專利名稱：全氣動(dòng)柔性定位固持裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種飛機(jī)蒙皮自動(dòng)化鉆鉚的定位固持裝置，尤其是一種全氣動(dòng)柔性定位固持裝置。
背景技術(shù)：
飛機(jī)蒙皮作為構(gòu)成飛機(jī)氣動(dòng)外形的關(guān)鍵零件，其外形復(fù)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(jìn)行鉆鉚，工作勞動(dòng)強(qiáng)度大，鉆孔精度低，鉚接質(zhì)量差。近年來，為了實(shí)現(xiàn)蒙皮的精確高效鉆鉚，提高制造質(zhì)量，國外飛機(jī)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(jì)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(jī)制造商用于蒙皮、壁板、艙門、機(jī)翼等零件的加工制造過程以及飛機(jī)的數(shù)字化柔性裝配，極大地提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。相文獻(xiàn)“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(shù).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(jié)構(gòu)是臥式三軸，它由若干個(gè)排架組成，每個(gè)排架在計(jì)算機(jī)程序指令控制下可沿X軸獨(dú)立移動(dòng)，每個(gè)排架上有若干個(gè)支撐桿，每個(gè)支撐桿可在指令控制下沿Y軸和Z軸方向獨(dú)立移動(dòng)。在國內(nèi)方面，清華大學(xué)提出一種基于機(jī)器人集中驅(qū)動(dòng)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(jī)器人以外部集中驅(qū)動(dòng)的方式取代內(nèi)部獨(dú)立驅(qū)動(dòng)方式。這樣，各單元只需實(shí)現(xiàn)Z向驅(qū)動(dòng),無需X、Y向驅(qū)動(dòng)電機(jī)和傳動(dòng)裝置，X、Y向運(yùn)動(dòng)由專用機(jī)器人統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。T0RREST00L柔性夾具系統(tǒng)和清華大學(xué)智能柔性工裝系統(tǒng)都是很有價(jià)值的實(shí)用新型，但是它們作為主動(dòng)式定位固持裝置，雖然有效地解決了飛機(jī)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(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以內(nèi)部傳動(dòng)系統(tǒng)較為復(fù)雜，成本高，屬于主動(dòng)式定位裝置。清華大學(xué)智能柔性工裝系統(tǒng)，同時(shí)使用機(jī)器人及伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，成本較高，同樣屬于主動(dòng)式定位裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種能夠根據(jù)蒙皮的構(gòu)型調(diào)節(jié)動(dòng)軸高度和擺頭角度，并利用機(jī)器人或其他數(shù)控裝備阻擋來精確定位的全氣動(dòng)柔性定位固持裝置。本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)—種全氣動(dòng)柔性定位固持裝置，包括作動(dòng)筒，底板以及設(shè)置在作動(dòng)筒內(nèi)的動(dòng)軸，動(dòng)軸的頂端設(shè)置萬向吸盤座和吸盤，作動(dòng)筒固定在底板上，所述作動(dòng)筒包括用于固定動(dòng)軸位置的動(dòng)軸鎖緊裝置和用于動(dòng)軸回復(fù)過程中緩沖的動(dòng)軸緩沖裝置；還包括氣缸系統(tǒng)，氣缸系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)軸的上下移動(dòng)。所述全氣動(dòng)柔性定位固持裝置，還包括傳感器，傳感器凸出設(shè)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(jìn)氣量來切換動(dòng)軸速度。