[發明專利]雙向爬行輕型移動式并聯法向制孔裝置

有效

• 申請號: 201410137727.4
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN103962847A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 王珉;陳文亮;王謝苗;張得禮;鮑益東
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23Q1/25
• 分類號: B23Q1/25
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

技術領域

本發明涉及一種機械加工裝置，尤其是一種用于飛機裝配過程中在飛機蒙皮表面二維移動、定位、調姿的雙向爬行輕型移動式并聯法向制孔機構，可作為飛機機身裝配中制孔、緊固件安裝系統、甚至鉚接的運載移動平臺，具體地說是一種結構質量輕，成本低，控制簡單的雙向爬行輕型移動式并聯法向制孔裝置。

背景技術

眾所周知，機械連接是飛機結構采用的主要連接方法，一架大型飛機上大約有150萬～200萬個鉚釘和螺栓，為了滿足現代飛機高壽命的要求，首先要保證機械連接的安全性和可靠性。近年來，為保證飛機裝配質量，提高機體的疲勞壽命，并實現大批量生產的低成本和高效率，以B787， A380等為代表的現代新型大型飛機裝配過程中大量采用了自動化裝配技術。飛機自動化裝配系統的發展主要為兩個方向。一種是成本較高的、適用于批量較大產品的大型專用自動化裝配系統，如MPAC、VPAC等。另一種是成本較低的、適用于批量較小產品的輕型自動化裝配系統，該種系統的發展方向為輕型化、柔性化、模塊化，目前其典型代表有基于工業機器臂自動裝配系統、柔性軌道自動化裝配系統、爬行機器人裝配系統等。

基于工業機器臂自動裝配系統是利用目前成熟的工業機器臂為設備基體，配合相應功能組合的末端執行器組成自動化裝配系統。其具有基體結構成熟，集成實現較為容易，工作靈活等優點，但存在活動范圍較小、結構較大和可移動性差等缺點。

基于柔性軌道的自動化裝配系統，則是以柔性軌道為平臺，吸附在表面上，配上相應的末端執行器，完成自動化制孔等工作，如波音公司申請的中國發明專利CN200580025525.X所公開的柔性軌道多軸工具機及方法。但是，這種基于柔性軌道的自動化裝配系統存在結構較大和裝卸麻煩的缺點，對工裝的要求較多，工作前期準備時間較長等缺點。

爬行機器人裝配系統，是一種多足并聯移動式爬行機構，配有專用的末端執行器實現自動化制孔。目前國外與國內的相關系統均以八足交替為代表，如南京航空航天大學申請的中國發明專利CN201310030879.X所公開的能在工件表面行走和調姿的自主移動機構，不論國內和國外的飛機裝配用八足爬行機器人只能實行單一環向爬行，爬行完一圈之后，只能將機器人吊起人為地進行側向移動，不具有二維移動。尤其在收縮筒段件等雙曲率蒙皮上應用時，僅有的單一環向爬行能力，會使機器人運動軌跡發生傾斜而無法滿足實際應用需求。其系統至少要用到12個電機，結構復雜，集成度太高，重量控制難，12軸及以上的控制系統復雜，制孔時八足并聯聯動對于控制系統要求很高，不可避免帶來了成本較高等缺點。

發明內容

本發明的目的是針對現有的多足并聯移動式爬行機構只能實現單向移動且所需驅動電機多，導致加工效率低，換行加工不便和重量大、控制復雜等一系列問題，設計一種較輕型，控制簡單，成低本的雙向爬行輕型移動式并聯法向制孔機構。

本發明的技術方案是：

一種雙向爬行輕型移動式并聯法向制孔裝置，它包括外框1、終端執行機構固定架2和末端執行器6，其特征是所述的外框1的四角分別連接有一個能升降的外升降腿3；所述的終端執行機構固定架2的兩側分別與外框1內側的安裝在X向導軌1-3上的X向滑塊1-7相連的同時，終端執行機構固定架2的一側還與懸置于外框1上的外框連接板1-4相連，外框連接板1-4上安裝有X向絲杠螺母，X向絲杠1-2旋裝在所述的X向絲杠螺母中并與安裝在外框1上的X向驅動電機1-5相連；所述的終端執行機構固定架2上安裝有Y向電機2-4，Y向電機2-4與Y向絲杠2-3相連，Y向絲杠螺母安裝在懸置于終端執行機構固定架2上的末端執行器連接板2-7上，末端執行器安裝板6-1與末端執行器連接板2-7相連的同時與安裝在終端執行機構固定架2上的Y向滑塊2-8相連，Y向滑塊安裝在Y向導軌2-2上，所述的末端執行器6固定在末端執行器安裝板6-1上；所述的末端執行器6固定不動，X向驅動電機1-5驅動X向絲杠1-2運動，由于X向絲框螺母固定不動，因此迫使外框1上的X向導軌作相對于X向滑塊的移動從而實現外框的X向移動，所述的末端執行器6固定不動，Y向驅動電機2-5驅動Y向絲杠2-3運動，由于Y向絲杠螺母不動，從而迫使終端執行機構固定架2的Y向導軌2-2作相對于Y向滑塊2-8的移動從而通過終端執行機構固定架2帶動整個外框1實現Y向的移動；外框1固定狀態下，X向驅動電機工作帶動X向絲杠螺母作X向移動從而帶動末端執行器沿X方向移動，外框1固定狀態下，Y向電機工作帶動Y向絲杠轉動從而迫使Y向絲杠螺母帶動末端執行器作Y向的移動。