CN117549061A - 一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统与方法 - Google Patents

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CN117549061A CN202311566000.3A CN202311566000A CN117549061A CN 117549061 A CN117549061 A CN 117549061A CN 202311566000 A CN202311566000 A CN 202311566000A CN 117549061 A CN117549061 A CN 117549061A
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赵欢
王震宇
李殿熙
高天
马靖源
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Abstract

本发明公开了一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统,其特征在于,包括:对装配对象进行装配的六轴工业机器人;设于所述六轴工业机器人一侧的高精度传送导轨;设于所述移动平台上的A转台,所述A转台中心镂空,且能够绕A轴转动;设于所述移动平台上的A‑C转台,所述A‑C转台中心镂空,且能够绕A、C两轴转动;设于所述高精度传送导轨一侧的工人工位;设于所述高精度传送导轨上方的激光测量机;设于所述高精度传送导轨上方的加压设备;设于所述六轴工业机器人第二侧的加热箱设备,所述内加热箱设备为可编程加热炉设备。有效提升了航空发动机动力涡轮单元体装配的稳定性与精度,降低了产品的不合格率,且提高了航空发动机动力涡轮单元体的装配效率。

Description

一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统与方法
技术领域
本发明属于自动化装配技术领域,更具体地,涉及一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统与方法。
背景技术
航空发动机是典型的高复杂度、高精密性、高集成度机械系统,零件数量多,协调部位复杂、精度要求高,且其工作状况的极端性要求产品具有轻质重载、紧凑封闭的结构特性,尤其是航空发动机核心部件动力涡轮单元体,具有高度集成化、高精度要求与零件与工序繁多的特点。装配是发动机制造过程中最为重要的环节之一,航空发动机的高性能要求及其临界材料结构特性对装配提出了极高的工艺精度与稳定性要求,其装配技术水平和装配精度直接影响发动机的工况特性,直接决定着发动机的可靠性、寿命及主要性能参数等。由于发动机零件众多,同时在整个发动机装配过程中需要对发动机装配对象进行反复的姿态调整,才能保证装配关键精度指标,然而,目前国内航空发动机装配技术水平相对较低,仍然依赖于简易机械焊接装配架和手工测量肉眼观察等传统制造方法。因此,装配效率低、合格率低等问题严重制约了航空发动机在生产周期、可靠性和寿命等方面的发展。
公开号为CN117001343A的中国专利公开了一种航空发动机柔性化装配系统,包括对中测量单元(1)、部件调姿对中单元(2)、系统底座(3)、压气机转子定位工装(4)、大螺母盲腔拧紧单元(5)和多自由度装配架(6);系统底座(3)上的中部固定安装有多自由度装配架(6),多自由度装配架(6)一侧的系统底座(3)上安装有部件调姿对中单元(2)和对中测量单元(1),对中测量单元(1)设置在部件调姿对中单元(2)上方,部件调姿对中单元(2)和对中测量单元(1)均沿系统底座(3)的X方向轨道移动;多自由度装配架(6)一侧的系统底座(3)上安装有大螺母盲腔拧紧单元(5),大螺母盲腔拧紧单元(5)沿系统底座(3)的Y方向轨道移动;部件调姿对中单元(2)和大螺母盲腔拧紧单元(5)之间的系统底座(3)上安装有压气机转子定位工装(4),压气机转子定位工装(4)沿系统底座(3)的X方向轨道移动。
