CN114658737B - 一种航天舱段软木自动化粘贴装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航天舱段软木自动化粘贴装置及方法，属于粘接机械化设计领域；包括圆柱筒体粘贴对象、软木粘贴一体化机械装置和工业机器人；圆柱筒体粘贴对象轴向竖直放置；工业机器人设置在圆柱筒体粘贴对象的一侧；软木粘贴一体化机械装置安装在工业机器人的伸出端；通过工业机器人驱动软木粘贴一体化机械装置移动，实现软木粘贴一体化机械装置对圆柱筒体粘贴对象外壁进行粘贴；本发明实现软木粘贴工艺的自动化，解决了手工软木复合材料铺放过程中出现的粘贴稳定性差、人工擀压排气困难、容易造成局部气体残存等问题，提高生产效率降低工人劳动强度。

Description

一种航天舱段软木自动化粘贴装置及方法

技术领域

本发明属于粘接机械化设计领域，涉及一种航天舱段软木自动化粘贴装置及方法。

背景技术

在航天领域中，软木复合材料在运载火箭的整流罩、头锥，战术武器的仪器仓、尾仓等部段的隔热中广泛应用。当前，软木粘贴工艺过程通过工人纯手工操作完成。粘贴时，金属壳体和软木表面经过人工涂胶，采用手工擀压排气和铺放过程实现粘贴。现有手工软木粘贴工艺存在人工粘贴稳定性差，人工擀压排气困难，容易造成局部气体残存以及工人劳动强度大，生产效率低等问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种航天舱段软木自动化粘贴装置，实现软木粘贴工艺的自动化，解决了手工软木复合材料铺放过程中出现的粘贴稳定性差、人工擀压排气困难、容易造成局部气体残存等问题，提高生产效率降低工人劳动强度。

本发明解决技术的方案是：

一种航天舱段软木自动化粘贴装置，包括圆柱筒体粘贴对象、软木粘贴一体化机械装置和工业机器人；圆柱筒体粘贴对象轴向竖直放置；工业机器人设置在圆柱筒体粘贴对象的一侧；软木粘贴一体化机械装置安装在工业机器人的伸出端；通过工业机器人驱动软木粘贴一体化机械装置移动，实现软木粘贴一体化机械装置对圆柱筒体粘贴对象外壁进行粘贴。

在上述的一种航天舱段软木自动化粘贴装置，所述软木粘贴一体化机械装置包括支撑框架、吸附机构、压边机构、擀压机构和软木片；其中，支撑框架为长方体框架结构；吸附机构设置在支撑框架朝向圆柱筒体粘贴对象的侧壁处；软木片平行于吸附机构所在支撑框架的侧壁，通过吸附机构实现固定；擀压机构设置在软木片的背面，且位于吸附机构的中部；压边机构设置在支撑框架的侧壁处，且指向软木片所在平面。

在上述的一种航天舱段软木自动化粘贴装置，所述支撑框架包括进退气缸固定座、角接块、精密圆铝管、连接法兰座、擀压气缸连接座、吸附机构安装座、圆弧导轨固定座、压边机构连接座和T型连接；

其中，通过精密圆铝管搭建出支撑框架的整体框架结构；位于支撑框架边框处相互垂直的精密圆铝管通过角接块连接；连接法兰座设置在侧壁中心的两个精密圆铝管之间；进退气缸固定座设置在连接法兰座上方的精密圆铝管上；擀压气缸连接座设置在拐角处竖直精密圆铝管的中部；吸附机构安装座设置在支撑框架前壁处的水平精密圆铝管中部；圆弧导轨固定座设置在支撑框架前壁左侧竖直精密圆铝管上；压边机构连接座设置在圆弧导轨固定座的上方；T型连接设置在支撑框架顶部的精密圆铝管上。

