CN108001708A - 一种飞机机翼对接调姿可重构装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种飞机机翼对接调姿可重构装置，用于飞机机翼对接过程中机翼的短距离移动和自动化定位调姿，该装置将具有高精度移动功能的全向移动车与定位调姿执行机构三坐标调姿***相结合，通过全向移动车上的凹槽和挡块实现与调姿***的定位连接。通过导轨座的定位使得三坐标调姿***与全向移动车精准连接。在使用过程中，依据对大部件定位点的分布，通过更换导轨配合不同数量的调姿***，实现定位机构的可重构特性。再通过两台全向移动车的联合移动控制多调姿***，实现工装的分布式移动和定位调姿功能。最终通过数字化测量设备测量定位点位置反馈数据，并引导装置分步实现机翼对接过程中大部件的调姿。

Description

一种飞机机翼对接调姿可重构装置
技术领域
本发明属于数字化装配装备及技术领域，涉及一种用于飞机机翼对接过程中，机翼的短距离移动和自动化定位调姿的可重构装置。
背景技术
在传统飞机装配模式下，主要采用刚性专用工装，工装数量多、占地面积大、精度及自动化程度低。随着新机型号研制的逐渐增多，传统的刚性专用工装已经不能实现现代飞机多品种、小批量生产的需要，已经成为制约国内飞机装配技术发展的主要因素之一。
专利CN206068194U提出一种可全向移动的机翼安装平台，该机翼安装平台是简单的机翼调姿设备，其原理是在全向移动平台上面搭载着一定数量的支撑机构，然后通过支撑托架对机翼进行定位及调姿，但在飞机实际的研制生产过程中，一旦机翼内部结构发生略微的更新，其调姿平台将无法适用，柔性化程度较低。
发明专利CN101456452公开了一种飞机机身柔性化、自动化调姿方法，该方法由激光跟踪仪测量机身上靶标的空间位置，将测量结果与数字化标准模型进行匹配分析，计算机身姿态，最后控制驱动多个三坐标***单元实现对机身的姿态调整。但在实际装配调姿过程中，***无法实现机翼的短距离移动，还需专用设备将其移动至指定位置，操作较为繁琐。
因此，为了高效精准地实现多种类型机翼的移动、定位与调姿，开发一种具有移动功能且可以实现精准调姿的数字化可重构设备势在必行。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，克服机翼对接过程中自动化程度不高、调姿装置应用单一的问题，本发明提出一种飞机机翼对接调姿可重构装置，该装置可实现平面内的机翼对接过程中的自动化全向移动，并根据不同型号的机翼类型实现快速的工装重构，提高装置在多种型号机翼对接中的利用率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:飞机机翼对接调姿可重构装置，由有凹槽和连接螺栓孔的全向移动车与三坐标调姿***共同组成，通过将三坐标调姿***定位在全向移动车上，实现三坐标调姿***在调姿和对接过程中的移动和调整，其特征在于所述全向移动车是采用全向移动轮，实现调姿***在平面内的全方向移动，转弯半径为0，完成定位托架装置的定位；全向移动车上承载的三坐标数控***为伺服驱动的装置，实现3个相互垂直方向的平移运动；作为部件对接柔性装配***的执行机构，除支撑对接部件外，通过协同控制***运动完成部件的6自由度位姿调整；其中，***是由导轨底座、Z向立柱、X向滑台和Y向滑台组成，导轨底座和下部立柱之间采用直线导轨导向、直线电机驱动、光栅尺反馈，实现Z向传动；X向滑台和Y向滑台均采用直线导轨导向、伺服电机和滚珠丝杠驱动，实现X向、Y向传动；
所述Z向立柱顶端为球窝结构，球窝和与机翼相连接的工艺球头构成球面副，X、Y、Z向安装有行程开关和机械限位，Z向安装有力传感器，通过位置和力的控制来保证机构运动的安全性；在全向移动车上方有与调姿***X轴向导轨座相贴合的凹槽和导轨座的可拆卸定位块，在其驱动下实现工装的全方向移动；
