CN108839727B - 动力舱自动装配机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力舱装配设备，具体地说是一种动力舱自动装配机。包括：测量机，检测装置和自由度平台，所述测量机上设置有检测装置，所述测量机两侧对称设置有自由度平台，所述测量机由调节底座、支承架和升降横梁构成，本发明中采用了自由度平台与检测装置相结合的形式，检测装置位于内止口测量臂上的位移传感器与同位置的六自由度平台驱动系统构成闭环控制，检测装置位于外止口测量臂上的位移传感器与同位置的六自由度平台驱动系统构成闭环控制，从而使发动机与传动箱实现高精度装配，采用的测量机，检测装置和六自由度平台均采用自动化操作，大大降低了工人的劳动强度，保证了在装配过程中的稳定性和安全性。

Description

动力舱自动装配机

技术领域

本发明涉及一种动力舱装配设备，具体地说是一种动力舱自动装配机。

背景技术

动力舱作为车辆的核心部件，一般主要由发动机和传动箱连接而成。目前采用的重型车辆，特别是武装战车的动力舱体积、重量很大，发动机和传动箱之间的连接精度要求很高，通常是将发动机和传动箱先装配成一个动力舱整体，再将动力舱整体装入车体。

武装战车的发动机与传动箱之间多采用法兰连接，发动机法兰连接面上有一个用于定位的外凸短圆柱止口，传动箱法兰连接面上有一个用于定位的内凹短圆柱孔；装配时需保证发动机法兰连接面与传动箱法兰连接面平行，且发动机外凸短圆柱止口与传动箱内凹短圆柱孔同轴。长期以来，发动机和传动箱的连接一直采用人工加简易工装实现，工人劳动强度大、连接精度低。

发明内容

本发明的目的就是提供一种动力舱自动装配机，包括：测量机，检测装置和六自由度平台，所述测量机上设置有检测装置，所述测量机两侧对称设置有六自由度平台，所述测量机由调节底座、支承架和升降横梁构成，所述调节底座上设置有支承架，所述支承架上套装有升降横梁；所述调节底座由平置板、减速器和伺服电机构成，所述平置板上端面并排设置有导轨，所述平置板的一侧端通过连接板设置有减速器，所述减速器的一端与伺服电机连接，减速器的另一端与丝杠连接；所述支承架由自上而下依次设置的支承横梁，支承柱和移动连接板构成，所述支承横梁的一端设置有减速器，所述减速器的一端与伺服电机连接，减速器的另一端与升降丝杠连接，所述移动连接板的下端面设置有与导轨配合连接的导轨滑座，所述移动连接板的下端面一端设置有与丝杠配合连接的螺母；所述升降横梁的一端与检测装置连接，另一端与支承柱套接，所述升降横梁的上端面设置有与升降丝杠配合的升降螺母；所述检测装置由支承箱、内外止口测量器构成，所述支承箱的侧端面与升降横梁连接，所述支承箱的测量面分别设置有呈十字对称分布的激光测距仪，所述内外止口测量器由测量转轴、内止口测量臂、外止口测量臂、传动轴和伺服电机构成，所述测量转轴位于支承箱中心部，所述测量转轴两端分别设置有内止口测量臂和外止口测量臂，测量转轴上设置有从动圆锥齿轮，所述内止口测量臂和外止口测量臂上设置有位移传感器，所述传动轴的一端设置有主动圆锥齿轮，另一端与伺服电机连接，所述从动圆锥齿轮与主动圆锥齿轮啮合。

作为本发明的进一步方案：所述支承箱的两侧测量面分别设置有呈十字对称分布的四个激光测距仪，每个激光测距仪位于测量面轮廓对称线上。

作为本发明的进一步方案：所述支承箱的两侧测量面与测量转轴轴线垂直。

作为本发明的进一步方案：位移传感器的轴线与测量转轴轴线相交并垂直。

作为本发明的进一步方案：所述支承柱设置有与升降横梁配合滑动的导向键。

本发明的有益效果在于：

本发明中采用了六自由度平台与检测装置相结合的形式，检测装置位于内止口测量臂上的位移传感器与同位置的六自由度平台驱动系统构成闭环控制，检测装置位于外止口测量臂上的位移传感器与同位置的六自由度平台驱动系统构成闭环控制，从而使发动机与传动箱实现高精度装配。

