CN113618688B - 一种发动机多自由度装配作业平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机多自由度装配作业平台，包括变位机（1）和剪叉式升降平台（2）；剪叉式升降平台（2）和变位机（1）通过地脚螺栓固定设置与地面上；剪叉式升降平台（2）设为长方形结构；变位机（1）设于剪叉式升降平台（2）的长边一侧；变位机（1）包括机架（4）、翻转传动系统（5）、升降传动系统（6）、工装夹具（7）和电气控制主控柜（8）。本发明为发动机的多自由度装配提供了作业平台，该设备用于装夹发动机整机进行装配工作，可升降及旋转，单立柱方式支承；装夹稳定，旋转及升降平稳，配可升降人工操作平台，满足发动机装配；能有效的降低劳动强度，提高工作效率。

Description

一种发动机多自由度装配作业平台

技术领域

本发明涉发动机装配装置技术领域，尤其涉及一种发动机多自由度装配作业平台。

背景技术

航空喷气发动机装配平台是在研发发动机时所需要的重要设备，它在实验中起到了关键作用，不论我们对发动机研制、定型还是测量重要数据等模拟试验中都离不开航空喷气发动机装配平台。

目前小型航空喷气发动机装配绝大多数为轮式移动装配架，即用一台或两台带四个轮子的并且可以旋转的焊接支架进行部件装配，装配时旋转支架可以手动旋转，然后用止动销锁紧固定，部装完成后进行总装，因为装配支架是对称分布，需将前段或后端用吊挂挂起，手动组合；因此在使用时，装配支架为了稳定可靠一般底盘做的比较宽，装配时需要装配人员前倾，劳动强度大，装配效率低；并且旋转时至少需要两位装配人员互相配合，可靠度低，对装配人员要求技术强，人为失误率大。

而大型发动机的支架、附件、管路和电缆等外部结构种类和数量较多，空间定位结构复杂，在科研生产和外场使用维护期间，经常需要进行外部附件、管路等的拆卸和更换，装配工作量大，目前国内行业内大型发动机整机装配一般采用在装配车上俯仰垂直翻转的方法进行发动机姿态调整，而在装配过程中，车体和配套的辅助梯架占地面积大，需要宽大的厂房操作空间，应用场合受限。

在专利号为CN103567739B的发明中公开了一种航空发动机水平翻转通用装配平台及装配工艺，在该申请中不能实现发动机的升降运动，实用范围比较局限。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种发动机多自由度装配作业平台，该发明为发动机的多自由度装配提供了作业平台，该设备用于装夹发动机整机进行装配工作，可升降及旋转，单立柱方式支承；装夹稳定，旋转及升降平稳，配可升降人工操作平台，满足发动机装配；能有效的降低劳动强度，提高工作效率。

为实现上述目的，本发明提出一种发动机多自由度装配作业平台，包括变位机和剪叉式升降平台；所述剪叉式升降平台和变位机通过地脚螺栓固定设置与地面上；所述剪叉式升降平台设为长方形结构；所述变位机设于剪叉式升降平台的长边一侧。

优选的，所述剪叉式升降平台中部设有六边形状的开口；所述开口内设有小型升降平台；所述小型升降平台与剪叉式升降平台保持同一水平面；所述小型升降平台与剪叉式升降平台之间存有10-20mm的间隙；所述小型升降平台与剪叉式升降平台联锁设置；所述剪叉式升降平台上设有操作台面板。

优选的，所述变位机包括机架、翻转传动系统、升降传动系统、工装夹具和电气控制主控柜；所述机架采用化学锚固固定在地基上；所述升降传动系统包括升降交流伺服电机、减速器、升降滑座、丝杠螺母机构和升降导轨；所述升降交流伺服电机和减速器设于机架顶端；所述丝杠螺母机构设于机架内部；所述升降滑座和升降导轨设于机架立柱的内侧面；所述翻转传动系统包括翻转交流伺服电机、蜗轮蜗杆减速器和驱动小齿轮；所述翻转传动系统设于升降滑座上；所述工装夹具包括C型架和承力销；所述承力销设于C型架凹槽中心；所述C型架连接升降滑座；所述翻转传动系统、升降传动系统和工装夹具均与电气控制主控柜电控连接。

