CN115741178A - 复杂曲面薄壁件柔性定位装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及工装夹具技术领域的一种复杂曲面薄壁件柔性定位装置，包括：底座；间隔安设于所述底座上的多个定位框，多个所述定位框平行布置；间隔安设于每个所述定位框上的多个吸盘，每个所述定位框上的多个所述吸盘呈U型排布；安设于每个所述吸盘与所述定位框之间的吸盘距离调节器；安设于所述吸盘距离调节器与所述吸盘之间的吸盘角度调整组件。本申请可以实现对多种尺寸复杂曲面薄壁件进行精确牢固地夹持、立体定位，降低制造成本，提高生产效率。

Description

复杂曲面薄壁件柔性定位装置

技术领域

本申请涉及工装夹具技术领域，尤其是涉及一种复杂曲面薄壁件柔性定位装置。

背景技术

复杂曲面薄壁件广泛应用于航空航天、汽车等领域，在对其进行加工、装配、检测时都需要制造对应的仿形工装，虽然目前的吸盘式柔性夹持技术采用离散的带真空吸盘的立柱阵列，实现了对部分薄壁曲面件的夹持与立体定位，但针对的主要是小曲率曲面，对于复杂曲面薄壁件，每种薄壁件都需要单独制造专用工装，各个工装不具有互换性，制造成本高、生产效率低。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本申请提供一种复杂曲面薄壁件柔性定位装置，可以实现对多种尺寸复杂曲面薄壁件进行精确牢固地夹持、立体定位，降低制造成本，提高生产效率。

根据本发明的一个方面，提供一种复杂曲面薄壁件柔性定位装置，包括：底座；间隔安设于所述底座上的多个定位框，多个所述定位框平行布置；间隔安设于每个所述定位框上的多个吸盘，每个所述定位框上的多个所述吸盘呈U型排布；安设于每个所述吸盘与所述定位框之间的吸盘距离调节器；安设于所述吸盘距离调节器与所述吸盘之间的吸盘角度调整组件。

通过使用本技术方案中的柔性定位装置，根据复杂曲面薄壁件的外形，确定各个定位框的位置，然后根据复杂曲面薄壁件的外形数据，求解出每个定位框上各个吸盘的位置，使用吸盘距离调节器将吸盘移动到相应位置，再求解出吸盘的轴角度，使用吸盘角度调整组件调节吸盘的朝向，最后便可将复杂曲面薄壁件放置在柔性定位装置上，各个吸盘分别吸住复杂曲面薄壁件下表面，通过对各定位框的距离调节配合呈U型排布的吸盘，以及吸盘位置和角度的调节，可实现对多种尺寸复杂曲面薄壁件进行精确牢固地夹持、立体定位，降低制造成本，提高生产效率。

另外，根据本申请的柔性定位装置，还可具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施方式中，柔性定位装置还包括：安设于至少部分所述吸盘距离调节器与所述定位框之间的位置调节器；

优选地，所述吸盘距离调节器在所述位置调节器上的移动方向与所述吸盘在所述吸盘距离调节器上的移动方向之间的夹角为80-100°。

在本发明的一些实施方式中，柔性定位装置还包括：设置于所述底座与多个所述定位框之间的翻转架，多个所述定位框安设在所述翻转架上，所述翻转架底部靠近所述底座的其中一端与所述底座转动连接，所述翻转架与所述底座之间安设有翻转架角度调解器；

优选地，所述翻转架相对所述底座上表面的转动范围为0-90°。

在本发明的一些实施方式中，所述定位框在所述翻转架上布置有三个以上，所述翻转架上固定有直线导轨，至少靠近所述翻转架两端的所述定位框与所述直线导轨滑移连接。

在本发明的一些实施方式中，所述翻转架与所述底座上表面之间布置有第一限位防撞块。

在本发明的一些实施方式中，所述翻转架与所述底座侧壁之间布置有第二限位防撞块；在所述翻转架由水平状态相对所述底座上表面转动90°时，所述第二限位防撞块夹设于所述翻转架与所述底座侧壁之间。

在本发明的一些实施方式中，所述吸盘角度调整组件包括：第一角度调整件，与所述吸盘距离调节器靠近所述吸盘的一端连接；第二角度调整件，连接所述第一角度调整件和所述吸盘；所述第一角度调整件和所述第二角度调整件能够在两个自由度对所述吸盘的朝向进行调整。