公开号为CN117001343A的中国专利实现了国产航空发动机高效、多型号、小批量柔性制造要求,实现总装装配按节拍自动化、数字化装配系统。,但是该系统采用全自动化装配,对于一些有特殊特性的细小、柔性零件,会有一定程度无法达到装配要求的概率出现。现需要一种精度高、效率高、具有高通用性的装配系统,进一步优化装配效率以及成本。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统及方法,通过机器人、自动化设备与人工的配合,对航空发动机动力涡轮单元体进行自动化装配,有效提升了航空发动机动力涡轮单元体装配的稳定性与精度,降低了产品的不合格率;且提高了航空发动机动力涡轮单元体的装配效率,减少了工位、简化了工序,降低劳动强度,提高了生产安全性。
按照本发明的第一方面,提供一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统,包括:
对装配对象进行装配的六轴工业机器人;
设于所述六轴工业机器人一侧的高精度传送导轨,所述高精度传送导轨上设有用于运送装配对象在其他装置之间往复运动的移动平台;
设于所述移动平台上的A转台,所述A转台中心镂空,且能够绕A轴转动,用于安装预装配对象并为其装配提供多种安装角度;
设于所述移动平台上的AC转台,所述AC转台中心镂空,且能够绕A、C两轴转动,用于安装正式装配对象并为其装配提供更灵活的安装角度;
设于所述高精度传送导轨一侧用于完成需人工装配零件的装配的工人工位;
设于所述高精度传送导轨上方用于检测零件装配精度的激光测量机;
设于所述高精度传送导轨上方用于对动力涡轮轴等特殊零件进行压\拉装的加压设备;
以及设于所述六轴工业机器人第二侧的加热箱设备,所述内加热箱设备为可编程加热炉设备,内设导轨以及加热平台,所述加热平台设于导轨上,为热装配零件提供加热。
进一步地,所述激光测量机包括龙门式二自由度线性运动平台以及设于所述龙门式二自由度线性运动平台上的线激光测量仪;
所述龙门式二自由度线性运动平台横跨于高精度传送导轨之上,两端支柱与传送带支架固定;
所述线激光测量仪为D激光轮廓测量仪,通过非接触式的扫描装配体的表面数据。
进一步地,所述龙门式二自由度线性运动平台在垂直于高精度传送导轨水平方向和竖直方向上运动,结合所述高精度传送导轨的前后运动,相当于该运动平台拥有三个移动自由度,可实现任意方向的移动调节。
进一步地,加压设备包括设于该设备顶部的液压机、设于该设备底部的拉装工装以及安装于二者之间的测力计;
其中,所述拉装工装于该设备上下两端各设置一套。
进一步地,所述高精度传送导轨上的移动平台有两个,位于传送带两端,分别承载所述A转台与AC转台,进行装配任务时传送到指定位置完成作业。
进一步地,还包括:设于所述六轴工业机器人第三侧的夹具快换区、设于系统一角的电柜、设于所述六轴工业机器人第四侧的机器人零件库、设于所述机器人零件库侧面的控制柜以及设于所述工人工位后方的人工零件库。
进一步地,所述夹具快换区内摆放六轴工业机器人装配零件所需的多种快换夹具;
所述机器人零件库内摆放需要该六轴工业机器人装配的航空发动机动力涡轮单元体零件;
所述人工零件库内摆放需人工装配的航空发动机动力涡轮单元体零件,以及包括力矩倍增器一类的人工装配所需的安装工具。
进一步地,所述控制柜与所述六轴工业机器人上的所有传感器与控制器相连,并与外部设备和系统进行通信,实现机器人与其他自动化设备。
按照本发明的第二方面,提供一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配方法,包括以下步骤:
S100、预装配:将装配对象固定在A转台,绕A轴旋转调节安装角度,并随高精度传送导轨往返于工人工位、六轴工业机器人以及激光测量机之间,完成其他待安装零件的装配,并对装配的零件进行检测;
S200、动平衡测试及标印:预安装完成的装配对象通过转运小车转运至测试工位进行动平衡与跳动测试,测试合格后对装配的各零件进行标印,完成后进行分解;
S300、正式装配:将动平衡及标印后的装配对象固定于AC转台上,绕A、C两个轴旋转调节安装角度,并随高精度传送导轨往返于工人工位、六轴工业机器人以及激光测量机之间,完成其他待安装零件的装配,并对装配的零件进行检测。
