CN114083470A - 一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置及使用方法。该装置包含多个相同的数控调姿单元、总控系统。该方法通过数控调姿单元的X向浮动组件、Y向浮动组件对待调姿产品进行快速捕获连接，及相互之间应力释放，结合数控调姿单元的X向运动组件、Y向运动组件、Z向运动组件协同运动，带动大型机翼壁板进行位置、姿态调整，最终实现大型机翼壁板无应力的快速精确调姿、定位。

Description

一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置及使用方法

技术领域

本申请涉及飞机机翼壁板装配技术领域，具体是一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置及使用方法。

背景技术

飞机机翼翼盒主要由翼盒骨架、机翼上壁板、机翼下壁板等部件构成。在大型飞机机翼翼盒进行卧式装配制造的过程中，由于机翼壁板尺寸过大，刚性较差，难以运输、保型及精确定位。在大型机翼壁板与翼盒骨架装配时，采用保型架对大型机翼壁板进行保型固定，再通过多个数控定位器依次去捕获保型架上的工艺球头，进而对大型机翼壁板进行调姿、定位至准确位置，实现大型机翼壁板与翼盒骨架的精确装配。在实际生产过程中，数控定位器捕获保型架上的工艺球头时需要在X、Y、Z三个方向上多次调整，使数控定位器上的球窝与保型架上的工艺球头精确配合，由于定位器数量过多，导致数控定位器依次去捕获保型架上的工艺球头耗时过长，严重影响了大型机翼壁板的装配效率；且多个数控定位器捕获保型架及机翼壁板后，以及整个调姿过程中，保型架及机翼壁板与数控定位器之间存在水平方向的内力，造成大型机翼壁板变形，严重影响了大型机翼壁板的装配质量。各飞机制造厂主要通过在数控定位器上增加力传感器来测量保型架及机翼壁板与数控定位器之间的内力，然后再次对数控定位器在X、Y、Z三个方向上进行调整以减小相互之间的水平方向内力，但是这种方法需耗时较多。目前，针对大型机翼壁板无应力快速调姿装置及使用方法研究较少，层次较低，更不存在应用实例，严重迟滞了大型机翼壁板装配制造的进程。因此，为了满足生产需要，亟待研究一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置及使用方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置及使用方法。

一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置，其结构包含多个相同的数控调姿单元、总控系统，多个相同的数控调姿单元固定于地面上，其分布与待调姿产品上的工艺球头位置一一对应，各数控调姿单元均可沿X、Y、Z三个方向运动，总控系统控制所有数控调姿单元协同运动，带动待调姿产品沿空间六自由度快速调整，实现待调姿产品快速调姿、定位。

数控调姿单元包括Z向运动组件、Y向运动组件、X向运动组件、X向浮动组件、Y向浮动组件、球窝组件，Z向运动组件固定于地面上、可沿竖直方向上下移动，Y向运动组件安装于Z向运动组件上表面，且运动方向与Z向运动组件相互垂直，X向运动组件安装于Y向运动组件上表面，且运动方向与Y、Z向运动组件分别垂直，在驱动装置的带动下，X向运动组件、Y向运动组件、Z向运动组件分别可沿X、Y、Z向运动，X向浮动组件安装于X向运动组件上表面，运动方向与X向运动组件一致，Y向浮动组件安装于X向浮动组件上表面，运动方向与Y向运动组件一致，球窝组件固定于Y向浮动组件上表面。

Z向运动组件包括固定立柱、滑块固定块、丝母座固定块、滑动立柱、Z向导轨、Z向丝杠驱动装置、Z向丝母座、Z向磁尺、磁感应器、Z向固定座，固定立柱为长方体柱状结构，内部空腔，上部开口，一侧面开有多个阶梯状方孔，相对的另一侧面开有一个阶梯状方孔，固定于地面上；滑块固定块为上小下大的阶梯方形块，多个滑块固定块安装于固定立柱一侧面的多个阶梯状方孔中，丝母座固定块为上小下大的阶梯方形块，安装于固定立柱另一侧面的阶梯状方孔中，滑动立柱为内部中空的长方体立柱，内部空腔中设有加强筋，其放置于固定立柱的内部空腔中，两条Z向导轨相互平行的安装于滑动立柱的一侧面，两条Z向导轨上的滑块与滑块固定块连接，Z向丝杠驱动装置与Z向导轨相对安装于滑动立柱的另一侧面，且与Z向导轨相互平行，Z向丝母座安装于Z向丝杠驱动装置上，且与丝母座固定块连接固定，Z向磁尺安装于滑动立柱上Z向导轨固定的一侧面，且与Z向导轨平行，磁感应器通过Z向固定座安装于固定立柱的上端面上，且处于Z向磁尺正上方，可精确测量滑动立柱与固定立柱的相对位置。