[0009]所述全氣動(dòng)柔性定位固持裝置，所述動(dòng)軸緩沖裝置為墊圈。所述全氣動(dòng)柔性定位固持裝置，所述萬向吸盤座可在45°內(nèi)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型的有益效果為本實(shí)用新型在夾持蒙皮時(shí)，通氣口進(jìn)氣或抽氣，能使動(dòng)軸的Z軸方向移動(dòng)，通過其他設(shè)備的輔助能具有較高的定位精度，以及萬向吸盤座的擺動(dòng)，使定位固持裝置具有自動(dòng)適應(yīng)蒙皮表面的特性。作動(dòng)筒內(nèi)鎖緊裝置使用壓縮空氣，通過擺動(dòng)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(gè)系統(tǒng)均使用氣動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單、成本較低。本實(shí)用新型有益的效果是全氣動(dòng)柔性定位固持裝置是為了解決飛機(jī)蒙皮自動(dòng)鉆鉚所需柔性夾具。全氣動(dòng)柔性定位固持裝置相較于主動(dòng)式柔性夾具系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)改進(jìn)如下第一，全氣動(dòng)柔性定位固持裝置使用氣動(dòng)來驅(qū)動(dòng)動(dòng)軸、鎖緊動(dòng)軸和吸附蒙皮。在精度相差不大的情況下，成本相較于主動(dòng)式定位裝置低許多。第二，全氣動(dòng)柔性定位固持裝置沒有使用伺服電機(jī)，沒有復(fù)雜的傳動(dòng)裝置，使全氣動(dòng)柔性定位固持裝置結(jié)構(gòu)較簡單，體積也較小。第三，全氣動(dòng)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(diǎn)也較多，能夠提高鉆鉚質(zhì)量。

圖I是本實(shí)用新型全氣動(dòng)柔性定位固持裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型全氣動(dòng)柔性定位固持裝置動(dòng)軸鎖緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型全氣動(dòng)柔性定位固持裝置定位固持裝置示意圖；圖4是本實(shí)用新型全氣動(dòng)柔性定位固持裝置剖面示意圖。圖中1，底板；2，擺動(dòng)氣缸；3，作動(dòng)筒；4，墊圈；5，動(dòng)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(dòng)軸鎖緊裝置；16，傳感器；17，第一進(jìn)氣口 ； 18，第二進(jìn)氣口。
具體實(shí)施方式
如圖I、圖2、圖4所示，夾持飛機(jī)蒙皮用以自動(dòng)化鉆鉚的全氣動(dòng)柔性定位固持裝置，包括帶有氣缸系統(tǒng)和動(dòng)軸鎖緊裝置的作動(dòng)筒3，以及與作動(dòng)筒3相連的動(dòng)軸5和安裝在動(dòng)軸上的萬向吸盤座6。作動(dòng)筒3內(nèi)部空間與動(dòng)軸5、活塞14組成類似于氣缸的作用，通過改變進(jìn)氣口來改變動(dòng)軸5運(yùn)動(dòng)方向，并使用機(jī)器人阻擋來精確定位。其可調(diào)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(shí)，氣閥進(jìn)氣量較大，動(dòng)軸5快速移動(dòng)；當(dāng)傳感器16受壓時(shí)，氣閥減少進(jìn)氣量，動(dòng)軸慢速移動(dòng)。動(dòng)軸鎖緊裝置在作動(dòng)筒3內(nèi)，當(dāng)擺動(dòng)氣缸2通氣帶動(dòng)螺桿8轉(zhuǎn)動(dòng)，通過螺紋配合使鎖緊裝置中的端蓋12反向運(yùn)動(dòng)，鎖緊或解鎖動(dòng)軸5，這套鎖緊裝置的鎖緊力可達(dá)50KG以上。墊圈4用作動(dòng)軸緩沖裝置，在動(dòng)軸回復(fù)時(shí)，起到緩沖作用。動(dòng)軸頂端的萬向吸盤座，能使吸盤在45°內(nèi)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)。吸盤10的螺栓16中心有定位錐孔，其他設(shè)備的定位銷通過接觸這些定位錐孔來定位。