进一步地,所述S300的中的部分步骤,包括:
S301、A-C转台运动至工人工位,工人将装配对象固定于A-C转台上,A-C转台运动至机器人工位,同时六轴工业机器人在夹具快换区更换夹取轴承的夹具,并在机器人零件库夹取3#轴承组件;
S302、机器人将3#轴承组件放置在加热箱设备中加热,加热完毕后,机器人夹取3#轴承组件安装到A-C转台上的排气机匣对应安装位置;
S303、机器人在夹具快换区更换动力一二级转子通用定心夹具,在机器人零件库夹取动力二级转子并安装至带3#轴承组件的排气机匣上,A-C转台沿高精度传送导轨至工人工位,工人用临时固定工装固定动力二级转子;
S304、A-C转台沿A轴翻转180°,运动至激光测量机工位,测量相关轴向尺寸;
S305、A-C转台运动至机器人工位,机器人在夹具快换区更换夹取轴承的夹具,在机器人零件库夹取3#轴承后半环,放置在加热平台上,加热完毕后,机器人夹取3#轴承后半环安装到A-C转台的排气机匣对应安装位置;
S306、A-C转台运动至工人工位,工人在人工零件库拿取力矩倍增器,使用力矩倍增器安装压紧螺母,安装完成后放回原处;
S307、A-C转台运动到机器人工位,机器人在夹具快换区更换定制动力轴夹具,在机器人零件库中夹取动力涡轮轴,并安装在A-C转台上的排气机匣对应安装位置,A-C转台运动至加压设备,由加压设备进行拉装。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,能够取得下列有益效果:
1.本发明的一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统,通过机器人、自动化设备与人工的配合,对航空发动机动力涡轮单元体进行自动化装配,有效提升了航空发动机动力涡轮单元体装配的稳定性与精度,降低了产品的不合格率;且提高了航空发动机动力涡轮单元体的装配效率,减少了工位、简化了工序,降低劳动强度,提高了生产安全性。
2.本发明的一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统,将激光测量机固定在高精度传送导轨上方,在不需要解除装配对象固定的基础上,对其进行测量,且在装配过程中可以随时进行激光测量,步骤完全由自动化程序控制,实现了测量环节的自动化,保证了装配的精度。
3.本发明的一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统,A-C转台可提供两个自由度的旋转方向,使装配对象拥有更灵活的装配角度,对于一些不易装配的零件,也能降低其装配的难度,加快零件的装配效率,并进一步保证这些零件的装配精度。
附图说明
图1为本发明实施例一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统的整体结构示意图;
图2为本发明实施例一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统的A转台结构示意图;
图3为本发明实施例一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统的A-C转台结构示意图;
图4为本发明实施例一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统的激光测量机结构示意图;
图5为本发明实施例一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统的加压设备结构示意图;
图6为本发明实施例一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配方法的步骤示意图;
图7为本发明实施例一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配方法的流程图;
图8为本发明实施例一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配方法的步骤S300部分具体步骤示意图;
