CN107322544B - 一种翼根肋定位工装的机械调姿系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种翼根肋定位工装的机械调姿系统,属于飞机数字化装配技术领域。机械调姿系统包括底座组件、立柱组件、滑板组件及检测组件,底座组件包括底座、展向导轨滑块机构及致动器,立柱组件通过展向导轨滑块机构与底座滑动连接并由致动器驱动,立柱组件包括立柱及斜向导轨滑块机构;滑板组件包括斜面滑板及翼根肋固定单元,斜面滑板通过斜向导轨滑块机构与立柱滑动连接,斜面滑板的下端支撑在立柱上;检测组件用于检测立柱组件与底座间及斜面滑板与立柱间的相对位移。采用该机械调姿系统,可实现对装夹在其上的翼根肋位姿实现多自由度调整,并可在安装过程中避免吊装入位所带来的空间干涉问题。

Description

一种翼根肋定位工装的机械调姿系统
技术领域
本发明涉及一种飞机装配工装的调姿系统,具体地说,涉及一种翼根肋定位工装的调姿装置。
背景技术
在飞机制造领域,机身部件的调姿是实现对接装配的基础。由于飞机部件体积大、刚度弱、形状复杂,调姿精度要求高,且不允许调姿工装对工件表面或内部结构造成损伤。
通常是通过行车将工件与定位工装吊装入位进行装配,吊装过程中大尺寸定位工装一方面容易与周边工装产生干涉,另一方面行车也难以准确控制工装位姿,往往需要人工辅助定位以实现工装的位姿调整,存在装配精度低,装配应力大等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种翼根肋定位工装的机械调姿系统,在减少人工辅助定位工作量的前提下,便于对工装位姿的调整及提高装配精度、质量。
为了实现上述目的,本发明提供的机械调姿系统包括底座组件、立柱组件、滑板组件及检测组件,底座组件包括底座及安装在底座上的展向导轨滑块机构与致动器,立柱组件通过展向导轨滑块机构与底座滑动连接,致动器的动子与立柱组件固定连接,立柱组件包括立柱及设于立柱斜侧面上的斜向导轨滑块机构;滑板组件包括斜面滑板及设于斜面滑板上的翼根肋固定单元,斜面滑板通过斜向导轨滑块机构与立柱滑动连接,斜面滑板的下端支撑在立柱上;检测组件包括用于检测立柱组件与底座间相对位移的第一检测器及用于检测斜面滑板与立柱间相对位移的第二检测器。
在工作过程中,通过固设在底座上的致动器,以驱动立柱组件相对底座在展向上滑动,及可对斜面滑板与立柱间的相对位移进行调整,并使用第一检测器、第二检测器分别对二者间的相对位移进行检测,从而可在展向上与航向上对固定在翼根肋固定单元进行调姿。
具体的方案为立柱组件还包括与展向导轨滑块机构中的滑块固定连接的滑台,立柱邻近翼根肋的下侧端通过铰轴与滑台的上侧端铰接,立柱与滑台的端面间设有端面间距微调单元,检测组件还包括用于检测立柱相对滑台绕铰轴旋转的角度的第三检测器。通过铰轴连接及设置端面间距微调单元,二者一起构成对立柱绕铰轴角度的微调机构,以实现立柱绕铰轴转动微调,并通过第三检测器进行检测。
更具体的方案为端面间距微调单元包括若干个间距微调机构,间距微调机构包括横向导槽、可沿横向导槽滑动的动楔形块、与动楔形块间斜面相抵靠配合的静楔形块及用于驱动动楔形块滑动的驱动器,静楔形块与立柱固定连接,横向导槽与滑台固定连接;驱动器包括螺杆端与动楔形块转动连接的调节螺钉及固定在横向导槽上的螺孔座,螺孔座上设有与调节螺钉相配合的螺孔。通过动楔形块与静楔形块的配合实现对两个端面间距的调整,结构简单有效,采用调节螺钉作为调整机构,不仅结构简单,且便于人工操作。
