CN107128509B - 一种六自由度交点定位工装 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种六自由度交点定位工装，属于飞机装配技术领域，该交点定位工装包括水平调整单元、立柱、定位板、交点定位块和交点定位接头；水平调整单元包括连接块、横向调整块及纵向调整块，横向调整块与连接块通过横向导轨滑块机构滑动连接，纵向调整块与横向调整块通过纵向导轨滑块机构滑动连接；立柱的底部通过垂向旋转轴与纵向调整块转动连接，定位板与立柱间设有垂向导轨机构及锁定机构，交点定位块通过纵向转轴与定位板转动连接，交点定位接头通过横向转轴与交点定位块转动连接；交点定位接头上安装有连接交点的定位扣件。该交点定位工装结构简单，自动化程度高。

Description

一种六自由度交点定位工装
技术领域
本发明涉及飞机装配技术领域，具体地说，涉及一种六自由度交点定位工装。
背景技术
飞机机翼翼盒装配时首先要进行后缘入位，飞机机翼壁板后缘的定位固持直接关系到机翼翼盒的装配精度，现有的后缘定位工装多采用机械结构初步确定交点位置，再使用环氧树脂和垫片等微调交点的空间位姿，这种方法耗费时间长，相当依赖工人操作的熟练程度，且每次重新定位需要敲碎树脂，劳动繁重，自动化程度低，不利于飞机数字化装配的进行。
发明内容
本发明的目的为提供一种六自由度交点定位工装，该定位工装调整方便快捷，能够实现交点位姿六个自由度的微调，锁定牢靠安全，自动化程度高，大大减轻了工人的负担。
为了实现上述目的，本发明提供的六自由度交点定位工装包括水平调整单元、立柱、定位板、交点定位块和交点定位接头；水平调整单元包括连接块、横向调整块及纵向调整块，横向调整块与连接块通过横向导轨滑块机构滑动连接，纵向调整块与横向调整块通过纵向导轨滑块机构滑动连接；立柱的底部通过垂向旋转轴与纵向调整块转动连接，定位板与立柱间设有垂向导轨机构及锁定机构，交点定位块通过纵向转轴与定位板转动连接，交点定位接头通过横向转轴与交点定位块转动连接；交点定位接头上安装有连接交点的定位扣件。
在工作过程中，通过水平调整单元实现对本交点定位工装的横向与纵向平移及垂向的旋转，通过立柱与定位板之间的相对滑动实现垂向移动，通过交点定位块与定位板之间的旋转实现纵向旋转，通过交点定位接头与交点定位块之间的旋转实现横向旋转。该交点定位工装结构简单，自动化程度高。
具体的方案为还包括底座单元，底座单元包括底板、及通过水平直线导轨机构与底板滑动连接的托板；连接块与托板固定连接；底板上设有定位孔，托板上设有与定位孔配合的插拔式定位销。
定位孔与插拔式定位销配合实现工装沿水平直线导轨方向的定位。
另一个具体的方案为连接块和横向调整块均设有凹槽，凹槽内安装有楔块，楔块与凹槽构成燕尾槽结构；楔块与凹槽的侧壁间设有对燕尾槽宽度进行调整的紧定螺钉，与凹槽壁间设有垂向固定螺钉；横向调整块上设有与连接块上的燕尾槽配合的滑块，纵向块上设有与横向调整块上的燕尾槽配合的滑块。设置楔块可以调整燕尾槽的宽度，从而便于对交点定位工装的装配和检修。
另一个具体的方案为横向调整块与连接块间设有横向微调机构，横向微调机构包括紧定螺钉、调节螺栓及与调节螺栓配合的调节螺母和锁定螺母，锁定螺母上设有与紧定螺钉配合的径向螺孔；横向调整块与连接块间，一者与调节螺栓固定连接，另一者上固设有螺母支架，调节螺母与螺母支架转动连接。
拉开距离时，首先向外旋动锁定螺母，再向外旋动调节螺母，使其与锁定螺母贴合；缩短距离时，先向内旋动调节螺母，再向内旋动锁定螺母至与调节螺母贴合，以实现横向的微调。该横向微调机构具有结构简单，易于操作的特点。
另一个具体的方案为纵向调整块与横向调整块间设有纵向微调机构，纵向微调机构包括紧定螺钉、调节螺栓及与调节螺栓配合的调节螺母和锁定螺母，锁定螺母上设有与紧定螺钉配合的径向螺孔；纵向调整块与横向调整块间，一者与调节螺栓固定连接，另一者上固设有螺母支架，调节螺母与螺母支架转动连接。