图9为本发明实施例一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配方法的正式装配部分具体流程图。
在所有附图中,同样的附图标记表示相同的技术特征,具体为:1-六轴工业机器人、2-夹具快换区、3-电柜、4-机器人零件库、5-控制柜、6-A转台、7-工人工位、8-人工零件库、9-激光测量机、91-龙门式二自由度线性运动平台、92-线激光测量仪、10-加压设备、101-包括液压机、102-测力计、103-拉装工装、11-高精度传送导轨、12-A-C转台、13-加热箱设备。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示,本发明实施例提供一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统,该系统包括进行机装配的六轴工业机器人1、放置所述六轴工业机器人1装配所需夹具的夹具快换区2、为系统提供电能的电柜3、摆放机器人装配所需零件的机器人零件库4、控制整个系统运行状态的控制柜5、为系统提供预装配平台的A转台6、人工执行装配任务的工人工位7、放置人工装配所需零件的人工零件库8、对装配精度进行检测的激光测量机9、用于安装动力轴以及动力转子的加压设备10、用于传送装配体的高精度传送导轨11、为系统提供正式装配平台的A-C转台12以及加热热装配零件的加热箱设备13。采用机器人与人工协作的方式进行航空发动机动力涡轮单元体装配,结合机器人和人工装配特性和项目需求对机器人和人工装配分工。对装配稳定性要求较高、装配空间狭小、结构复杂的工序采用机器人装配;细小、柔性部件,考虑到装配效率和对象特性,多采用人工装配方式,在提高装配效率的同时保证部分不易操作零件的装配效果。
所述六轴工业机器人1置于系统的正中间,便于其完成零件抓取、零件装配以及夹具切换等一系列操作。所述六轴工业机器人1的各关节均由伺服电机驱动,负载可达60kg,末端安装夹具快换装置,便于夹具的快速切换,快速完成组合、更换不同种类夹具的操作,夹取不同零件执行相应的装配动作,以免因切换夹具拖慢装配节拍。
所述夹具快换区2置于所述六轴工业机器人1的一侧,摆放六轴工业机器人1装配零件所需的多种快换夹具,当机器人进行不同零件的安装时对包括一二级转子通用定心夹具、定制动力轴夹具在内的夹具进行快速切换。确保装置装配效果的同时,保持装配节拍。
所述电柜3位于该系统的一角,对电气设备进行集中控制和保护,实现电能的分配、电路的控制、各电气设备的保护和电气安全的保障,并对设备的运行状态和参数进行实时监测,方便设备维护和管理。并且,所述电柜3的安装位置阴凉干燥且通风良好,有效避免运行过程中出现问题。
所述机器人零件库4置于所述六轴工业机器人1的另一侧,用于摆放需要该六轴工业机器人1装配的航空发动机动力涡轮单元体零件,方便机器人切换夹具后抓取并完成安装的操作。
所述控制柜5置于所述机器人零件库4的侧面,与所述六轴工业机器人1上的所有传感器与控制器相连,对其进行控制与操作,集中管理所述六轴工业机器人1的运动、感应、执行和反馈在内的核心功能,确保机器人能够正常运行以及完成装配任务;与外部设备和系统进行通信,实现与其他设备完成互联;接收机器人身上传感器的信号,对其状态进行实时监测,防止其自动化失调导致装置其它部件损坏造成更大损失。所述控制柜5还控制其他装置的运行状态,与机器人的操作形成协同,达到快速装配的目的。
如图2所示,所述A转台6为定制,转台中心镂空,可实现沿竖直方向的贯穿式装配,作为航天发动机动力涡轮单元的预装配工装平台。所述A转台6具有绕A轴方向的旋转自由度,在装配过程中,将装配对象安装在所述A转台6上后,绕A轴转动,实现零件翻转,为后续零件的装配提供多种安装角度,便于后续预装配。
如图3所示,所述A-C转台12也为定制,与所述A转台6相同为转台中心镂空,可实现沿竖直方向的贯穿式装配,作为航天发动机动力涡轮单元的装配工装平台。所述A-C转台12具有绕A轴、C轴两个方向的旋转自由度,装配过程中,将装配对象安装在所述A-C转台12上后,绕A轴、C轴转动,实现零件的多方向同时旋转,为后续装配提供更方便的角度,并且转动更加灵活,有效增强装配的精度以及效率。