Y向运动组件包括Y向基座、Y向导轨、Y向丝杠驱动装置、Y向丝母座、Y向磁尺，Y向基座为一板状结构，固定于滑动立柱上端面，两条Y向导轨相互平行的安装于Y向基座上表面，Y向丝杠驱动装置平行于Y向导轨安装于Y向基座上表面，且处于两条导轨之间，Y向丝母座安装于Y向丝杠驱动装置上，Y向磁尺安装于Y向基座上表面，与Y向导轨相互平行。

X向运动组件包括X向基座、X向导轨、X向丝杠驱动装置、X向丝母座、X向磁尺、磁感应器、Y向固定座，X向基座为长方体箱式结构，底面固定于两条Y向导轨的滑块上，且与Y向丝母座连接，磁感应器通过Y向固定座安装于X向基座底部侧面，且处于Y向磁尺正上方，可精确测量X向基座与Y向基座的相对位置，两条X向导轨相互平行的安装于X向基座上表面，X向丝杠驱动装置平行于X向导轨安装于X向基座上表面，且处于两条导轨之间，X向丝母座安装于X向丝杠驱动装置上，X向磁尺安装于X向基座上表面，与X向导轨相互平行。

X向浮动组件包括X向底板、X向浮动导轨、气动导轨锁、回位气缸、X向浮动板、撞块、X向浮动磁尺、两个磁感应器、支架、X向固定座，X向底板为板状结构，固定于两条X向导轨的滑块上，且与X向丝母座连接，一个磁感应器通过X向固定座安装于X向底板侧面，且处于X向磁尺正上方，可精确测量X向底板与X向基座的相对位置，两根X向浮动导轨相互平行的安装于X向底板上表面，且与X向导轨相互平行，两个气动导轨锁分别安装于两根X向浮动导轨上，并与导轨上滑块一起沿导轨移动，两个回位气缸沿导轨方向相向固定于X向底板上表面，X向浮动板固定于两根X向浮动导轨的滑块上，并与两气动导轨锁的上表面连接，两撞块分别安装于X向浮动板两端侧面上，与两回位气缸的推杆位置一一对应，X向浮动磁尺平行于X向浮动导轨安装于X向底板侧面，一个磁感应器通过支架固定于X向浮动板与导轨平行的侧面上，且处于X向浮动磁尺正上方，可精确测量X向浮动板与X向底板当前的相对位置。

Y向浮动组件包括Y向浮动导轨、气动导轨锁、回位气缸、Y向浮动板、撞块、Y向浮动磁尺、磁感应器、支架，两根Y向浮动导轨相互平行的安装于X向浮动板上表面，且安装方向与Y向运动组件运动方向一致，两个气动导轨锁分别安装于两根Y向浮动导轨上，并与导轨上滑块一起沿导轨移动，两个回位气缸沿导轨方向相向固定于X向浮动板上表面，Y向浮动板固定于两根Y向浮动导轨的滑块上，并与两气动导轨锁的上表面连接，两撞块分别安装于Y向浮动板两端侧面上，与两回位气缸的推杆位置一一对应，Y向浮动磁尺平行于Y向浮动导轨安装于X向浮动板侧面，磁感应器通过支架固定于Y向浮动板与导轨平行的侧面上，且处于Y向浮动磁尺正上方，可精确测量Y向浮动板与X向浮动板当前的相对位置。

球窝组件包括底部固定板、力传感器、转接板、球窝块、导向块、锁紧气缸、楔形块、滑槽块、锁紧块、弹簧、防护罩，底部固定板安装于Y向浮动板上表面，力传感器固定于底部固定板上表面中部，球窝块通过转接板与力传感器上表面连接，球窝块为上表面中心开有半球形凹槽的方形块，导向块固定于球窝块上表面，中部开有直径与球窝块上半球形凹槽一致的圆孔，圆孔上部设有锥形导向斜面，下表面开有贯穿的矩形滑槽，两组锁紧气缸分别安装于球窝块两侧面，两个楔形块安装于两气缸推杆上，楔形块为矩形块，前端设有斜面，两个滑槽块安装于球窝块和导向块的两侧面，滑槽块为矩形块，中部设有与楔形块相匹配的滑槽，在锁紧气缸的带动下，楔形块可沿滑槽块上的滑槽移动，两个锁紧块分别安装于导向块底部的矩形滑槽中，锁紧块为矩形块，一端设有与楔形块上斜边相配合的斜面，另一端设有与球窝块上半球形凹槽直径一致的球面，两侧面设有凸台，四组弹簧分别安装于两个锁紧块的两侧，并与导向块连接，防护罩为一端开口的盒形结构，固定于导向块上表面，将底部固定板上部的所有结构包裹。

