CN114161140A - 一种卫星制造的合装工位 - Google Patents

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李敏
张华�
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Abstract

本发明提供了一种卫星制造的合装工位，属于卫星制造设备技术领域。它解决现有卫星制造方式存在制造效率低、产品质量难以保证的问题。本卫星制造的合装工位包括随行框架、变位装置和用于固定放置舱板的内框，随行框架固定在变位装置上且变位装置能带动随行框架进行翻转，变位装置还能松开随行框架，变位装置的一侧设有用于供内框进行放置的内框支撑架，本合装工位还包括用于将内框从内框支撑架移送至随行框架上的移送机械臂和能抓取紧固件对舱板进行紧固的组装机械臂。本发明具有组装效率高、组装质量好等优点。

Description

一种卫星制造的合装工位
技术领域
本发明属于卫星制造设备技术领域，涉及一种卫星制造的合装工位。
背景技术
人造卫星是环绕在地球空间轨道上运行的无人航天器，主要作用于科学探测与研究、天气预报、土地资源调查、土地利用、区域规划、通信、跟踪、导航等各个领域。
现有的人造卫星通常都是如中国专利文献公开的一种舱板式卫星构型及其装配方法(申请号：201811352223.9)公开的装配方法类似，利用螺钉将各个舱板固连在一起，并安装线缆、太阳翼等部件，构成整星，然后再对整星进行各项指标的检测。而在将各个舱板固连在一起时，目前一般采用单件生产模式，通过人工的方式在组装平台上完成各个舱板之间的组装，形成整星。然而，传统的组装方式由于卫星舱板较大且组装过程需要对舱板进行很好的保护，因此人工装配的方式不仅工作强度大，效率不高，而且对装配人员的经验有较强的依赖性，导致无法保证装配质量的稳定性。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种卫星制造的合装工位，本发明解决现有卫星制造方式存在制造效率低、产品质量难以保证的问题。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种卫星制造的合装工位，其特征在于，本合装工位包括随行框架、变位装置和用于固定放置舱板的内框，所述随行框架固定在变位装置上且变位装置能带动随行框架进行翻转，所述变位装置还能松开随行框架，所述变位装置的一侧设有用于供内框进行放置的内框支撑架，本合装工位还包括用于将内框从内框支撑架移送至随行框架上的移送机械臂和能抓取紧固件对舱板进行紧固的组装机械臂。本发明在进行卫星组装时，需要先进行分线工位的组装，使各个舱板如±X板、±Y和±Z上预先组装好卫星零部件，然后利用本合装工位实现舱板与舱板之间的组装，最终形成整星。
本合装工位在工作过程中，先将卫星的-Z板预先固定在随行框架上，且舱板内框放置于内框支撑架上，之后，移送机械臂抓取内框移送至随行框架上预设的位置，组装机械臂抓取螺钉，将内框中的舱板与-Z板进行紧固连接，之后移送机械臂将内框移走，其它舱板的组装与之类似。本合装工位由于设有内框来固定放置舱板，使得移送机械臂可以通过抓取内框来实现舱板的移动和组装，避免直接抓取舱板导致舱板磨损、变形以及产品精度降低的情况，进而保证产品质量。另外，通过变位装置来带动随行框架翻转，使得舱板能以不同的角度进行组装，进而使组装方便，并提升组装的质量和组装的效率。并且，变位装置还能松开随行框架，使得在完成部分舱板的组装之后，可以利用移送小车如AGV将随行框架直接移走，进行组装剩下的舱板，该设计使得舱板与舱板之间的组装可以在多个工位分段进行，构成了流水线的生产方式，每个工位只专注处理某一个片段的工作，因此大大提升生产效率以及产品质量。
