CN113579672A - 一种基于可动卡板的壁板柔性预装配工装及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于可动卡板的壁板柔性预装配工装及装配方法，包含静态框架、长桁定位卡板、角片定位卡板和控制***，多组长桁定位卡板并列安装在静态框架的上梁、下梁正面滑轨上，可沿X向进行工位切换；角片定位卡板安装在静态框架上梁下表面、下梁上表面边滑轨上，可沿X向进行工位切换，利用Y轴电动推杆、Y轴滑轨可沿Y轴进行工位切换；控制***硬件安装在静态框架腔体内部，控制***软件包括用于实现运动控制的下位机软件和进行人机交互的上位机软件和数据库；单台装配工装可对应多个产品装配的柔性应用。装配时，装配工装***依据所选择的不同的产品装配对象，可自主完成工装工能模块的工位切换及工工作状态切换。

Description

一种基于可动卡板的壁板柔性预装配工装及装配方法

技术领域

本申请涉及飞机装配集约化生产线中的柔性工装技术领域，具体是一种基于可动卡板的壁板柔性预装配工装及装配方法。

背景技术

飞机装配是飞机制造环节中的重要环节，大飞机机身壁板装配工作是飞机结构装配的重要组成部分，占飞机部件装配工作量的15％以上。传统工艺方法，壁板装配需要在专用的装配型架上完成产品定位、夹持、制孔、连接等工作，其特有属性是需要工人上万次的重复几个简单工序。

随着科技进步，航空制造及其相关的专业技术能力不断提升，大飞机机身壁板产品装配已经进入到自动化设备替代人工的阶段，其中壁板产品的制孔、铆接工作由自动钻铆机完成，壁板产品在装配型架上仅需要完成预组合工作，壁板产品在装配型架上工作周期缩短75％以上，在此情况下，壁板产品一对一专用的传统装配型架生产高效的优势消失，而且表现出占用生产资源较多的劣势，如厂房面积等，现迫切需要开发一种壁板柔性预装配工装，同时满足多个壁板产品预组合装配的需求，提高大飞机机身壁板装配工装的标准化程度、自动化程度，进而实现未来飞机装配生产线的集约化、智能化。

发明内容

本申请目的是提供一种基于可动卡板的壁板柔性预装配工装及装配方法，该壁板柔性预装配工装及装配方法适用于满足多个壁板产品预组合装配的需求。

一种基于可动卡板的壁板柔性预装配工装，包含静态框架、长桁定位卡板、角片定位卡板和控制***；所述的静态框架由上梁、下梁、左立柱、右立柱拼装组成，在上梁、下梁正面设置有X向的用于长桁定位卡板运动的滑轨和齿条，在上梁下表面、下梁上表面设置有X向的用于角片定位卡板运动的滑轨和齿条；所述的长桁定位卡板安装在静态框架上梁、下梁正面的X向滑轨上，多组长桁定位卡板并列设置；所述的角片定位卡板安装在静态框架上梁下表面、下梁上表面的X向滑轨上。静态框架的上梁、下梁、左立柱、右立柱为钢板焊接的腔体结构,上梁、下梁、左立柱、右立柱通过螺栓连接。

长桁定位卡板包含蒙皮内形卡板、长桁定位夹持模块、蒙皮边缘***、蒙皮压紧带、角座、转接板、电机和齿轮，多个长桁定位夹持模块安装在蒙皮内形卡板两侧，蒙皮边缘***安装在蒙皮内形卡板下方和侧面，蒙皮内形卡板通过角座与上、下两处转接板连接，两组电机上装有齿轮，分别安装在上、下两处转接板上，与静态框架上梁、下梁正面滑轨、齿条配合工作，实现长桁定位卡板沿X向运动进行工位切换。角片定位卡板包含卡板、角片夹持模块、角座、Y轴转接板、Y轴电动推杆、Y轴滑轨、X向转接板、电机和齿轮，多个角片夹持模块安装在角片卡板上，角片卡板通过角座与上、下两处Y轴转接板连接，上、下两处Y轴转接板通过Y轴滑轨与X向转接板连接，Y轴电动推杆安装在X向转接板与Y轴转接板之间，电动推杆固定端与X向转接板连接，移动端与Y轴转接板连接，实现角片定位卡板沿Y轴运动进行工位切换，两组电机上装有齿轮，分别安装在上、下两处X向转接板上，与静态框架上梁下表面、下梁上表面滑轨、齿条配合工作，实现角片定位卡板沿X向运动进行工位切换。