本发明中采用的测量机，检测装置和六自由度平台均采用自动化操作，大大降低了工人的劳动强度，保证了在装配过程中的稳定性和安全性。

附图说明

图 1 为本发明检测装配示意图。

图2为本发明B-B剖视图。

图3为本发明C-C剖视图。

图4为本发明D-D剖视图。

图5为本发明检测装置侧视结构示意图。

图中：1、发动机，2、传动箱，3、检测装置，4、六自由度平台，5、升降横梁，6、支承箱盖板，7、激光测距仪，8、升降螺母，9、减速器，10、支承架，11、伺服电机，12、支承横梁，13、调节底座，14、导向键，15、升降丝杠，16、移动连接板，17、支承箱，18、位移传感器，19、内止口测量臂，20、外止口测量臂，21、从动圆锥齿轮，22、主动圆锥齿轮，23、传动轴，24、测量转轴，25、连接板，26、丝杠，27、螺母，28、导轨滑座，29、导轨，30、平置板，31、支承柱。

具体实施方式

为了更充分的解释本发明的实施，以下提供本发明的实施实例，这些实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连， 可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例如下：

参见附图1-5，本发明提供一种动力舱自动装配机，由测量机，检测装置3和六自由度平台4三部分构成，所述测量机的升降横梁5上装有检测装置3，所述测量机两侧对称设置有两个六自由度平台4，测量机主要用于装载检测装置3和调节检测装置3在装配时的具体位置，检测装置3主要通过装有的激光测距仪7和位移传感器18对发动机1和传动箱2装配时进行位置检测，两个六自由度平台4分别用于放置发动机1和传动箱2，并在装配时与检测装置3配合工作。

测量机由调节底座13、支承架10和升降横梁5构成，调节底座13与六自由度平台4位于同一平面上，调节底座13上方装有支承架10，支承架10上套装有升降横梁5，调节底座13用于横向方向移动支承架10，支承架10用于纵向方向移动升降横梁5，升降横梁5用于带动检测装置3实现同步升降。

调节底座13由平置板30、减速器9和伺服电机11构成，平置板30上端面并排装有两条导轨29，平置板30的一侧端固接有连接板25，连接板25上装有减速器9，减速器9的一端与伺服电机11的驱动轴连接，减速器9的另一端与丝杠26的一端连接。

支承架10由自上而下依次固接的支承横梁12，支承柱31和移动连接板16构成，移动连接板16的上方装有支承柱31，支承柱31的顶端装有支承横梁12，支承横梁12的一侧上端面装有减速器9，一端开设有轴孔，轴孔内装有滚珠轴承，减速器9的一端与伺服电机11的驱动轴连接，减速器9的另一端与套装在滚珠轴承的升降丝杠15一端连接，支承柱31上装有与升降横梁5配合滑动的导向键，移动连接板16的下端面装有与导轨29配合滑动连接的导轨滑座28，移动连接板16的下端面一端固接有与丝杠26配合连接的螺母27。

升降横梁5的主体为长方形框架结构，升降横梁5的一端与检测装置3的支承箱17一侧连接，升降横梁5的另一端与支承柱31套接，升降横梁5的上端面固接有与升降丝杠15配合的升降螺母8。

检测装置3由支承箱17、内外止口测量器构成，支承箱17内置有内外止口测量器，支承箱17的测量面上布置激光测距仪7，所述支承箱17的两侧测量面分别设置有呈十字对称分布的四个激光测距仪7，每个激光测距仪7位于测量面轮廓对称线上，支承箱17的测量面中心部开设有与其垂直的轴承安装孔，轴承安装孔内装有滚珠轴承。