在上述的一种航天舱段软木自动化粘贴装置，所述吸附机构包括吸附机构固定安装板、导轨、滑块、真空吸盘、吸附机构运动安装板、进退气缸、进退气缸固定座和鱼眼轴承；

其中吸附机构固定安装板位于吸附机构的顶部，且与支撑框架固定；导轨设置在吸附机构固定安装板的正下方；滑块安装在导轨的下方，带动吸附机构运动安装板进行移动；真空吸盘设置在吸附机构运动安装板上；进退气缸设置在吸附机构运动安装板侧壁中间位置，通过进退气缸定座固定；鱼眼轴承设置在进退气缸的末端，与吸附机构运动安装板连接。

在上述的一种航天舱段软木自动化粘贴装置，所述压边机构包括运动链接板、固定连接板、压紧气缸、硅胶条托连接座、硅胶条托、压紧导轨、滑块和硅胶条；

其中，运动链接板设置在后壁水平安装，与软木片所在平面平行；固定连接板设置在与运动链接板垂直的方向，指向软木片所在平面；压紧气缸设置在与固定连接板平行的方向，安装在运动链接板上；硅胶条托连接座设置在前壁，与滑块连接；硅胶条托竖直安装在胶条托连接座上；硅胶条竖直安装在硅胶条托上；压紧导轨设置在固定连接板上，垂直于运动链接板；滑块设置在压紧导轨上，连接硅胶条托连接座与压紧导轨。

在上述的一种航天舱段软木自动化粘贴装置，所述擀压机构包括圆弧导轨尾架、T型圆弧导轨、刮板安装座、U型连接块、多轮滑块、L型气缸安装座、擀压气缸、球头轴承、加压气缸、圆弧导轨头架、擀压硅胶条和擀压硅胶条托；

其中圆弧导轨尾架设置在支撑框架上，与T型圆弧导轨相连接；T型圆弧导轨设置在多轮滑块与导轨尾架之间，水平放置，T型圆弧导轨的水平一端通过圆弧导轨头架安装固定在支撑框架上；擀压气缸设置在L型气缸安装座上，通过球头轴承与多轮滑块相连接；加压气缸设置在多轮滑块上，通过U型连接块与刮板安装座相连接；擀压硅胶条托与刮板安装座相连接，擀压硅胶条竖直安装在擀压硅胶条托上，与加压气缸的轴线垂直。

一种航天舱段软木自动化粘贴方法，包括：

调试自动化粘贴装置；

通过工业机器人驱动软木粘贴一体化机械装置移动，实现软木粘贴一体化机械装置对圆柱筒体粘贴对象外壁进行粘贴。

在上述的一种航天舱段软木自动化粘贴方法，所述自动化粘贴装置的调试方法为：

S11、工业机器人移动软木粘贴一体化机械装置到指定位置，使圆弧导轨与圆柱筒体粘贴对象同心；

S12、压边机构中的硅胶条与圆柱筒体粘贴对象的母线重合；调整真空吸盘的位置使软木片与圆柱筒体粘贴对象的表面有一微小间隙；

S13、调整压紧气缸位置，在压紧气缸伸出的位置使软木片紧密的压在圆柱筒体粘贴对象表面不脱落。

在上述的一种航天舱段软木自动化粘贴方法，所述自动化粘贴装置的软木粘贴方法为：

S21、软木粘贴操作之前，进退气缸、擀压气缸2407、加压气缸2409处于缩回状态，压紧气缸处于伸出状态；开始操作时，工业机器人移动到指定位置，使得软木片位于吸附机构中心，使其上、下、左、右的余量均相等；

S22、工业机器人带动软木片粘贴一体化装置移动到调试位置，使圆弧导轨与圆柱筒体粘贴对象同心，压边机构中的硅胶条与圆柱筒体粘贴对象的母线重合；

S23、进退气缸将吸附机构推出，使软木片到达粘贴工位，压紧气缸收缩，硅胶条将软木片在圆柱筒体粘贴对象表面压紧，然后吸附机构的进退气缸收回，给擀压机构预留出空间；

S24、加压气缸2409推出，将擀压硅胶条2411压在软木片上，擀压气缸2407推出，使硅胶条2411沿着圆弧轨道运动，将软木片均匀粘贴在圆柱筒体粘贴对象表面。

在上述的一种航天舱段软木自动化粘贴方法，所述S12中，软木片与圆柱筒体粘贴对象之间的间隙为0-30mm；所述S21中，余量为10-70mm。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明有效的解决了传统手工软木粘贴工艺所带来的效率低下、粘贴稳定性差、人工擀压排期困难以及局部气体残存等问题；