在上述的卫星制造的合装工位中，所述变位装置包括两台相对设置的变位机，每台变位机均具有能自动夹紧或松开随行框架的夹持机械手。对于卫星而言，组装精度要求是很高的，通过两台相对设置的变位机来共同夹持随行框架进行翻转，能保证随行框架翻转过程中随行框架的稳定性高，进而保证组装的精度。由于夹持机械手自动松开随行框架，能便于AGV将随行框架直接移走，进行下一步组装或者检测。
在上述的卫星制造的合装工位中，所述变位装置背向内框支撑架的一侧设有龙门架，所述组装机械臂设置在龙门架的顶梁上且能沿顶梁的长度方向移动，两个变位机沿顶梁的长度方向相对设置。组装机械臂负责抓取螺钉实现舱板与舱板之间的紧固连接，这样的设计使得组装机械臂能便于进入两个变位机之间的空间进行紧固操作。同时，该设计还使得组装机械臂位于变位装置背向内框支撑架的一侧，使得组装机械臂和移送机械臂在工作时互不干扰，进而提升组装效率。
在上述的卫星制造的合装工位中，本合装工位还包括轨道安装架和滑动架，所述轨道安装架上设有两条相互平行的水平导轨，所述水平导轨的长度方向与顶梁的长度方向垂直，所述滑动架滑动连接在两条水平导轨上且能沿水平导轨进行平移，所述移送机械臂连接在滑动架上，所述移送机械臂能在滑动架上沿垂直于水平导轨的方向平移。通过设置水平导轨，使得移送机械臂能将内框从从内框支撑架移送至随行框架上。通过设置滑动架，不仅能便于移送机械臂的安装，同时使得移送机械臂还能相对于滑动架进行位置调节，进而使得移送机械臂更为方便和准确地抓取内框，提升其工作的效率。
在上述的卫星制造的合装工位中，所述内框支撑架包括呈矩形的外框和四个分别对外框的四个边角进行支撑的支脚，所述外框内设有两条相互平行的条形定位板，所述内框相对的两侧边分别定位在两条形定位板上，每个条形定位板上还分别设有能夹紧内框的夹紧件。在分线工位组装过程中，舱板需要放在内框内，而内框放在外框内，然后通过机械臂将所需的卫星零部件组装到舱板上。由于通过四个支脚来支撑外框，使得外框底部形成供AGV小车驶入的空间，这样在分线工位的单个舱板组装完成之后，AGV小车从上一工位将外框搬运至四个支脚进行放置，便于后续移送机械臂将外框内的内框移走，进而提升组装效率。内框相对的两侧边分别定位在两条形定位板上，同时依靠夹紧件的作用，使得内框定位稳定。
在上述的卫星制造的合装工位中，所述顶梁的下方设有螺钉盘放置架，所述螺钉盘放置架的一侧设有用于对螺钉进行涂胶的涂胶装置。该设计使得组装机械臂能快速实现取螺钉的操作，而且取好所需尺寸的螺钉之后，能快速进行螺钉涂胶，然后移动至随行框架处进行螺钉紧固，该设计能大大提升组装机械臂的工作效率，进而提升产品的组装效率。
在上述的卫星制造的合装工位中，所述涂胶装置包括机架，所述机架上设有能进行旋转的旋转座和底部具有出胶口的出胶筒，所述旋转座上设有圆形凹槽，所述螺钉杆部远离头部的一端能伸入并定位在圆形凹槽内且使螺钉位于所述出胶口的正下方。涂胶时，组装机械臂能控制其所夹持的螺钉抵压在圆形凹槽内旋转，出胶口流出的紧固胶落至螺钉上，圆形凹槽能起到定位作用，使得螺钉在涂胶时不易发生位置偏移，保证了涂胶位置的准确性，同时，螺钉抵压旋转在圆形凹槽上进行涂胶，使得螺钉表面的涂胶更加均匀，多余的胶液在重力和离心力作用下脱离螺钉表面，使得涂胶质量高，能够大大降低次品率。
在上述的卫星制造的合装工位中，所述机架上设有能水平移动的安装座，所述旋转座的数量为多个，各旋转座沿安装座的移动方向依次设置在安装座上，每个旋转座上均设有上述的圆形凹槽且各旋转座上的圆形凹槽的直径互不相同。不同口径的圆形凹槽可以用于不同规格的螺钉进行抵压旋转，可以提高涂胶装置的通用性，安装座可以移动使得抵压有螺钉的旋转座移动到出胶筒的下方，便于出胶筒的出胶口对螺钉表面进行涂胶，从而提高螺钉涂胶的自动化程度、工作效率和涂胶质量。
在上述的卫星制造的合装工位中，所述变位机上设有能进行翻转和上下移动的支撑座，所述支撑座上设有两个上述的夹持机械手。该设计使得组装过程中，随行框架不仅可以进行翻转，而且还能进行上下位置的调节，从而具有较高的自由度，进而使移送机械臂和组装机械臂更为方便的工作，提升组装效率以及组装质量。每个变位机上设置两个夹持机械手，因此随行框架受到四个夹持机械手的夹持，同时外加支撑座的支撑，使得随行框架在移动和翻转的过程中，稳定性高，进行提升组装的质量。
