CN215316895U - 一种航空航天用发动机配件自动组装机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种航空航天用发动机配件自动组装机构，其包括旋转固定移载单元，用于承载与固定壳体，并驱动其在上料工位与组装工位之间移动；压装单元；装锁片锁螺丝单元；水平移载机器人，驱动压装单元和装锁片锁螺丝单元进行XY轴移动；垫片垫圈供料单元；螺钉供料单元；锁片供料折弯单元，实现锁片供料与折弯；机器人搬运机构；机器人快换夹具单元，配合机器人搬运机构进行活动末端的夹具自动更换。本实用新型实现了发动机调节器上的多个活门组件的自动装配，大大提高了组装效率与组装精度，保障了产品质量。

Description

一种航空航天用发动机配件自动组装机构

【技术领域】

本实用新型属于自动化设备技术领域，特别是涉及一种航空航天用发动机配件自动组装机构。

【背景技术】

目前，有一款航空航天用发动机产品，其包含有一调节器部件，该调节器部件由于包含有非常多的零部件，因此目前该调节器部件的装配绝大多数都是采用手工组装的，其组装效率低，且装配精度与质量难以保障，对于航空航天用的发动机而言，该装配方法无法满足高精密要求。

调节器部件的装配中，其装配零件繁多，其中就包括多个弹簧座、弹簧、切换活门衬套、垫片、切换活门盖、等压差执行活门盖与等压差敏感活门盖的安装、螺丝以及锁片的锁付等等。而现有技术中，还没有一款自动化设备能够完成上述零部件的自动组装。

因此，有必要提供一种新的航空航天用发动机配件自动组装机构来解决上述问题。

【实用新型内容】

本实用新型的主要目的在于提供一种航空航天用发动机配件自动组装机构，实现了发动机调节器上的多个活门组件的自动装配，大大提高了组装效率与组装精度，保障了产品质量。

本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：一种航空航天用发动机配件自动组装机构，其包括

一旋转固定移载单元，用于承载与固定壳体，并驱动其在上料工位与组装工位之间移动；

一压装单元，用于将各个零部件压装压装到位；

一装锁片锁螺丝单元，用于夹持锁片至装配位置，然后进行螺丝锁付动作；

一水平移载机器人，驱动所述压装单元和所述装锁片锁螺丝单元进行XY轴移动；

一垫片垫圈供料单元；

一螺钉供料单元；

一锁片供料折弯单元，实现锁片供料与折弯；

一机器人搬运机构，用于将壳体搬运到所述旋转固定移载单元上，并将各个待组装的零部件安装到壳体对应的安装位置上，用于将垫圈或垫片从所述垫片垫圈供料单元中取出并安装到壳体对应的安装位置上；用于将装配好的工件从所述旋转固定移载单元上取下放回到流水线的载具上；

一机器人快换夹具单元，配合所述机器人搬运机构进行活动末端的夹具自动更换。

进一步的，还包括受所述水平移载机器人驱动进行XY轴移动的断差测量单元；所述断差测量单元包括第五电机、受所述第五电机驱动进行上下运动的位移传感器。

进一步的，还包括第一相机与第二相机，所述第一相机设置在所述机器人搬运机构的活动末端，所述第二相机靠近所述垫片垫圈供料单元设置。

进一步的，所述机器人搬运机构包括多轴机器人、设置在所述多轴机器人活动末端的第一安装板、固定在所述第一安装板上的柔性补偿模组、设置在所述柔性补偿模组微调末端的快换式夹具。

进一步的，所述旋转固定移载单元包括第一气缸、受所述第一气缸驱动进行左右移动的第一支撑板、固定在所述第一支撑板上的第一电机、受所述第一电机驱动进行旋转运动的旋转支撑板、固定在所述旋转支撑板上的若干定位柱与压紧机构。

进一步的，所述压装单元包括第四电机、受所述第四电机驱动进行上下运动的压装头。

进一步的，所述装锁片锁螺丝单元包括第六电机、受所述第六电机驱动进行上下运动的第三支撑板、固定在所述第三支撑板上的第二气缸与第七电机、受所述第二气缸驱动进行上下运动的锁附模组、位于所述锁附模组末端的批头、可旋转的设置在所述第三支撑板下方的且受所述第七电机驱动进行旋转的旋转轴、固定在所述旋转轴底部的第二安装板、固定在所述第二安装板上的锁片夹爪，所述批头轴向活动贯穿所述旋转轴。