优选的，所述丝杠螺母机构包括升降丝杆、升降螺母和安全螺母；所述升降丝杆采用梯形丝杆；所述升降丝杆设于升降导轨导轨内；所述升降螺母和安全螺母均通过接近开关安装架分别设于升降丝杆中部的上端和下端；所述安全螺母外部设有安全螺母检测架；所述升降导轨和升降丝杆外均设有防护罩。

优选的，所述变位机顶部还设有两套配重机构；所述配重机构包括钢丝绳夹、钢丝绳、滑轮架、钢丝绳滑轮、钢丝绳滑轮轴和配重焊装；所述钢丝绳一端通过钢丝绳夹与升降滑座连接；所述钢丝绳另一端通过钢丝绳滑轮连接配重焊装；所述钢丝绳滑轮通过钢丝绳滑轮轴连接滑轮架；所述滑轮架设于机架上方。

优选的，所述翻转传动系统设有安全保护装置：所述安全保护装置包括机械自锁和电机制动；所述机械自锁为蜗轮蜗杆自锁；所述电机制动为蜗杆驱动电机制动。

优选的，所述升降传动系统内设有定位锁定装置；所述定位锁定装置包括梯形丝杠自锁和伺服电机驱动。

优选的，所述机架采用结构件，焊后退火加工。

优选的，所述机架两端设有起吊吊环。

优选的，所述机架上设有声光警示灯。

本发明的有益效果：

本发明提出的一种发动机多自由度装配作业平台为发动机的多自由度装配提供了作业平台，该平台用于装夹发动机整机进行装配工作，可升降及旋转，使得便于进行后续加工，加快工作效率；该平台装夹稳定，旋转及升降平稳，配可升降人工操作平台，满足发动机装配工作需求，能有效的降低劳动强度，并提高工作效率；该装配平台的变位机将发动机固定并翻转到纵向状态时，通过将剪叉式升降平台与小型升降平台进行下降，从而便于多个操作员对发动机同时进行加工，所述小型升降平台与剪叉式升降平台的联锁设置，使得小型升降平台还能进行单独升降，从而方便使用，使得能有效的降低劳动强度，并提高工作效率；该装配平台通过配重机构的使用，并适用于有工件和无工件的升降情况，使得延长升降交流伺服电机和减速器的使用寿命。

附图说明

图1为本发明提出的一种发动机多自由度装配作业平台侧视图；

图2为本发明提出的一种发动机多自由度装配作业平台俯视图；

图3为本发明提出的一种发动机多自由度装配作业平台A向视图；

图4为本发明提出的升降传动系统结构示意图；

图5为本发明提出的升降传动系统丝杠螺母机构局部放大图；

图6为本发明提出的翻转传动系统侧视图；

图7为本发明提出的翻转传动系统俯视图；

图8为本发明提出的配重机构正视图；

图9为本发明提出的配重机构侧视图。

附图标号说明：

1-变位机，2-剪叉式升降平台，3-小型升降平台，4-机架，5-翻转传动系统，6-升降传动系统，7-工装夹具，8-电气控制主控柜，9-升降交流伺服电机，10-减速器，11-升降滑座，12-丝杠螺母机构，13-升降导轨，14-翻转交流伺服电机，15-蜗轮蜗杆减速器，16-驱动小齿轮，17-C型架，18-承力销，19-升降丝杆，20-升降螺母，21-安全螺母，22-接近开关安装架，23-安全螺母检测架，24-配重机构，25-钢丝绳夹，26-钢丝绳，27-滑轮架，28-钢丝绳滑轮，29-钢丝绳滑轮轴，30-配重焊装，31-起吊吊环。

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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1-3所示，在本实施例中，一种发动机多自由度装配作业平台，主要包括变位机1、剪叉式升降平台2、小型升降平台3、机架4、翻转传动系统5、升降传动系统6、工装夹具7和电气控制主控柜8。

