CN203371431U - 一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装设备，由多个相互独立的传动单元组成，传动单元的结构包括顶端带有球面凹槽的中空支撑体、下卡环、下挡圈、球头座、球碗、上挡圈、上卡环、吸盘座、吸盘、固定块、丝杠螺母、滚珠丝杠、支筒、轴承、联轴器和伺服电机；主要分为定位夹持系统、传动系统、支撑系统、气动系统四大部分，本实用新型具有结构简单、适用范围广、易于维护与保养、效率高、经济效益强、质量好等特点。

Description

一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装设备

技术领域：本实用新型涉及一种飞机数字化装配系统，特别是一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装设备，属于数字化制造和装配领域。

背景技术：飞机制造过程中最为常见的零件为大型的壁板、蒙皮及其组件类柔性零件，由于这些薄壁件结构尺寸大、产品种类繁多、形状复杂、加工精度高且生产批量小等特点，在传统的加工工艺中，每种蒙皮的加工均需要设计制造一套专用夹具，造成了夹具的种类众多、适应性差、成本增加和管理难度大等问题，在很大程度上滞后了飞机生产周期，也严重影响了企业的经济效益。

因此需要一种能精确、可靠定位和夹持薄壁件以便顺利完成装配工作，当飞机蒙皮外形发生变化，吸附点阵能根据蒙皮外形和布局自动进行调整，通过改变定位和夹紧位置，以适应不同的飞机蒙皮外形的装配工装系统，不仅有效降低了综合成本，也缩短了飞机产品的研制周期。

实用新型内容：针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种结构简单、定位精确、可通过自适应蒙皮曲面法矢量、自定位柔性定位夹持系统，适用于飞机不同部位蒙皮件的加工与装配。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装设备，由多个相互独立的传动单元组成，即多个互不影响的支点阵列。多个传动单元通过支撑结构连接在一起。传动单元结构包括顶端带有球面凹槽的中空支撑体、下卡环、下挡圈、球头座、球碗、上挡圈、上卡环、吸盘座、吸盘、固定块、丝杠螺母、滚珠丝杠、支筒、轴承、联轴器和伺服电机。球头座下部通过下卡环、下挡圈与顶端带有球面凹槽的中空支撑体连接，球头座上部通过上卡环、上挡圈与球碗连接，吸盘座位于球碗上方，并与吸盘连接。所述顶端带有球面凹槽的中空支撑体、球头座、球碗在各自中心设有通孔，以便将真空送到吸盘座和吸盘，将蒙皮工件进行气动夹持；顶端带有球面凹槽的中空支撑体固定在支柱的上端。支柱固定在丝杆螺母上，滚珠丝杆处于丝杆螺母内。支柱两侧设有滑道，与固定块一同构成导轨副。滚珠丝杆的前端顶在固定块上，后端穿过轴承、通过联轴器与伺服电机连接。丝杆螺母与轴承连接。

优选的，顶端带有球面凹槽的中空支撑体通过前法兰盘与支柱连接。

优选的，丝杆螺母的上端设有法兰。

优选的，丝杆螺母通过后法兰盘与轴承连接。

优选的，吸盘通过气动管路与真空泵连接。

优选的，所述的支撑结构包括上板盖、下板盖、钢条和辅助连接件。上板盖和下板盖通过钢条连接。辅助连接件固定在上板盖的边缘。传动单元穿过上板盖和下板盖

优选的，所述的传动单元为18个。

中空支撑体下方与传动系统连接，可以将吸盘送到适合高度，满足不同蒙皮需要；球头座与中空支撑体通过下卡环、下挡圈构成第一个球副连接结构，球碗通过上卡环、上挡圈与球头座构成第二个球副连接，从而形成两个球副连接结构，可以自由转动，实现自适应蒙皮曲面法矢量，进行准确定位。

本实用新型的优点与积极效果为：

本实用新型很好地克服了传统工艺中由于空间曲面薄壁件的结构尺寸大、产品种类多、形状复杂所带来的生产装配难度大的问题，解决了传统工艺中夹具种类众多、适应性差、成本增加和管理难度大等问题，具体为：

1．多点阵列真空吸盘式柔性装配工装系统，设计理念先进，对现有生产工艺是个历史性突破。本实用新型使用了先进的点阵列真空吸盘式结构，实现了当产品外形发生变化时，真空吸盘单元在控制系统的作用下，吸附点阵布局会自动进行调整，适应性强。

2．采用模块化设计，设计形式独特。本实用新型采用了模块化机构，完成各种零件加工装配任务，便于拆卸、更换，通用性强。

3．采用真空夹紧方式，夹紧力为真空力。本实用新型采用气动方式夹紧，运行稳定，效率高。

4．本实用新型管理难度小，多个真空吸盘吸附单元独立工作，某一吸盘头出现故障时易于检测、维修，非常方便。

附图说明：

图1是本实用新型传动单元的结构示意图。

图2是传动单元吸盘处的放大图。

图3是气动结构示意图。

图4是本实用新型双模块结构示意图。

图中，1为吸盘，2为吸盘座，3为上卡环，4为上挡圈，5为球碗，6为球头座，7为下挡圈，8为下卡环，9为顶端带有球面凹槽的中空支撑体，10为前法兰盘，11为支柱，12为固定块，13为法兰，14为丝杆螺母，15为滚珠丝杆，16为支筒，17为轴承，18为后法兰盘，19为联轴器，20为伺服电机，21为上板盖，22为下板盖，23为钢条，24为辅助连接件，25为真空泵,26为支点阵列，27为蒙皮工件，28为气动管路。