(2)本发明的结构简单、安装维护较为方便，经实际使用证明具有很好的性价比。

附图说明

图1为本发明自动化粘贴装置示意图；

图2为本发明软木粘贴一体化机械装置结构示意图；

图3为本发明支撑框架示意图；

图4为本发明吸附机构示意图；

图5为本发明压边机构示意图；

图6为本发明擀压机构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明提供一种航天舱段软木自动化粘贴装置，通过法兰盘连接到工业机器人上，通过吸盘、气缸带动各个机构的配合，可以实现软木的拾取、压紧、自动粘贴、擀气泡等动作。实现软木粘贴工艺的自动化。

航天舱段软木自动化粘贴装置，如图1所示，具体包括圆柱筒体粘贴对象1、软木粘贴一体化机械装置2和工业机器人3；圆柱筒体粘贴对象1轴向竖直放置；工业机器人3设置在圆柱筒体粘贴对象1的一侧；软木粘贴一体化机械装置2安装在工业机器人3的伸出端；通过工业机器人3驱动软木粘贴一体化机械装置2移动，实现软木粘贴一体化机械装置2对圆柱筒体粘贴对象1外壁进行粘贴。

如图2所示，软木粘贴一体化机械装置2包括支撑框架21、吸附机构22、压边机构23、擀压机构24和软木片25；其中，支撑框架21为长方体框架结构；吸附机构22设置在支撑框架21朝向圆柱筒体粘贴对象1的侧壁处；软木片25平行于吸附机构22所在支撑框架21的侧壁，通过吸附机构22实现固定；擀压机构24设置在软木片25的背面，且位于吸附机构22的中部；压边机构23设置在支撑框架21的侧壁处，且指向软木片25所在平面。

如图3所示，支撑框架21包括进退气缸固定座211、角接块212、精密圆铝管213、连接法兰座214、擀压气缸连接座215、吸附机构安装座216、圆弧导轨固定座217、压边机构连接座218和T型连接219；其中，通过精密圆铝管213搭建出支撑框架21的整体框架结构；位于支撑框架21边框处相互垂直的精密圆铝管213通过角接块212连接；连接法兰座214设置在侧壁中心的两个精密圆铝管213之间；进退气缸固定座211设置在连接法兰座214上方的精密圆铝管213上；擀压气缸连接座215设置在拐角处竖直精密圆铝管213的中部；吸附机构安装座216设置在支撑框架21前壁处的水平精密圆铝管213中部；圆弧导轨固定座217设置在支撑框架21前壁左侧竖直精密圆铝管213上；压边机构连接座218设置在圆弧导轨固定座217的上方；T型连接219设置在支撑框架21顶部的精密圆铝管213上。

如图4所示，吸附机构22包括吸附机构固定安装板221、导轨222、滑块223、真空吸盘224、吸附机构运动安装板225、进退气缸226、进退气缸固定座227和鱼眼轴承228。其中吸附机构固定安装板221位于吸附机构22的顶部，且与支撑框架21固定；导轨222设置在吸附机构固定安装板221的正下方；滑块223安装在导轨222的下方，带动吸附机构运动安装板225进行移动；真空吸盘224设置在吸附机构运动安装板225上；进退气缸226设置在吸附机构运动安装板225侧壁中间位置，通过进退气缸定座227固定；鱼眼轴承228设置在进退气缸226的末端，与吸附机构运动安装板225连接。