另一个更具体的方案为第三检测器包括长度计、支撑柱、支撑柱底座及光轴,支撑柱底座与滑台固定连接,支撑柱可沿垂向滑动地套设在支撑柱底座内;长度计本体端与支撑柱顶端固定连接,检测端与斜面滑板固定连接;光轴套设在支撑柱与支撑柱底座内,用于检测二者间的相对位移。通过检测立柱在绕铰轴转动过程中与长度计在垂向与横向上的位移差,从而计算出立柱绕铰轴的转动角度,结构简单,便于测量。
另一个具体的方案为斜面滑板的下端通过斜向微调机构支撑在立柱上,斜向微调机构包括螺钉座及调节螺钉,导孔座与立柱固定连接,调节螺钉的螺帽抵靠在斜面滑板的下端面上;螺钉座设有与调节螺钉相配合且沿平行于斜面滑板布置的螺孔。通过该斜向微调机构,斜面滑板与立柱在航向后端实现固定连接的同时,便于对斜面滑板在航向上位移的微调,并由第二检测器进行检测。
另一个具体的方案为翼根肋固定单元包括直线导轨、卧式螺旋定位器、滑座、用于支撑翼根肋下端的肋支撑架、用于吸固肋板的吸盘、用于压紧翼根肋上端的定位压板及一对以上用于卡持在翼根肋两侧面上的定位卡板;滑座通过直线导轨可滑动地安装在斜面滑板上,定位卡板固设在滑座上,卧式螺旋定位器用于驱动滑座沿直线导轨滑动。结构简单,便于操作。
另一个更具体的方案为第一检测器为光栅尺,第二检测器包括固设在立柱上直线轴承、与直线轴承相配合的光轴及用于检测光轴位移的长度计,光轴通过夹紧块与斜面滑板固定连接。结构简单,便于检测。
再一个具体的方案为立柱组件与底座间设有用于锁紧二者相对位移的锁紧机构,锁紧机构包括固设在立柱组件上的导孔座、固设在底座上的定位孔座、定位销及设于定位孔座上用于检测定位销是否位于定位孔内的检测传感器。便于工作时对二者间相对位移的锁定,同时有效防止致动器在锁紧机构处于锁定状态时进行致动,而引发非预期问题。
附图说明
图1是本发明实施例的侧视图;
图2是本发明实施例中的底座组件、滑台及锁定机构的立体图;
图3是本发明实施例中的底座组件、滑台及锁定机构的俯视图;
图4是略去第三检测器后本发明实施例的底部区域的局部放大图;
图5是本发明实施例中略去滑台的立柱组件的立体图;
图6是本发明实施例中第三检测器的主视图;
图7是本发明实施例中滑板组件的立体图;
图8是图7中上部区域的局部放大图。
其中:1、底座组件,11、底座,12、调整垫铁,13、驱动电机,14、丝杆,15、螺母,16、丝杆座,17、展向导轨,18、滑块,19、光栅尺,21、定位销,22、导孔座,23、定位孔座,24、滑台,25、支撑柱底座,26、支撑柱,27、光轴,28、长度计,3、铰接机构,31、插片式母连接板,32、插片式公连接板,33、铰轴,34、横向导槽,37、调节螺钉,38、螺孔座,4、立柱,40、柱主体,41、斜侧面,42、安装座,51、斜面滑板,52、直线导轨,53、光轴,54、直线轴承,55、夹紧块,56、长度计,6、斜向微调机构,61、固定座,62、调节螺钉,63、螺母,7、翼根肋固定单元,71、定位卡板,72、直线导轨,73、滑座,8、卧式螺旋定位器,81、丝杆,82、驱动手轮,83、丝杆座,91、支撑架,92、定位压板,93、吸盘。
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。