在调姿过程中，全向移动车保持不动，处于制动状态，通过导轨上调姿***的移动，调节定位点的空间位置，通过两台全向移动车上调姿***的联合调整，实现机翼的调姿；三坐标调姿***的导轨座与全向移动车的定位和固定连接；全向移动车上的凹槽和凹槽里挡块配合，通过螺接将导轨定位在凹槽面上，实现三坐标调姿***与全向移动车的定位连接。
有益效果
本发明提出的一种飞机机翼对接调姿可重构装置，用于飞机机翼对接过程中，机翼的短距离移动和自动化定位调姿的可重构装置，将具有高精度移动功能的全向移动车与定位调姿执行机构三坐标调姿***相结合，通过全向移动车上的凹槽和挡块实现与调姿***的定位连接。通过导轨座的定位使得三坐标调姿***与全向移动车精准连接。在使用过程中，依据对大部件定位点的分布，通过更换导轨配合不同数量的调姿***，实现定位机构的可重构特性。再通过两台全向移动车的联合移动控制多调姿***，实现工装的分布式移动和定位调姿功能。最终通过数字化测量设备测量定位点位置反馈数据，并引导装置分步实现机翼对接过程中大部件的调姿。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种飞机机翼对接调姿可重构装置作进一步的详细说明。
图1a、图1b为本发明飞机机翼对接调姿可重构装置结构示意图。
图2为本发明的三坐标调姿***。
图3为本发明的全向移动车。
图4为本发明的导轨定位块。
图中:
1.左全向移动车 2. 1号调姿*** 3.右全向移动车 4. 2号调姿*** 5. 3号调姿*** 6.工艺接头 7.Z向风琴罩 8.导轨仓罩 9.Z向伺服电机 10.支撑柱 11.Y向伺服电机 12.Y向导轨 13.X向风琴罩 14.X向伺服电机 15.X向导轨 16.凹槽 17.挡块18.连接孔
具体实施方式
本实施例是一种飞机机翼对接调姿可重构装置，是将有凹槽和连接螺栓孔的全向移动车与三坐标调姿***共同组成的全向移动数字化调姿可重构装置。适用于机翼机身的对接过程。
参阅图1至图4，本实施例可重构对接调姿装置包含两台全向移动车，两台全向移动车结构完全相同，两台车上承载的共3个调姿***结构完全相同。左全向移动车1上有1个可拆卸的调姿***，右全向移动车2有2个可拆卸调姿***，两台全向移动车及3个调姿***构成了整个飞机机翼对接调姿可重构装置。在左全向移动车1上，包括凹槽16、和定位导轨的挡块17，凹槽16中间是X向导轨15，X向导轨的左端是X向伺服电机14，上面是X向风琴罩13和Y向导轨12，Y向导轨12与X向导轨中的滚珠丝杠连接，Y向导轨左端是Y向伺服电机11，上面是支撑柱10、Z向伺服电机9、导轨仓罩、Z向风琴罩和工艺接头6，通过X、Y、Z向的三个伺服电机和导轨完成顶端工艺接头6的空间移动。
操作过程：
1、在调姿准备阶段，依据机翼的三维模型，综合尺寸、重量和结构因素确定所需定位点的位置。并以图1a中的左全向移动车为基准，确立X向导轨定位挡块17的位置。随后将1号调姿***2的X向导轨15定位在左全向移动车的凹槽16中，再通过导轨连接孔18对导轨进行固定连接，此外，1号调姿***2在X向上采用了X向伺服电机14的方式以满足机翼大距离移动对接的要求。在左全向移动车1上面的X向导轨15上，安装导轨的X轴向风琴罩13，并通过X向导轨上滚珠丝杠与Y向导轨12相连接，通过X向伺服电机14驱动Y向导轨12在X向移动，然后将调姿***的立柱部分，Y向导轨的左端是Y向伺服电机11，并与滚珠丝杠相连，驱动立柱的移动。所述立柱是包含与Y向滚珠丝杠相连接的支撑柱10、支撑柱10上端固定的Z向伺服电机9、包围Z向传动轴的导轨仓罩8和风琴罩7，完成工艺接头6的升降，并最终实现工艺接头在空间中的移动。