在上述的卫星制造的合装工位中，本合装工位还包括AGV小车，所述AGV小车能将外框搬运至各支脚上进行放置以及能将变位装置上的随行框架搬运至下一工位。通过该设计，使得外框在不同工位之间转移的过程、以及随行框架在不同工位之间转移的过程，均可以通过AGV小车完成，因此取代了人工操作而具有更高的自动化程度，从而能大大提高组装效率。
与现有技术相比，本卫星制造的合装工位具有以下优点：
1、本合装工位由于设有内框来固定放置舱板，使得移送机械臂可以通过抓取内框来实现舱板的移动和组装，避免直接抓取舱板导致舱板磨损、变形以及产品精度降低的情况，进而保证产品质量。
2、通过变位装置来带动随行框架翻转以及上下移动，使得舱板能以不同的角度进行组装，进而使组装方便，并提升组装的质量和组装的效率。
3、变位装置还能自动夹紧或者松开随行框架，使得在完成部分舱板的组装之后，可以利用移送小车如AGV将随行框架直接移走，进行组装剩下的舱板，该设计使得舱板与舱板之间的组装可以在多个工位分段进行，构成了流水线的生产方式，每个工位只专注处理某一个片段的工作，因此大大提升生产效率以及产品质量。
附图说明
图1是本卫星制造合装工位的示意图。
图2是本卫星制造合装工位的另一视角的示意图。
图3是变位装置以及随行框架的结构示意图。
图4是内框支撑架的结构示意图。
图5是舱板、内框以及条形定位板的连接示意图。
图6是涂胶装置的结构示意图。
图中，1、随行框架；2、变位装置；21、变位机；22、夹持机械手；23、支撑座；3、内框；31、搭靠部；4、内框支撑架；41、外框；411、条形定位板；412、夹紧件；413、凸柱；42、支脚；5、移送机械臂；6、组装机械臂；7、龙门架；71、顶梁；8、轨道安装架；9、滑动架；10、水平导轨；11、螺钉盘放置架；12、涂胶装置；121、机架；122、旋转座；122a、圆形凹槽；123、出胶筒；124、安装座；13、螺钉盘；14、舱板。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这一实施例。
如图1和图2所示，本卫星制造的合装工位包括轨道安装架8、龙门架7、滑动架9、变位装置2、随行框架1、AGV小车、用于固定放置舱板14的内框3、用于将内框3从内框支撑架4移送至随行框架1上的移送机械臂5和能抓取紧固件对舱板14进行紧固的组装机械臂6等部件。AGV小车图中未示出。
具体的，如图3所示，变位装置2包括两台相对设置的变位机21，变位机21上设有能进行翻转和上下移动的支撑座23，支撑座23的翻转通过变位机21内部的电机驱动，支撑座23的上下移动则通过变位机21内部的丝杠结构来实现。每个变位机21的支撑座23上设有两个夹持机械手22，夹持机械手22能自动夹紧或松开随行框架1。该设计中随行框架1受到四个夹持机械手22的夹持，同时外加支撑座23的支撑，使得随行框架1在移动和翻转的过程中，稳定性高，进行提升组装的质量。
如图1、图4和图5所示，变位装置2的一侧设有用于供内框3进行放置的内框支撑架4。具体的，该内框支撑架4包括包括呈矩形的外框41和四个分别对外框41的四个边角进行支撑的支脚42，外框41内设有两条相互平行的条形定位板411，每根条形定位板411上设有两个凸柱413，内框3相对的两侧边上分别设有两个搭靠部31，搭靠部31具有内孔，内框3的搭靠部31搭靠在条形定位板411上，且凸柱413插入搭靠部31的内孔中，实现内框3的定位；同时，每个条形定位板411上还分别设有能夹紧内框3的夹紧件412，夹紧件412可以采用气缸的推杆直接压住内框3，或者利用现有技术的气缸配合连杆结构，利用气缸带动连杆结构上的压销上下移动，实现夹紧内框3。
