CN106826171B - 插销式防逃逸球头入位装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种插销式防逃逸球头入位装置，包括底座、力传感器、过渡法兰、球托、第一和第二插销、工艺球头、第一和第二插销连接板、气缸和气缸固定座；力传感器设置于底座上，球托通过过渡法兰与力传感器连接，工艺球头置于球托内，工艺球头与球托的底部曲面球铰连接，球托上开设有两个平行的销孔，两个销孔中分别插设第一和第二插销，第一和第二插销的两端分别通过第一和第二插销连接板连接，气缸固定座固定于球托上，该气缸固定于气缸固定座上，气缸的活塞杆对着第一插销连接板。具有球头入位、防逃逸两种工作模式，实时监控调姿单元受到飞机部件压力载荷的功能，能满足飞机数字化装配系统中调姿单元对飞机部件吊装入位、调姿的需求。

Description

插销式防逃逸球头入位装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及航空航天制造数字化装配中的自动调姿和对接技术领域，尤其涉及一种插销式防逃逸球头入位装置。

背景技术

随着国内航空产业的迅猛发展，飞机数字化自动装配技术日趋成熟。高精度、高效率、低能耗使得数字化装配系统普遍被各大飞机生产商所青睐。球头入位装置是连接飞机产品与自动化装备的衔接点，传统的球头入位装置通常设计成具有放松、防逃逸和锁紧三种状态，需要驱动力去实现三种状态之间的切换，一般形式有电机驱动、气缸驱动以及人力驱动。传统的球头入位装置结构复杂、成本高昂，为保证工艺部件的无应力固持和支撑，其锁紧零件需要设计成三位共心同步运动。此外，传统工艺接头的机械结构的复杂性也给加工制造带来了苛刻的要求。

插销式防逃逸球头入位装置是数字化自动装备工艺接头的一种，它与数控定位器配合使用，能够可靠地完成调姿、对接等动作。插销式防逃逸球头入位装置与传统的球头入位装置相比，结构上有很大的简化。其中，插销式防逃逸球头入位装置放弃了传统工艺接头的锁紧功能，保留了球头入位与防逃逸功能。工艺接头入位后，只需插入防逃逸插销即可实现防逃逸功能。在特定的产品部件对接工况下(固持、支撑只受重力方向的力，其他分力忽略不计)能够满足用户的需求。在部件调姿、对接过程中球头、球窝始终紧密贴合。

然而，飞机数字化应用的飞机型号越来越多，单一形式的工艺接头不能满足工厂的需求。不同的装配工艺所需求的工艺接头连接方式也不同。在同样能实现高精度、高效率装配的情况下，追求成本低廉、加工方便、容易操作、安全可靠的球头入位装置已成为研究趋势。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种结构简单、安全可靠的插销式防逃逸球头入位装置及其使用方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供一种插销式防逃逸球头入位装置，其特点在于，其包括一底座、一力传感器、一过渡法兰、一球托、一第一插销、一第二插销、一工艺球头、一第一插销连接板、一第二插销连接板、一气缸和一气缸固定座；

该力传感器设置于该底座上，该球托通过该过渡法兰与该力传感器相连接，该工艺球头置于该球托内，该工艺球头与该球托的底部曲面构成球铰连接，该球托上开设有两个平行的销孔，该两个销孔中分别插设该第一插销和该第二插销，该第一插销和该第二插销的两端分别通过该第一插销连接板和该第二插销连接板连接，该气缸固定座固定于该球托上，该气缸固定于该气缸固定座上，该气缸的活塞杆对着该第一插销连接板。

较佳地，该球托的内部上端为球型腔、内部下端为球窝，该球型腔的直径等于该工艺球头的下端的球头部的半径。

较佳地，该工艺球头可旋转地置于该球托内。

较佳地，该第一插销和该第二插销上均开设有用于该工艺球头入位的圆弧凹槽。

较佳地，该气缸为单杆双作用气缸。

本发明还提出了一种插销式防逃逸球头入位装置的使用方法，包括如下步骤：

1)将多个球头入位装置固定在调姿单元上，球头入位装置能够跟随调姿单元在X、Y、Z三个方向上运动，工艺球头通过球头入位装置与飞机或大部件连接，所述调姿单元为三坐标数控定位设备，在X、Y、Z三个方向上实现精确定位；