2、左全向移动车1及车载1号调姿***2安装完毕后，最后利用激光跟踪仪进行定位调试。另外一台右全向移动车3运动至与左全向移动车1在同一水平面内的垂直位置上，并保持静止。同样依据全向移动车导轨定位凹槽16和导轨定位挡块17安装X向导轨及X向风琴罩13，随后安装在同一X向导轨15的2号调姿***4和3号调姿***5，并在最终形成左全向移动车和右全向移动车处于同一平面内的垂直位置状态，并且具备3个调姿***以连接机翼上指定的3个定位点，完成组合式调姿装置的安装阶段，并准备进入与机翼装配对接阶段。
3、在机翼吊装连接之前，依据机翼三维模型机定位布局，将左全向移动车左、右全向移动车上的三个调姿***进行调整，此时X轴向伺服电机14、Y轴向伺服电机11和Z轴向伺服电机7同时移动，实现定位点在空间内的三坐标移动。
4、紧接着就可将机翼吊装在飞机机翼对接调姿装置上。由于三个调姿***上的Z向立柱顶端为球窝结构，球窝和与机翼相连接的工艺球头6构成球面副，有利于实现机翼的定位点在小范围内的调整。
5、飞机机翼对接调姿装置和机翼连接好之后，随后将机翼运输到装配站位处。此时左全向移动车1和右全向移动车3向装配站位处移动，且两全向移动车相互保持静止，联合移动和运输机翼。
6、随后，包含两台全向移动车的组合式装置移动至指定对接装配站位时，每台全向移动车移动到已经标记好的区域内，由于全向移动车的移动误差为5mm，还远达不到机翼对接的精度，此时使得全向移动车进入制动状态，保持静止。
7、随后，通过控制三个调姿***进机翼空间位置的微调，通过数字化测量设备测量当前定位点的坐标，计算机翼当前的位姿状态，与对接模型中定位点的目标位置进行对比，得到当前定位点所需要调整的数值，并控制三个调姿***的伺服电机将定位点坐标调整相应数值，通过完成机翼的旋转、倾斜和翻滚等操作，在空间内实现机翼的位姿调整，最终在调整好机翼姿态后，两台全向移动车1,全向移动车3在相对位置不变的情况下联合沿着装配方向进行移动，直至对接结束，最终实现机翼的自动化对接装配。

Claims (1)

1.一种飞机机翼对接调姿可重构装置，由有凹槽和连接螺栓孔的全向移动车与三坐标调姿***共同组成，通过将三坐标调姿***定位在全向移动车上，实现三坐标调姿***在调姿和对接过程中的移动和调整，其特征在于:
所述全向移动车是采用全向移动轮，实现调姿***在平面内的全方向移动，转弯半径为0，完成定位托架装置的定位；全向移动车上承载的三坐标数控***为伺服驱动的装置，实现3个相互垂直方向的平移运动；作为部件对接柔性装配***的执行机构，除支撑对接部件外，通过协同控制***运动完成部件的6自由度位姿调整；其中，***是由导轨底座、Z向立柱、X向滑台和Y向滑台组成，导轨底座和下部立柱之间采用直线导轨导向、直线电机驱动、光栅尺反馈，实现Z向传动；X向滑台和Y向滑台均采用直线导轨导向、伺服电机和滚珠丝杠驱动，实现X向、Y向传动；
所述Z向立柱顶端为球窝结构，球窝和与机翼相连接的工艺球头构成球面副，X、Y、Z向安装有行程开关和机械限位，Z向安装有力传感器，通过位置和力的控制来保证机构运动的安全性；在全向移动车上方有与调姿***X轴向导轨座相贴合的凹槽和导轨座的可拆卸定位块，在其驱动下实现工装的全方向移动；
在调姿过程中，全向移动车保持不动，处于制动状态，通过导轨上调姿***的移动，调节定位点的空间位置，通过两台全向移动车上调姿***的联合调整，实现机翼的调姿；三坐标调姿***的导轨座与全向移动车的定位和固定连接；全向移动车上的凹槽和凹槽里挡块配合，通过螺接将导轨定位在凹槽面上，实现三坐标调姿***与全向移动车的定位连接。
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