如图1和图2所示，变位装置2背向内框支撑架4的一侧设有龙门架7，组装机械臂6设置在龙门架7的顶梁71上且能沿顶梁71的长度方向移动，两个变位机21沿顶梁71的长度方向相对设置。顶梁71的下方设有螺钉盘放置架11，螺钉盘放置架11的一侧设有用于对螺钉进行涂胶的涂胶装置12。该设计使得组装机械臂6能快速实现取螺钉的操作，而且取好所需尺寸的螺钉之后，能快速进行螺钉涂胶，然后移动至随行框架1处进行螺钉紧固，该设计能大大提升组装机械臂6的工作效率，进而提升产品的组装效率。
如图1和图2所示，轨道安装架8上设有两条相互平行的水平导轨10，水平导轨10的长度方向与顶梁71的长度方向垂直，滑动架9滑动连接在两条水平导轨10上且滑动架9还连接有能驱动其沿水平导轨10进行平移的驱动机构，驱动机构可以采用齿轮齿条机构。移送机械臂5连接在滑动架9上，滑动架9上同样设有齿轮齿条机构，来带动移送机械臂5在滑动架9上沿垂直于水平导轨10的方向平移。通过设置水平导轨10，使得移送机械臂5能将内框3从从内框支撑架4移送至随行框架1上。通过设置滑动架9，不仅能便于移送机械臂5的安装，同时使得移送机械臂5还能相对于滑动架9进行位置调节，进而使得移送机械臂5更为方便和准确地抓取内框3，提升其工作的效率。
如图6所示，涂胶装置12包括机架121，机架121上设有能水平移动的安装座124和底部具有出胶口的出胶筒123，安装座124上设有六个能进行旋转的旋转座122，六个旋转座122沿安装座124的移动方向依次设置在安装座124上，每个旋转座122上均设有圆形凹槽122a且各旋转座122上的圆形凹槽122a的直径互不相同，螺钉杆部远离头部的一端能伸入并定位在圆形凹槽122a内且使螺钉位于出胶口的正下方。涂胶时，组装机械臂6能控制其所夹持的螺钉旋转抵压在圆形凹槽122a上，出胶口流出的紧固胶落至螺钉上，圆形凹槽122a能起到定位作用，使得螺钉在涂胶时不易发生位置偏移，保证了涂胶位置的准确性，同时，螺钉抵压旋转在圆形凹槽122a上进行涂胶，使得螺钉表面的涂胶更加均匀，多余的胶液在重力和离心力作用下脱离螺钉表面，使得涂胶质量高，能够大大降低次品率。不同口径的圆形凹槽122a可以用于不同规格的螺钉进行抵压旋转，可以提高涂胶装置12的通用性，安装座124可以移动使得抵压有螺钉的旋转座122移动到出胶筒123的下方，便于出胶筒123的出胶口对螺钉表面进行涂胶，从而提高螺钉涂胶的自动化程度、工作效率和涂胶质量。
下文简要介绍本发明的工作原理：在本合装工位组装之前，需要先进行分线工位的组装。在分线工位组装过程中，将舱板14放在内框3内，而内框3放在外框41内，然后通过机械臂将所需的卫星零部件组装到各舱板14上，使各个舱板14如±X板、±Y和±Z上预先组装好卫星零部件。之后，再进入本合装工位的组装工序，具体步骤如下：
第一步：AGV小车将分线工位上的外框41移出，并搬运至四个支脚42上放置好，此时内框3和舱板14也是定位在外框41内的。同时，将卫星的-Z板预先固定在随行框架1上。
第二步：移送机械臂5抓取内框3移送至随行框架1上预设的位置，组装机械臂6从螺钉盘13上抓取螺钉，然后对螺钉进行涂胶，涂胶完成后利用螺钉将内框3中的舱板14与-Z板进行紧固连接，之后移送机械臂5将内框3移走，接着按照相同的方式组装剩下的舱板14。
在实际生产过程中，可以依靠三个本合装工位依次排列，形成合装产线。作为优选，第一个合装工位负责-Z板、内隔板以及+Z板的组装，组装完成之后，AGV小车将随行框架1直接移走，进入第二个合装工位，进行±X板的组装，组装好之后同样依靠AGV小车将随行框架1移至第三个合装工位，进行±Y板的组装，最终形成整星。当然，组装的顺序不局限于该方式，可以根据实际情况进行调整。该设计使得各个舱板之间的组装可以在多个工位分段进行，构成了流水线的生产方式，每个工位只专注处理某一个片段的工作，因此大大提升生产效率以及产品质量。