拉开距离时，首先向外旋动锁定螺母，再向外旋动调节螺母，使其与锁定螺母贴合；缩短距离时，先向内旋动调节螺母，再向内旋动锁定螺母至与调节螺母贴合，以实现纵向的微调。该纵向微调机构具有结构简单，易于操作的特点。
另一个具体的方案为纵向调整块与立柱间设有转动微调机构，转动微调机构包括设于纵向调整块上的调整块、设于立柱底部上与调整块间隙配合的调整槽及相对布置的调节螺栓对；调节螺栓穿过设于调整槽槽壁上导孔后与调整块螺纹连接。调整块通过相对设置的调节螺栓与立柱连接并对立柱进行垂向旋转。
另一个具体的方案为锁定机构包括通过调节螺栓固定在定位板上的上定位套与下定位套，立柱上设有与定位套上的水平定位孔配合的插拔式定位销，定位套上设有与调节螺栓配合的垂向腰圆孔。
腰圆孔可实现定位套沿定位板的垂向微调，即实现工装的垂向自由度。
更具体的方案为立柱与定位板之间连接有气动弹簧，立柱两侧设有拉手；定位板上固设有限位块，立柱上设有顶部限位机构及底部限位机构，限位机构包括固设在立柱上的支架及安装在支架上的限位螺栓，限位螺栓的螺杆端构成限位块在垂向上位移的止挡部。
通过拉动拉手可将定位板拉到工作位置，同时启动气动弹簧可辅助定位板的拉动，节省用力。推动限位块可对定位板的垂向位姿进行微调。
另一个具体的方案为交点定位块与定位板间设有转动微调定位机构，转动微调定位机构包括固定在定位板上且与纵向转轴平行设置的螺钉，交点定位块上设有与螺钉间隙配合的调节孔，交点定位块在螺钉的两侧的位置上安装有对螺钉进行调节定位的紧定螺钉。
通过对螺钉两侧的紧定螺钉进行调整可以使交点定位块相对定位板发生微小转动从而实现工装在纵向的旋转自由度。
再一个具体的方案为交点定位接头与交点定位块间设有转动微调定位机构，转动微调定位机构包括固定在定位板上且与纵向转轴平行设置的螺钉，交点定位块上设有与螺钉间隙配合的调节孔，交点定位块在螺钉的两侧的位置上安装有对螺钉进行调节定位的紧定螺钉。
通过对螺钉两侧的紧定螺钉进行调整可以使交点定位接头相对交点定位块发生微小转动从而实现工装在横向的旋转自由度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
通用性强，只要简单改变立柱的结构，就可以适应翼盒后缘各个交点的定位；具有六个空间自由度，调节交点位姿方便迅速，锁定牢靠安全；能够实现交点位姿的微调；气弹簧的使用大大减轻了工人的负担，自动化程度高。
附图说明
图1为本发明实施例的立体图；
图2为本发明实施例的主视图；
图3为本发明实施例的右视图；
图4为本发明实施例的底座单元剖视图；
图5为本发明实施例的调整块单元剖视图；
图6为本发明实施例的调整块单元俯视图；
图7为本发明实施例的横向调整块立体图；
图8为本发明实施例的螺母支座立体图。
具体实施方式
以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。
参见图1至图6，六自由度交点定位工装包括底座单元1、水平调整单元2、立柱3、定位板4、交点定位块12和交点定位接头8，交点定位接头12上安装有连接交点的定位扣件6。
底座单元1包括底板21、安装在底板21上的纵向直线导轨22及通过纵向直线导轨22与底板21滑动连接的托板24。底板21上设有定位套39，托板24上设有与定位套39配合的底座夹钳23，当托板24沿Y向直线导轨22滑动到工作位置时，底座夹钳23与定位套39配合对托板24进行定位。
水平调整单元2包括与托板24固定连接的连接块25、与连接块25沿X向滑动连接的横向调整块26及与横向调整块26沿Y向滑动连接的纵向调整块27，连接块25和横向调整块26均设有凹槽，在内安装有楔块28，楔块28与连接块25或X向调整块26的凹槽构成燕尾槽结构，连接块25的燕尾槽与横向调整块26的滑块配合，横向调整块26的燕尾槽与纵向调整块27的滑块配合。楔块26与凹槽的侧壁间设有对燕尾槽宽度进行调整的内六角平端紧定螺钉30，与凹槽的底壁间设有垂向固定螺钉29对楔块进行固定，且固定螺钉29与凹槽底壁间隙配合，通过内六角平端紧定螺钉30进行调整，以用于工装使用前的装配或使用后的检修。