如图5所示，压边机构23包括运动链接板231、固定连接板232、压紧气缸233、硅胶条托连接座234、硅胶条托235、压紧导轨236、滑块237和硅胶条238。其中，运动链接板231设置在后壁水平安装，与软木片25所在平面平行；固定连接板232设置在与运动链接板231垂直的方向，指向软木片25所在平面；压紧气缸233设置在与固定连接板232平行的方向，安装在运动链接板231上；硅胶条托连接座234设置在前壁，与滑块237连接；硅胶条托235竖直安装在胶条托连接座234上；硅胶条238竖直安装在硅胶条托235上；压紧导轨236设置在固定连接板232上，垂直于运动链接板231；滑块237设置在压紧导轨236上，连接硅胶条托连接座234与压紧导轨236。

如图6所示，擀压机构24包括圆弧导轨尾架2401、T型圆弧导轨2402、刮板安装座2403、U型连接块2404、多轮滑块2405、L型气缸安装座2406、擀压气缸2407、球头轴承2408、加压气缸2409、圆弧导轨头架2410、擀压硅胶条2411和擀压硅胶条托2412。其中圆弧导轨尾架2401设置在支撑框架21上，与T型圆弧导轨2402相连接；T型圆弧导轨2402设置在多轮滑块2405与导轨尾架2401之间，水平放置，T型圆弧导轨2402的水平一端通过圆弧导轨头架2410安装固定在支撑框架21上；擀压气缸2407设置在L型气缸安装座2406上，通过球头轴承2408与多轮滑块2405相连接；加压气缸2409设置在多轮滑块2405上，通过U型连接块2404与刮板安装座2403相连接；擀压硅胶条托2412与刮板安装座2403相连接，擀压硅胶条2411竖直安装在擀压硅胶条托2412上，与加压气缸2409的轴线垂直。

航天舱段软木自动化粘贴方法，其特征在于：包括：

调试自动化粘贴装置。

自动化粘贴装置的调试方法为：

S11、工业机器人3移动软木粘贴一体化机械装置2到指定位置，使圆弧导轨2402与圆柱筒体粘贴对象1同心。

S12、压边机构23中的硅胶条238与圆柱筒体粘贴对象1的母线重合；调整真空吸盘224的位置使软木片25与圆柱筒体粘贴对象1的表面有一微小间隙；软木片25与圆柱筒体粘贴对象1之间的间隙为0-30mm。

S13、调整压紧气缸233位置，在压紧气缸233伸出的位置使软木片25紧密的压在圆柱筒体粘贴对象1表面不脱落。

通过工业机器人3驱动软木粘贴一体化机械装置2移动，实现软木粘贴一体化机械装置2对圆柱筒体粘贴对象1外壁进行粘贴。

自动化粘贴装置的软木粘贴方法为：

S21、软木粘贴操作之前，进退气缸226、擀压气缸2407、加压气缸2409处于缩回状态，压紧气缸233处于伸出状态；开始操作时，工业机器人3移动到指定位置，使得软木片25位于吸附机构22中心，使其上、下、左、右的余量均相等；余量为10-70mm。

S22、工业机器人3带动软木片粘贴一体化装置2移动到调试位置，使圆弧导轨2402与圆柱筒体粘贴对象1同心，压边机构23中的硅胶条238与圆柱筒体粘贴对象1的母线重合；

S23、进退气缸226将吸附机构22推出，使软木片25到达粘贴工位，压紧气缸233收缩，硅胶条238将软木片25在圆柱筒体粘贴对象1表面压紧，然后吸附机构22的进退气缸226收回，给擀压机构24预留出空间；