内外止口测量器由测量转轴24、内止口测量臂19、外止口测量臂20、传动轴23和伺服电机11构成，测量转轴24与位于支承箱17中心部的滚珠轴承配合连接，测量转轴24的轴线与支承箱17的测量面垂直，测量转轴24两端分别设置有内止口测量臂19和外止口测量臂20，测量转轴24上套装有从动圆锥齿轮21，内止口测量臂19和外止口测量臂20上装有位移传感器18，位移传感器18的轴线与测量转轴24轴线相交并垂直，传动轴23的一端装有主动圆锥齿轮22，传动轴23另一端与伺服电机11连接，从动圆锥齿轮21与主动圆锥齿轮22啮合。

本发明的工作过程如下：

启动伺服电机11通过减速器9带动升降横梁的升降丝杠15反向旋转，升降丝杠15的反向旋转通过升降横梁5的升降螺母8驱动测量机的升降横梁5连同支承箱17及其上安装的所有构件一同向下运动，当升降横梁5和支承箱17及其上安装的所有构件的最高点运动到左侧六自由度平台4和右侧六自由度平台4的上平面以下时，伺服电机11停止。

用天车将发动机1吊装到左侧六自由度平台4上平面的合适位置，用天车将传动箱2吊装到右侧六自由度平台4上平面的合适位置。正向启动伺服电机11通过减速器9、升降丝杠15、升降螺母8使升降横梁5和支承箱17及其上安装的所有构件向上运动到达测量位置：当测量转轴24与发动机1的定位短圆柱面接近同轴。支承箱17的两侧测量面上的8个激光测距仪7同时工作，检测出激光测距仪7所在平面与发动机1法兰平面的平行度误差和激光测距仪7所在平面与传动箱2法兰平面的平行度误差，该两项误差数据实时输送到控制系统，控制系统输出指令，驱动左侧六自由度平台4和右侧六自由度平台4进行位姿调整，当激光测距仪7所在平面与发动机1法兰平面的平行度误差和激光测距仪7所在平面与传动箱2法兰平面的平行度误差小于设定值时，左侧六自由度平台4和右侧六自由度平台4位姿调整结束；控制系统自动记录激光测距仪7所在平面与发动机1法兰平面的距离和激光测距仪7所在平面与传动箱2法兰平面的距离。

正向启动伺服电机11通过减速器9、升降丝杠15、升降横梁5的升降螺母8使升降横梁5和支承箱17及其上安装的所有构件向上运动到达第二检测位置：外止口测量臂20上的位移传感器18的测头高于发动机定位短圆柱面上母线3~5mm左右，伺服电机11停止，启动平置板30上的伺服电机11，通过减速器9、丝杠26、螺母27驱动测量机支承柱31及与之相连的所有构件向左移动，当外止口测量臂20上的位移传感器18的测头超过发动机1定位短圆柱面端面8mm左右时伺服电机11停止。重新启动支承横梁12上的伺服电机11，使外止口测量臂20上的位移传感器18的测头下移5~8mm伺服电机11停止，启动支承箱17上的伺服电机11，通过传动轴23、从动圆锥齿轮21、主动圆锥齿轮22、测量转轴24、外止口测量臂20带动位移传感器18旋转，位移传感器18的测量值实时输送给控制系统，控制系统发出指令驱动左侧六自由度平台4作双向移动直到发动机1定位短圆柱与测量转轴24的同轴度误差小于设定值，左侧六自由度平台4驱动系统停止。