在本实施例中，剪叉式升降平台2和变位机1通过地脚螺栓固定设置与地面上；剪叉式升降平台2设为长方形结构；变位机1设于剪叉式升降平台2的长边一侧。

本实施例进一步设置为，剪叉式升降平台2中部设有六边形状的开口；开口内设有小型升降平台3；小型升降平台3与剪叉式升降平台2保持同一水平面；小型升降平台3与剪叉式升降平台2之间存有10-20mm的间隙；小型升降平台3与剪叉式升降平台2联锁设置；剪叉式升降平台2上设有操作台面板。本实施例中，当变位机1将发动机固定并翻转到横向状态时，通过将剪叉式升降平台2与小型升降平台3进行升起，当变位机1将发动机固定并翻转到纵向状态时，通过将剪叉式升降平台2与小型升降平台3进行下降，从而便于多个操作员对发动机同时进行加工，所述小型升降平台3与剪叉式升降平台2的联锁设置，使得小型升降平台3还能进行单独升降，从而方便使用，使得能有效的降低劳动强度，并提高工作效率。

在本实施例中，所述小型升降平台3与剪叉式升降平台2之间存的间隙通过填充物进行进行遮盖，所述填充物优选为毛刷，使得防止杂物进入；当小型升降平台3与剪叉式升降平台2降至最低时，其与地面的高度为550mm~600mm；所述剪叉式升降平台2上的平台面积为6200×4000mm。当发动机处于垂直状态时，只通过剪叉式升降平台2进行升降动作，发动机处于水平状态时，发动机升降行程为1400mm，同时剪叉式升降平台2的升降台面与发动机最低处保持300mm的安全距离。

如图4-9所示，在本实施例中，变位机1包括机架4、翻转传动系统5、升降传动系统6、工装夹具7和电气控制主控柜8；机架4采用化学锚固固定在地基上；升降传动系统6包括升降交流伺服电机9、减速器10、升降滑座11、丝杠螺母机构12和升降导轨13；交流伺服电机9和减速器10设于机架4顶端；丝杠螺母机构12设于机架4内部；升降滑座11和升降导轨13设于机架4立柱的内侧面；翻转传动系统5包括翻转交流伺服电机14、蜗轮蜗杆减速器15和驱动小齿轮16；翻转传动系统5设于升降滑座11上；工装夹具7包括C型架17和承力销18；承力销18设于C型架17凹槽中心；C型架17连接升降滑座11，C型架17用于对工件进行支撑，将工件的重量通过C型架17传递到的机架上，C型架17为变位机重要的承载部件，它要承受冲击载荷和扭曲力。因此横梁采用箱型结构焊接件，焊后退火处理再加工，承力销18用于将工件固定在C型架17上，承力销18采用锻件30CrMnSiA或者力学性能不低于制作30CrMnSiA的材质制作；翻转传动系统5、升降传动系统6和工装夹具7均与电气控制主控柜8电控连接。

本实施例中，所述翻转交流伺服电机14与蜗轮蜗杆减速器15固定安装于升降滑座11的一侧，其输出驱动端固定有驱动小齿轮16，所述升降滑座11的另一侧通过轴承固定有旋转盘，所述C型架17固定于旋转盘的外侧面上，所述旋转盘内侧固定有齿轮，所述齿轮与驱动小齿轮16相啮合。

通过上述实施例的设置，在工作时，升降滑座11升降驱动动力由升降交流伺服制动电机9经减速器10进行驱动，通过丝杠螺母机构12将动力传递给升降滑座11及工件，由直线导轨导向，实现升降滑座11及工件的升降运动，升降滑座11可在升降范围内任意位置准确定位；发动机由翻转传动系统5驱动，实现360度旋转，旋转操作最低需要在发动机升至发动机支点距离地面3400mm时进行。

本实施例进一步设置为，升降滑座11由滑板、回转支承及翻转驱动系统等组成，升降滑座11上安装有线性导轨滑块；滑板上加工定位止口，以保证滑块、回转支承、翻转系统的装配精度。

本实施例进一步设置为，丝杠螺母机构12包括升降丝杆19、升降螺母20和安全螺母21；升降丝杆19采用梯形丝杆；升降丝杆19设于升降导轨13导轨内；所述升降螺母20和安全螺母21均通过接近开关安装架22分别设于升降丝杆19中部的上端和下端；安全螺母21外部设有安全螺母检测架23；升降导轨13和升降丝杆19外均设有防护罩，当升降螺母20因为磨损和其它原因失效后，安全螺母21起作用；须更换升降螺母20后才能正常运转，从而防止长期使用因螺母磨损造成的安全事故。