控制***硬件安装在静态框架腔体内部，控制***软件包括用于实现运动控制的下位机软件、进行人机交互的上位机软件及数据库，实现对工装装配流程、长桁定位卡板和角片定位卡板工位切换的控制，以及工装状态实时监测。数据库记录着用于对应产品装配的角片定位卡板、多组长桁定位卡板的工位信息，以及各长桁定位夹持模块、蒙皮边缘***、角片夹持模块的工作状态。

一种基于可动卡板的壁板柔性装配方法，包含以下步骤：

1角片定位卡板、多组长桁定位卡板位置归零，各长桁定位夹持模块、角片夹持模块工作状态归零至开合状态；

2在控制***软件的人机交互界面选择所要装配的产品信息，角片定位卡板、多组长桁定位卡板自动沿X向自动到达对应的工作位置；

3完成长桁产品上架、定位、夹持；

4完成蒙皮产品上架、定位、夹持；

5控制***控制所有长桁定位夹持模块沿长桁轴线方向同步移动，完成长桁基于蒙皮内形的自适应定位；

6控制***控制角片定位卡板沿Y轴运动到达首个工作位置，完成该站位角片的上架、定位、夹持、连接，后续在人机交互界面下达工位切换命令，角片定位卡板沿X向、Y轴自动切换相应工位，串行完成所有角片装配工作；

7完成蒙皮与长桁的预装配，产品下架；

8重复第3-7步骤，可按需完成其它壁板产品的预装配。

本发明的有益效果在于：单台预装配工装可对应多个产品装配柔性应用，大量减少了同类装配工装数量，可较大程度节约工装制造成本，减少对厂房面积等生产资源的占用；装配工装上长桁、角片定位和夹持等功能模块可同步自主完成执行动作，解放了人工资源占用，同时提升了产品装配质量的稳定性；长桁外形方向实现了自适应定位，优化了装配流程，装配效率得以提高；工装卡板结构可移动，串行设计串行应用，减少了装配工装上的冗余结构，装配工装可操作性得以提升；提高了大飞机机身壁板装配工装的标准化程度、自动化程度。

以下结合实施例附图对本申请作进一步详细描述。

附图说明

图1基于可动卡板的壁板柔性预装配工装示意图。

图2长桁定位卡板示意图。

图3角片定位卡板示意图。

图中编号说明：1静态框架、2上梁、3下梁、4左立柱、5右立柱、6长桁定位卡板X向运动的滑轨和齿条、7角片定位卡板X向运动滑轨和齿条、8长桁定位卡板、9蒙皮内形卡板、10长桁定位夹持模块、11蒙皮边缘***、12蒙皮压紧带、13角座、14转接板、15电机、16齿轮、17角片定位卡板、18卡板、19角片夹持模块、20Y轴转接板、21Y轴电动推杆、22Y轴滑轨、23X向转接板、24人机界面。

具体实施方式

参见附图1-3，本申请的一种基于可动卡板的壁板柔性预装配工装，包含静态框架1、长桁定位卡板8、角片定位卡板17和控制***；所述的静态框架主体由上梁2、下梁3、左立柱4、右立柱5螺纹连接拼装组成，在上梁2、下梁3正面设置有用于长桁定位卡板X向运动的滑轨和齿条6，在上梁2下表面、下梁3上表面设置有用于角片定位卡板X向运动滑轨和齿条7；长桁定位卡板8安装在静态框架的上梁2、下梁3正面滑轨滑轨和齿条6上，多组长桁定位卡板并列设置；角片定位卡板17安装在静态框架上梁2下表面、下梁3上表面滑轨和齿条7上。