在本发明的一些实施方式中，所述第一角度调整件和所述第二角度调整件在两个自由度分别各自独立的有±60°的调整范围。

在本发明的一些实施方式中，所述第一角度调整件和所述第二角度调整件上均设有刻度。

在本发明的一些实施方式中，所述定位框为U形框。

与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：

1.本发明基于吸盘式柔性夹持技术，提出了可以对多种尺寸复杂曲面薄壁件进行夹持的柔性定位装置，解决了对每种规格薄壁件需要制作专用工装问题。

2.本发明采用的吸盘角度调整组件，可以将吸盘角度调整显性化，并且末端的吸盘固定稳定，其自由状态下不会下垂而影响薄壁件的初始安装。

3.本发明具备两种作业状态，薄壁件装夹时为水平状态，薄壁件作业时为90°的竖直状态，该方案的作业场景应用较广。

4.本发明充分考虑该类型薄壁件外形基础上，创造性提出吸盘的两级位置调整思路，在装置空间有限情况下，增加了装置的调节范围而扩大薄壁件加持范围，同时使装置更加贴合薄壁件的理论轮廓。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本申请实施方式柔性定位装置的整体结构示意图；

图2是体现定位框及其上结构的示意图；

图3是体现吸盘角度调整组件的结构示意图；

图4是体现定位框呈水平状态的结构示意图；

图5是体现定位框在翻转架上距离调节的结构示意图；

图6是体现定位框呈竖直状态的结构示意图。

附图中各标号表示如下：1、底座；2、定位框；3、吸盘；4、吸盘距离调节器；5、吸盘角度调整组件；501、第一角度调整件；502、第二角度调整件；6、位置调节器；7、翻转架；8、翻转架角度调解器；9、直线导轨；901、移动气缸；10、第一限位防撞块；11、第二限位防撞块。

具体实施方式

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图对本申请实施例提供的复杂曲面薄壁件柔性定位装置进行说明。

本申请实施例公开一种复杂曲面薄壁件柔性定位装置。如图1所示，柔性定位装置包括底座1、定位框2、吸盘3、吸盘距离调节器4和吸盘角度调整组件5；其中，底座1为框架式结构的底座1，定位框2设置有多个，多个定位框2间隔安设于底座1上，且多个定位框2平行布置；吸盘3在每个定位框2上各布置有多个，且每个定位框2上的多个吸盘3呈U型排布；吸盘距离调节器4在每个吸盘3与定位框2之间各安设有一个，以用于调节吸盘3与定位框2之间的距离，从而适应不同薄壁件的曲面的吸附点的具体位置；吸盘角度调整组件5在每个吸盘3与吸盘距离调节器4之间各安设有一个，以用于调节吸盘3的朝向，从而适应不同薄壁件的吸附位置处的曲面角度，保证吸盘以最佳角度与薄壁件曲面贴合。

通过使用本技术方案中的柔性定位装置，根据复杂曲面薄壁件的尺寸，确定各个定位框2的位置，然后根据复杂曲面薄壁件的外形数据，求解出每个定位框2上各个吸盘3的位置，使用吸盘距离调节器4将吸盘3移动到相应位置，再求解出吸盘3的轴角度，使用吸盘角度调整组件5调节吸盘3的朝向，最后便可将复杂曲面薄壁件放置在柔性定位装置上，将各个吸盘3分别吸住复杂曲面薄壁件的曲面上，通过对各定位框2之间的距离调节配合呈U型排布的吸盘3，以及吸盘3在定位框2上的位置和角度的调节，可实现对多种长度尺寸和截面尺寸的复杂曲面薄壁件进行精确牢固地夹持、立体定位，降低制造成本，提高生产效率。

具体地，本实施方式中的定位框2为U形框，该U形框由一个横臂和两个相对布置的竖臂构成，从而更方便的将各吸盘3以U型排布的方式展开并进行安装，本实施方式中的每个U形框上各安设有五组吸盘距离调节器4和吸盘3，在其他的实施方式中，吸盘距离调节器4和吸盘3在每个U形框上还可采用3、4、6等组数，具体可根据区间尺寸内的多个薄壁件所需的最佳固定点进行设置。另外，吸盘3可采用氟橡胶、硅橡胶等材质的真空吸盘3，进一步增强对薄壁件的固定稳定性。

具体地，本实施方式中的吸盘距离调节器4采用电动缸，该电动缸的缸体与U形框连接，电动缸的杆的伸出端经吸盘角度调整组件5与吸盘3连接，根据求解出的每个定位框2上各个吸盘3的位置，由每个电动缸将相应的吸盘3移动到目标位置，在其他的实施方式中，吸盘距离调节器4还可采用气缸、油缸、直线电机等直线传动机构，任何能够用于吸盘3与定位框2之间距离调节而实现吸盘3与薄壁件的曲面上目标区域吸附的结构均属于本发明的保护范围。

