CN108637651A - 一种旋转机械转子件自动装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转机械转子件自动装配系统，包括基台，两个呈镜面对称设置的直角坐标系机器人，直角坐标系机器人包括X轴滑轨、Y轴滑轨和Z轴滑轨，所述X轴滑轨与所述基台上表面固定连接，所述Z轴滑轨的下端通过Z轴滑块与所述X轴滑轨滑动连接，所述Y轴滑轨的一侧侧壁通过Y轴滑块与所述Z轴滑轨滑动连接，所述Y轴滑轨通过电动拧紧轴滑块与电动拧紧轴连接；所述旋转机械转子件自动装配系统还包括沿两个所述直角坐标系机器人的对称轴方向依次设置的第一门形夹具、第二门形夹具和第三门形夹具。本发明可以针对不同规格螺栓，不同轴盘尺寸，不同的拧紧参数等实现拧紧，并实现对螺栓拧紧过程的精确控制。

Description

一种旋转机械转子件自动装配系统

技术领域

本发明属于螺栓装配领域，涉及一种旋转机械转子件自动装配系统。

背景技术

旋转机械转子件连接结构大量使用螺栓紧固联接的方式，实际装配过程中，由于螺栓装配工艺的不合理造成的航空发动机故障时有发生，因此在装配过程中对螺栓联接装配的质量控制要求非常高。由于螺栓联接接合面的主要装配工作是螺栓拧紧操作，螺栓拧紧的设备和工艺起到关键性决定作用。

在旋转机械转子件连接结构装配过程中，基本采用人工操作，所以装配质量受人为因素影响较大，装配制造的一致性不理想。在螺纹联接的紧固工艺方面，一般是人工通过扭矩扳手采用单一扭矩法进行拧紧操作，人工拧紧螺栓的预紧力偏差能达到25-50％。

现有技术公开了一种机器人螺栓拧紧装置，其一侧安置机器人，另一侧安置工件，防护壁面上端附有套筒选择器和标牌，伺服电机位于机器人上端，连接导轨滑块，扳手控制器通过电缆连接左拧紧扳手和右拧紧扳手。其不足在于：无法对施加的扭矩和角度进行精确控制和记录，也无法调整拧紧顺序。

现有技术公开了一种多轴螺栓拧紧试验台，包括机体框架，以及分别安装在机体框架上的拧紧机构、顶梁机构和工作台升降模块；拧紧机构通过钢丝绳和弹簧平衡器安装于顶梁机构的菱形梁架上；顶梁机构通过固定角铁安装与机体框架顶端；工作台升降模块通过工作台支撑架安装于机体框架的底端。其拧紧机构带有多个拧紧轴，可以同时实现四个螺栓的装配拧紧；每根拧紧轴均配备有独立的X、Y向丝杠，调节丝杠移动拧紧轴，通过调节四根拧紧轴的位置可组合出矩形、正方形、环形、正三角形等多种分布。其不足在于：无法储存多种加工位置进行自动化加工，也无法调整拧紧顺序。

现有技术公开了一种卧式多工位自动拧紧机，其包括拧紧头、用于控制各个机械部件的移动以及设定扭矩的控制机构、为各个机械部件的移动提供动力的动力机构，其中所述拧紧头包括轴承座、轴承、拧紧头部装和拧紧轴，在所述轴承座中安装所述轴承，在所述轴承内设置所述拧紧头部装，在所述拧紧头部装中设置所述拧紧轴，在所述拧紧头部装的前端固定有套筒扳手，所述卧式多工位自动拧紧机还包括旋转盘。其不足在于只能加工小型零件。

现有技术公开了一种四轴间距可变螺栓拧紧装置，包括：一立式框架、拧紧轴和固定块，四根拧紧轴分为两组，每一组中包括两根拧紧轴，同一组中的两固定块通过导杆相串接，且两组中的导杆平行设置；同一组拧紧轴的两固定块之间设有第一调节机构，用于调整同一组的两所述拧紧轴的间距；导杆的两端设有第二调节机构，第二调节机构固定于立式框架上，用于调节所设置的两组拧紧轴之间的间距；第一调节机构的调节方向与第二调节机构的调节方向相垂直。其不足在于：无法对施加的扭矩和角度进行精确控制和记录，也无法调整拧紧顺序。

现有技术公开了一种全自动螺栓拧紧机，机架顶部设有提升系统，提升系统包括固定在机架顶部的升降气缸，机架底部设有的举升定位组件，升降气缸和举升定位组件之间设有的通过升降气缸驱动上下移动的拧紧装置，举升定位组件包括滑台，滑台上设有用于固定产品的工装夹具；举升定位组件与拧紧装置为相对设置；拧紧装置包括伺服电动拧紧轴，伺服电动拧紧轴与滑台相对设置，以使伺服电动拧紧轴与滑台上工装夹具内的产品相对；机架后侧设有气控系统，升降气缸和气控系统连接；升降台上设有控制器。其不足在于：无法储存多种加工位置进行自动化加工，也无法调整拧紧顺序。