本实施例进一步设置为，变位机1顶部还设有两套配重机构24；配重机构24包括钢丝绳夹25、钢丝绳26、滑轮架27、钢丝绳滑轮28、钢丝绳滑轮轴29和配重焊装30；钢丝绳26一端通过钢丝绳夹25与升降滑座11连接；钢丝绳26另一端通过钢丝绳滑轮28连接配重焊装30；钢丝绳滑轮28通过钢丝绳滑轮轴29连接滑轮架27；滑轮架27设于机架4上方。在本实施例中，所述配重焊装30为配重块，所述配重块能进行更换不同的型号进行使用，所述配重块滑动设置于机架4内，所述机架4上还设有配重电机，所述配重电机与电气控制主控柜8电控连接。，所述配重电机用于驱动钢丝绳滑轮28。

通过上述实施例的设置，在工作时，当C型架17上固定有重量较大的被加工物体时，并通过升降传动系统6在进行升降运动过程中，配重电机不启动，通过配重焊装30为升降滑座11进行配重，使得物体的升降动作得到平衡，且能减轻升降交流伺服电机9和减速器10的压力，使得延长升降交流伺服电机9和减速器10的使用寿命；当C型架17上没有被加工物体时，并通过升降传动系统6在进行升降运动过程中，配重电机启动，通过配重电机驱动钢丝绳滑轮28和配重焊装，使得配重电机能分担配重焊装给予升降交流伺服电机9和减速器10的压力，使得延长升降交流伺服电机9和减速器10的使用寿命。

本实施例进一步设置为，翻转传动系统5设有安全保护装置：安全保护装置包括机械自锁和电机制动；机械自锁为蜗轮蜗杆自锁；电机制动为蜗杆驱动电机制动；

在具体实施例中，翻转运动的安全保护除了蜗轮蜗杆减速器15的机械自锁和电机制动外。为了实现翻转过程中和定位锁定时的全程安全保护，在驱动装置的回转支撑组件上设计有电磁失电离合器，利用电磁制动器来实现保护功能。该制动器由编码器控制，工作原理为：发动机正常旋转时，制动器跟随运动；发动机定位锁定时，制动器同时锁定，制动器依靠弹簧力控制离合器开合进行制动。制动器的控制信号由旋转编码器提供。

本实施例进一步设置为，升降传动系统6内设有定位锁定装置；定位锁定装置包括梯形丝杠自锁和伺服电机驱动。

在上述实施例中，梯形丝杠自锁和伺服电机制动形成双重保护，其双重保护为常闭型安全制动器。

本实施例进一步设置为，机架4两端设有起吊吊环31，在安装时可方便的改变其位置；机架4上设有声光警示灯，工件翻转、回转和升降时警示灯闪烁并鸣响。

所述装配作业平台的外侧还设置有四个固定柱，四个所述固定柱成矩形阵列设置，所述固定柱为长方体结构，其外侧两侧面固定有安全光幕，叔叔安全光幕与电气控制主控柜8电控连接。

本发明工作原理：

本发明提出的一种发动机多自由度装配作业平台在使用时，先通过外部机械手将发动机放置于C型架17上并通过承力销18进行固定，然后升降滑座11升降驱动动力由升降交流伺服制动电机9经减速器10进行驱动，通过丝杠螺母机构12将动力传递给升降滑座11以及工件，由直线导轨导向，实现升降滑座11和工件的升降运动，升降滑座11可在升降范围内任意位置准确定位；然后通过翻转交流伺服电机14对工件进行旋转驱动，旋转驱动时通过剪叉式升降平台2与小型升降平台3进行配合使用，使得便于加工，且使得不会干扰工件的旋转动作；该装配作业平台通过配重机构的设置，在工作时，当C型架17上固定有重量较大的被加工物体时，并通过升降传动系统6在进行升降运动过程中，配重电机不启动，通过配重焊装30为升降滑座11进行配重，使得物体的升降动作得到平衡，且能减轻升降交流伺服电机9和减速器10的压力，使得延长升降交流伺服电机9和减速器10的使用寿命。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (8)