一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置使用方法，包括以下步骤：

1将所有数控调姿单元上的X向运动组件、Y向运动组件、Z向运动组件、X向浮动组件、Y向浮动组件移动至零位，通过激光跟踪仪测量标定各数控调姿单元的相对位姿关系；

2将待调姿产品吊至快速数控调姿单元附近，待调姿产品上的工艺球头处于相对应的数控调姿单元上球窝组件上方位置附近；

3打开所有数控调姿单元上的X向浮动组件、Y向浮动组件中气动导轨锁，使X向浮动组件、Y向浮动组件可沿X、Y向自由移动；

4通过驱动装置，同时驱动所有数控调姿单元向上移动，将各数控调姿单元上的球窝组件与待调姿产品上的工艺球头相配合，即工艺球头导向进入球窝组件中球窝块的半球形凹槽里，驱动球窝组件中的锁紧气缸运动，带动锁紧块移动对工艺球头进行锁紧，使工艺球头处于防逃逸状态；

5总控系统获取各个数控调姿单元上的X向浮动组件、Y向浮动组件中磁感应器的数据，记录各个X向浮动组件、Y向浮动组件的偏移距离；

6通过总控系统控制，将所有数控调姿单元中的任意两个数控调姿单元的X向浮动组件、Y向浮动组件中气动导轨锁锁紧，其余所有数控调姿单元的X向运动组件、Y向运动组件同时运动，使X向浮动组件、Y向浮动组件重新处于X向运动组件、Y向运动组件的初始位置，即使X向浮动组件、Y向浮动组件的偏移距离为0；

7将偏移距离为0的X向浮动组件、Y向浮动组件的气动导轨锁锁紧，剩余两个数控调姿单元的X向浮动组件、Y向浮动组件中气动导轨锁打开，驱动X向运动组件、Y向运动组件同时运动，使得X向浮动组件、Y向浮动组件的偏移距离恢复为0，实现数控调姿单元对待调姿产品的快速捕获；

8选取边角处一个数控调姿单元定为原点定位器，沿X向距离原点定位器最远的数控调姿单元定为X向数控调姿单元，沿Y向距离原点定位器最远的数控调姿单元定为Y向数控调姿单元，通过总控系统控制，将原点定位器的X向浮动组件、Y向浮动组件的气动导轨锁锁紧，X向数控调姿单元的X向浮动组件的气动导轨锁打开、Y向浮动组件的气动导轨锁锁紧，Y向数控调姿单元的X向浮动组件的气动导轨锁锁紧、Y向浮动组件的气动导轨锁打开；将剩余所有数控调姿单元的X向浮动组件、Y向浮动组件的气动导轨锁均打开，处于浮动状态；

9通过激光跟踪仪测量待调姿产品的当前位置及姿态，由总控系统控制所有数控调姿单元的X向运动组件、Y向运动组件、Z向运动组件协同运动，带动待调姿产品快速调姿移动至终点位置附近的预定位置；

10控制总控系统将所有数控调姿单元的X向浮动组件、Y向浮动组件的气动导轨锁锁紧，采用激光跟踪仪测量待调姿产品的当前位置及姿态，总控系统控制所有数控调姿单元的X向运动组件、Y向运动组件、Z向运动组件精确协同运动，带动待调姿产品精确调姿至最终位姿，实现对待调姿产品快速调姿定位；

11待调姿产品连接固定后，通过总控系统控制将所有数控调姿单元中的X向浮动组件、Y向浮动组件中气动导轨锁打开，球窝组件中的锁紧气缸解除对工艺球头的锁紧，驱动所有数控调姿单元中的Z向运动组件向下移动，使球窝组件与待调姿产品上的工艺球头快速安全脱离。

有益效果：本发明提供一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置及使用方法。该方法通过数控调姿单元的X向浮动组件、Y向浮动组件对待调姿产品进行快速捕获连接，及相互之间应力释放，结合数控调姿单元的X向运动组件、Y向运动组件、Z向运动组件协同运动，带动大型机翼壁板进行位置、姿态调整，最终实现大型机翼壁板无应力的快速精确调姿、定位。该装置形式简单，操作安全可靠，可大幅度提高大型机翼壁板无应力调姿定位的工作效率及工作质量，对大型机翼壁板的装配具有积极意义。可直接推广到其它行业相似零件调姿定位领域应用。