实施例
参见图1,本机械调姿系统包括底座组件1、立柱组件、滑板组件及检测组件,立柱组件包括滑台24及通过铰接机构3安装在滑台24上的立柱4,滑板组件包括安装在立柱4的斜侧面41上的斜面滑板51及安装在斜面滑板51上的翼根肋固定单元7,在斜面滑板51的下端与立柱间设有斜向微调机构6。
参见图2及图3,底座组件1包括底座及固设在底座11四周边缘上的多个调整垫铁12,通过调整垫铁12将整个机械调姿系统固定在地基上。
底座11的顶面固设有两条沿机翼展向布置的展向导轨17,滑台24的底面固设有与展向导轨17相配合的滑块18,展向导轨17与滑块18一起构成本实施例中的展向导轨滑块机构,即整个立柱组件通过展向导轨滑块机构与底座11滑动连接。
在滑台24与底座11间固设有用于驱动二者相对移动的致动器、用于检测二者相对位移的光栅尺19及用于对二者相对位移进行锁定的锁定机构,致动器包括驱动电机13、丝杆螺母机构及丝杆座16,丝杆座16与底座11固定连接;丝杆螺母机构中的丝杆14可转动地支撑在丝杆座16上,并与驱动电机13传动连接,螺母15与滑台24固定连接。锁定机构包括与滑台24固定连接的导孔座22、与底座11固定连接的定位孔座23、定位销21及设在定位孔座23上的检测传感器,定位销21依次穿过设于导孔座22上的导孔及设于定位孔座23上的定位孔,以对滑台24与11间相对位移的锁定,并通过检测传感器检测定位销21是否位于定位孔内,以防止在锁定状态下使用致动器进行致动。光栅尺19构成本实施例中检测组件的第一检测器。
参见图4及图5,立柱4包括柱主体40及固定在柱主体40下端的安装座42,在安装座42邻近翼根肋的下侧端固设有插片式公连接板32,滑台24邻近翼根肋的上侧端固设有与插片式公连接板32相配合的插片式母连接板31,插片式公连接板32与插片式母连接板31通过铰轴33铰接而构成铰接机构3,安装座42与滑台24的端面间设有由若干个间距微调机构构成端面间距微调单元,该间距微调机构包括横向导槽34、可沿横向导槽34滑动的动楔形块、与动楔形块间斜面相抵靠配合的静楔形块、调节螺钉37及螺孔座38,静楔形块与安装座42固定连接,横向导槽34与滑台24固定连接,螺孔座38上设有与调节螺钉37相配合的螺孔,调节螺钉37穿过该螺孔后与动楔形块转动连接,在工作过程中,通过旋转调节螺钉37,从而将动楔形块朝里挤或朝外拉动,从而推动静楔形块朝上挤或朝下回落,从而对安装座42与滑台24端面间的间距进行调整。通过间距微调机构与铰接机构3的配合,构成可对固定在斜面滑板51角度进行微调的角度微调机构。
在立柱4的斜侧面41上固设有若干段直线导轨52,在斜面滑板51的下板面上固设有直线导轨52相配合的滑块,直线导轨52与滑块一起构成本实施例中的斜向导轨滑块机构。
安装在斜面滑板51的下端与安装座42间的四个斜向微调机构6,包括螺钉座及调节螺钉62,螺钉座由固定座61于固设在固定座61上的螺母63构成,固定座61与安装座42固定连接,调节螺钉62与斜面滑板51的下端面抵靠而支撑连接,螺母63的螺孔沿平行于直线导轨52的方向布置的导孔,即斜面滑板51的下端通过四个斜向微调机构6支撑在立柱4上,且通过旋转调节螺钉62,控制其伸出螺母63的长度,以对斜面滑板51在航向上的位置进行微调。