2)使用激光跟踪仪建立装配坐标系，在装配坐标系下标定出飞机工艺部件上各个工艺球头的中心位置；

3)利用各调姿单元调整各个球窝的空间位置，使得各个工艺球头的中心位置与相对应的球窝的中心位置重合；

4)让球头入位装置处于球头入位模式，将飞机工艺部件吊装入位，球托所受压力通过过渡法兰传递给力传感器，同时监控力传感器读数，保证工艺球头进入球托上的球型腔内并正常接触，撤离吊具；

5)让球头入位装置切换到防逃逸模式，进行飞机工艺部件调姿和对接操作；

所述的球头入位模式为：工艺球头自由搁置在球托上的球型腔内，能自由活动；防逃逸模式为：工艺球头被抑制在球托上的球型腔内，但仍能转动。

进一步的，所述步骤(4)中让球头入位装置处于球头入位模式，是两个插销上的圆弧凹槽中心与球托的球窝中心重合，圆弧凹槽中心的直径∮B＞工艺球头的直径∮A，工艺球头通过吊装入位方式顺利落入球托的球窝中。

进一步的，所述步骤(5)中让球头入位装置切换到防逃逸模式，是两个插销边距尺寸C＜工艺球头的直径∮A，工艺球头切换到防逃逸模式，无法脱离球托的球窝，但仍具有转动功能。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

1)本发明的插销式防逃逸球头入位装置能够与数字化自动装配系统配合使用，可实现飞机工艺部件在装配过程中高效率、高精度的调姿与对接。

2)工艺球头与球托构成的球铰连接在不同工作模式下，可以实现球头入位、防逃逸两种工作状态，具有结构简单、安全可靠的优点。

3)通过力传感器判断工艺球头是否进入球托上的球型腔内并正常接触，而且可以实时监控调姿单元的受力情况。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的插销式防逃逸球头入位装置的轴视图。

图2为本发明较佳实施例的插销式防逃逸球头入位装置中插销结构的轴视图；

图3为本发明较佳实施例的插销式防逃逸球头入位装置的球头入位的剖视图；

图4本发明较佳实施例的插销式防逃逸球头入位装置的球头防逃逸的剖视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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的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1-4所示，本实施例提供一种插销式防逃逸球头入位装置，其包括一底座1、一力传感器2、一过渡法兰3、一球托4、两个插销5、一工艺球头6、一第一插销连接板7、一第二插销连接板10、一单杆双作用气缸8和一气缸固定座9。

其中，如图1所示，该力传感器2设置于该底座1上，该球托4通过该过渡法兰3与该力传感器2相连接，该工艺球头6置于该球托4内，该工艺球头6与该球托4的底部曲面构成球铰连接，该球托4上开设有两个平行的销孔，该两个销孔中插设两个插销5，该两个插销的两端分别通过该第一插销连接板7和该第二插销连接板10连接，该气缸固定座9固定于该球托4上，该单杆双作用气缸8固定于该气缸固定座9上，该单杆双作用气缸8的活塞杆对着该第一插销连接板7，由该单杆双作用气缸8的活塞杆往复运动来驱动该第一插销连接板7，从而带动该两个插销5前进或后退，用于该工艺球头6的入位、防逃逸两种工作模式的切换。

该球托4的内部上端为球型腔、内部下端为球窝，该球型腔的直径等于该工艺球头6的下端的球头部的半径，该工艺球头6可旋转地置于该球托4内，该工艺球头6有一定的角度转动范围，来满足飞机部件吊装入位、调姿的需求。