纵向调整块27设有沿Y向设置的调节螺栓35，调节螺栓35通过螺母支座32与安装在横向调整块26的调节板31固定，在调节螺栓35上拧有调节螺母34与锁定螺母33，锁定螺母33上设有沿调节螺栓35径向布置的紧定螺钉，调节螺母34与螺母支座32转动连接，螺母支座32设有导孔，导孔内设有向内的凸环，调节螺母34的周壁上形成环形凹槽，凸环与凹槽配合形成转动连接。紧定螺钉、调节螺栓35、调节螺母34和锁定螺母33构成本实施例的纵向微调机构，用于对工装的Y向位移进行微调，实现Y向平移自由度。
在横向调整块26与连接块25间设有与上述纵向微调机构类似的横向微调机构，用于对工装的X向位移进行微调，实现X向平移自由度。
在纵向调整块27与立柱3间设有转动微调机构，转动微调机构包括旋转轴36、设于纵向调整块27上的调整块37、设于立柱3底部上与调整块37间隙配合的调整槽及相对布置的调节螺栓对；调节螺栓38穿过设于调整槽槽壁上导孔后与调整块37螺纹连接，用于对工装的Z向旋转进行微调，实现Z向旋转自由度。
立柱3上设有垂向直线导轨5，定位板4通过垂向直线导轨5与立柱3沿Z向滑动连接，在立柱3与定位板4上均设有固定支架13，分别连接气动弹簧19的两端，定位板4两侧设有拉手20，本实施例中，气动弹簧19为氮气弹簧，拉手20为铸件型拉手。启动气动弹簧19并拉动拉手20即可实现定位板4的上下移动。
定位板4的工作位和拆卸位上分别设有上下布置的定位套14，立柱3上设有与定位套14配合的夹钳18，定位套14的座基上设有与调节螺栓配合的垂向腰圆孔40，腰圆孔40可实现定位套14沿定位板4的竖直方向微调，即实现工装的Z向自由度。
定位板4上设有限位块17，立柱3上设有顶部限位机构及底部限位机构，限位机构包括固设在立柱上的支架16及安装在支架16上的限位螺栓15，限位螺栓15的螺杆端构成限位块17在垂向上位移的止挡部，推动限位块可对定位板的Z向位姿进行微调。
交点定位块12与定位板4之间设有纵向转轴11，纵向转轴11一端固定在交点定位块12上，一端与定位板4相对转动，定位板4上固定有与纵向转轴11平行设置的螺钉10，螺钉10与交点定位块12间隙配合，在螺钉10的两侧设有相对布置并对螺钉10进行定位的内六角平端紧定螺钉9，螺钉10与内六角平端紧定螺钉9构成本实施例的转动微调定位机构。通过对螺钉10两侧紧定螺钉的拧紧或拧松实现交点定位块12绕纵向转轴11旋转，从而实现工装的Y向旋转自由度。交点定位接头8与交点定位块12之间设有横向转轴41及转动微调定位机构，以实现工装的X向旋转自由度，其微调原理与纵向转轴11相同，此处不再赘述。在交点定位接头8的端部设有用于安装定位扣件6的交点衬套7，定位扣件6用于连接工件的后缘交点。
本实施例中，定位套构成定位孔，夹钳的连接杆构成插拔式定位销，定位套与夹钳共同构成本实施例的锁定机构，当然锁定机构并不仅限于该机构。X向即横向，Y向即纵向，Z向即垂向。
本发明对交点定位支撑的过程如下：
1)移动底座单元1的托板24，将定位工装移动到交点下方；
2)启动气动弹簧19，拉动拉手20，将定位板4拉到工作位置，将夹钳18的连杆插入下定位套；
3)进行微调，以下操作不分先后顺序：调整纵向调整块27上的调整块37的调节螺栓38，精细调节立柱3的位置；调整水平调整单元2的调节螺栓，拉开距离时，向外旋动锁紧螺母33，再向外旋动调节螺母34，使其与锁紧螺母33贴合，缩短距离时，先向内旋动调节螺母34，再向内旋动锁紧螺母33至与锁紧螺母34贴合；调整螺母支架16上的螺栓15，推动限位块17对定位板4的Z向位姿进行微调；
4)微调交点定位块12位置，通过拧紧或拧松螺钉10两侧的内六角平端紧定螺钉9实现交点定位块12绕纵向销轴11旋转微小角度；
5)微调交点定位接头8位置，通过拧紧或拧松螺钉10两侧的内六角平端紧定螺钉9实现交点定位接头8绕横向销轴41旋转微小角度；
6)连接定位扣件6与后缘交点。

Claims (10)

1.一种六自由度交点定位工装，其特征在于：包括水平调整单元、立柱、定位板、交点定位块和交点定位接头；