参见图1、图4及图6,在通过间距微调机构调整立柱4与滑台24间的端面间距过程中,用于检测立柱4相对滑台24绕铰接机构3转动角度的第三检测器包括支撑柱底座25、支撑柱26、光轴27及长度计28,支撑柱底座25与支撑柱26为相互套设的管状结构,光轴27套设在支撑柱底座25与支撑柱26内,其上端与支撑柱26固定连接,用于检测二者间在垂向上的相对位移,长度计28的本体端与支撑柱26的顶端固定连接,检测端与斜面滑板51固定连接,支撑柱底座25与滑台24固定连接。在立柱4相对滑台24绕铰接机构3转动地过程中,其在横向上会改变长度计28的检测端与本体端间的间距,即通过长度计28测出斜面滑板51的检测点在转动过程中的横向位移,同时通过长度计28带动支撑柱26相对支撑柱底座25在垂向上滑动,并通过光轴27及与之配合的长度计检测出二者在垂向上的间距,从而通过测量垂向间距、横向间距及二者变化量计算出相对转动角度。
参见图7至图8,翼根肋固定单元7包括用于对翼根肋的下端面进行支撑的支撑架91、用于对翼根肋上端进行固定的定位压板92、用于对翼根肋的肋板进行吸固的吸盘93、直线导轨72、滑座73、用于对翼根肋的侧面进行夹持定位的定位卡板71及卧式螺旋定位器8,吸盘93固设在斜面滑板51位于定位卡板71之间的位置上。
沿横向布置的直线导轨72固定在斜面滑板51上,滑座73固定在定位卡板71上且与直线导轨72相配合,卧式螺旋定位器8包括沿平行于直线导轨72方向布置的丝杆螺母机构、丝杆座83及驱动手轮82,丝杆螺母机构中的丝杆81通过丝杆座83固定在斜面滑板51上,螺母与定位卡板71固定连接,驱动手轮82与丝杆81固定连接,从而通过旋转驱动手轮82,推动定位卡板71对位于定位卡板71间的翼根肋进行定位卡持。
定位压板92为由压板与旋转轴组成的转动副,并使用圆锥销对压板进行定位固定,以使翼根肋紧贴工装表面。
底座组件1中的致动器能够驱动滑台24相对底座11产生展向移动,并通过光栅尺19测量滑台24的位移。立柱4安装在滑台24上,利用底部的间距微调机构以使立柱4绕铰轴33产生微小转动,并通过检测组件中固定在滑台24上第三检测器对该微小转动进行检测。滑板组件中斜面滑板51与立柱4上的直线导轨相配合,通过调整螺钉座内螺钉长度实现斜面滑板51沿导轨方向的微调,检测组件中第二检测器中的光轴通过夹紧块55与斜面滑板51固定,配合长度计56测量滑板组件沿立柱上直线导轨的移动距离,从而可从多维对翼根肋进行调姿。
本发明具有以下优点:
1)该机械调姿系统能够实现多个自由度的调整;
2)机械调姿系统附带的各长度计能对产品位姿进行实时反馈;
3)机械调姿系统可避免吊装入位所带来的空间干涉问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施举例,并不用于限制本发明,凡在本发明精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种翼根肋定位工装的机械调姿系统,包括底座组件、立柱组件、滑板组件及检测组件;
其特征在于:
所述底座组件包括底座及安装在所述底座上的展向导轨滑块机构与致动器;
所述立柱组件通过所述展向导轨滑块机构与所述底座滑动连接,以能沿展向移动;所述致动器的动子与所述立柱组件固定连接,所述立柱组件包括立柱及设于所述立柱的斜侧面上的斜向导轨滑块机构;
所述滑板组件包括斜面滑板及设于所述斜面滑板上的翼根肋固定单元;所述斜面滑板通过所述斜向导轨滑块机构与所述立柱滑动连接,以能在航向上移动;所述斜面滑板的下端支撑在所述立柱上;