在本发明的一些实施方式中，如图1和图2所示，柔性定位装置还包括位置调节器6，位置调节器6安设于至少部分吸盘距离调节器4与定位框2之间，在安设有位置调节器6的定位框2处，可用于调整吸盘距离调节器4在定位框2上的位置，进而增加对吸盘3在多个方向上的调整，进一步增强对不同尺寸薄壁件的适用性。

具体地，本实施方式中的U形框上的五组吸盘距离调节器4和吸盘3中，除位于中间的吸盘3以外，其它均安装有位置调节器6，本实施方式中的位置调节器6采用气动滑台，将气动滑台的基体通过支架或者直接固定的方式安装在U形框上，将吸盘距离调节器4即电动缸安装在气动滑台的滑台上，由气动滑台配合吸盘距离调节器4，将吸盘3移动到求解出的目标位置；在其他的实施方式中，位置调节器6还可采用电动滑台等结构，任何能够用于吸盘距离调节器4在U形框上位置调整的结构均属于本发明的保护范围。

优选地，吸盘距离调节器4在位置调节器6上的移动方向与吸盘3在吸盘距离调节器4上的移动方向之间的夹角为80-100°，优选为90°，即气动滑台与电动缸的轴线相互垂直，从而更加方便根据吸盘3位置计算结果对吸盘3位置进行调节。

在本发明的一些实施方式中，如图1所示，柔性定位装置还包括设置于底座1与多个定位框2之间的翻转架7，多个定位框2安设在翻转架7上，翻转架7底部靠近底座1的其中一端与底座1转动连接，翻转架7与底座1之间安设有翻转架角度调解器8；优选地，翻转架7相对底座1上表面的转动范围为0-90°。通过翻转架角度调解器8配合翻转架7与底座1的转动连接，可将底座1由水平转向竖直或者由竖直转回水平状态，其中，翻转架7水平状态利于薄壁件的安装与拆卸，翻转架7竖直状态利于薄壁件的加工。

具体地，本实施方式中的翻转架角度调解器8采用翻转气缸，为了提高支撑稳定性，在翻转架7两侧各布置一个翻转气缸，翻转气缸的缸体一端与底座1转动连接，翻转气缸的杆的伸出端与翻转架7转动连接，翻转架7和底座1的转动轴线与翻转气缸和底座1及翻转架7的转动轴向平行，从而实现由翻转气缸将翻转架7转动至水平状态或竖直状态；在其他的实施方式中，翻转架角度调解器8还可采用油缸、伸缩杆等结构，任何能够用于对翻转架7角度进行调解的结构均属于本发明的保护范围。

在本发明的一些实施方式中，如图1所示，定位框2在翻转架7上布置有三个以上，翻转架7上固定有直线导轨9，至少靠近翻转架7两端的定位框2与直线导轨9滑移连接；具体地，本实施方式中的定位框2在翻转架7上间隔布置有三个，中间的定位框2固定在翻转架7中间位置不动，两侧的两个定位框2通过直线导轨9与翻转架7滑移连接；定位框2的数量具体可根据区间尺寸内的多个薄壁件所需的最佳固定点进行设置。

具体地，本实施方式中的定位框2在直线导轨9上的滑移采用移动气缸901驱动并进行定位，当移动气缸901与直线导轨9平行布置时，移动气缸901的两端分别与翻转架7和定位框2固定，当移动气缸901与直线导轨9轴向呈锐角布置时，移动气缸901的两端可分别与翻转架7和定位框2转动连接；根据薄壁件的不同尺寸，首先利用移动气缸901驱动外侧的定位框2沿着直线导轨9移动到指定位置并定位，然后再利用位置调节器6、吸盘距离调节器4和吸盘角度调整组件5对吸盘3进行精细的调节，从而增强柔性定位装置对不同长度的薄壁件的适应性。

在其他的实施方式中，定位框2在直线导轨9上的滑移还可采用电缸、油缸、直线电机等结构，任何能够用于定位框2沿着直线导轨9移动的结构均属于本发明的保护范围。

在本发明的一些实施方式中，如图1和图4所示，翻转架7与底座1上表面之间布置有第一限位防撞块10；该第一限位防撞块10可采用条状或块状结构，并在翻转架7与底座1之间可均匀布置多个，还可增加弹性垫或弹簧结构进一步增强减震效果，并第一限位防撞块10在翻转架7处于稳定后仅起到支撑作用，具体地，本实施方式中的第一限位防撞块10固定在翻转架7底部，第一限位防撞块10既可提升对柔性定位装置整体的保护，又可减少薄壁件因翻转架7与底座1的刚性碰撞而固定不稳。