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了1、随行框架；2、变位装置；21、变位机；22、夹持机械手；23、支撑座；3、内框；31、搭靠部；4、内框支撑架；41、外框；411、条形定位板；412、夹紧件；413、凸柱；42、支脚；5、移送机械臂；6、组装机械臂；7、龙门架；71、顶梁；8、轨道安装架；9、滑动架；10、水平导轨；11、螺钉盘放置架；12、涂胶装置；121、机架；122、旋转座；122a、圆形凹槽；123、出胶筒；124、安装座；13、螺钉盘；14、舱板等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种卫星制造的合装工位，其特征在于，本合装工位包括随行框架(1)、变位装置(2)和用于固定放置舱板的内框(3)，所述随行框架(1)固定在变位装置(2)上且变位装置(2)能带动随行框架(1)进行翻转，所述变位装置(2)还能松开随行框架(1)，所述变位装置(2)的一侧设有用于供内框(3)进行放置的内框支撑架(4)，本合装工位还包括用于将内框(3)从内框支撑架(4)移送至随行框架(1)上的移送机械臂(5)和能抓取紧固件对舱板进行紧固的组装机械臂(6)。
2.根据权利要求1所述的卫星制造的合装工位，其特征在于，所述变位装置(2)包括两台相对设置的变位机(21)，每台变位机(21)均具有能自动夹紧或松开随行框架(1)的夹持机械手(22)。
3.根据权利要求1所述的卫星制造的合装工位，其特征在于，所述变位装置(2)背向内框支撑架(4)的一侧设有龙门架(7)，所述组装机械臂(6)设置在龙门架(7)的顶梁(71)上且能沿顶梁(71)的长度方向移动，两个变位机(21)沿顶梁(71)的长度方向相对设置。
4.根据权利要求3所述的卫星制造的合装工位，其特征在于，本合装工位还包括轨道安装架(8)和滑动架(9)，所述轨道安装架(8)上设有两条相互平行的水平导轨(10)，所述水平导轨(10)的长度方向与顶梁(71)的长度方向垂直，所述滑动架(9)滑动连接在两条导轨上且能沿水平导轨(10)进行平移，所述移送机械臂(5)连接在滑动架(9)上，所述移送机械臂(5)能在滑动架(9)上沿垂直于水平导轨(10)的方向平移。
5.根据权利要求1到4中任意一项所述的卫星制造的合装工位，其特征在于，所述内框支撑架(4)包括呈矩形的外框(41)和四个分别对外框(41)的四个边角进行支撑的支脚(42)，所述外框(41)内设有两条相互平行的条形定位板(411)，所述内框(3)相对的两侧边分别定位在两条形定位板(411)上，每个条形定位板(411)上还分别设有能夹紧内框(3)的夹紧件(412)。
6.根据权利要求3或4所述的卫星制造的合装工位，其特征在于，所述顶梁(71)的下方设有螺钉盘放置架(11)，所述螺钉盘放置架(11)的一侧设有用于对螺钉进行涂胶的涂胶装置(12)。
7.根据权利要求6所述的卫星制造的合装工位，其特征在于，所述涂胶装置(12)包括机架(121)，所述机架(121)上设有能进行旋转的旋转座(122)和底部具有出胶口的出胶筒(123)，所述旋转座(122)上设有圆形凹槽(122a)，所述螺钉杆部远离头部的一端能伸入并定位在圆形凹槽(122a)内且使螺钉位于所述出胶口的正下方。
8.根据权利要求7所述的卫星制造的合装工位，其特征在于，所述机架(121)上设有能水平移动的安装座(124)，所述旋转座(122)的数量为多个，各旋转座(122)沿安装座(124)的移动方向依次设置在安装座(124)上，每个旋转座(122)上均设有上述的圆形凹槽(122a)且各旋转座(122)上的圆形凹槽(122a)的直径互不相同。
9.根据权利要求2或3或4所述的卫星制造的合装工位，其特征在于，所述变位机(21)上设有能进行翻转和上下移动的支撑座(23)，所述支撑座(23)上设有两个上述的夹持机械手(22)。
10.根据权利要求5所述的卫星制造的合装工位，其特征在于，本合装工位还包括AGV小车，所述AGV小车能将外框(41)搬运至各支脚(42)上进行放置以及能将变位装置(2)上的随行框架(1)搬运至下一工位。
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