进一步的，所述螺钉供料单元包括若干振动供料单元、与所述振动供料单元的输出端一一通过软管连通的螺钉输出单元，所述螺钉输出单元通过智能系统控制对应规格的螺丝输出，所述批头通过吸附方式吸附住所述螺钉输出单元中输出的螺丝。

进一步的，所述锁片供料折弯单元包括振动盘、与所述振动盘输出端对接的流道、设置在所述流道下方的直振单元、与所述流道末端对接的承接块、压紧锁片的下压机构、与所述下压机构配合将折弯好后的锁片向上顶出所述承接块的顶升机构、将锁片的一自由端部向上弯折的第一折弯机构以及将锁片的另一自由端部向下弯折的第二折弯机构。

与现有技术相比，本实用新型一种航空航天用发动机配件自动组装机构的有益效果在于：通过设置机器人搬运机构，实现发动机调节器壳体、各个零部件、垫片以及垫圈的取料搬运与组装；通过设置螺钉供料单元、垫片垫圈供料单元实现了装配用配件的自动供料；且通过压装单元和装锁片锁螺丝单元的设置，实现了各个零部件的自动压装到位、活门盖的自动锁附安装；还实现了锁片的自动弯折与角度调整，以配合不同位置的锁片安装；整个装配动作实现了全自动化操作，大大提高了装配效率；所有的零部件安装均采用双相机定位，一方面获取抓取位置和安装位置，另一方面获取机器人上零部件抓取位置进行二次定位，多个位置的配合实现基于视觉系统的自动引导对位，大大提高了装配精度，保障了装配质量，满足了航空航天使用要求；本方案实现了发动机调节器中切换活门组件中弹簧、切换活门组件中活门、切换活门盖、执行活门组件中弹簧座及弹簧、等压差执行活门盖、等压差敏感活门盖的自动安装，实现了自动化装配，大大提高了装配效率。

【附图说明】

图1为本实用新型实施例的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例的俯视结构示意图；

图3为本实用新型实施例中机器人搬运机构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中机器人搬运机构活动末端的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中旋转固定移载单元与水平移载机器人的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中旋转固定移载单元的结构示意图；

图7为本实用新型实施例中水平移载机器人上的结构示意图；

图8为本实用新型实施例中锁片供料折弯单元的结构示意图；

图9为本实用新型实施例中锁片供料折弯单元的部分结构示意图；

图10为本实用新型实施例中锁片供料折弯单元的局部结构示意图；

图中数字表示：

100航空航天用发动机配件自动组装机构；

1机器人搬运机构，11第一相机，12第二相机，13多轴机器人，14第一安装板，15柔性补偿模组，16快换式夹具，161公头组件，162母头组件，163夹具；

2旋转固定移载单元，21第一气缸，22第一支撑板，23第一电机，24旋转支撑板，25定位柱，26压紧机构，261压紧气缸，262压紧块，27支撑座，28锁定机构，281上锁气缸，282锁销；

3水平移载机器人，31第二电机，32第三电机，33第二支撑板；

4压装单元，41第四电机，42压装头；

5断差测量单元，51第五电机，52位移传感器；；

6装锁片锁螺丝单元，61第六电机，62第三支撑板，63第二气缸，64第七电机，65锁附模组，66批头，67第二安装板，68锁片夹爪；

7螺钉供料单元，71振动供料单元，72螺钉输出单元；

8锁片供料折弯单元，81振动盘，82流道，83直振单元，84承接块，85下压机构，851第四气缸，852下压杆，853上限位挡块，854限位挡杆，855第三安装板，86顶升机构，861第三气缸，862支撑顶杆，87第一折弯机构，871第五气缸，872滑块座，873驱动楔块，874第一折弯块，88第二折弯机构，881第六气缸，882第四支撑板，883第七气缸，884第五支撑板，885第二折弯块；