以下结合实施例附图对本申请做进一步详细描述：

附图说明

图1一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置结构示意图

图2数控调姿单元结构示意图

图3Z向运动组件主视图

图4Z向运动组件背视图

图5Y向运动组件结构示意图

图6X向运动组件结构示意图

图7X向浮动组件结构示意图

图8Y向浮动组件结构示意图

图9无防护罩的球窝组件结构示意图

图10无导向板的球窝组件结构示意图

图中编号说明：1数控调姿单元、2待调姿产品、3Z向运动组件、4Y向运动组件、5X向运动组件、6X向浮动组件、7Y向浮动组件、8球窝组件、9固定立柱、10滑块固定块、11丝母座固定块、12滑动立柱、13Z向导轨、14Z向丝杠驱动装置、15Z向丝母座、16Z向磁尺、17磁感应器、18Z向固定座、19Y向基座、20Y向导轨、21Y向丝杠驱动装置、22Y向丝母座、23Y向磁尺、24X向基座、25X向导轨、26X向丝杠驱动装置、27X向丝母座、28X向磁尺、29Y向固定座、30X向底板、31X向浮动导轨、32气动导轨锁、33回位气缸、34X向浮动板、35撞块、36X向浮动磁尺、37支架、38X向固定座、39Y向浮动导轨、40Y向浮动板、41Y向浮动磁尺、42底部固定板、43防护罩、44导向块、45力传感器、46转接板、47球窝块、48锁紧气缸、49楔形块、50滑槽块、51锁紧块、52弹簧。

具体实施方式

参见图1-10所示,一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置，其结构包含多个相同的数控调姿单元1、总控系统，多个相同的数控调姿单元1固定于地面上，其分布与待调姿产品2上的工艺球头位置一一对应，各数控调姿单元1均可沿X、Y、Z三个方向运动，总控系统控制所有数控调姿单元1协同运动，带动待调姿产品2沿空间六自由度快速调整，实现待调姿产品2快速调姿、定位。

数控调姿单元1包括Z向运动组件3、Y向运动组件4、X向运动组件5、X向浮动组件6、Y向浮动组件7、球窝组件8，Z向运动组件3固定于地面上、可沿竖直方向上下移动，Y向运动组件4安装于Z向运动组件3上表面，且运动方向与Z向运动组件3相互垂直，X向运动组件5安装于Y向运动组件4上表面，且运动方向与Y、Z向运动组件3分别垂直，在驱动装置的带动下，X向运动组件5、Y向运动组件4、Z向运动组件3分别可沿X、Y、Z向运动，X向浮动组件6安装于X向运动组件5上表面，运动方向与X向运动组件5一致，Y向浮动组件7安装于X向浮动组件6上表面，运动方向与Y向运动组件4一致，球窝组件8固定于Y向浮动组件7上表面。

Z向运动组件3包括固定立柱9、滑块固定块10、丝母座固定块11、滑动立柱12、Z向导轨13、Z向丝杠驱动装置14、Z向丝母座15、Z向磁尺16、磁感应器17、Z向固定座18，固定立柱9为长方体柱状结构，内部空腔，上部开口，一侧面开有多个阶梯状方孔，相对的另一侧面开有一个阶梯状方孔，固定于地面上；滑块固定块10为上小下大的阶梯方形块，多个滑块固定块10安装于固定立柱9一侧面的多个阶梯状方孔中，丝母座固定块11为上小下大的阶梯方形块，安装于固定立柱9另一侧面的阶梯状方孔中，滑动立柱12为内部中空的长方体立柱，内部空腔中设有加强筋，其放置于固定立柱9的内部空腔中，两条Z向导轨13相互平行的安装于滑动立柱12的一侧面，两条Z向导轨13上的滑块与滑块固定块10连接，Z向丝杠驱动装置14与Z向导轨13相对安装于滑动立柱12的另一侧面，且与Z向导轨13相互平行，Z向丝母座15安装于Z向丝杠驱动装置14上，且与丝母座固定块11连接固定，Z向磁尺16安装于滑动立柱12上Z向导轨13固定的一侧面，且与Z向导轨13平行，磁感应器17通过Z向固定座18安装于固定立柱9的上端面上，且处于Z向磁尺16正上方，可精确测量滑动立柱12与固定立柱9的相对位置。

Y向运动组件4包括Y向基座19、Y向导轨20、Y向丝杠驱动装置21、Y向丝母座22、Y向磁尺23，Y向基座19为一板状结构，固定于滑动立柱12上端面，两条Y向导轨20相互平行的安装于Y向基座19上表面，Y向丝杠驱动装置21平行于Y向导轨20安装于Y向基座19上表面，且处于两条导轨之间，Y向丝母座22安装于Y向丝杠驱动装置21上，Y向磁尺23安装于Y向基座19上表面，与Y向导轨20相互平行。

X向运动组件5包括X向基座24、X向导轨25、X向丝杠驱动装置26、X向丝母座27、X向磁尺28、磁感应器17、Y向固定座29，X向基座24为长方体箱式结构，底面固定于两条Y向导轨20的滑块上，且与Y向丝母座22连接，磁感应器17通过Y向固定座29安装于X向基座24底部侧面，且处于Y向磁尺23正上方，可精确测量X向基座24与Y向基座19的相对位置，两条X向导轨25相互平行的安装于X向基座24上表面，X向丝杠驱动装置26平行于X向导轨25安装于X向基座24上表面，且处于两条导轨之间，X向丝母座27安装于X向丝杠驱动装置26上，X向磁尺28安装于X向基座24上表面，与X向导轨25相互平行。