所述检测组件包括用于检测所述立柱组件与所述底座间相对位移的第一检测器及用于检测所述斜面滑板与所述立柱间相对位移的第二检测器;
所述立柱组件还包括与所述展向导轨滑块机构中的滑块固定连接的滑台,所述立柱与所述滑台的端面间设有端面间距微调单元,所述端面间距微调单元包括若干个间距微调机构,所述间距微调机构包括横向导槽、可沿所述横向导槽滑动的动楔形块、与所述动楔形块间斜面相抵靠配合的静楔形块及用于驱动所述动楔形块滑动的驱动器,所述静楔形块与所述立柱固定连接,所述横向导槽与所述滑台固定连接。
2.根据权利要求1所述的翼根肋定位工装的机械调姿系统,其特征在于:
所述立柱邻近翼根肋的下侧端通过铰轴与所述滑台的上侧端铰接;
所述检测组件还包括用于检测所述立柱相对所述滑台绕所述铰轴旋转的角度的第三检测器。
3.根据权利要求2所述的翼根肋定位工装的机械调姿系统,其特征在于:
所述驱动器包括螺杆端与所述动楔形块转动连接的调节螺钉及固定在所述横向导槽上的螺孔座,所述螺孔座上设有与所述调节螺钉相配合的螺孔。
4.根据权利要求2所述的翼根肋定位工装的机械调姿系统,其特征在于:
所述第三检测器包括长度计、支撑柱、支撑柱底座及光轴,所述支撑柱底座与所述滑台固定连接,所述支撑柱可沿垂向滑动地套设在所述支撑柱底座内;
所述长度计的本体端与所述支撑柱的顶端固定连接,检测端与所述斜面滑板固定连接;所述光轴套设在所述支撑柱与所述支撑柱底座内,所述光轴的上端与所述支撑柱固定连接;在立柱相对滑台绕铰轴转动的过程中,通过长度计测出斜面滑板的检测点在转动过程中的横向位移,同时通过长度计带动支撑柱相对支撑柱底座在垂向上滑动,而通过光轴及与该光轴配合的长度计检测出支撑柱与支撑柱底座在垂向上的间距。
5.根据权利要求1所述的翼根肋定位工装的机械调姿系统,其特征在于:
所述斜面滑板的下端通过斜向微调机构支撑在所述立柱上,所述斜向微调机构包括螺钉座及调节螺钉,所述螺钉座与所述立柱固定连接,所述调节螺钉的螺帽抵靠在所述斜面滑板的下端面上;
所述螺钉座设有与所述调节螺钉相配合且沿平行于所述斜面滑板布置的螺孔。
6.根据权利要求1所述的翼根肋定位工装的机械调姿系统,其特征在于:
所述翼根肋固定单元包括直线导轨、卧式螺旋定位器、滑座、用于支撑翼根肋下端的肋支撑架、用于吸固肋板的吸盘、用于压紧翼根肋上端的定位压板及一对以上用于卡持在翼根肋两侧面上的定位卡板;
所述滑座通过所述直线导轨可滑动地安装在所述斜面滑板上,所述定位卡板固设在所述滑座上,所述卧式螺旋定位器用于驱动所述滑座沿所述直线导轨滑动。
7.根据权利要求1所述的翼根肋定位工装的机械调姿系统,其特征在于:
所述第一检测器为光栅尺;
所述第二检测器包括固设在所述斜侧面上的直线轴承、与所述直线轴承相配合的光轴及用于检测所述光轴位移的长度计,所述光轴通过夹紧块与所述斜面滑板固定连接。
8.根据权利要求1所述的翼根肋定位工装的机械调姿系统,其特征在于:
所述立柱组件与所述底座间设有用于锁紧二者相对位移的锁紧机构,所述锁紧机构包括固设在所述立柱组件上的导孔座、固设在所述底座上的定位孔座、定位销及设于所述定位孔座上用于检测所述定位销是否位于定位孔内的检测传感器。
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