静态框架的上梁2、下梁3、左立柱4、右立柱5为钢板焊接的腔体结构。

长桁定位卡板8包含蒙皮内形卡板9、长桁定位夹持模块10、蒙皮边缘***11、蒙皮压紧带12、角座13、转接板14、电机15和齿轮16，多个长桁定位夹持模块10安装在蒙皮内形卡板9两侧，蒙皮边缘***11安装在蒙皮内形卡板9下方和侧面，蒙皮内形卡板9通过角座13与上、下两处转接板14连接，两组电机15上装有齿轮16，分别安装在上、下两处转接板14上，与静态框架上梁2、下梁3正面滑轨和齿条6配合工作，实现长桁定位卡板沿X向运动进行工位切换。

长桁定位夹持模块10在长桁轴线方向上具备一定的行程，可自主移动。

角片定位卡板17包含卡板18、角片夹持模块19、角座13、Y轴转接板20、Y轴电动推杆21、Y轴滑轨22、X向转接板23、电机15和齿轮16,多个角片夹持模块19安装在卡板18上，卡板18通过角座13与上、下两处Y轴转接板20连接，上、下两处Y轴转接板20通过Y轴滑轨22与X向转接板23连接，Y轴电动推杆21安装在X向转接板23与Y轴转接板20之间，电动推杆21固定端与X向转接板23连接，移动端与Y轴转接板20连接，实现角片定位卡板17沿Y轴运动进行工位切换，两组电机15上装有齿轮16，分别安装在上、下两处X向转接板23上，与静态框架1上梁2下表面、下梁3上表面滑轨和齿条7配合工作，实现角片定位卡板17沿X向运动进行工位切换。

控制***硬件安装在静态框架1腔体内部，控制***软件包括用于实现运动控制的下位机软件和进行人机交互的上位机软件和数据库，实现对工装装配流程、长桁定位卡板及角片定位卡板工位的控制，以及工装状态实时监测。

数据库记录着用于对应产品装配的角片定位卡板、多组长桁定位卡板的工位信息，以及各长桁定位夹持模块、蒙皮边缘***、角片夹持模块的工作状态。

本申请还提供一种基于可动卡板的壁板柔性装配方法，包含以下内容：1)使用上述的一种基于可动卡板的壁板柔性预装配工装2)工装***开机完成工装自检，角片定位卡板17、多组长桁定位卡板8位置归零，各长桁定位夹持模块10、角片夹持模块19工作状态归零至开合状态；3)在人机界面24选择所要装配的产品信息，角片定位卡板17、多组长桁定位卡板8自动沿X向自动到达对应的工作位置；4)完成长桁产品上架、定位、夹持；5)完成蒙皮产品上架、定位、夹持；6)控制***控制所有长桁定位夹持模块10沿长桁轴线方向同步移动，完成长桁基于蒙皮内形的自适应定位；7)控制***控制角片定位卡板17沿Y轴运动到达首个工作位置，完成该站位角片的上架、定位、夹持、连接，后续在人机界面24下达工位切换命令，角片定位卡板17沿X向、Y轴自动切换相应工位，串行完成所有角片装配工作；8)完成蒙皮与长桁与装配，产品下架；9)重复第3)～8)步骤，可按需完成其它壁板产品的预装配。

Claims (7)

