CN111015156A - 一种实现飞机智能装配的系统及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现飞机智能装配的系统及装配方法，系统包括物流小车车库、材料零件库、工装夹具库、工具刀具库、运维间、检验间、人工补加工间、高柔性装配工位，所述的物流小车车库内有若干物流小车，物流小车车库、材料零件库、工装夹具库、工具刀具库、运维间、检验间、人工补加工间、高柔性装配工位均设置有互相连通的物流小车自动配送通道，自动配送通道地面敷设有电磁轨道，物流小车的自动导引通过电磁轨道来完成，所述的运维间设置有生产运行系统，生产运行系统将工作指令发送给物流小车，实现飞机智能装配的系统及方法不仅为飞机智能装配提供了解决方案，做到为企业提质、降本、增效。

Description

一种实现飞机智能装配的系统及装配方法

技术领域

本发明涉及属于智能制造技术领域，尤其涉及一种实现飞机智能装配的系统及装配方法。

背景技术

传统的离散型制造企业因其效率低、自适应能力差，所以产能不高，严重制约了制造企业的产品交付。随着现代技术的革新，传统的离散型制造企业在零件制造时都能达到很高的自动化水平，零件质量也较优质，只需结合智能制造的特点、理顺流程、增加信息化程度就能建设起智能工厂。但在零件装配时往往自动化水平不高，人工工作量占据很大比例，因人工操作具备不稳定性，装配完成的部件的质量也是参差不齐。人工操作的噪声、粉尘、空气污染较大，工作环境恶劣，对人体健康的影响极其严重。要想实现智能装配需要投入大量的设备，但是设备必须具备柔性，可适应多品种、中、小批量的特点。

智能制造因其具有自适应、持续优化、自主决策等优点，加上大数据、云技术、物联网等技术的辅助，成为了制造领域争相发展的趋势，甚至成为了各个经济大国的发展战略。

离散型制造企业多为汽车、飞机、船舶等大型装配制造企业，因为装配涉及的零件较多，所以离散型制造企业如何建设智能工厂成为了一个瓶颈。离散型制造企业中的飞机研制企业更是难以实现智能装配，因飞机制造多是多品种、中、小批量的，而智能工厂需要投入大量的信息化、自动化设备，当前大量的信息化设备、自动化设备都是针对一个型号或一个产品来配置的，对于飞机制造这种多品种、中小批量的生产模式来说收益并不理想。如果投入大量财力、物力建设智能工厂，却不能达到提质、降本、增效的效果，投入的资源和所做的工作就是徒劳无功的。

发明内容

发明目的：为解决上述问题，本发明提供一种适应于各离散型制造企业的实现飞机智能装配的系统及装配方法。

技术方案：

一种实现飞机智能装配的系统，包括物流小车车库、材料零件库、工装夹具库、工具刀具库、运维间、检验间、人工补加工间、高柔性装配工位，所述的物流小车车库内有若干物流小车，所述的物流小车车库、材料零件库、工装夹具库、工具刀具库、运维间、检验间、人工补加工间、高柔性装配工位均设置有互相连通的物流小车自动配送通道，自动配送通道地面敷设有电磁轨道，所述的物流小车的自动导引通过电磁轨道来完成，所述的运维间设置有生产运行系统，所述的生产运行系统将工作指令发送给物流小车；

物流小车车库，用于存放物流小车；

材料零件库，用于存放等待装配的合格零件及标准件；

工装夹具库，用于存放装配零件时用来定位零件的工装和夹具；

工具刀具库，用于存放装配零件时用到的工具、刀具；

运维间，用于对设备的监控以及各类信息的处理；

检验间，用于对装配完成的部件进行检验；

人工补加工间，用于对高柔性装配工位无法完成的工作进行补加工，对检验间检验未通过的部件进行返工；

高柔性装配工位，用于对零件进行装配。

所述的物流小车上设置有自动识别装置、自动充电装置。

所述的物流小车上还设置有故障告警装置及避让障碍物装置。

所述的检验间设置有数字化检验设备。

所述的高柔性装配工位包括工业机器人、可伸缩式框架、丝杠、伺服系统，所述的丝杠分别连接可伸缩式框架及伺服系统，通过伺服系统控制丝杠的行程来控制可伸缩式框架的伸缩距离。

