器，所述伺服电机2安装在用于镗孔的镗床镗床工作台3上，所述镗床工作台3安装在所述镗床床身1上；所述PLC逻辑控制器通过发出定位参数进给指令控制所述伺服电机2的动作，所述伺服电机2控制所述镗床工作台3沿镗床床身1的精准移动，所述位置检测传感器能检测到所述镗床工作台3的实际位置信息并传送到PLC逻辑控制器，其中所述方法包括以下步骤：

步骤一：将内侧鸭翼支撑梁放在镗床工作台3上，在镗床主轴5上安装与内侧鸭翼支撑梁定位孔相匹配的定位圆盘6，调整内侧鸭翼支撑梁位置，使所述定位孔与所述定位圆盘6处于同一轴心线上，完成内侧鸭翼支撑梁竖直方向的定位，将飞机鸭翼壳体4安装在所述内侧鸭翼支撑梁上，并将飞机鸭翼壳体4与镗床工作台3进行固定；

步骤二：启动伺服系统，通过对伺服系统定位参数信息的设定，实现伺服系统对镗床工作台3水平移动的精确控制，从而确定飞机鸭翼壳体4与内侧鸭翼支撑梁在水平方向上的相对位置并进行进一步固定，防止位置发生变动而造成定位误差；

步骤三：取下定位圆盘6，安装镗孔刀具在镗床主轴5上，启动镗床进行镗孔，完成内侧鸭翼支撑梁的定位与镗孔工作。

实施例3：

在对飞机内侧鸭翼支撑梁进行定位并镗孔时候，结合附图1和附图4所示，一种采用伺服系统对飞机鸭翼装配定位镗孔的方法，所述伺服系统包括伺服电机2、位置检测传感器和PLC逻辑控制器，所述伺服电机2安装在用于镗孔的镗床镗床工作台3上，所述镗床工作台3安装在所述镗床床身1上；所述PLC逻辑控制器通过发出定位参数进给指令控制所述伺服电机2的动作，所述伺服电机2控制所述镗床工作台3沿镗床床身1的精准移动，所述位置检测传感器能检测到所述镗床工作台3的实际位置信息并传送到PLC逻辑控制器，其中所述方法包括以下步骤：

步骤一：将内侧鸭翼支撑梁放在镗床工作台3上，在镗床主轴5上安装与内侧鸭翼支撑梁定位孔相匹配的定位圆盘6，调整内侧鸭翼支撑梁位置，使所述定位孔与所述定位圆盘6处于同一轴心线上，完成内侧鸭翼支撑梁竖直方向的定位，将飞机鸭翼壳体4安装在所述内侧鸭翼支撑梁上，并将飞机鸭翼壳体4与镗床工作台3进行固定；

步骤二：启动伺服系统，通过对伺服系统定位参数信息的设定，实现伺服系统对镗床工作台3水平移动的精确控制，从而确定飞机鸭翼壳体4与内侧鸭翼支撑梁在水平方向上的相对位置并进行进一步固定，防止位置发生变动而造成定位误差；

步骤三：取下定位圆盘6，安装镗孔刀具在镗床主轴上，启动镗床进行镗孔，完成内侧鸭翼支撑梁的定位与镗孔工作。

为了适应不同型号和不同定位点，所述伺服系统还包括PLC逻辑控制器，所述PLC逻辑控制器用于实现定位参数信息的设定、修改、存储和发送，所述伺服系统还包括伺服电机2，所述伺服电机2与镗床工作台3通过齿轮连接驱动，所述伺服电机2与所述PLC逻辑控制器电连接，所述伺服电机2通过接收并执行所述PLC逻辑控制器发送的定位参数信息实现对镗床工作台3水平移动的精确控制。

为了进一步提高所述伺服系统控制的精准性，减小定位误差，所述伺服系统还包括位置检测传感器，所述位置检测传感器与所述PLC逻辑控制器信号连接，所述位置检测传感器数量为2个，对称设置在镗床工作台3长度方向的两侧，用于检测镗床工作台实际移动距离，并将检测到的位置信息转化为信号发送到PLC逻辑控制器进行对比，若实际移动距离与设定定位参数信息吻合，完成定位；若实际移动距离与设定定位参数信息不吻合，重新执行定位参数信息。

为了进一步提高本发明的智能性，减少人工操作，降低因人工操作带来的误差，所述PLC逻辑控制器连续输入两个定位参数信息时，通过设定定位参数信息的执行时间和间隔时间来实现两个不同位置的连续定位；在完成第一个位置定位后，PLC逻辑控制器即开始计算给定的间隔时间并暂停工作，当给定的间隔时间到后，PLC逻辑控制器向伺服电机2发出下一条进给指令，进行第二个位置定位。

为了进一步提高镗床镗孔的精度，所述镗床主轴5上还安装有用于检测转速的角度传感器，所述角度传感器随镗床主轴5同轴转动并将转速信息转化成电信号，通过信号连接方式传递到PLC逻辑控制器中，所述PLC逻辑控制器根据接收到的转速信息自动调整伺服电机2的进给速度，具体步骤如下：