具体实施方式：

如图1-图3所示：一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装设备，由多个相互独立的传动单元组成，即多个互不影响的支点阵列26。多个传动单元通过支撑结构连接在一起。传动单元结构包括顶端带有球面凹槽的中空支撑体9、下卡环8、下挡圈7、球头座6、球碗5、上挡圈4、上卡环3、吸盘座2、吸盘1、固定块12、丝杠螺母14、滚珠丝杠15、支筒16、轴承17、联轴器19和伺服电机20。球头座6下部通过下卡环8、下挡圈7与顶端带有球面凹槽的中空支撑体9连接，球头座6上部通过上卡环3、上挡圈4与球碗5连接，吸盘座2位于球碗5上方，并与吸盘1连接。所述顶端带有球面凹槽的中空支撑体9、球头座6、球碗5在各自中心设有通孔，以便将真空送到吸盘座2和吸盘1，将蒙皮工件27进行气动夹持；顶端带有球面凹槽的中空支撑体9固定在支柱11的上端。支柱11固定在丝杆螺母14上，滚珠丝杆15处于丝杆螺母14内。支柱11两侧设有滑道，与固定块12一同构成导轨副。滚珠丝杆15的前端顶在固定块12上，后端穿过轴承17、通过联轴器19与伺服电机20连接。丝杆螺母14与轴承17连接。顶端带有球面凹槽的中空支撑体9通过前法兰盘10与支柱11连接。丝杆螺母14的上端设有法兰13。丝杆螺母114通过后法兰盘18与轴承连接。吸盘1通过气动管路28与真空泵25连接。

如图4所示：所述的支撑结构包括上板盖21、下板盖22、钢条23和辅助连接件24。上板盖21和下板盖22通过钢条23连接。辅助连接件24固定在上板盖21的边缘。传动单元穿过上板21盖和下板盖22。所述的传动单元为十八个。

本实用新型的工作原理为：该多点阵列真空吸盘柔性装配工装系统包括：传动系统，气动系统，支撑系统，定位夹紧系统四部分组成。其中，所述传动系统由18个相互独立的传动单元组成，即18个互不影响的支点阵列，传动单元如图1所示，传动单元工作原理如下：由伺服电机产生的动力通过联轴器传递到滚珠丝杆，支柱通过螺栓固定在滚珠丝杆螺母上，并随滚珠丝杆螺母上、下运动，实现将吸盘送到合适的高度。为了确保支柱组件只发生直线运动，该设备具有导轨副，在支柱的两侧设有滑道，与固定块共同构成导轨副，固定块用螺栓固定到支撑系统上。支柱上端通过螺栓和法兰盘连接，法兰盘上端与定位夹紧装置连接，支柱下端连接到滚珠丝杆螺母上；气动系统的工作原理如下：通过真空泵产生的真空气体通过气动管路传递到真空吸盘中，使真空吸盘产生吸附力，真空吸盘和待加工工件接触，由于外部空气压力高于真空吸盘内的压力，从而将待加工工件夹紧吸附在真空吸盘上。根据不同的加工工件表面，可以通过控制18个相互独立的支点传动单元，实现真空吸盘各自工作状态，即实现了夹具形态的重构功能；支撑系统的主要作用是支撑、固定传动系统，使结构稳定、牢靠；定位夹持系统的主要作用是将待加工工件在空间中的位置精确固定，以便后续加工。通过以上四个系统实现了该装置根据蒙皮曲面法矢量自动重构夹具形态、方便定位夹紧蒙皮，缩短了飞机生产周期，有效解决了飞机蒙皮在传统加工工艺中存在的难题。

Claims (7)

1.一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装设备，其特征在于:由多个相互独立的传动单元组成，即多个互不影响的支点阵列,多个传动单元通过支撑结构连接在一起,传动单元结构包括顶端带有球面凹槽的中空支撑体、下卡环、下挡圈、球头座、球碗、上挡圈、上卡环、吸盘座、吸盘、固定块、丝杠螺母、滚珠丝杠、支筒、轴承、联轴器和伺服电机；球头座下部通过下卡环、下挡圈与顶端带有球面凹槽的中空支撑体连接，球头座上部通过上卡环、上挡圈与球碗连接，吸盘座位于球碗上方，并与吸盘连接，所述顶端带有球面凹槽的中空支撑体、球头座、球碗在各自中心设有通孔，顶端带有球面凹槽的中空支撑体固定在支柱的上端，支柱固定在丝杆螺母上，滚珠丝杆处于丝杆螺母内，支柱两侧设有滑道，与固定块一同构成导轨副，滚珠丝杆的前端顶在固定块上，后端穿过轴承、通过联轴器与伺服电机连接，丝杆螺母与轴承连接。 

2.如权利要求1所述的一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装设备，其特征在于:顶端带有球面凹槽的中空支撑体通过前法兰盘与支柱连接。 

3.如权利要求1所述的一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装设备，其特征在于:丝杆螺母的上端设有法兰。 

4.如权利要求1所述的一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装设备，其特征在于:丝杆螺母通过后法兰盘与轴承连接。 

5.如权利要求1所述的一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装设备，其特征在于:吸盘通过气动管路与真空泵连接。 

6.如权利要求1所述的一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装设备，其特征在于:所述的支撑结构包括上板盖、下板盖、钢条和辅助连接件，上板盖和下板盖通过钢条连接，辅助连接件固定在上板盖的边缘，传动单元穿过上板盖和下板盖。 

7.如权利要求1所述的一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装设备，其特征在于:所述的传动单元为18个。 

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