S24、加压气缸2409推出，将擀压硅胶条2411压在软木片25上，擀压气缸2407推出，使硅胶条2411沿着圆弧轨道2402运动，将软木片25均匀粘贴在圆柱筒体粘贴对象1表面。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种航天舱段软木自动化粘贴装置，其特征在于：包括圆柱筒体粘贴对象（1）、软木粘贴一体化机械装置（2）和工业机器人（3）；圆柱筒体粘贴对象（1）轴向竖直放置；工业机器人（3）设置在圆柱筒体粘贴对象（1）的一侧；软木粘贴一体化机械装置（2）安装在工业机器人（3）的伸出端；通过工业机器人（3）驱动软木粘贴一体化机械装置（2）移动，实现软木粘贴一体化机械装置（2）对圆柱筒体粘贴对象（1）外壁进行粘贴；

所述软木粘贴一体化机械装置（2）包括支撑框架（21）、吸附机构（22）、压边机构（23）、擀压机构（24）和软木片（25）；其中，支撑框架（21）为长方体框架结构；吸附机构（22）设置在支撑框架（21）朝向圆柱筒体粘贴对象（1）的侧壁处；软木片（25）平行于吸附机构（22）所在支撑框架（21）的侧壁，通过吸附机构（22）实现固定；擀压机构（24）设置在软木片（25）的背面，且位于吸附机构（22）的中部；压边机构（23）设置在支撑框架（21）的侧壁处，且指向软木片（25）所在平面；

所述支撑框架（21）包括进退气缸固定座（211）、角接块（212）、精密圆铝管（213）、连接法兰座（214）、擀压气缸连接座（215）、吸附机构安装座（216）、圆弧导轨固定座（217）、压边机构连接座（218）和T型连接（219）；

其中，通过精密圆铝管（213）搭建出支撑框架（21）的整体框架结构；位于支撑框架（21）边框处相互垂直的精密圆铝管（213）通过角接块（212）连接；连接法兰座（214）设置在侧壁中心的两个精密圆铝管（213）之间；进退气缸固定座（211）设置在连接法兰座（214）上方的精密圆铝管（213）上；擀压气缸连接座（215）设置在拐角处竖直精密圆铝管（213）的中部；吸附机构安装座（216）设置在支撑框架（21）前壁处的水平精密圆铝管（213）中部；圆弧导轨固定座（217）设置在支撑框架（21）前壁左侧竖直精密圆铝管（213）上；压边机构连接座（218）设置在圆弧导轨固定座（217）的上方；T型连接（219）设置在支撑框架（21）顶部的精密圆铝管（213）上；

所述擀压机构（24）包括圆弧导轨尾架（2401）、T型圆弧导轨（2402）、刮板安装座（2403）、U型连接块（2404）、多轮滑块（2405）、L型气缸安装座（2406）、擀压气缸（2407）、球头轴承（2408）、加压气缸（2409）、圆弧导轨头架（2410）、擀压硅胶条（2411）和擀压硅胶条托（2412）；

其中圆弧导轨尾架（2401）设置在支撑框架（21）上，与T型圆弧导轨（2402）相连接；T型圆弧导轨（2402）设置在多轮滑块（2405）与导轨尾架（2401）之间，水平放置，T型圆弧导轨（2402）的水平一端通过圆弧导轨头架（2410）安装固定在支撑框架（21）上；擀压气缸（2407）设置在L型气缸安装座（2406）上，通过球头轴承（2408）与多轮滑块（2405）相连接；加压气缸（2409）设置在多轮滑块（2405）上，通过U型连接块（2404）与刮板安装座（2403）相连接；擀压硅胶条托（2412）与刮板安装座（2403）相连接，擀压硅胶条（2411）竖直安装在擀压硅胶条托（2412）上，与加压气缸（2409）的轴线垂直。

2.根据权利要求1所述的一种航天舱段软木自动化粘贴装置，其特征在于：所述吸附机构（22）包括吸附机构固定安装板（221）、导轨（222）、滑块（223）、真空吸盘（224）、吸附机构运动安装板（225）、进退气缸（226）、进退气缸固定座（227）和鱼眼轴承（228）；