如图4所示,所述激光测量机9包括龙门式二自由度线性运动平台91以及安装在所述龙门式二自由度线性运动平台91上的线激光测量仪92,其中,所述龙门式二自由度线性运动平台91可在垂直于高精度传送导轨11水平方向和竖直方向上运动,再结合装配体在其装置下端前后运动,相当于该运动平台拥有三个移动自由度,可实现任意位置的移动。所述线激光测量仪92为3D激光轮廓测量仪,通过非接触式的扫描装配体的各方面的表面数据,并将数据传送到所述控制柜5中,通过与设定值之间的轮廓数据进行对比,输出分析报告,以检测零件装配的精度,控制装配效果。
所述高精度传送导轨11置于所述六轴工业机器人1的第三侧,所述A转台6与A-C转台12均安装于该传送带上方的移动平台上,所述激光测量机9固定于该传送带的上方,不随传送带的移动而移动。预装配时,装配对象安装于所述A转台6上,所述高精度传送导轨11带动移动平台上的A转台6往返于所述工人工位7、六轴工业机器人1以及激光测量机9之间,使该系统按预定顺序完成航空发动机动力涡轮单元体的人工装配、机器人装配、激光测量的步骤,确保每个步骤之间相互衔接顺畅。正式装配时,装配对象安装于所述A-C转台12上,同样按上述步骤完成装配。
优选的,当装配对象预装配完成后,所述高精度传送导轨11将A转台6上的装配对象移动至传送带末端,将装配对象转运至转运小车上,由转运小车运转去进行动平衡测试并标印之后,再运回后安装固定在所述A-C转台12进行正式装配。
所述工人工位7位于所述高精度传送导轨11的一侧,与所述六轴工业机器人1处于对侧,为执行装配任务的工作人员工作的位置。所述人工零件库8置于所述工人工位7旁边,摆放需人工装配的航空发动机动力涡轮单元体零件,以及包括力矩倍增器一类的人工装配所需的安装工具。工作人员在所述工人工位7上将拿取人工零件库8中的零件和工具,于转台上进行人工装配。
如图5所示,所述加压设备10固定于所述高精度传送导轨11上方,包括固定于该设备顶部的液压机101、设于该设备底部的拉装工装103以及安装于二者之间的测力计102。所述拉装工装103在该加压设备上下两端各设置一套,装配时使用两个拉装工装103将待安装轴或动力转子进行固定夹紧,液压机101再对其进行拉紧安装。所述测力计102对该设备的拉力进行实时测量,防止装配时输入的力过大影响装配效果,保证零件的装配精度以及性能。
所述加热箱设备13,置于所述六轴工业机器人1的第四个侧面,该设备为可编程加热炉设备,内部设有加热平台,加热平台设于导轨上,可沿导轨伸出加热箱箱体,为轴承等热装零件提供加热功能,通过外接通信与温控模块,实现温度自动调控功能,并可实现自动升降、导轨伸出等功能,送入送出被加热零件,再由所述六轴工业机器人1进行装配。
所述夹具快换区2、机器人零件库4、高精度传送导轨11以及加热箱设备13均设于所述六轴工业机器人1的周围,将该机器人围在中心位置,使其具有足够操作空间的同时,方便所有完成需要进行的所有操作,保证系统的装配效率。
如图6-7所示,在本发明的另一个实施例中,提供一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配方法,包括如下步骤:
S100、预装配:将装配对象固定在A转台6,绕A轴旋转调节安装角度,并随高精度传送导轨11往返于工人工位7、六轴工业机器人1以及激光测量机9之间,完成其他待安装零件的装配,并对装配的零件进行检测;
S200、动平衡测试及标印:预安装完成的装配对象通过转运小车转运至测试工位进行动平衡与跳动测试,测试合格后对装配的各零件进行标印,完成后进行分解;
S300、正式装配:将动平衡及标印后的装配对象固定于A-C转台12上,绕A、C两个轴旋转调节安装角度,并随高精度传送导轨11往返于工人工位7、六轴工业机器人1以及激光测量机9之间,完成其他待安装零件的装配,并对装配的零件进行检测。
如图8-9所示,所述步骤S300的部分装配步骤包括:
S301、A-C转台12运动至工人工位7,工人以排气机匣出气端为工装面,固定于A-C转台12上,A-C转台12运动至机器人工位,同时六轴工业机器人1在夹具快换区2更换夹取轴承的夹具,并在机器人零件库4夹取3#轴承组件;
