[發明專利]被動式大擺角柔性定位固持裝置

有效

• 申請號: 201210075989.3
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102581794A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 田威;廖文和;王瑋;沈建新;龔星如;王繼虎
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B25B11/00
• 分類號: B25B11/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

本發明涉及一種被動式大擺角柔性定位固持裝置，為一種飛機蒙皮自動化鉆鉚的定位固持裝置。

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，而且生產批量小。傳統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控鉆鉚工藝。自20世紀90年代初期開始，國外企業開發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字化柔性裝配，極大地提高了生產效率和加工質量。相比而言，我國在蒙皮數控鉆鉚及柔性工裝的研發應用方面較為落后。

文獻“丁韜.TORRESMILL_和TORRESTOOL_系統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TORRESTOOL柔性夾具系統，這套系統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，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部獨立驅動方式。這樣，各單元只需實現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一驅動實現。TORRESTOOL柔性夾具系統和清華大學智能柔性工裝系統都是很有價值的發明，但是它們作為主動式柔性定位固持裝置，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：

1.TORRESTOOL柔性夾具系統驅動系統采用伺服電機驅動，所以內部傳動系統較為復雜，成本高，屬于主動式定位裝置。

2.TORRESTOOL柔性夾具系統和清華大學智能柔性工裝系統均使用了萬向球吸盤。由于結構限制，萬向球吸盤的最大擺角為45°，無法吸附某些大曲率蒙皮。

發明內容

本發明針對現有技術不足，提供一種能夠根據蒙皮的構型調節動軸高度和擺頭角度，并利用機器人或其他數控裝備抓取進行精確定位的被動式大擺角柔性定位固持裝置。

本發明通過以下技術方案實現：

一種被動式大擺角柔性定位固持裝置，包括作動筒、在作動筒內轉動和移動的動軸，以及安裝在動軸頂端的擺頭，擺頭上設置吸盤，吸盤上設置輔助定位固持裝置，擺頭與吸盤之間設置擺頭復位機構；所述作動筒上設置動軸鎖緊裝置，用于固定動軸位置；還包括動軸復位裝置，用于動軸在非工作狀態自動恢復初始位置。

所述被動式大擺角柔性定位固持裝置，擺頭復位機構包括短軸以及彈性部件，所述擺頭上設置有兩個突起結構，所述吸盤設置有一個突起結構，吸盤的突起機構設置在擺頭的兩個突起機構之間，突起機構上開設圓孔，短軸垂直設置在圓孔內，通過彈性部件固定短軸位置。

所述被動式大擺角柔性定位固持裝置，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，螺桿上套設上鎖緊螺母，下鎖緊螺母；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。

所述被動式大擺角柔性定位固持裝置，所述輔助定位固持裝置為至少3個帶定位錐孔的螺栓。

所述被動式大擺角柔性定位固持裝置，所述動軸復位裝置包括上導向柱和下導向柱，下導向柱設置在作動筒上方，上導向柱設置在擺頭下方。

本發明的有益效果為：

本發明在夾持蒙皮時，可以通過機器人抓取，使動軸的Z軸方向移動，具有較高的定位精度。動軸在作動筒中Z軸自由轉動和擺頭的大擺角擺動，使被動式大擺角柔性定位固持裝置具有自動適應蒙皮表面的特性。作動筒內鎖緊裝置使用壓縮空氣，通過擺動氣缸與螺紋組件，可產生60KG的軸向鎖緊力，保證被動式大擺角柔性定位固持裝置定位精度。整個系統均使用壓縮空氣，結構簡單。

被動式大擺角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。被動式大擺角柔性定位固持裝置相較于TORRESTOOL柔性夾具系統的優點和技術改進如下：

第一，被動式大擺角柔性定位固持裝置使用機器人抓取，壓縮空氣來鎖緊動軸和吸附蒙皮。機器人在自動鉆鉚中就需要使用，壓縮空氣成本也較低，所以總成本較低。

第二，被動式大擺角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，使被動式大擺角柔性定位固持裝置結構較簡單，體積也較小。