X向浮动组件6包括X向底板30、X向浮动导轨31、气动导轨锁32、回位气缸33、X向浮动板34、撞块35、X向浮动磁尺36、两个磁感应器17、支架37、X向固定座38，X向底板30为板状结构，固定于两条X向导轨25的滑块上，且与X向丝母座27连接，一个磁感应器17通过X向固定座38安装于X向底板30侧面，且处于X向磁尺28正上方，可精确测量X向底板30与X向基座24的相对位置，两根X向浮动导轨31相互平行的安装于X向底板30上表面，且与X向导轨25相互平行，两个气动导轨锁32分别安装于两根X向浮动导轨31上，并与导轨上滑块一起沿导轨移动，两个回位气缸33沿导轨方向相向固定于X向底板30上表面，X向浮动板34固定于两根X向浮动导轨31的滑块上，并与两气动导轨锁32的上表面连接，两撞块35分别安装于X向浮动板34两端侧面上，与两回位气缸33的推杆位置一一对应，X向浮动磁尺36平行于X向浮动导轨31安装于X向底板30侧面，一个磁感应器17通过支架37固定于X向浮动板34与导轨平行的侧面上，且处于X向浮动磁尺36正上方，可精确测量X向浮动板34与X向底板30当前的相对位置。

Y向浮动组件7包括Y向浮动导轨39、气动导轨锁32、回位气缸33、Y向浮动板40、撞块35、Y向浮动磁尺41、磁感应器17、支架37，两根Y向浮动导轨39相互平行的安装于X向浮动板34上表面，且安装方向与Y向运动组件4运动方向一致，两个气动导轨锁32分别安装于两根Y向浮动导轨39上，并与导轨上滑块一起沿导轨移动，两个回位气缸33沿导轨方向相向固定于X向浮动板34上表面，Y向浮动板40固定于两根Y向浮动导轨39的滑块上，并与两气动导轨锁32的上表面连接，两撞块35分别安装于Y向浮动板40两端侧面上，与两回位气缸33的推杆位置一一对应，Y向浮动磁尺41平行于Y向浮动导轨39安装于X向浮动板34侧面，磁感应器17通过支架37固定于Y向浮动板40与导轨平行的侧面上，且处于Y向浮动磁尺41正上方，可精确测量Y向浮动板40与X向浮动板34当前的相对位置。

球窝组件8包括底部固定板42、力传感器45、转接板46、球窝块47、导向块44、锁紧气缸48、楔形块49、滑槽块50、锁紧块51、弹簧52、防护罩43，底部固定板42安装于Y向浮动板40上表面，力传感器45固定于底部固定板42上表面中部，球窝块47通过转接板46与力传感器45上表面连接，球窝块47为上表面中心开有半球形凹槽的方形块，导向块44固定于球窝块47上表面，中部开有直径与球窝块47上半球形凹槽一致的圆孔，圆孔上部设有锥形导向斜面，下表面开有贯穿的矩形滑槽，两组锁紧气缸48分别安装于球窝块47两侧面，两个楔形块49安装于两气缸推杆上，楔形块49为矩形块，前端设有斜面，两个滑槽块50安装于球窝块47和导向块44的两侧面，滑槽块50为矩形块，中部设有与楔形块49相匹配的滑槽，在锁紧气缸48的带动下，楔形块49可沿滑槽块50上的滑槽移动，两个锁紧块51分别安装于导向块44底部的矩形滑槽中，锁紧块51为矩形块，一端设有与楔形块49上斜边相配合的斜面，另一端设有与球窝块47上半球形凹槽直径一致的球面，两侧面设有凸台，四组弹簧52分别安装于两个锁紧块51的两侧，并与导向块44连接，防护罩43为一端开口的盒形结构，固定于导向块44上表面，将底部固定板42上部的所有结构包裹。

一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置使用方法，包括以下步骤：

1将所有数控调姿单元1上的X向运动组件5、Y向运动组件4、Z向运动组件3、X向浮动组件6、Y向浮动组件7移动至零位，通过激光跟踪仪测量标定各数控调姿单元1的相对位姿关系；

2将待调姿产品2吊至快速数控调姿单元1附近，待调姿产品2上的工艺球头处于相对应的数控调姿单元1上球窝组件8上方位置附近；

3打开所有数控调姿单元1上的X向浮动组件6、Y向浮动组件7中气动导轨锁32，使X向浮动组件6、Y向浮动组件7可沿X、Y向自由移动；

4通过驱动装置，同时驱动所有数控调姿单元1向上移动，将各数控调姿单元1上的球窝组件8与待调姿产品2上的工艺球头相配合，即工艺球头导向进入球窝组件8中球窝块47的半球形凹槽里，驱动球窝组件8中的锁紧气缸48运动，带动锁紧块51移动对工艺球头进行锁紧，使工艺球头处于防逃逸状态；