S302、加热箱设备13打开,沿导轨伸出加热平台,机器人将3#轴承组件放置在加热平台上,加热平台沿导轨收回,开始加热,加热完毕后,加热设备打开,沿导轨伸出加热平台,机器人夹取3#轴承组件安装到A-C转台12上的排气机匣对应安装位置;
S303、机器人在夹具快换区2更换动力一二级转子通用定心夹具,在机器人零件库4夹取动力二级转子并安装至带3#轴承组件的排气机匣上,A-C转台12沿高精度传送导轨11至工人工位7,工人用临时固定工装固定动力二级转子;
S304、A-C转台12沿A轴翻转180°,运动至激光测量机9工位,测量相关轴向尺寸;
S305、A-C转台12运动至机器人工位,机器人在夹具快换区2更换夹取轴承的夹具,在机器人零件库4夹取3#轴承后半环,放置在加热平台上,加加热完毕后,机器人夹取3#轴承后半环安装到A-C转台12的排气机匣对应安装位置;
S306、A-C转台12运动至工人工位7,工人在人工零件库8拿取力矩倍增器,使用力矩倍增器安装压紧螺母,安装完成后放回原处;
S307、A-C转台12运动到机器人工位,机器人在夹具快换区2更换定制动力轴夹具,在机器人零件库4中夹取动力涡轮轴,并安装在A-C转台12上的排气机匣对应安装位置,A-C转台12运动至加压设备10,由加压设备10进行拉装。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统,其特征在于,包括:
对装配对象进行装配的六轴工业机器人(1);
设于所述六轴工业机器人(1)一侧的高精度传送导轨(11),所述高精度传送导轨(11)上设有用于运送装配对象在其他装置之间往复运动的移动平台;
设于所述移动平台上的A转台(6),所述A转台(6)中心镂空,且能够绕A轴转动,用于安装预装配对象并为其装配提供多种安装角度;
设于所述移动平台上的A-C转台(12),所述A-C转台(12)中心镂空,且能够绕A、C两轴转动,用于安装正式装配对象并为其装配提供更灵活的安装角度;
设于所述高精度传送导轨(11)一侧用于完成需人工装配零件的装配的工人工位(7);
设于所述高精度传送导轨(11)上方用于检测零件装配精度的激光测量机(9);
设于所述高精度传送导轨(11)上方用于对包括动力涡轮轴在内的特殊零件进行压\拉装的加压设备(10);
以及设于所述六轴工业机器人(1)第二侧的加热箱设备(13),所述加热箱设备(13)为可编程加热炉设备,内设导轨以及加热平台,所述加热平台设于导轨上,为热装配零件提供加热。
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统,其特征在于,所述激光测量机(9)包括龙门式二自由度线性运动平台(91)以及设于所述龙门式二自由度线性运动平台(91)上的线激光测量仪(92);
所述龙门式二自由度线性运动平台(91)横跨于高精度传送导轨(11)之上,两端支柱与传送带支架固定;
所述线激光测量仪(92)为3D激光轮廓测量仪,通过非接触式的扫描装配体的表面数据。
3.根据权利要求2所述的一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统,其特征在于,所述龙门式二自由度线性运动平台(91)在垂直于高精度传送导轨(11)水平方向和竖直方向上运动,结合所述高精度传送导轨(11)的前后运动,相当于该运动平台拥有三个移动自由度。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统,其特征在于,加压设备(10)包括设于该设备顶部的液压机(101)、设于该设备底部的拉装工装(103)以及安装于二者之间的测力计(102);