9机器人快换夹具单元；

10垫片垫圈供料单元。

【具体实施方式】

实施例一：

请参照图1-图10，本实施例为航空航天用发动机配件自动组装机构100，其包括机器人搬运机构1、固定工件且在上料工位与组装工位之间进行移动的旋转固定移载单元2、水平移载机器人3、受水平移载机器人3驱动进行XY轴移动的压装单元4、断差测量单元5和装锁片锁螺丝单元6、螺钉供料单元7、锁片供料折弯单元8、机器人快换夹具单元9以及垫片垫圈供料单元10。

机器人搬运机构1主要用于：1)将壳体从载具上取出放置到旋转固定移载单元2上；2)将各个待组装的零部件从载具上取出安装到壳体对应的安装位置上；3)将垫圈或垫片从垫片垫圈供料单元10中取出并安装到壳体对应的安装位置上；4)最后将装配好的工件从旋转固定移载单元2上取下放回到流水线的载具上。

旋转固定移载单元2主要用于承载壳体并将其固定住，驱动其在上料工位与组装工位之间移动。

压装单元4主要用于将各个零部件、垫片、垫圈压装到壳体的安装位置中去，并按照装配要求压装到位。

断差测量单元5主要用于测量衬套端面到壳体端面的深度，并依据测量的数据计算出选配垫圈或垫片的高度，从而确定垫圈或垫片的安装数量。

装锁片锁螺丝单元6主要用于夹持锁片至装配位置，然后进行螺丝锁付动作。

机器人快换夹具单元9主要是配合机器人搬运机构1进行活动末端的夹具自动更换，以能够满足壳体、各个零部件、垫片以及垫圈的夹持。

垫片垫圈供料单元10使用弹夹进行垫片供料，使用定位柱实现垫圈的供料，根据垫圈尺寸套设在不同的定位柱上。

为了满足高精度安装要求，本实施例还包括第一相机11与第二相机12，第一相机11设置在机器人搬运机构1的活动末端。第一相机11主要用于：1)对载具上壳体和各个零部件的位置进行拍照，获取抓取位置；2)对旋转固定移载单元2上的壳体进行拍照，获取各个零部件、垫片垫圈的安装位置。第二相机12主要是用于对机器人搬运机构1抓取的各个零部件、垫片垫圈的位置进行二次定位，与第一相机11获取的安装位置配合得到精准的、最终的安装位置。本实施例中，带装配的各个零部件放在载具上通过流水线输送至该工站，垫片垫圈供料单元10靠近载具设置，第二相机12设置在垫片垫圈供料单元10与载具之间，缩短各个零部件与垫片垫圈二次定位时的移动行程。

本实施例中，机器人搬运机构1采用柔性结构与快换结构设计，其包括多轴机器人13、设置在多轴机器人13活动末端的第一安装板14、固定在第一安装板14上的柔性补偿模组15、设置在柔性补偿模组15微调末端的快换式夹具16。第一相机11设置在第一安装板14上。柔性补偿模组15采用市面上SCHUNK公司的智能补偿机构，实现零部件安装时的自适应位置补偿，保障安装精度，也能有效的避免撞坏壳体和零部件。快换式夹具16包括固定在柔性补偿模组15末端的公头组件161、与公头组件161配合实现快换的母头组件162、固定在母头组件162下方的夹具163。通过公头组件161与母头组件162之间的配合可实现夹具的快速卸载与安装，进而实现夹头的快速更换，满足各个零部件、垫圈、垫片以及壳体的夹持需求。

旋转固定移载单元2包括第一气缸21、受第一气缸21驱动进行左右移动的第一支撑板22、固定在第一支撑板22上的第一电机23、受第一电机23驱动进行旋转运动的旋转支撑板24、固定在旋转支撑板24上的若干定位柱25与压紧机构26。旋转支撑板24的两端可旋转的架设在一对支撑座27上。压紧机构26包括压紧气缸261、受压紧气缸261驱动进行压紧动作的压紧块262。为了保障旋转支撑板24旋转角度后能够保持其位置的稳定性，旋转支撑板24两边的支撑轴上固定设置有锁盘(图中未展示)，所述锁盘上设置有若干锁槽，第一支撑板22上设置有通过插入或抽出所述锁槽内实现所述锁盘的上锁与解锁的锁定机构28。所述锁定机构28包括上锁气缸281、受所述上锁气缸281驱动进行直线伸缩运动的锁销282。由于壳体上需要安装的零部件较多，且需要安装在不同的装配面上，因此，通过第一电机23驱动旋转支撑板24旋转，以使得对应的装配面朝上，以方便零部件、垫片、垫圈的安装、压装、测量以及锁付动作。

