專利名稱：全氣動柔性定位固持裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種飛機蒙皮自動化鉆鉚的定位固持裝置，尤其是一種全氣動柔性定位固持裝置。
背景技術：
飛機蒙皮作為構成飛機氣動外形的關鍵零件，其外形復雜，尺寸范圍變化大，剛度低，而且生產(chǎn)批量小。傳統(tǒng)加工方法是將蒙皮固定在剛性夾具上，再進行鉆鉚，工作勞動強度大，鉆孔精度低，鉚接質量差。近年來，為了實現(xiàn)蒙皮的精確高效鉆鉚，提高制造質量，國外飛機制造廠商逐漸采用了基于柔性工裝的數(shù)控鉆鉚工藝。自20世紀90年代初期開始， 國外企業(yè)開發(fā)的柔性工裝已被波音、空客、麥道等飛機制造商用于蒙皮、壁板、艙門、機翼等零件的加工制造過程以及飛機的數(shù)字化柔性裝配，極大地提高了生產(chǎn)效率和加工質量。相比而言，我國在蒙皮數(shù)控鉆鉚及柔性工裝的研發(fā)應用方面較為落后。文獻“丁韜.T0RRESMILL_和T0RREST00L_系統(tǒng)蒙皮切邊鉆銑床及柔性夾具裝置 [J].航空制造技術.2007(2) ”中介紹了國外一種名為T0RREST00L柔性夾具系統(tǒng)，這套系統(tǒng)最典型的結構是臥式三軸，它由若干個排架組成，每個排架在計算機程序指令控制下可沿X 軸獨立移動，每個排架上有若干個支撐桿，每個支撐桿可在指令控制下沿Y軸和Z軸方向獨立移動。在國內(nèi)方面，清華大學提出一種基于機器人集中驅動的用于大型薄壁件切削加工的智能柔性工裝系統(tǒng)，其核心思想是通過專用機器人以外部集中驅動的方式取代內(nèi)部獨立驅動方式。這樣，各單元只需實現(xiàn)Z向驅動,無需X、Y向驅動電機和傳動裝置，X、Y向運動由專用機器人統(tǒng)一驅動實現(xiàn)。T0RREST00L柔性夾具系統(tǒng)和清華大學智能柔性工裝系統(tǒng)都是很有價值的發(fā)明，但是它們作為主動式定位固持裝置，雖然有效地解決了飛機蒙皮加工柔性裝夾的問題。但尚有一些不足
T0RREST00L柔性夾具系統(tǒng)驅動系統(tǒng)采用伺服電機驅動，所以內(nèi)部傳動系統(tǒng)較為復雜， 成本高，屬于主動式定位裝置。清華大學智能柔性工裝系統(tǒng)，同時使用機器人及伺服電機驅動，成本較高，同樣屬于主動式定位裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術不足，提出一種能夠根據(jù)蒙皮的構型調節(jié)動軸高度和擺頭角度，并利用機器人或其他數(shù)控裝備阻擋來精確定位的全氣動柔性定位固持裝置。本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)
一種全氣動柔性定位固持裝置，包括作動筒，底板以及設置在作動筒內(nèi)的動軸，動軸的頂端設置萬向吸盤座和吸盤，作動筒固定在底板上，所述作動筒包括用于固定動軸位置的動軸鎖緊裝置和用于動軸回復過程中緩沖的動軸緩沖裝置；還包括氣缸系統(tǒng)，氣缸系統(tǒng)用于驅動動軸的上下移動。所述全氣動柔性定位固持裝置，還包括傳感器，傳感器凸出設置在吸盤上，若有物體接觸傳感器，傳感器將信息傳輸給氣缸系統(tǒng)，氣缸系統(tǒng)改變進氣量來切換動軸速度。
所述全氣動柔性定位固持裝置，所述動軸緩沖裝置為墊圈。所述全氣動柔性定位固持裝置，所述萬向吸盤座可在45°內(nèi)萬向轉動。本發(fā)明的有益效果為
本發(fā)明在夾持蒙皮時，通氣口進氣或抽氣，能使動軸的Z軸方向移動，通過其他設備的輔助能具有較高的定位精度，以及萬向吸盤座的擺動，使定位固持裝置具有自動適應蒙皮表面的特性。作動筒內(nèi)鎖緊裝置使用壓縮空氣，通過擺動氣缸與螺紋組件，可產(chǎn)生50KG以上的軸向鎖緊力，保證定位固持裝置定位精度。整個系統(tǒng)均使用氣動，結構簡單、成本較低。本發(fā)明有益的效果是全氣動柔性定位固持裝置是為了解決飛機蒙皮自動鉆鉚所需柔性夾具。全氣動柔性定位固持裝置相較于主動式柔性夾具系統(tǒng)的優(yōu)點和技術改進如下
第一，全氣動柔性定位固持裝置使用氣動來驅動動軸、鎖緊動軸和吸附蒙皮。在精度相差不大的情況下，成本相較于主動式定位裝置低許多。第二，全氣動柔性定位固持裝置沒有使用伺服電機，沒有復雜的傳動裝置，使全氣動柔性定位固持裝置結構較簡單，體積也較小。第三，全氣動柔性定位固持裝置體積較小，所以能夠密集放置，所提供的支撐點也較多，能夠提高鉆鉚質量。