1.一种基于可动卡板的壁板柔性预装配工装，其特征在于包含静态框架、长桁定位卡板、角片定位卡板和控制***；所述的静态框架由上梁、下梁、左立柱、右立柱拼装组成，在上梁、下梁正面设置有X向的用于长桁定位卡板运动的滑轨和齿条，在上梁下表面、下梁上表面设置有X向的用于角片定位卡板运动的滑轨和齿条；所述的长桁定位卡板安装在静态框架上梁、下梁正面的X向滑轨上，多组长桁定位卡板并列设置；所述的角片定位卡板安装在静态框架上梁下表面、下梁上表面的X向滑轨上。

2.根据权利要求1所述的一种基于可动卡板的壁板柔性预装配工装，其特征在于所述的静态框架的上梁、下梁、左立柱、右立柱为钢板焊接的腔体结构,上梁、下梁、左立柱、右立柱通过螺栓连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于可动卡板的壁板柔性预装配工装，其特征在于所述的长桁定位卡板包含蒙皮内形卡板、长桁定位夹持模块、蒙皮边缘***、蒙皮压紧带、角座、转接板、电机和齿轮，多个长桁定位夹持模块安装在蒙皮内形卡板两侧，蒙皮边缘***安装在蒙皮内形卡板下方和侧面，蒙皮内形卡板通过角座与上、下两处转接板连接，两组电机上装有齿轮，分别安装在上、下两处转接板上，与静态框架上梁、下梁正面滑轨、齿条配合工作，实现长桁定位卡板沿X向运动进行工位切换。

4.根据权利要求1所述的一种基于可动卡板的壁板柔性预装配工装，其特征在于所述的角片定位卡板包含卡板、角片夹持模块、角座、Y轴转接板、Y轴电动推杆、Y轴滑轨、X向转接板、电机和齿轮，多个角片夹持模块安装在角片卡板上，角片卡板通过角座与上、下两处Y轴转接板连接，上、下两处Y轴转接板通过Y轴滑轨与X向转接板连接，Y轴电动推杆安装在X向转接板与Y轴转接板之间，电动推杆固定端与X向转接板连接，移动端与Y轴转接板连接，实现角片定位卡板沿Y轴运动进行工位切换，两组电机上装有齿轮，分别安装在上、下两处X向转接板上，与静态框架上梁下表面、下梁上表面滑轨、齿条配合工作，实现角片定位卡板沿X向运动进行工位切换。

5.根据权利要求1所述的一种基于可动卡板的壁板柔性预装配工装，其特征在于所述的控制***硬件安装在静态框架腔体内部，控制***软件包括用于实现运动控制的下位机软件、进行人机交互的上位机软件及数据库，实现对工装装配流程、长桁定位卡板和角片定位卡板工位切换的控制，以及工装状态实时监测。

6.根据权利要求5所述的一种基于可动卡板的壁板柔性预装配工装，其特征在于所述的数据库记录着用于对应产品装配的角片定位卡板、多组长桁定位卡板的工位信息，以及各长桁定位夹持模块、蒙皮边缘***、角片夹持模块的工作状态。

7.一种基于可动卡板的壁板柔性装配方法，其特征在于包含以下步骤：

7-1角片定位卡板、多组长桁定位卡板位置归零，各长桁定位夹持模块、角片夹持模块工作状态归零至开合状态；

7-2在控制***软件的人机交互界面选择所要装配的产品信息，角片定位卡板、多组长桁定位卡板自动沿X向自动到达对应的工作位置；

7-3完成长桁产品上架、定位、夹持；

7-4完成蒙皮产品上架、定位、夹持；

7-5控制***控制所有长桁定位夹持模块沿长桁轴线方向同步移动，完成长桁基于蒙皮内形的自适应定位；

7-6控制***控制角片定位卡板沿Y轴运动到达首个工作位置，完成该站位角片的上架、定位、夹持、连接，后续在人机交互界面下达工位切换命令，角片定位卡板沿X向、Y轴自动切换相应工位，串行完成所有角片装配工作；

7-7完成蒙皮与长桁的预装配，产品下架；

7-8重复第3-7步骤，可按需完成其它壁板产品的预装配。

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