启动镗床主轴5，所述角度传感器获取镗床主轴5的瞬时转速并实时将转速转化成电信号传递到PLC逻辑控制器；

PLC逻辑控制器将接收到的转速信息r按照用户自定义的转速r与进给速度v的比值k进行逻辑运算，得到进给速度v的瞬时值，具体运算公式如下：

v=r/k

其中v为飞机鸭翼壳体4沿镗床主轴的进给瞬时速度，单位为米/秒；

r为镗床主轴的瞬时转速，单位为转/分；

k为用户根据需要镗孔的材料硬度和需要的精度自定义设定的定值。

当镗床主轴5的转速r为2800转/分；

PLC逻辑控制器的逻辑运算设定值k为5*10^6时；

按照公式v=r/k

得知v=2800转/分/5*10^7=5.6*10^-5米/秒，即当镗床主轴转速为2800转/分的时候，此时的进给速度为0.056毫米/秒。

按照不同的镗孔精度要求，可以随意设定k值，k值的设定范围在1*10^-20到1*10^20之间。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种采用伺服系统对飞机鸭翼装配定位镗孔的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：将飞机鸭翼放在镗床工作台(3)上，在镗床主轴(5)上安装与飞机鸭翼定位孔相匹配的定位圆盘(6)，调整飞机鸭翼位置，使所述定位孔与所述定位圆盘(6)处于同一轴心线上，固定飞机鸭翼与镗床工作台(3)，完成飞机鸭翼竖直方向的定位；

步骤二：启动伺服系统，通过对伺服系统定位参数信息的设定，实现伺服系统对镗床工作台(3)水平移动的精确控制，完成飞机鸭翼水平方向的定位；

步骤三：取下定位圆盘(6)，安装镗孔刀具在镗床主轴(5)上，启动镗床进行镗孔。

2.根据权利要求1所述的一种采用伺服系统对飞机鸭翼装配定位镗孔的方法，其特征在于，所述伺服系统还包括PLC逻辑控制器，所述PLC逻辑控制器用于定位参数信息的设定、修改、存储和发送。

3.根据权利要求2所述的一种采用伺服系统对飞机鸭翼装配定位镗孔的方法，其特征在于，所述伺服系统还包括伺服电机(2)，所述伺服电机(2)与镗床工作台(3)通过齿轮连接驱动，所述伺服电机(2)与所述PLC逻辑控制器电连接，所述伺服电机(2)通过接收并执行所述PLC逻辑控制器发送的定位参数信息实现对镗床工作台(3)水平移动的精确控制。

4.根据权利要求3所述的一种采用伺服系统对飞机鸭翼装配定位镗孔的方法，其特征在于，所述伺服系统还包括位置检测传感器，所述位置检测传感器与所述PLC逻辑控制器信号连接，所述位置检测传感器数量为2个，对称设置在镗床工作台(3)长度方向的两侧，用于检测镗床工作台(3)实际移动距离，并将检测到的位置信息转化为信号发送到PLC逻辑控制器进行对比，若实际移动距离与设定定位参数信息吻合，完成定位；若实际移动距离与设定定位参数信息不吻合，重新执行定位参数信息。

5.根据权利要求3所述的一种采用伺服系统对飞机鸭翼装配定位镗孔的方法，其特征在于，所述PLC逻辑控制器连续输入两个定位参数信息时，通过设定定位参数信息的执行时间和间隔时间来实现两个不同位置的连续定位；在完成第一个位置定位后，PLC逻辑控制器即开始计算给定的间隔时间并暂停工作，当给定的间隔时间到后，PLC逻辑控制器向伺服电机(2)发出下一条进给指令，进行第二个位置定位。

6.根据权利要求4所述的一种采用伺服系统对飞机鸭翼装配定位镗孔的方法，其特征在于，所述镗床主轴(5)上还安装有用于检测转速的角度传感器，所述角度传感器随镗床主轴(5)同轴转动并将转速信息转化成电信号，通过信号连接方式传递到PLC逻辑控制器中，所述PLC逻辑控制器根据接收到的转速信息自动调整伺服电机(2)的进给速度，具体步骤如下：

启动镗床主轴(5)，所述角度传感器获取镗床主轴的瞬时转速并实时将转速转化成电信号传递到PLC逻辑控制器；

PLC逻辑控制器将接收到的转速信息r按照用户自定义的转速r与进给速度v的比值k进行逻辑运算，得到进给速度v的瞬时值，具体运算公式如下：

v＝r/k

其中v为飞机鸭翼沿镗床主轴(5)的进给瞬时速度，单位为米/秒；

r为镗床主轴的瞬时转速，单位为转/分；

k为用户根据需要镗孔的材料硬度和需要的精度自定义设定的定值。