在本发明的一些实施方式中，如图4和图6所示，翻转架7与底座1侧壁之间布置有第二限位防撞块11，在翻转架7由水平状态相对底座1上表面转动90°时，第二限位防撞块11夹设于翻转架7与底座1侧壁之间；第二限位防撞块11与第一限位防撞块10可采用相同的材质和结构，同样的，第二限位防撞块11既可提升对柔性定位装置整体的保护，又可减少薄壁件因翻转架7与底座1的刚性碰撞而固定不稳。

在本发明的一些实施方式中，如图3所示，吸盘角度调整组件5包括第一角度调整件501和第二角度调整件502，第一角度调整件501与吸盘距离调节器4靠近吸盘3的一端连接；第二角度调整件502连接第一角度调整件501和吸盘3；第一角度调整件501和第二角度调整件502能够在两个自由度对吸盘3的朝向进行调整；优选地，第一角度调整件501和第二角度调整件502在两个自由度分别各自独立的有±60°的调整范围。

具体地，本实施方式中的第一角度调整件501和第二角度调整件502分别独立的采用一个呈90°夹角的L型板；其中，第一角度调整件501的L型板的其中一个板与电动缸的杆相互垂直，且该板与电动缸的杆的伸出端转动连接并可在设定位置锁定，如通过紧固螺栓，第一角度调整件501的L型板的另一个板与第二角度调整件502的L型板的其中一个板相互平行并转动连接，同样的，两个板之间可在设定位置进行锁定，第二角度调整件502的L型板的另一个板用于固定吸盘3。通过第一角度调整件501相对电动缸的转动以及第二角度调整件502相对第一角度调整件501的转动，实现吸盘3朝向在更大范围内以及更加精准的调整，并在调整后稳定锁定。

在本发明的一些实施方式中，第一角度调整件501和第二角度调整件502上均设有刻度。根据求解点的吸盘3角度，通过第一角度调整件501和第二角度调整件502上的刻度，进一步精确的调节第一角度调整件501和第二角度调整件502的角度，即吸盘3的轴角度，使吸盘3贴合薄壁件的曲面。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种复杂曲面薄壁件柔性定位装置，其特征在于，包括：

底座；

间隔安设于所述底座上的多个定位框，多个所述定位框平行布置；

间隔安设于每个所述定位框上的多个吸盘，每个所述定位框上的多个所述吸盘呈U型排布；

安设于每个所述吸盘与所述定位框之间的吸盘距离调节器；

安设于所述吸盘距离调节器与所述吸盘之间的吸盘角度调整组件。

2.根据权利要求1所述的柔性定位装置，其特征在于，还包括：

安设于至少部分所述吸盘距离调节器与所述定位框之间的位置调节器；

优选地，所述吸盘距离调节器在所述位置调节器上的移动方向与所述吸盘在所述吸盘距离调节器上的移动方向之间的夹角为80-100°。

3.根据权利要求1或2所述的柔性定位装置，其特征在于，还包括：

设置于所述底座与多个所述定位框之间的翻转架，多个所述定位框安设在所述翻转架上，所述翻转架底部靠近所述底座的其中一端与所述底座转动连接，所述翻转架与所述底座之间安设有翻转架角度调解器；

优选地，所述翻转架相对所述底座上表面的转动范围为0-90°。

4.根据权利要求3所述的柔性定位装置，其特征在于，所述定位框在所述翻转架上布置有三个以上，所述翻转架上固定有直线导轨，至少靠近所述翻转架两端的所述定位框与所述直线导轨滑移连接。

5.根据权利要求3所述的柔性定位装置，其特征在于，所述翻转架与所述底座上表面之间布置有第一限位防撞块。

6.根据权利要求3所述的柔性定位装置，其特征在于，所述翻转架与所述底座侧壁之间布置有第二限位防撞块；在所述翻转架由水平状态相对所述底座上表面转动90°时，所述第二限位防撞块夹设于所述翻转架与所述底座侧壁之间。

7.根据权利要求1或2所述的柔性定位装置，其特征在于，所述吸盘角度调整组件包括：

第一角度调整件，与所述吸盘距离调节器靠近所述吸盘的一端连接；

第二角度调整件，连接所述第一角度调整件和所述吸盘；所述第一角度调整件和所述第二角度调整件能够在两个自由度对所述吸盘的朝向进行调整。

8.根据权利要求7所述的柔性定位装置，其特征在于，所述第一角度调整件和所述第二角度调整件在两个自由度分别各自独立的有±60°的调整范围。

9.根据权利要求7所述的柔性定位装置，其特征在于，所述第一角度调整件和所述第二角度调整件上均设有刻度。

10.根据权利要求1所述的柔性定位装置，其特征在于，所述定位框为U形框。

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