1.一种发动机多自由度装配作业平台，其特征在于，包括变位机（1）和剪叉式升降平台（2）；所述剪叉式升降平台（2）和变位机（1）通过地脚螺栓固定设置与地面上；所述剪叉式升降平台（2）设为长方形结构；所述变位机（1）设于剪叉式升降平台（2）的长边一侧；

所述剪叉式升降平台（2）中部设有六边形状的开口；所述开口内设有小型升降平台（3）；所述小型升降平台（3）与剪叉式升降平台（2）保持同一水平面；所述小型升降平台（3）与剪叉式升降平台（2）之间存有10-20mm的间隙；所述小型升降平台（3）与剪叉式升降平台（2）联锁设置；所述剪叉式升降平台（2）上设有操作台面板；

所述变位机（1）包括机架（4）、翻转传动系统（5）、升降传动系统（6）、工装夹具（7）和电气控制主控柜（8）；所述机架（4）采用化学锚固固定在地基上；所述升降传动系统（6）包括升降交流伺服电机（9）、减速器（10）、升降滑座（11）、丝杠螺母机构（12）和升降导轨（13）；所述升降交流伺服电机（9）和减速器（10）设于机架（4）顶端；所述丝杠螺母机构（12）设于机架（4）内部；所述升降滑座（11）和升降导轨（13）设于机架（4）立柱的内侧面；

所述翻转传动系统（5）包括翻转交流伺服电机（14）、蜗轮蜗杆减速器（15）和驱动小齿轮（16）；所述翻转传动系统（5）设于升降滑座（11）上；所述工装夹具（7）包括C型架（17）和承力销（18）；所述承力销（18）设于C型架（17）凹槽中心；所述C型架（17）连接升降滑座（11）；所述翻转传动系统（5）、升降传动系统（6）和工装夹具（7）均与电气控制主控柜（8）电控连接。

2.如权利要求1所述的一种发动机多自由度装配作业平台，其特征在于，所述丝杠螺母机构（12）包括升降丝杆（19）、升降螺母（20）和安全螺母（21）；所述升降丝杆（19）采用梯形丝杆；所述升降丝杆（19）设于升降导轨（13）导轨内；所述升降螺母（20）和安全螺母（21）均通过接近开关安装架（22）分别设于升降丝杆（19）中部的上端和下端；所述安全螺母（21）外部设有安全螺母检测架（23）；所述升降导轨（13）和升降丝杆（19）外均设有防护罩。

3.如权利要求1所述的一种发动机多自由度装配作业平台，其特征在于，所述变位机（1）顶部还设有两套配重机构（24）；所述配重机构（24）包括钢丝绳夹（25）、钢丝绳（26）、滑轮架（27）、钢丝绳滑轮（28）、钢丝绳滑轮轴（29）和配重焊装（30）；所述钢丝绳（26）一端通过钢丝绳夹（25）与升降滑座（11）连接；所述钢丝绳（26）另一端通过钢丝绳滑轮（28）连接配重焊装（30）；所述钢丝绳滑轮（28）通过钢丝绳滑轮轴（29）连接滑轮架（27）；所述滑轮架（27）设于机架（4）上方。

4.如权利要求1所述的一种发动机多自由度装配作业平台，其特征在于，所述翻转传动系统（5）设有安全保护装置：所述安全保护装置包括机械自锁和电机制动；所述机械自锁为蜗轮蜗杆自锁；所述电机制动为蜗杆驱动电机制动。

5.如权利要求1所述的一种发动机多自由度装配作业平台，其特征在于，所述升降传动系统（6）内设有定位锁定装置；所述定位锁定装置包括梯形丝杠自锁和伺服电机驱动。

6.如权利要求1所述的一种发动机多自由度装配作业平台，其特征在于，所述机架（4）采用结构件，焊后退火加工。

7.如权利要求1所述的一种发动机多自由度装配作业平台，其特征在于，所述机架（4）两端设有起吊吊环（31）。

8.如权利要求1所述的一种发动机多自由度装配作业平台，其特征在于，所述机架（4）上设有声光警示灯。

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