圖I是本發(fā)明全氣動柔性定位固持裝置結構示意圖2是本發(fā)明全氣動柔性定位固持裝置動軸鎖緊裝置結構示意圖3是本發(fā)明全氣動柔性定位固持裝置定位固持裝置示意圖4是本發(fā)明全氣動柔性定位固持裝置剖面示意圖。圖中1，底板；2，擺動氣缸；3，作動筒；4，墊圈；5，動軸；6，萬向吸盤座；7，吸盤； 8，螺桿；9，第一鎖緊螺母；10，擋圈；11，第二鎖緊螺母；12，端蓋；13，吸盤螺栓；14，活塞； 15，動軸鎖緊裝置；16，傳感器；17，第一進氣口 ； 18，第二進氣口。
具體實施例方式如圖I、圖2、圖4所示，夾持飛機蒙皮用以自動化鉆鉚的全氣動柔性定位固持裝置，包括帶有氣缸系統(tǒng)和動軸鎖緊裝置的作動筒3，以及與作動筒3相連的動軸5和安裝在動軸上的萬向吸盤座6。作動筒3內(nèi)部空間與動軸5、活塞14組成類似于氣缸的作用，通過改變進氣口來改變動軸5運動方向，并使用機器人阻擋來精確定位。其可調整范圍為400_ 以上，且具有很高的定位精度，可滿足不同種類蒙皮的定位固持要求。吸盤7上裝有傳感器16，傳感器未受壓時，氣閥進氣量較大，動軸5快速移動；當傳感器16受壓時，氣閥減少進氣量，動軸慢速移動。動軸鎖緊裝置在作動筒3內(nèi)，當擺動氣缸2通氣帶動螺桿8轉動，通過螺紋配合使鎖緊裝置中的端蓋12反向運動，鎖緊或解鎖動軸5，這套鎖緊裝置的鎖緊力可達50KG以上。 墊圈4用作動軸緩沖裝置，在動軸回復時，起到緩沖作用。動軸頂端的萬向吸盤座，能使吸盤在45°內(nèi)萬向轉動。吸盤10的螺栓16中心有定位錐孔，其他設備的定位銷通過接觸這些定位錐孔來定位。
本發(fā)明的工作過程如下首先，按照飛機蒙皮型面調整動軸位置，機器人移動到指定位置，作動筒3下的第一進氣口 17通入壓縮空氣，驅動動軸沿Z軸正方向移動，直到被機器人阻擋。由于傳感器突出吸盤5_，機器人先接觸傳感器，動軸速度切換到慢速。然后，動軸鎖緊裝置15中的擺動氣缸2進氣，帶動螺桿8轉動，使第一鎖緊螺母9、第二鎖緊螺母11 同時向內(nèi)運動，鎖緊動軸。機器人移出工作區(qū)域，飛機蒙皮移入，在重力作用下萬向吸盤做隨蒙皮型面轉動，自適應蒙皮形狀，接著吸盤7抽氣吸附蒙皮，開始鉆鉚。最后，鉆鉚結束， 吸盤7停止抽氣，松開蒙皮。動軸鎖緊裝置的擺動氣缸2反向進氣，帶動第一鎖緊螺母9、第二鎖緊螺母11松開動軸。作動筒3下第二進氣口 18開始進氣，驅動動軸沿Z軸負方向移動，動軸緩沖裝置在動軸5與作動筒3接觸時進行緩沖。此時，全氣動柔性定位固持裝置恢復到初始狀態(tài)。
權利要求
1.一種全氣動柔性定位固持裝置，其特征在于包括作動筒，底板以及設置在作動筒內(nèi)的動軸，動軸的頂端設置萬向吸盤座和吸盤，作動筒固定在底板上，所述作動筒包括用于固定動軸位置的動軸鎖緊裝置和用于動軸回復過程中緩沖的動軸緩沖裝置；還包括氣缸系統(tǒng)，氣缸系統(tǒng)用于驅動動軸的上下移動。
2.如權利要求I所述全氣動柔性定位固持裝置，其特征在于還包括傳感器，傳感器凸出設置在吸盤上，若有物體接觸傳感器，傳感器將信息傳輸給氣缸系統(tǒng)，氣缸系統(tǒng)改變進氣量來切換動軸速度。
3.如權利要求2所述全氣動柔性定位固持裝置，其特征在于所述動軸鎖緊裝置包括螺桿以及端蓋，端蓋卡設在螺桿兩端，螺桿上套設第一鎖緊螺母，第二鎖緊螺母；還包括擺動氣缸，該擺動氣缸用于帶動螺桿轉動推動鎖緊螺母，從而使得端蓋運動鎖緊或解鎖動軸。
4.如權利要求I或2或3所述全氣動柔性定位固持裝置，其特征在于所述動軸緩沖裝置為墊圈。
5.如權利要求4所述全氣動柔性定位固持裝置，其特征在于所述萬向吸盤座可在 45°內(nèi)萬向轉動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種飛機蒙皮自動化鉆鉚的定位固持裝置——全氣動柔性定位固持裝置，包括作動筒，以及在作動筒內(nèi)移動的動軸，安裝在動軸頂端的萬向吸盤座和吸盤。作動筒上裝有固定整個定位固持裝置的底板、動軸鎖緊裝置和動軸緩沖裝置，作動筒內(nèi)部空間與動軸、活塞組成類似于氣缸的作用，通過變換進氣口來改變動軸運動方向。吸盤上裝有傳感器，能控制氣閥改變進氣量來切換動軸速度為慢速。通過動軸和吸盤的運動，形成一個能夠自動調形，適應不同蒙皮的柔性夾具。
文檔編號B23Q3/00GK102581646SQ20121007598
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權日2012年3月21日
發(fā)明者廖文和, 沈建新, 王瑋, 王繼虎, 田威, 龔星如 申請人:南京航空航天大學