水平移载机器人3包括第二电机31、受第二电机31驱动进行左右移动的第三电机32、受第三电机32驱动进行前后移动的第二支撑板33，压装单元4、断差测量单元5以及装锁片锁螺丝单元6均固定在第二支撑板33上。

压装单元4包括第四电机41、受第四电机41驱动进行上下运动的压装头42。为了满足多种尺寸零件的压装，在第二支撑板33的移载范围内下方设置有快换压装头单元(图中未展示)。

断差测量单元5包括第五电机51、受第五电机51驱动进行上下运动的位移传感器52。通过位移传感器52检测出深度数据，确定垫片或垫圈的安装数量。

装锁片锁螺丝单元6包括第六电机61、受第六电机61驱动进行上下运动的第三支撑板62、固定在第三支撑板62上的第二气缸63与第七电机64、受第二气缸63驱动进行上下运动的锁附模组65、位于锁附模组65末端的批头66、可旋转的设置在第三支撑板62下方的且受第七电机64驱动进行旋转的旋转轴(图中未标示)、固定在所述旋转轴底部的第二安装板67、固定在第二安装板67上的锁片夹爪68，批头66轴向活动贯穿所述旋转轴。所述旋转轴外周固定套设有同步带轮，第七电机64通过同步带驱动所述同步带轮进行旋转运动，进而带动所述旋转轴旋转，实现锁片夹爪68绕着披头进行旋转运动，实现锁片角度的调整，且在调整过程中，锁片中心的圆孔的中心保持位置不变，与批头66的轴线重叠。

本实施例中，螺钉供料单元7包括若干振动供料单元71、与振动供料单元71的输出端一一通过软管连通的螺钉输出单元72，螺钉输出单元72通过智能系统控制对应规格的螺丝输出，所述批头66通过吸附方式吸附住所述螺钉输出单元72中输出的螺丝。本实施例中，有五种螺钉，分别采用五个振动盘供料。

锁片供料折弯单元8包括振动盘81、与振动盘81输出端对接的流道82、设置在流道82下方的直振单元83、与流道82末端对接的承接块84、压紧锁片的下压机构85、与下压机构85配合将折弯好后的锁片向上顶出承接块84的顶升机构86、将锁片的一自由端部向上弯折的第一折弯机构87以及将锁片的另一自由端部向下弯折的第二折弯机构88。

顶升机构86包括第三气缸861、受第三气缸861驱动进行上下运动的支撑顶杆862，支撑顶杆862穿过承接块84支撑住锁片中部。

下压机构85包括第四气缸851、受第四气缸851驱动进行上下运动的且与支撑顶杆862上下相对的下压杆852。为了保障第一折弯机构87的精准折弯，防止锁片变形，下压机构85上还设置有对锁片的自由端部上方进行限位的上限位挡块853、限定锁片自由端部两侧的一对限位挡杆854，下压杆852、上限位挡块853以及限位挡杆854共同固定在一个第三安装板855上，第三安装板855受第四气缸851驱动进行上下运动。

第一折弯机构87包括第五气缸871、固定设置在承接块84下方的滑块座872、受第五气缸871驱动在滑块座872内进行水平滑动的驱动楔块873、受驱动楔块873水平驱动进行上下运动的第一折弯块874，第一折弯块874与上限位挡块853上下相对设置；第一折弯块874从下而上穿过承接块84。

第二折弯机构88包括第六气缸881、受第六气缸881驱动垂直于流道82方向运动的第四支撑板882、固定在第四支撑板882上的第七气缸883、受第七气缸883驱动进行上下运动的第五支撑板884、固定在第五支撑板884上的第二折弯块885；第二折弯块885位于承接块84的上方，承接块84上设置与第二折弯块885的避让缺口(图中未标示)。