所述水平调整单元包括连接块、横向调整块及纵向调整块，所述横向调整块与所述连接块通过横向导轨滑块机构滑动连接，所述纵向调整块与所述横向调整块通过纵向导轨滑块机构滑动连接；
所述立柱的底部通过垂向旋转轴与所述纵向调整块转动连接，所述定位板与所述立柱间设有垂向导轨机构及锁定机构，所述交点定位块通过纵向转轴与所述定位板转动连接，所述交点定位接头通过横向转轴与所述交点定位块转动连接；
所述交点定位接头上安装有连接交点的定位扣件。
2.根据权利要求1所述的六自由度交点定位工装，其特征在于：
还包括底座单元，所述底座单元包括底板、及通过水平直线导轨机构与所述底板滑动连接的托板；
所述连接块与所述托板固定连接；
所述底板上设有定位孔，所述托板上设有与所述定位孔配合的插拔式定位销。
3.根据权利要求1所述的六自由度交点定位工装，其特征在于：
所述连接块和所述横向调整块均设有凹槽，所述凹槽内安装有楔块，所述楔块与所述凹槽构成燕尾槽结构；
所述楔块与所述凹槽的侧壁间设有对燕尾槽宽度进行调整的紧定螺钉，与所述凹槽的底壁间设有垂向固定螺钉；
所述横向调整块上设有与所述连接块上的燕尾槽配合的滑块，所述纵向调整块上设有与所述横向调整块上的燕尾槽配合的滑块。
4.根据权利要求1所述的六自由度交点定位工装，其特征在于：
所述横向调整块与所述连接块间设有横向微调机构，所述横向微调机构包括紧定螺钉、调节螺栓及与所述调节螺栓配合的调节螺母和锁定螺母，所述锁定螺母上设有与所述紧定螺钉配合的径向螺孔；
所述横向调整块与所述连接块间的一者与所述调节螺栓固定连接，另一者上固设有螺母支架，所述调节螺母与所述螺母支架转动连接。
5.根据权利要求1所述的六自由度交点定位工装，其特征在于：
所述纵向调整块与所述横向调整块间设有纵向微调机构，所述纵向微调机构包括紧定螺钉、调节螺栓及与所述调节螺栓配合的调节螺母和锁定螺母，所述锁定螺母上设有与所述紧定螺钉配合的径向螺孔；
所述纵向调整块与所述横向调整块间的一者与所述调节螺栓固定连接，另一者上固设有螺母支架，所述调节螺母与所述螺母支架转动连接。
6.根据权利要求1所述的六自由度交点定位工装，其特征在于：
所述纵向调整块与所述立柱间设有转动微调机构，所述转动微调机构包括设于所述纵向调整块上的调整块、设于所述立柱底部上与所述调整块间隙配合的调整槽及相对布置的调节螺栓对；
调节螺栓对穿过设于调整槽槽壁上的导孔后与所述调整块螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的六自由度交点定位工装，其特征在于：
所述锁定机构包括通过调节螺栓固定在所述定位板上的上定位套与下定位套，所述立柱上设有与两定位套上的水平定位孔分别配合的插拔式定位销，两定位套上设有与所述调节螺栓配合的垂向腰圆孔。
8.根据权利要求7所述的六自由度交点定位工装，其特征在于：
所述立柱与所述定位板之间连接有气动弹簧，所述定位板两侧设有拉手；
所述定位板上固设有限位块，所述立柱上设有顶部限位机构及底部限位机构，两个限位机构包括固设在所述立柱上的支架及安装在所述支架上的限位螺栓，所述限位螺栓的螺杆端构成所述限位块在垂向上位移的止挡部。
9.根据权利要求1所述的六自由度交点定位工装，其特征在于：
所述交点定位块与所述定位板间设有转动微调定位机构，所述转动微调定位机构包括固定在所述定位板上且与所述纵向转轴平行设置的螺钉，所述交点定位块上设有与所述螺钉间隙配合的调节孔，所述交点定位块在所述螺钉的两侧的位置上安装有对所述螺钉进行调节定位的紧定螺钉。
10.根据权利要求1所述的六自由度交点定位工装，其特征在于：
所述交点定位接头与所述交点定位块间设有转动微调定位机构，所述转动微调定位机构包括固定在所述定位板上且与所述横向转轴平行设置的螺钉，所述交点定位块上设有与所述螺钉间隙配合的调节孔，所述交点定位块在所述螺钉的两侧的位置上安装有对所述螺钉进行调节定位的紧定螺钉。
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