本實(shí)用新型的工作過程如下首先，按照飛機(jī)蒙皮型面調(diào)整動(dòng)軸位置，機(jī)器人移動(dòng)到指定位置，作動(dòng)筒3下的第一進(jìn)氣口 17通入壓縮空氣，驅(qū)動(dòng)動(dòng)軸沿Z軸正方向移動(dòng)，直到被機(jī)器人阻擋。由于傳感器突出吸盤5mm，機(jī)器人先接觸傳感器，動(dòng)軸速度切換到慢速。然后，動(dòng)軸鎖緊裝置15中的擺動(dòng)氣缸2進(jìn)氣，帶動(dòng)螺桿8轉(zhuǎn)動(dòng)，使第一鎖緊螺母9、第二鎖緊螺母11同時(shí)向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，鎖緊動(dòng)軸。機(jī)器人移出工作區(qū)域，飛機(jī)蒙皮移入，在重力作用下萬向吸盤做隨蒙皮型面轉(zhuǎn)動(dòng)，自適應(yīng)蒙皮形狀，接著吸盤7抽氣吸附蒙皮，開始鉆鉚。最后，鉆鉚結(jié) 束，吸盤7停止抽氣，松開蒙皮。動(dòng)軸鎖緊裝置的擺動(dòng)氣缸2反向進(jìn)氣，帶動(dòng)第一鎖緊螺母9、第二鎖緊螺母11松開動(dòng)軸。作動(dòng)筒3下第二進(jìn)氣口 18開始進(jìn)氣，驅(qū)動(dòng)動(dòng)軸沿Z軸負(fù)方向移動(dòng)，動(dòng)軸緩沖裝置在動(dòng)軸5與作動(dòng)筒3接觸時(shí)進(jìn)行緩沖。此時(shí)，全氣動(dòng)柔性定位固持裝置恢復(fù)到初始狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種全氣動(dòng)柔性定位固持裝置，其特征在于包括作動(dòng)筒，底板以及設(shè)置在作動(dòng)筒內(nèi)的動(dòng)軸，動(dòng)軸的頂端設(shè)置萬向吸盤座和吸盤，作動(dòng)筒固定在底板上，所述作動(dòng)筒包括用于固定動(dòng)軸位置的動(dòng)軸鎖緊裝置和用于動(dòng)軸回復(fù)過程中緩沖的動(dòng)軸緩沖裝置；還包括氣缸系統(tǒng)，氣缸系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)軸的上下移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求I所述全氣動(dòng)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(shè)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(jìn)氣量來切換動(dòng)軸速度。
3.如權(quán)利要求2所述全氣動(dòng)柔性定位固持裝置，其特征在于所述動(dòng)軸鎖緊裝置包括螺桿以及端蓋，端蓋卡設(shè)在螺桿兩端，螺桿上套設(shè)第一鎖緊螺母，第二鎖緊螺母；還包括擺動(dòng)氣缸，該擺動(dòng)氣缸用于帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)鎖緊螺母，從而使得端蓋運(yùn)動(dòng)鎖緊或解鎖動(dòng)軸。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述全氣動(dòng)柔性定位固持裝置，其特征在于所述動(dòng)軸緩沖裝置為墊圈。
5.如權(quán)利要求4所述全氣動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種飛機(jī)蒙皮自動(dòng)化鉆鉚的定位固持裝置——全氣動(dòng)柔性定位固持裝置，包括作動(dòng)筒，以及在作動(dòng)筒內(nèi)移動(dòng)的動(dòng)軸，安裝在動(dòng)軸頂端的萬向吸盤座和吸盤。作動(dòng)筒上裝有固定整個(gè)定位固持裝置的底板、動(dòng)軸鎖緊裝置和動(dòng)軸緩沖裝置，作動(dòng)筒內(nèi)部空間與動(dòng)軸、活塞組成類似于氣缸的作用，通過變換進(jìn)氣口來改變動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)方向。吸盤上裝有傳感器，能控制氣閥改變進(jìn)氣量來切換動(dòng)軸速度為慢速。通過動(dòng)軸和吸盤的運(yùn)動(dòng)，形成一個(gè)能夠自動(dòng)調(diào)形，適應(yīng)不同蒙皮的柔性夾具。
文檔編號(hào)B21J15/42GK202539970SQ20122010837
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)