锁片供料折弯单元8的工作原理为：锁片由振动盘81供料，排列流入流道82中，在直振单元83的振动下进入承接块84，当感应器感应到锁片到位后，下压机构85启动，下压杆852向下压紧锁片，然后第一折弯机构87启动，第一折弯块874向上挤压锁片的一个自由端部，将锁片V形爪向上折弯，并通过上限位挡块853对折弯程度进行限定；然后第二折弯机构88启动，第二折弯块885向下挤压锁片的另一个自由端部，将锁片尾巴向下折弯；然后第二折弯块885向上抬起并水平移走进行让位；顶升机构86启动，利用支撑顶杆862与下压杆852形成夹持结构夹持锁片向上升起，实现与承接块84的错位，此时，锁片尾巴处于伸出状态，通过装锁片锁螺丝单元6上的锁片夹爪68可将其取走。

本实施例中，机器人快换夹具单元9设置有五套夹具模组，每一套夹具模组均包括母头组件162与夹具163，其区别在于夹具163是根据不同的零件进行配合设计的。

本实施例还提供了一种航空航天用发动机配件自动组装方法，其包括以下步骤：

1)承载有壳体、待装配的各个零部件的托盘通过输送线流转至本工位，通过挡停机构将托盘阻挡后再通过顶升定位机构对托盘做二次定位，同时通过RFID对托盘信息进行记录并上传至系统；

2)托盘定位后，机器人搬运机构1运动至托盘上方，抓取托盘上的壳体，然后搬运至旋转固定移载单元2上，旋转支撑板24上的压紧机构26将壳体夹紧，机器人松开夹手，旋转固定移载单元2移动至组装位置，机器人再返回至托盘上方；

3)通过机器人上的第一相机11，自动检测托盘上的切换活门衬套中的弹簧座，再根据视觉引导的位置精准抓取切换活门衬套的弹簧座，并由机器人搬运至安装位置；

4)由机器人上的第一相机11检测壳体上切换活门衬套弹簧装配处的精准位置，再由安装平台上的第二相机12对机器人上的切换活门衬套的弹簧座进行二次定位，通过视觉引导对位后，机器人将切换活门衬套的弹簧座精准的装入壳体中；装配完成后机器人返回托盘上方，准备下一个动作；

5)重复步骤3)-步骤4)，逐步完成切换活门组件中弹簧、切换活门组件中的活门的安装，执行活门的弹簧座及弹簧安装；

6)利用断差测量单元5检测衬套端面到壳体端面的深度，确定垫片或垫圈的安装数量；该测量过程也可以在上一个工站完成；

7)通过机器人上的第一相机11检测壳体上切换活门衬套垫片装配处的精准位置，再通过安装平台上的第二相机12对机器人上的切换活门衬套的垫片进行二次定位，通过视觉引导对位后，机器人将切换活门衬套的垫片精准的装入壳体中；装配完成后机器人返回托盘上方，准备下一个动作；

8)通过机器人上的第一相机11，自动检测托盘上的切换活门盖并抓取活门盖移动至平台上第二相机12对切换活门盖进行二次定位，使用机器人上的第一相机11对壳体上活门盖安装位置进行精确定位，然后将活门盖进行组装，组装完成后使用压装单元4将活门盖压装到位，压装过程中监控压入的力和位移；

9)活门盖压装完成后，使用装锁片锁螺丝单元6对活门盖进行锁螺丝；锁片夹爪68夹持锁片移动到对应的活门盖安装位置，自动调整锁片角度，然后自动进行螺丝锁附；

10)重复步骤6)-步骤9)，通过旋转定位平台的旋转逐步完成切换活门盖、等压差执行活门盖、等压差敏感活门盖的安装、螺丝及锁片的锁附。

本实施例航空航天用发动机配件自动组装机构100及其组装方法通过设置机器人搬运机构，实现发动机调节器壳体、各个零部件、垫片以及垫圈的取料搬运与组装；通过设置螺钉供料单元、垫片垫圈供料单元实现了装配用配件的自动供料；且通过压装单元和装锁片锁螺丝单元的设置，实现了各个零部件的自动压装到位、活门盖的自动锁附安装；还实现了锁片的自动弯折与角度调整，以配合不同位置的锁片安装；整个装配动作实现了全自动化操作，大大提高了装配效率；所有的零部件安装均采用双相机定位，一方面获取抓取位置和安装位置，另一方面获取机器人上零部件抓取位置进行二次定位，多个位置的配合实现基于视觉系统的自动引导对位，大大提高了装配精度，保障了装配质量，满足了航空航天使用要求。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种航空航天用发动机配件自动组装机构，其特征在于：其包括