5总控系统获取各个数控调姿单元1上的X向浮动组件6、Y向浮动组件7中磁感应器17的数据，记录各个X向浮动组件6、Y向浮动组件7的偏移距离；

6通过总控系统控制，将所有数控调姿单元1中的任意两个数控调姿单元1的X向浮动组件6、Y向浮动组件7中气动导轨锁32锁紧，其余所有数控调姿单元1的X向运动组件5、Y向运动组件4同时运动，使X向浮动组件6、Y向浮动组件7重新处于X向运动组件5、Y向运动组件4的初始位置，即使X向浮动组件6、Y向浮动组件7的偏移距离为0；

7将偏移距离为0的X向浮动组件6、Y向浮动组件7的气动导轨锁32锁紧，剩余两个数控调姿单元1的X向浮动组件6、Y向浮动组件7中气动导轨锁32打开，驱动X向运动组件5、Y向运动组件4同时运动，使得X向浮动组件6、Y向浮动组件7的偏移距离恢复为0，实现数控调姿单元1对待调姿产品2的快速捕获；

8选取边角处一个数控调姿单元1定为原点定位器，沿X向距离原点定位器最远的数控调姿单元1定为X向数控调姿单元，沿Y向距离原点定位器最远的数控调姿单元1定为Y向数控调姿单元，通过总控系统控制，将原点定位器的X向浮动组件6、Y向浮动组件7的气动导轨锁32锁紧，X向数控调姿单元的X向浮动组件6的气动导轨锁32打开、Y向浮动组件7的气动导轨锁32锁紧，Y向数控调姿单元的X向浮动组件6的气动导轨锁32锁紧、Y向浮动组件7的气动导轨锁32打开；将剩余所有数控调姿单元1的X向浮动组件6、Y向浮动组件7的气动导轨锁32均打开，处于浮动状态；

9通过激光跟踪仪测量待调姿产品2的当前位置及姿态，由总控系统控制所有数控调姿单元1的X向运动组件5、Y向运动组件4、Z向运动组件3协同运动，带动待调姿产品2快速调姿移动至终点位置附近的预定位置；

10控制总控系统将所有数控调姿单元1的X向浮动组件6、Y向浮动组件7的气动导轨锁32锁紧，采用激光跟踪仪测量待调姿产品2的当前位置及姿态，总控系统控制所有数控调姿单元1的X向运动组件5、Y向运动组件4、Z向运动组件3精确协同运动，带动待调姿产品2精确调姿至最终位姿，实现对待调姿产品2快速调姿定位；

11待调姿产品2连接固定后，通过总控系统控制将所有数控调姿单元1中的X向浮动组件6、Y向浮动组件7中气动导轨锁32打开，球窝组件8中的锁紧气缸48解除对工艺球头的锁紧，驱动所有数控调姿单元1中的Z向运动组件3向下移动，使球窝组件8与待调姿产品2上的工艺球头快速安全脱离。

Claims (9)

1.一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置，其特征在于包含多个相同的数控调姿单元、总控系统，多个相同的数控调姿单元固定于地面上，其分布与待调姿产品上的工艺球头位置一一对应，各数控调姿单元均可沿X、Y、Z三个方向运动，待调姿产品放置在多个数控调姿单元上，总控系统控制所有数控调姿单元协同运动，带动待调姿产品沿空间六自由度快速调整，实现待调姿产品快速调姿、定位。

2.根据权利要求1所述的一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置，其特征在于所述的数控调姿单元包括Z向运动组件、Y向运动组件、X向运动组件、X向浮动组件、Y向浮动组件、球窝组件，Z向运动组件固定于地面上、可沿竖直方向上下移动，Y向运动组件安装于Z向运动组件上表面，且运动方向与Z向运动组件相互垂直，X向运动组件安装于Y向运动组件上表面，且运动方向与Y、Z向运动组件分别垂直，在驱动装置的带动下，X向运动组件、Y向运动组件、Z向运动组件分别可沿X、Y、Z向运动，X向浮动组件安装于X向运动组件上表面，运动方向与X向运动组件一致，Y向浮动组件安装于X向浮动组件上表面，运动方向与Y向运动组件一致，球窝组件固定于Y向浮动组件上表面。