所述的物流小车的运转路线通过电磁轨道控制，路线规划通过生产运行系统实时调度。

所述的材料零件库、工装夹具库、工具刀具库为电子立库。

一种用于飞机智能装配系统的装配方法，包括以下步骤：

步骤1：物流小车车库接到生产系统的工作指令，物流小车车库中某待机的物流小车运行至工装夹具库，将排产中的部件的工装夹具运至高柔性装配工位，高柔性装配工位上的工业机器人识别工装夹具的尺寸后自动调整可伸缩式框架并将工装夹具装卡在可伸缩式框架上；

步骤2：物流小车接受工作指令运行至工具刀具库，将装配所需的工具、刀具运至高柔性装配工位，工业机器人进行识别，自动更换工业机器人的末端执行器上的工具、刀具；

步骤3：物流小车运行至材料零件库，将待装备的零件和标准件运至高柔性装配工位，工业机器人将可以直接装配的零件装卡在工装、夹具上，需要修配的零件由工业机器人铣切后装卡在工装、夹具上，标准件由工业机器人放入工位的标准件输送仓，装配过程中由送钉机构补充标准件；

步骤4：工业机器人对零件进行装配；

步骤5：高柔性装配工位上的工业机器人将装配完成的零件夹持放置在物流小车上，物流小车将装配完成的零件运至检验间，检验间中的自动检验设备对部件进行检验；

步骤6：物流小车将检验间中检验不合格的零件运至人工补加工间，由人工对零件装配质量进行判断，不能进行补加工的作超差、报废处理，可以通过补加工合格交付的零件，由人工进行补加工；

步骤7：补加工合格的零件由物流小车进行周转运送至高柔性装配工位再次进行装配，装配完毕后物流小车牵引飞机进入试飞区。

有益效果：提出一种实现飞机智能装配的系统及装配方法，通过本发明的系统及装配方法，为离散型制造企业提供了智能装配工厂建设的解决方案，该实现飞机智能装配的流程及方法可适用于不同机型中、小批量的制造，并且可以扩散至汽车、船舶、航天等制造流域，降低了制造企业在智能装配工厂工业机器人、信息化设备的大量投入，进而降低了企业生产成本。通过工业机器人进行零部件装配，使得零部件的质量极大提升了，提升了飞机整体性能，提高了企业的品牌形象和竞争力。工业机器人代替人工进行工作，保障了企业员工的身心健康，并且工业机器人能完成人工无法做到的工作和负荷，同时降低了人工成本。智能装配工厂生产能力稳定，能有效保证产品交付周期，提高企业的产能。实现飞机智能装配的系统及方法不仅为飞机智能装配提供了解决方案，还为其它制造领域提供了借鉴参考，真正做到了为企业实现提质、降本、增效。

附图说明

图1为本发明系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的介绍，本发明所述的一种实现飞机智能装配的系统，包括物流小车车库、材料零件库、工装夹具库、工具刀具库、运维间、检验间、人工补加工间、高柔性装配工位，所述的物流小车车库内有若干物流小车，所述的物流小车车库、材料零件库、工装夹具库、工具刀具库、运维间、检验间、人工补加工间、高柔性装配工位均设置有互相连通的物流小车自动配送通道，自动配送通道地面敷设有电磁轨道，所述的物流小车的自动导引通过电磁轨道来完成，所述的运维间设置有生产运行系统，所述的生产运行系统将工作指令发送给物流小车；

物流小车车库，用于存放物流小车，物流小车为AGV物流小车，物流小车车库为AGV物流小车车库；

材料零件库，用于存放等待装配的合格零件及标准件；

工装夹具库，用于存放装配零件时用来定位零件的工装和夹具；

工具刀具库，用于存放装配零件时用到的工具、刀具；

运维间，用于对设备的监控以及各类信息的处理；配备了大量人力进行设备、系统的运行维护及保养工作；

检验间，用于对装配完成的部件进行检验；

人工补加工间，配备了少量人力，用于对高柔性装配工位无法完成的工作进行补加工，对检验间检验未通过的部件进行返工；

高柔性装配工位，用于对零件进行装配。

所述的AGV物流小车上设置有自动识别装置、自动充电装置、故障告警装置及避让障碍物装置，AGV物流小车具备自动识别、自动充电、故障告警、避让障碍物等基本功能；

所述的检验间设置有数字化检验设备。

所述的高柔性装配工位包括工业机器人、可伸缩式框架、丝杠、伺服系统，所述的丝杠分别连接可伸缩式框架及伺服系统，通过伺服系统控制丝杠的行程来控制可伸缩式框架的伸缩距离，通过伺服系统(电机)控制丝杠的转动，可适用于不同机型。