此外，该两个插销5上均开设有用于该工艺球头入位的圆弧凹槽。

下面具体介绍该插销式防逃逸球头入位装置的使用方法的步骤如下：

1、将多个球头入位装置固定在调姿单元上，球头入位装置能够跟随调姿单元在X、Y、Z三个方向上运动，工艺球头6通过球头入位装置与飞机或大部件连接，调姿单元为三坐标数控定位设备，能在X、Y、Z三个方向上实现精确定位；

2、使用激光跟踪仪建立装配坐标系，在装配坐标系下标定出飞机工艺部件上各个工艺球头6的中心位置；

3、利用各调姿单元调整各个球托4球窝的空间位置，使得各个工艺球头6的中心位置与相对应的球托4球窝的中心位置重合；

4、让球头入位装置处于球头入位模式，如图2所示，两个插销5上的圆弧凹槽中心11与球托4的球窝中心重合，此时如图3所示，圆弧凹槽中心11的直径∮B＞工艺球头6的直径∮A，工艺球头6即可通过吊装入位方式顺利落入球托4的球窝中，球托4所受压力通过过渡法兰3传递给力传感器2，同时监控力传感器2的读数，保证工艺球头6进入球托4上的球型腔内并正常接触，撤离吊具；

5、两个插销5，如图4所示位置时，此时两个插销边距尺寸C＜工艺球头6的直径∮A，即工艺球头6切换到防逃逸模式，无法脱离球托4的球窝，但仍具有转动功能，可进行飞机工艺部件调姿和对接操作。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.插销式防逃逸球头入位装置的使用方法，所述插销式防逃逸球头入位装置包括：一底座、一力传感器、一过渡法兰、一球托、一第一插销、一第二插销、一工艺球头、一第一插销连接板、一第二插销连接板、一气缸和一气缸固定座；该力传感器设置于该底座上，该球托通过该过渡法兰与该力传感器相连接，该工艺球头置于该球托内，该工艺球头与该球托的底部曲面构成球铰连接，该球托上开设有两个平行的销孔，该两个销孔中分别插设该第一插销和该第二插销，该第一插销和该第二插销的两端分别通过该第一插销连接板和该第二插销连接板连接，该气缸固定座固定于该球托上，该气缸固定于该气缸固定座上，该气缸的活塞杆对着该第一插销连接板，该球托的内部上端为球型腔、内部下端为球窝，该球型腔的直径等于该工艺球头的下端的球头部的半径；该第一插销和该第二插销上均开设有用于该工艺球头入位的圆弧凹槽，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，将多个球头入位装置固定在调姿单元上，球头入位装置能够跟随调姿单元在X、Y、Z三个方向上运动，工艺球头通过球头入位装置与飞机或大部件连接，所述调姿单元为三坐标数控定位设备，在X、Y、Z三个方向上实现精确定位；

步骤二，使用激光跟踪仪建立装配坐标系，在装配坐标系下标定出飞机工艺部件上各个工艺球头的中心位置；

步骤三，利用各调姿单元调整各个球窝的空间位置，使得各个工艺球头的中心位置与相对应的球窝的中心位置重合；

步骤四，让球头入位装置处于球头入位模式，将飞机工艺部件吊装入位，球托所受压力通过过渡法兰传递给力传感器，同时监控力传感器读数，保证工艺球头进入球托上的球型腔内并正常接触，撤离吊具；

步骤五，让球头入位装置切换到防逃逸模式，进行飞机工艺部件调姿和对接操作；

所述的球头入位模式为：工艺球头自由搁置在球托上的球型腔内，能自由活动；防逃逸模式为：工艺球头被抑制在球托上的球型腔内，但仍能转动；

所述步骤四中，让球头入位装置处于球头入位模式，是两个插销上的圆弧凹槽中心与球托的球窝中心重合，圆弧凹槽中心的直径∮B＞工艺球头的直径∮A，工艺球头通过吊装入位方式顺利落入球托的球窝中；

所述步骤五中，让球头入位装置切换到防逃逸模式，是两个插销边距尺寸C＜工艺球头的直径∮A，工艺球头切换到防逃逸模式，无法脱离球托的球窝，但仍具有转动功能。

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