3.根据权利要求2所述的一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置，其特征在于所述的Z向运动组件包括固定立柱、滑块固定块、丝母座固定块、滑动立柱、Z向导轨、Z向丝杠驱动装置、Z向丝母座、Z向磁尺、磁感应器、Z向固定座，固定立柱为长方体柱状结构，内部空腔，上部开口，一侧面开有多个阶梯状方孔，相对的另一侧面开有一个阶梯状方孔，固定于地面上；滑块固定块为上小下大的阶梯方形块，多个滑块固定块安装于固定立柱一侧面的多个阶梯状方孔中，丝母座固定块为上小下大的阶梯方形块，安装于固定立柱另一侧面的阶梯状方孔中，滑动立柱为内部中空的长方体立柱，内部空腔中设有加强筋，其放置于固定立柱的内部空腔中，两条Z向导轨相互平行的安装于滑动立柱的一侧面，两条Z向导轨上的滑块与滑块固定块连接，Z向丝杠驱动装置与Z向导轨相对安装于滑动立柱的另一侧面，且与Z向导轨相互平行，Z向丝母座安装于Z向丝杠驱动装置上，且与丝母座固定块连接固定，Z向磁尺安装于滑动立柱上Z向导轨固定的一侧面，且与Z向导轨平行，磁感应器通过Z向固定座安装于固定立柱的上端面上，且处于Z向磁尺正上方，可精确测量滑动立柱与固定立柱的相对位置。

4.根据权利要求2所述的一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置，其特征在于所述的Y向运动组件包括Y向基座、Y向导轨、Y向丝杠驱动装置、Y向丝母座、Y向磁尺，Y向基座为一板状结构，固定于滑动立柱上端面，两条Y向导轨相互平行的安装于Y向基座上表面，Y向丝杠驱动装置平行于Y向导轨安装于Y向基座上表面，且处于两条导轨之间，Y向丝母座安装于Y向丝杠驱动装置上，Y向磁尺安装于Y向基座上表面，与Y向导轨相互平行。

5.根据权利要求2所述的一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置，其特征在于所述的X向运动组件包括X向基座、X向导轨、X向丝杠驱动装置、X向丝母座、X向磁尺、磁感应器、Y向固定座，X向基座为长方体箱式结构，底面固定于两条Y向导轨的滑块上，且与Y向丝母座连接，磁感应器通过Y向固定座安装于X向基座底部侧面，且处于Y向磁尺正上方，可精确测量X向基座与Y向基座的相对位置，两条X向导轨相互平行的安装于X向基座上表面，X向丝杠驱动装置平行于X向导轨安装于X向基座上表面，且处于两条导轨之间，X向丝母座安装于X向丝杠驱动装置上，X向磁尺安装于X向基座上表面，与X向导轨相互平行。

6.根据权利要求2所述的一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置，其特征在于所述的X向浮动组件包括X向底板、X向浮动导轨、气动导轨锁、回位气缸、X向浮动板、撞块、X向浮动磁尺、两个磁感应器、支架、X向固定座，X向底板为板状结构，固定于两条X向导轨的滑块上，且与X向丝母座连接，一个磁感应器通过X向固定座安装于X向底板侧面，且处于X向磁尺正上方，可精确测量X向底板与X向基座的相对位置，两根X向浮动导轨相互平行的安装于X向底板上表面，且与X向导轨相互平行，两个气动导轨锁分别安装于两根X向浮动导轨上，并与导轨上滑块一起沿导轨移动，两个回位气缸沿导轨方向相向固定于X向底板上表面，X向浮动板固定于两根X向浮动导轨的滑块上，并与两气动导轨锁的上表面连接，两撞块分别安装于X向浮动板两端侧面上，与两回位气缸的推杆位置一一对应，X向浮动磁尺平行于X向浮动导轨安装于X向底板侧面，一个磁感应器通过支架固定于X向浮动板与导轨平行的侧面上，且处于X向浮动磁尺正上方，可精确测量X向浮动板与X向底板当前的相对位置。

7.根据权利要求2所述的一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置，其特征在于所述的Y向浮动组件包括Y向浮动导轨、气动导轨锁、回位气缸、Y向浮动板、撞块、Y向浮动磁尺、磁感应器、支架，两根Y向浮动导轨相互平行的安装于X向浮动板上表面，且安装方向与Y向运动组件运动方向一致，两个气动导轨锁分别安装于两根Y向浮动导轨上，并与导轨上滑块一起沿导轨移动，两个回位气缸沿导轨方向相向固定于X向浮动板上表面，Y向浮动板固定于两根Y向浮动导轨的滑块上，并与两气动导轨锁的上表面连接，两撞块分别安装于Y向浮动板两端侧面上，与两回位气缸的推杆位置一一对应，Y向浮动磁尺平行于Y向浮动导轨安装于X向浮动板侧面，磁感应器通过支架固定于Y向浮动板与导轨平行的侧面上，且处于Y向浮动磁尺正上方，可精确测量Y向浮动板与X向浮动板当前的相对位置。