现有技术公开一种螺栓拧紧系统，包括支架，该支架上设有水平直线滑动机构，该水平直线滑动机构上设有升降机构，所述升降机构通过万向关节连接在所述水平直线滑动机构上，在该升降机构上设有自动扳手。其不足在于：无法实现自动化拧紧。

现有技术公开了一种螺栓自动拧紧机，包括底座、安装在底座上的机架、旋转定位组件、拧紧组件和工件装夹组件，旋转定位组件安装在底座上，旋转定位组件包括升降台和第一升降气缸，升降台上设有旋转气缸、旋转台、轴承座、垫块和定位圆销，旋转气缸驱动旋转台做旋转运动；拧紧组件安装在机架上，拧紧组件包括第二升降气缸、第一直线导轨和升降滑台，升降滑台上设有安装座、平移气缸、第二直线导轨和竖直安装台，第二直线导轨安装在安装座上，平移气缸通过第二直线导轨驱动竖直安装台做水平运动，竖直安装台上设有固定座、伺服拧紧扳手、接触式传感器、导向轴和限位螺栓，其不足在于无法精确控制并记录输出扭矩。

目前的旋转机械转子件装配拧紧工艺有如下不足：对于螺栓组连接，其装配拧紧工艺的规划主要依靠人工操作，装配质量难以得到保证；缺少可以精确控制螺栓拧紧过程以及可以针对不同规格螺栓、不同轴盘尺寸、不同的拧紧参数(拧紧控制方法、扭矩、角度、转速、拧紧顺序、拧紧步数、每步拧紧程度)的自动化装配试验台。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种旋转机械转子件自动装配系统。本发明采用的技术手段如下：

一种旋转机械转子件自动装配系统，其特征在于，包括基台，两个呈镜面对称设置的直角坐标系机器人，所述直角坐标系机器人包括X轴滑轨、Y轴滑轨和Z轴滑轨，所述X轴滑轨与所述基台上表面固定连接，所述Z轴滑轨的下端通过Z轴滑块与所述X轴滑轨滑动连接，所述Y轴滑轨的一侧侧壁通过Y轴滑块与所述Z轴滑轨滑动连接，所述Y轴滑轨通过电动拧紧轴滑块与电动拧紧轴连接；

所述旋转机械转子件自动装配系统还包括沿两个所述直角坐标系机器人的对称轴方向依次设置的第一门形夹具、第二门形夹具和第三门形夹具，所述第三门形夹具通过基座与所述基台固定连接，所述第一门形夹具依次通过第一水平进给平台和第一升降平台与所述基台连接，所述第二门形夹具依次通过第二水平进给平台和第二升降平台与所述基台连接；

所述电动拧紧轴上设有拧紧轴控制系统，所述直角坐标系机器人上设有位置控制系统。

所述第一门形夹具、所述第二门形夹具和所述第三门形夹具均包括下端支撑板和将旋转机械转子件的轴压在所述下端支撑板上的压板。

所述X轴滑轨与所述基台上表面螺纹连接，所述Z轴滑轨的下端与所述Z轴滑块螺纹连接，所述Y轴滑轨与所述Y轴滑块螺纹连接。

所述位置控制系统包括分别控制Z轴滑块、Y轴滑块和所述电动拧紧轴滑块的三个伺服控制器，可通过预先编程，控制所述直角坐标系机器人完成空间内的三轴移动，实现对不同轴盘连接尺寸，在不同拧紧顺序的工况下进行拧紧。

所述拧紧轴控制系统包括拧紧控制器及显示屏，所述拧紧控制器可控制所述电动拧紧轴输出的扭矩及角度，并通过编程储存多种拧紧程序(拧紧控制方法、扭矩、角度、转速等)。

本发明可以针对不同规格螺栓，不同轴盘尺寸，不同的拧紧参数(拧紧控制方法、扭矩、角度、转速、拧紧顺序，拧紧步数，每步拧紧程度)等实现拧紧，并实现对螺栓拧紧过程的精确控制。

基于上述理由本发明可在螺栓装配等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的具体实施方式中一种旋转机械转子件自动装配系统的空间结构示意图。

图2是本发明的具体实施方式中直角坐标系机器人的空间结构示意图。

图3是本发明的具体实施方式中第一水平进给平台和第一升降平台装配示意图。

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-图3所示，一种旋转机械转子件自动装配系统，包括基台1，两个呈镜面对称设置的直角坐标系机器人2，所述直角坐标系机器人2包括X轴滑轨21、Y轴滑轨22和Z轴滑轨23，所述X轴滑轨21与所述基台1上表面固定连接，所述Z轴滑轨23的下端通过Z轴滑块24与所述X轴滑轨21滑动连接，所述Y轴滑轨22的一侧侧壁通过Y轴滑块25与所述Z轴滑轨23滑动连接，所述Y轴滑轨22通过电动拧紧轴滑块26与电动拧紧轴3连接；

