CN103358251A - 一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装*** - Google Patents

一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装***,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***、传动***、支撑***、气动***四大部分,本发明具有结构简单、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***
技术领域:本发明涉及一种飞机数字化装配***,特别是一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装***,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***,不仅有效降低了综合成本,也缩短了飞机产品的研制周期。
发明内容:针对上述现有技术的不足,本发明提供一种结构简单、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***,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,本发明采用的技术方案是:一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装***,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***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。
本发明的优点与积极效果为:
本发明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***,设计理念先进,对现有生产工艺是个历史性突破。本发明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***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。本发明采用了模块化机构,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。本发明采用气动方式夹紧,运行稳定,效率高。
4.本发明管理难度小,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是本发明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是本发明双模块结构示意图。
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***,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。
本发明的工作原理为:该多点阵列真空吸盘柔性装配工装***包括:传动***,气动***,支撑***,定位夹紧***四部分组成。其中,所述传动***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***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***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***的主要作用是支撑、固定传动***,使结构稳定、牢靠;定位夹持***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***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***,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***,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。 
3.一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装***,其特征在于:丝杆螺母的上端设有法兰。 
4.一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装***,其特征在于:丝杆螺母通过后法兰盘与轴承连接。 
5.一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装***,其特征在于:吸盘通过气动管路与真空泵连接。 
6.一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装***,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。 
7.一种多点阵列自适应真空吸盘式柔性装配工装***,其特征在于:所述的传动单元为18个。 
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