一旋转固定移载单元，用于承载与固定壳体，并驱动其在上料工位与组装工位之间移动；

一压装单元，用于将各个零部件压装压装到位；

一装锁片锁螺丝单元，用于夹持锁片至装配位置，然后进行螺丝锁付动作；

一水平移载机器人，驱动所述压装单元和所述装锁片锁螺丝单元进行XY轴移动；

一垫片垫圈供料单元；

一螺钉供料单元；

一锁片供料折弯单元，实现锁片供料与折弯；

一机器人搬运机构，用于将壳体搬运到所述旋转固定移载单元上，并将各个待组装的零部件安装到壳体对应的安装位置上，用于将垫圈或垫片从所述垫片垫圈供料单元中取出并安装到壳体对应的安装位置上；用于将装配好的工件从所述旋转固定移载单元上取下放回到流水线的载具上；

一机器人快换夹具单元，配合所述机器人搬运机构进行活动末端的夹具自动更换。

2.如权利要求1所述的航空航天用发动机配件自动组装机构，其特征在于：还包括受所述水平移载机器人驱动进行XY轴移动的断差测量单元；所述断差测量单元包括第五电机、受所述第五电机驱动进行上下运动的位移传感器。

3.如权利要求1所述的航空航天用发动机配件自动组装机构，其特征在于：还包括第一相机与第二相机，所述第一相机设置在所述机器人搬运机构的活动末端，所述第二相机靠近所述垫片垫圈供料单元设置。

4.如权利要求1所述的航空航天用发动机配件自动组装机构，其特征在于：所述机器人搬运机构包括多轴机器人、设置在所述多轴机器人活动末端的第一安装板、固定在所述第一安装板上的柔性补偿模组、设置在所述柔性补偿模组微调末端的快换式夹具。

5.如权利要求1所述的航空航天用发动机配件自动组装机构，其特征在于：所述旋转固定移载单元包括第一气缸、受所述第一气缸驱动进行左右移动的第一支撑板、固定在所述第一支撑板上的第一电机、受所述第一电机驱动进行旋转运动的旋转支撑板、固定在所述旋转支撑板上的若干定位柱与压紧机构。

6.如权利要求1所述的航空航天用发动机配件自动组装机构，其特征在于：所述压装单元包括第四电机、受所述第四电机驱动进行上下运动的压装头。

7.如权利要求1所述的航空航天用发动机配件自动组装机构，其特征在于：所述装锁片锁螺丝单元包括第六电机、受所述第六电机驱动进行上下运动的第三支撑板、固定在所述第三支撑板上的第二气缸与第七电机、受所述第二气缸驱动进行上下运动的锁附模组、位于所述锁附模组末端的批头、可旋转的设置在所述第三支撑板下方的且受所述第七电机驱动进行旋转的旋转轴、固定在所述旋转轴底部的第二安装板、固定在所述第二安装板上的锁片夹爪，所述批头轴向活动贯穿所述旋转轴。

8.如权利要求7所述的航空航天用发动机配件自动组装机构，其特征在于：所述螺钉供料单元包括若干振动供料单元、与所述振动供料单元的输出端一一通过软管连通的螺钉输出单元，所述螺钉输出单元通过智能系统控制对应规格的螺丝输出，所述批头通过吸附方式吸附住所述螺钉输出单元中输出的螺丝。

9.如权利要求1所述的航空航天用发动机配件自动组装机构，其特征在于：所述锁片供料折弯单元包括振动盘、与所述振动盘输出端对接的流道、设置在所述流道下方的直振单元、与所述流道末端对接的承接块、压紧锁片的下压机构、与所述下压机构配合将折弯好后的锁片向上顶出所述承接块的顶升机构、将锁片的一自由端部向上弯折的第一折弯机构以及将锁片的另一自由端部向下弯折的第二折弯机构。

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