所述旋转机械转子件自动装配系统还包括沿两个所述直角坐标系机器人2的对称轴方向依次设置的第一门形夹具4、第二门形夹具5和第三门形夹具，所述第三门形夹具通过基座6与所述基台1固定连接，所述第一门形夹4具依次通过第一水平进给平台41和第一升降平台42与所述基台1连接，所述第二门形夹具5依次通过第二水平进给平台和第二升降平台与所述基台1连接；

所述电动拧紧轴3上设有拧紧轴控制系统，所述直角坐标系机器人2上设有位置控制系统。

所述第一门形夹具4、所述第二门形夹具5和所述第三门形夹具均包括下端支撑板和将旋转机械转子件的轴7压在所述下端支撑板上的压板。

所述X轴滑轨21与所述基台1上表面螺纹连接，所述Z轴滑轨23的下端与所述Z轴滑块24螺纹连接，所述Y轴滑轨22与所述Y轴滑块25螺纹连接。

所述位置控制系统包括分别控制Z轴滑块24、Y轴滑块25和所述电动拧紧轴滑块26的三个伺服控制器。

所述拧紧轴控制系统包括拧紧控制器及显示屏。

本发明的使用过程为：

1)装夹好旋转机械转子件(航空发动机低压涡轮轴盘试件)；

2)利用第一水平进给平台41、第一升降平台42、第二水平进给平台和第二升降平台对旋转机械转子件进行对中调整；

3)选择与螺栓对应的拧紧套筒安装于电动拧紧轴3末端；

4)开启电源；

5)对位置控制系统进行编程，储存各个加工工位的坐标位置，对拧紧轴控制系统进行编程，选择拧紧参数，对以上程序进行储存；

6)选择已储存的控制程序，开始装配旋转机械转子件；

7)左侧的直角坐标系机器人2带动相应的电动拧紧轴3移动到加工工位，按选择的拧紧参数进行拧紧，电动拧紧轴3拧紧完毕后自动停止；右侧的直角坐标系机器人2带动相应的电动拧紧轴3移动到加工工位，按选择的拧紧参数进行拧紧，电动拧紧轴3拧紧完毕后自动停止；

8)左侧的直角坐标系机器人2带动相应的电动拧紧轴3回退至套筒离开螺母，并移动到下一工位，按选择的拧紧参数进行拧紧，电动拧紧轴3拧紧完毕后自动停止；右侧的直角坐标系机器人2带动相应的电动拧紧轴3回退至套筒离开螺母，并移动到下一工位，按选择的拧紧参数进行拧紧，电动拧紧轴3拧紧完毕后自动停止

9)重复步骤(7)、(8)直至完成所有工位的拧紧；

10)直角坐标系机器人2带动电动拧紧轴3回退至起始位置，拧紧结束；

11)关闭电源；

12)结束

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种旋转机械转子件自动装配系统，其特征在于，包括基台，两个呈镜面对称设置的直角坐标系机器人，所述直角坐标系机器人包括X轴滑轨、Y轴滑轨和Z轴滑轨，所述X轴滑轨与所述基台上表面固定连接，所述Z轴滑轨的下端通过Z轴滑块与所述X轴滑轨滑动连接，所述Y轴滑轨的一侧侧壁通过Y轴滑块与所述Z轴滑轨滑动连接，所述Y轴滑轨通过电动拧紧轴滑块与电动拧紧轴连接；

所述旋转机械转子件自动装配系统还包括沿两个所述直角坐标系机器人的对称轴方向依次设置的第一门形夹具、第二门形夹具和第三门形夹具，所述第三门形夹具通过基座与所述基台固定连接，所述第一门形夹具依次通过第一水平进给平台和第一升降平台与所述基台连接，所述第二门形夹具依次通过第二水平进给平台和第二升降平台与所述基台连接；

所述电动拧紧轴上设有拧紧轴控制系统，所述直角坐标系机器人上设有位置控制系统。

2.根据权利要求1所述的旋转机械转子件自动装配系统，其特征在于：所述第一门形夹具、所述第二门形夹具和所述第三门形夹具均包括下端支撑板和将旋转机械转子件的轴压在所述下端支撑板上的压板。

3.根据权利要求1所述的旋转机械转子件自动装配系统，其特征在于：所述X轴滑轨与所述基台上表面螺纹连接，所述Z轴滑轨的下端与所述Z轴滑块螺纹连接，所述Y轴滑轨与所述Y轴滑块螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的旋转机械转子件自动装配系统，其特征在于：所述位置控制系统包括分别控制Z轴滑块、Y轴滑块和所述电动拧紧轴滑块的三个伺服控制器。

5.根据权利要求1所述的旋转机械转子件自动装配系统，其特征在于：所述拧紧轴控制系统包括拧紧控制器及显示屏。