8.根据权利要求2所述的一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置，其特征在于所述的球窝组件包括底部固定板、力传感器、转接板、球窝块、导向块、锁紧气缸、楔形块、滑槽块、锁紧块、弹簧、防护罩，底部固定板安装于Y向浮动板上表面，力传感器固定于底部固定板上表面中部，球窝块通过转接板与力传感器上表面连接，球窝块为上表面中心开有半球形凹槽的方形块，导向块固定于球窝块上表面，中部开有直径与球窝块上半球形凹槽一致的圆孔，圆孔上部设有锥形导向斜面，下表面开有贯穿的矩形滑槽，两组锁紧气缸分别安装于球窝块两侧面，两个楔形块安装于两气缸推杆上，楔形块为矩形块，前端设有斜面，两个滑槽块安装于球窝块和导向块的两侧面，滑槽块为矩形块，中部设有与楔形块相匹配的滑槽，在锁紧气缸的带动下，楔形块可沿滑槽块上的滑槽移动，两个锁紧块分别安装于导向块底部的矩形滑槽中，锁紧块为矩形块，一端设有与楔形块上斜边相配合的斜面，另一端设有与球窝块上半球形凹槽直径一致的球面，两侧面设有凸台，四组弹簧分别安装于两个锁紧块的两侧，并与导向块连接，防护罩为一端开口的盒形结构，固定于导向块上表面，将底部固定板上部的所有结构包裹。

9.一种大型机翼壁板无应力快速调姿装置使用方法，包括以下步骤：

9-1将所有数控调姿单元上的X向运动组件、Y向运动组件、Z向运动组件、X向浮动组件、Y向浮动组件移动至零位，通过激光跟踪仪测量标定各数控调姿单元的相对位姿关系；

9-2将待调姿产品吊至快速数控调姿单元附近，待调姿产品上的工艺球头处于相对应的数控调姿单元上球窝组件上方位置附近；

9-3打开所有数控调姿单元上的X向浮动组件、Y向浮动组件中气动导轨锁，使X向浮动组件、Y向浮动组件可沿X、Y向自由移动；

9-4通过驱动装置，同时驱动所有数控调姿单元向上移动，将各数控调姿单元上的球窝组件与待调姿产品上的工艺球头相配合，即工艺球头导向进入球窝组件中球窝块的半球形凹槽里，驱动球窝组件中的锁紧气缸运动，带动锁紧块移动对工艺球头进行锁紧，使工艺球头处于防逃逸状态；

9-5总控系统获取各个数控调姿单元上的X向浮动组件、Y向浮动组件中磁感应器的数据，记录各个X向浮动组件、Y向浮动组件的偏移距离；

9-6通过总控系统控制，将所有数控调姿单元中的任意两个数控调姿单元的X向浮动组件、Y向浮动组件中气动导轨锁锁紧，其余所有数控调姿单元的X向运动组件、Y向运动组件同时运动，使X向浮动组件、Y向浮动组件重新处于X向运动组件、Y向运动组件的初始位置，即使X向浮动组件、Y向浮动组件的偏移距离为0；

9-7将偏移距离为0的X向浮动组件、Y向浮动组件的气动导轨锁锁紧，剩余两个数控调姿单元的X向浮动组件、Y向浮动组件中气动导轨锁打开，驱动X向运动组件、Y向运动组件同时运动，使得X向浮动组件、Y向浮动组件的偏移距离恢复为0，实现数控调姿单元对待调姿产品的快速捕获；

9-8选取边角处一个数控调姿单元定为原点定位器，沿X向距离原点定位器最远的数控调姿单元定为X向数控调姿单元，沿Y向距离原点定位器最远的数控调姿单元定为Y向数控调姿单元，通过总控系统控制，将原点定位器的X向浮动组件、Y向浮动组件的气动导轨锁锁紧，X向数控调姿单元的X向浮动组件的气动导轨锁打开、Y向浮动组件的气动导轨锁锁紧，Y向数控调姿单元的X向浮动组件的气动导轨锁锁紧、Y向浮动组件的气动导轨锁打开；将剩余所有数控调姿单元的X向浮动组件、Y向浮动组件的气动导轨锁均打开，处于浮动状态；

9-9通过激光跟踪仪测量待调姿产品的当前位置及姿态，由总控系统控制所有数控调姿单元的X向运动组件、Y向运动组件、Z向运动组件协同运动，带动待调姿产品快速调姿移动至终点位置附近的预定位置；

9-10控制总控系统将所有数控调姿单元的X向浮动组件、Y向浮动组件的气动导轨锁锁紧，采用激光跟踪仪测量待调姿产品的当前位置及姿态，总控系统控制所有数控调姿单元的X向运动组件、Y向运动组件、Z向运动组件精确协同运动，带动待调姿产品精确调姿至最终位姿，实现对待调姿产品快速调姿定位；

9-11待调姿产品连接固定后，通过总控系统控制将所有数控调姿单元中的X向浮动组件、Y向浮动组件中气动导轨锁打开，球窝组件中的锁紧气缸解除对工艺球头的锁紧，驱动所有数控调姿单元中的Z向运动组件向下移动，使球窝组件与待调姿产品上的工艺球头快速安全脱离。

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