其中吸附机构固定安装板（221）位于吸附机构（22）的顶部，且与支撑框架（21）固定；导轨（222）设置在吸附机构固定安装板（221）的正下方；滑块（223）安装在导轨（222）的下方，带动吸附机构运动安装板（225）进行移动；真空吸盘（224）设置在吸附机构运动安装板（225）上；进退气缸（226）设置在吸附机构运动安装板（225）侧壁中间位置，通过进退气缸定座（227）固定；鱼眼轴承（228）设置在进退气缸（226）的末端，与吸附机构运动安装板（225）连接。

3.根据权利要求2所述的一种航天舱段软木自动化粘贴装置，其特征在于：所述压边机构（23）包括运动链接板（231）、固定连接板（232）、压紧气缸（233）、硅胶条托连接座（234）、硅胶条托（235）、压紧导轨（236）、滑块（237）和硅胶条（238）；

其中，运动链接板（231）设置在后壁水平安装，与软木片（25）所在平面平行；固定连接板（232）设置在与运动链接板（231）垂直的方向，指向软木片（25）所在平面；压紧气缸（233）设置在与固定连接板（232）平行的方向，安装在运动链接板（231）上；硅胶条托连接座（234）设置在前壁，与滑块（237）连接；硅胶条托（235）竖直安装在胶条托连接座（234）上；硅胶条（238）竖直安装在硅胶条托（235）上；压紧导轨（236）设置在固定连接板（232）上，垂直于运动链接板（231）；滑块（237）设置在压紧导轨（236）上，连接硅胶条托连接座（234）与压紧导轨（236）。

4.根据权利要求3所述的一种航天舱段软木自动化粘贴装置的自动化粘贴方法，其特征在于：包括：

调试自动化粘贴装置；

通过工业机器人（3）驱动软木粘贴一体化机械装置（2）移动，实现软木粘贴一体化机械装置（2）对圆柱筒体粘贴对象（1）外壁进行粘贴；

所述自动化粘贴装置的调试方法为：

S11、工业机器人（3）移动软木粘贴一体化机械装置（2）到指定位置，使圆弧导轨（2402）与圆柱筒体粘贴对象（1）同心；

S12、压边机构（23）中的硅胶条（238）与圆柱筒体粘贴对象（1）的母线重合；调整真空吸盘（224）的位置使软木片（25）与圆柱筒体粘贴对象（1）的表面有一微小间隙；

S13、调整压紧气缸（233）位置，在压紧气缸（233）伸出的位置使软木片（25）紧密的压在圆柱筒体粘贴对象（1）表面不脱落。

5.根据权利要求4所述的一种航天舱段软木自动化粘贴方法，其特征在于：所述自动化粘贴装置的软木粘贴方法为：

S21、软木粘贴操作之前，进退气缸（226）、擀压气缸（2407）、加压气缸（2409）处于缩回状态，压紧气缸（233）处于伸出状态；开始操作时，工业机器人（3）移动到指定位置，使得软木片（25）位于吸附机构（22）中心，使其上、下、左、右的余量均相等；

S22、工业机器人（3）带动软木片粘贴一体化装置（2）移动到调试位置，使圆弧导轨（2402）与圆柱筒体粘贴对象（1）同心，压边机构（23）中的硅胶条（238）与圆柱筒体粘贴对象（1）的母线重合；

S23、进退气缸（226）将吸附机构（22）推出，使软木片（25）到达粘贴工位，压紧气缸（233）收缩，硅胶条（238）将软木片（25）在圆柱筒体粘贴对象（1）表面压紧，然后吸附机构（22）的进退气缸（226）收回，给擀压机构（24）预留出空间；

S24、加压气缸（2409）推出，将擀压硅胶条（2411）压在软木片（25）上，擀压气缸（2407）推出，使硅胶条（2411）沿着圆弧导轨（2402）运动，将软木片（25）均匀粘贴在圆柱筒体粘贴对象（1）表面。

6.根据权利要求5所述的一种航天舱段软木自动化粘贴方法，其特征在于：所述S12中，软木片（25）与圆柱筒体粘贴对象（1）之间的间隙为0-30mm ；所述S21中，余量为10-70mm。