控制系统重新发出指令分别先后启动支承横梁12和平置板30的伺服电机11使升降横梁5和支承箱17及其上安装的所有构件按原路返回到第二检测位置。启动支承横梁12的伺服电机11，升降横梁5和支承箱17及其上安装的所有构件向上运动到达第三检测位置：内止口测量臂19上的位移传感器18的测头低于传动箱2定位短圆柱内孔母线3~5mm左右，伺服电机11停止。启动平置板30的伺服电机11，通过减速器9、丝杠26、螺母27驱动支承柱31及与之相连的所有构件向右移动，当内止口测量臂19上的位移传感器18的测头超过传动箱2定位短圆柱内孔端面8mm左右时，伺服电机11停止。重新启动支承横梁12的伺服电机11，使内止口测量臂19上的位移传感器18的测头上移5~8mm伺服电机11停止，启动支承箱17伺服电机11，通过传动轴23、从动圆锥齿轮21、主动圆锥齿轮22、测量转轴24、内止口测量臂19带动位移传感器18旋转，内止口测量臂19上的位移传感器18的测量值实时输送给控制系统，控制系统发出指令驱动右侧六自由度平台4作双向移动直到传动箱2定位短圆柱内孔与测量转轴24的同轴度误差小于设定值，右六自由度平台4驱动系统停止。控制系统重新发出指令分别先后启动支承横梁12和平置板30的伺服电机11使升降横梁5和支承箱17及其上安装的所有构件按原路返回到第三检测位置。启动支承横梁12伺服电机11使升降横梁5和支承箱17及其上安装的所有构件上升到上极限位置，启动左侧六自由度平台4和右侧六自由度平台4的驱动系统，使发动机1和传动箱2同时相互接近直到两构件法兰面接触为止。人工安装并拧紧连接螺栓。

上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制，只要是根据本专利所揭示精神所作的任何等同变更或装饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (5)

1.一种动力舱自动装配机，包括：测量机，检测装置(3)和六自由度平台(4)，所述测量机上设置有检测装置(3)，所述测量机两侧对称设置有六自由度平台(4)，其特征在于：

所述测量机由调节底座(13)、支承架(10)和升降横梁(5)构成，所述调节底座(13)上设置有支承架(10)，所述支承架(10)上套装有升降横梁(5)；

所述调节底座(13)由平置板(30)、减速器(9)和伺服电机(11)构成，所述平置板(30)上端面并排设置有导轨(29)，所述平置板(30)的一侧端通过连接板(25)设置有减速器(9)，所述减速器(9)的一端与伺服电机(11)连接，减速器(9)的另一端与丝杠(26)连接；所述支承架(10)由自上而下依次设置的支承横梁(12)，支承柱(31)和移动连接板(16)构成，所述支承横梁(12)的一端设置有减速器(9)，所述减速器(9)的一端与伺服电机(11)连接，减速器(9)的另一端与升降丝杠(15)连接，所述移动连接板(16)的下端面设置有与导轨(29)配合连接的导轨滑座(28)，所述移动连接板(16)的下端面一端设置有与丝杠(26)配合连接的螺母(27)；所述升降横梁(5)的一端与检测装置(3)连接，另一端与支承柱(31)套接，所述升降横梁(5)的上端面设置有与升降丝杠(15)配合的升降螺母(8)；

所述检测装置(3)由支承箱(17)、内外止口测量器构成，所述支承箱(17)的侧端面与升降横梁(5)连接，所述支承箱(17)的测量面设置有激光测距仪(7)，所述内外止口测量器由测量转轴(24)、内止口测量臂(19)、外止口测量臂(20)、传动轴(23)和伺服电机(11)构成，所述测量转轴(24)位于支承箱(17)中心部，所述测量转轴(24)两端分别设置有内止口测量臂(19)和外止口测量臂(20)，测量转轴(24)上设置有从动圆锥齿轮(21)，所述内止口测量臂(19)和外止口测量臂(20)上设置有位移传感器(18)，所述传动轴(23)的一端设置有主动圆锥齿轮(22)，另一端与伺服电机(11)连接，所述从动圆锥齿轮(21)与主动圆锥齿轮(22)啮合。

2.根据权利要求1所述的动力舱自动装配机，其特征在于：所述支承箱(17)的两侧测量面分别设置有呈十字对称分布的四个激光测距仪(7)，每个激光测距仪(7)位于测量面轮廓对称线上。

3.根据权利要求1所述的动力舱自动装配机，其特征在于：所述支承箱(17)的两侧测量面与测量转轴(24)轴线垂直。

4.根据权利要求1所述的动力舱自动装配机，其特征在于：位移传感器(18)的轴线与测量转轴(24)轴线相交并垂直。

5.根据权利要求1所述的动力舱自动装配机，其特征在于：所述支承柱(31)设置有与升降横梁(5)配合滑动的导向键(14)。

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