其中,所述拉装工装(103)于该设备上下两端各设置一套。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统,其特征在于,所述高精度传送导轨(11)上的移动平台有两个,位于传送带两端,分别承载所述A转台(6)与A-C转台(12),进行装配任务时传送到指定位置完成作业。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统,其特征在于,还包括:设于所述六轴工业机器人(1)第三侧的夹具快换区(2)、设于系统一角的电柜(3)、设于所述六轴工业机器人(1)第四侧的机器人零件库(4)、设于所述机器人零件库(4)侧面的控制柜(5)以及设于所述工人工位(7)后方的人工零件库(8)。
7.根据权利要求6所述的一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统,其特征在于,所述夹具快换区(2)内摆放六轴工业机器人(1)装配零件所需的多种快换夹具;
所述机器人零件库(4)内摆放需要该六轴工业机器人(1)装配的航空发动机动力涡轮单元体零件;
所述人工零件库(8)内摆放需人工装配的航空发动机动力涡轮单元体零件,以及包括力矩倍增器一类的人工装配所需的安装工具。
8.根据权利要求6所述的一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统,其特征在于,所述控制柜(5)与所述六轴工业机器人(1)上的所有传感器与控制器相连,并与外部设备和系统进行通信,实现机器人与其他自动化设备。
9.一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配方法,其特征在于,应用如权利要求1-8中任一项所述的一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配系统实现,包括以下步骤:
S100、预装配:将装配对象固定在A转台(6),绕A轴旋转调节安装角度,并随高精度传送导轨(11)往返于工人工位(7)、六轴工业机器人(1)以及激光测量机(9)之间,完成其他待安装零件的装配,并对装配的零件进行检测;
S200、动平衡测试及标印:预安装完成的装配对象通过转运小车转运至测试工位进行动平衡与跳动测试,测试合格后对装配的各零件进行标印,完成后进行分解;
S300、正式装配:将动平衡及标印后的装配对象固定于A-C转台(12)上,绕A、C两个轴旋转调节安装角度,并随高精度传送导轨(11)往返于工人工位(7)、六轴工业机器人(1)以及激光测量机(9)之间,完成其他待安装零件的装配,并对装配的零件进行检测。
10.根据权利要求9所述的一种航空发动机动力涡轮单元体自动化装配方法,其特征在于,所述S300的中的部分步骤,包括:
S301、A-C转台(12)运动至工人工位(7),工人将装配对象固定于A-C转台(12)上,A-C转台(12)运动至机器人工位,同时六轴工业机器人(1)在夹具快换区(2)更换夹取轴承的夹具,并在机器人零件库(4)夹取3#轴承组件;
S302、机器人将3#轴承组件放置在加热箱设备(13)中加热,加热完毕后,机器人夹取3#轴承组件安装到A-C转台(12)上的排气机匣对应安装位置;
S303、机器人在夹具快换区(2)更换动力一二级转子通用定心夹具,在机器人零件库(4)夹取动力二级转子并安装至带3#轴承组件的排气机匣上,A-C转台(12)沿高精度传送导轨(11)至工人工位(7),工人用临时固定工装固定动力二级转子;
S304、A-C转台(12)沿A轴翻转180°,运动至激光测量机(9)工位,测量相关轴向尺寸;
S305、A-C转台(12)运动至机器人工位,机器人在夹具快换区(2)更换夹取轴承的夹具,在机器人零件库(4)夹取3#轴承后半环,放置在加热平台上,加热完毕后,机器人夹取3#轴承后半环安装到A-C转台(12)的排气机匣对应安装位置;
S306、A-C转台(12)运动至工人工位(7),工人在人工零件库(8)拿取力矩倍增器,使用力矩倍增器安装压紧螺母,安装完成后放回原处;
S307、A-C转台(12)运动到机器人工位,机器人在夹具快换区(2)更换定制动力轴夹具,在机器人零件库(4)中夹取动力涡轮轴,并安装在A-C转台(12)上的排气机匣对应安装位置,A-C转台(12)运动至加压设备(10),由加压设备(10)进行拉装。
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