所述的AGV物流小车的运转路线通过电磁轨道控制，路线规划通过生产运行系统实时调度。

所述的材料零件库、工装夹具库、工具刀具库为电子立库。

一种用于飞机智能装配系统的装配方法，包括以下步骤：

(1)建立AGV物流小车车库，AGV物流小车的自动导引通过电磁轨道来完成，小车要具备自动识别、自动充电、故障告警、避让障碍物等基本功能；

(2)建立材料零件库，用于存放从零件制造单位交付的等待装配的合格零件及标准件，零件的周转通过AGV物流小车来完成，所有工作指令通过MES系统(生产运行系统)发送，MES系统(生产运行系统)合理进行排产，实时反馈生产数据、设备运行数据，材料、零件库只做暂时存放和备件存放，库内要有供AGV物流小车进行自动配送的通道，地面应敷设电磁轨道；

(3)建立工装夹具库，用于存放装配零件时用来定位零件的工装和夹具，库内要有供AGV物流小车进行自动配送的通道，地面应敷设电磁轨道；

(4)建立工具刀具库，用于存放装配零件时用到的工具、刀具，如钻头、铣刀、抽钉枪、风钻、铆枪等，库内要有供AGV物流小车进行自动配送的通道，地面应敷设电磁轨道；

(5)建立运维间，运维间配备运维人员，可24小时轮流值班，负责对设备发出的告警及时进行处理，对设备进行日常的维护保养工作，日常检查设备与数据系统的连接，对设备运行工作指令进行编程；

(6)建立检验间，在高柔性装配工位上装配完成的部件由AGV物流小车将其送至检验间，通过数字化检验设备对部件进行检验；

(7)建立人工补加工间，对高柔性装配工位无法完成的工作进行补加工，对检验未通过的部件进行返工；

(8)建立高柔性装配工位，高柔性装配工位由工业机器人、可伸缩式框架、伺服系统组成，工业机器人可完成钻孔、铆接、夹持、切换末端执行机构等功能，可伸缩式框架用于适应不同尺寸的工装、夹具，通过丝杠的行程来控制伸缩的距离，通过电机来控制丝杠的转动，高柔性装配工位的数量可根据实际生产的需要进行设置，按矩阵式分布更科学合理；

(9)运维间运维人员对工作指令进行编程；

(10)AGV物流小车车库接到生产系统的工作指令，AGV物流小车车库中某待机的AGV物流小车运行至工装夹具库，将排产中的部件的工装夹具运至高柔性装配工位，高柔性装配工位上的工业机器人识别工装夹具的尺寸后自动调整可伸缩式框架并将工装夹具装卡在可伸缩式框架上；

(11)AGV物流小车接受工作指令运行至工具刀具库，将装配所需的工具、刀具运至高柔性装配工位，工业机器人进行识别，自动更换工业机器人的末端执行器上的工具、刀具；

(12)AGV物流小车运行至材料零件库，将待装备的零件和标准件运至高柔性装配工位，工业机器人将可以直接装配的零件装卡在工装、夹具上，需要修配的零件由工业机器人铣切后装卡在工装、夹具上，标准件由工业机器人放入工位的标准件输送仓，装配过程中由送钉机构补充标准件；

(13)工业机器人对零件进行装配；

(14)高柔性装配工位上的工业机器人将装配完成的零件夹持放置在AGV物流小车上，AGV物流小车将装配完成的零件运至检验间，检验间中的自动检验设备对部件进行检验；

(15)AGV物流小车将检验间中检验不合格的零件运至人工补加工间，由人工对零件装配质量进行判断，不能进行补加工的作超差、报废处理，可以通过补加工合格交付的零件，由人工进行补加工；

(16)补加工合格的零件由AGV物流小车进行周转运送至高柔性装配工位再次进行装配，装配完毕后AGV物流小车牵引飞机进入试飞区。

通过本发明的系统及装配方法，为离散型制造企业提供了智能装配工厂建设的解决方案，该实现飞机智能装配的流程及方法可适用于不同机型中、小批量的制造，并且可以扩散至汽车、船舶、航天等制造流域，降低了制造企业在智能装配工厂工业机器人、信息化设备的大量投入，进而降低了企业生产成本。通过工业机器人进行零部件装配，使得零部件的质量极大提升了，提升了飞机整体性能，提高了企业的品牌形象和竞争力。工业机器人代替人工进行工作，保障了企业员工的身心健康，并且工业机器人能完成人工无法做到的工作和负荷，同时降低了人工成本。智能装配工厂生产能力稳定，能有效保证产品交付周期，提高企业的产能。实现飞机智能装配的系统及方法不仅为飞机智能装配提供了解决方案，还为其它制造领域提供了借鉴参考，真正做到了为企业实现提质、降本、增效，实现飞机智能装配的流程及方法可用于汽车、船舶、航天等领域的智能制造。

Claims (8)

1.一种实现飞机智能装配的系统，其特征在于：包括物流小车车库、材料零件库、工装夹具库、工具刀具库、运维间、检验间、人工补加工间、高柔性装配工位，所述的物流小车车库内有若干物流小车，所述的物流小车车库、材料零件库、工装夹具库、工具刀具库、运维间、检验间、人工补加工间、高柔性装配工位均设置有互相连通的物流小车自动配送通道，自动配送通道地面敷设有电磁轨道，所述的物流小车的自动导引通过电磁轨道来完成，所述的运维间设置有生产运行系统，所述的生产运行系统将工作指令发送给物流小车；

物流小车车库，用于存放物流小车；

材料零件库，用于存放等待装配的合格零件及标准件；

工装夹具库，用于存放装配零件时用来定位零件的工装和夹具；

工具刀具库，用于存放装配零件时用到的工具、刀具；

运维间，用于对设备的监控以及各类信息的处理；

检验间，用于对装配完成的部件进行检验；

人工补加工间，用于对高柔性装配工位无法完成的工作进行补加工，对检验间检验未通过的部件进行返工；

高柔性装配工位，用于对零件进行装配。

2.根据权利要求1所述的一种实现飞机智能装配的系统，其特征在于：所述的物流小车上设置有自动识别装置、自动充电装置。

3.根据权利要求1所述的一种实现飞机智能装配的系统，其特征在于：所述的物流小车上还设置有故障告警装置及避让障碍物装置。

4.根据权利要求1所述的一种实现飞机智能装配的系统，其特征在于：所述的检验间设置有数字化检验设备。

5.根据权利要求1所述的一种实现飞机智能装配的系统，其特征在于：所述的高柔性装配工位包括工业机器人、可伸缩式框架、丝杠、伺服系统，所述的丝杠分别连接可伸缩式框架及伺服系统，通过伺服系统控制丝杠的行程来控制可伸缩式框架的伸缩距离。

6.根据权利要求1所述的一种实现飞机智能装配的系统，其特征在于：所述的物流小车的运转路线通过电磁轨道控制，路线规划通过生产运行系统实时调度。

7.根据权利要求1所述的一种实现飞机智能装配的系统，其特征在于：所述的材料零件库、工装夹具库、工具刀具库为电子立库。

8.一种用于如权利要求1－7任一所述系统的装配方法，其特征在：包括以下步骤：

步骤1：物流小车车库接到生产系统的工作指令，物流小车车库中某待机的物流小车运行至工装夹具库，将排产中的部件的工装夹具运至高柔性装配工位，高柔性装配工位上的工业机器人识别工装夹具的尺寸后自动调整可伸缩式框架并将工装夹具装卡在可伸缩式框架上；

步骤2：物流小车接受工作指令运行至工具刀具库，将装配所需的工具、刀具运至高柔性装配工位，工业机器人进行识别，自动更换工业机器人的末端执行器上的工具、刀具；

步骤3：物流小车运行至材料零件库，将待装备的零件和标准件运至高柔性装配工位，工业机器人将可以直接装配的零件装卡在工装、夹具上，需要修配的零件由工业机器人铣切后装卡在工装、夹具上，标准件由工业机器人放入工位的标准件输送仓，装配过程中由送钉机构补充标准件；

步骤4：工业机器人对零件进行装配；

步骤5：高柔性装配工位上的工业机器人将装配完成的零件夹持放置在物流小车上，物流小车将装配完成的零件运至检验间，检验间中的自动检验设备对部件进行检验；

步骤6：物流小车将检验间中检验不合格的零件运至人工补加工间，由人工对零件装配质量进行判断，不能进行补加工的作超差、报废处理，可以通过补加工合格交付的零件，由人工进行补加工；

步骤7：补加工合格的零件由物流小车进行周转运送至高柔性装配工位再次进行装配，装配完毕后物流小车牵引飞机进入试飞区。

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