[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于柔性工裝的桁架定位裝置及定位方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710121363.4
• 申請(qǐng)日: 2017-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106839982A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京天恒長(zhǎng)鷹科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/00
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11619
• 代理人: 佟林松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種桁架定位裝置及定位方法，具體涉及一種基于柔性工裝的桁架定位裝置及定位方法。

背景技術(shù)

桁架結(jié)構(gòu)是工程應(yīng)用領(lǐng)域最常用，也是效率較高的一種結(jié)構(gòu)形式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、形式多樣、受力合理、空間適應(yīng)強(qiáng)、結(jié)構(gòu)布置靈活和施工方便等特點(diǎn),因此應(yīng)用范圍非常廣。

目前，桁架結(jié)構(gòu)一般由上弦桿、下弦桿、斜桿、腹桿和鉸接節(jié)點(diǎn)組成，零件之間通過(guò)螺接或焊接進(jìn)行組合，在組裝的過(guò)程中通常采用剛性工裝對(duì)零件進(jìn)行定位以協(xié)調(diào)其空間位置精度。雖然這種基于剛性工裝的定位方法可以達(dá)到較高的定位精度，但在實(shí)際應(yīng)用中卻存在著以下弊端：

1)基于剛性工裝的定位方法定位協(xié)調(diào)能力和容差能力較差，對(duì)零件尺寸的公差要求苛刻；

2)剛性工裝與零件接口互換性差，需要使用大量不同規(guī)格的工裝接頭才能滿(mǎn)足復(fù)雜工況的作業(yè)要求；且接口調(diào)節(jié)能力有限，無(wú)法補(bǔ)償因裝配應(yīng)力、焊接應(yīng)力引起的結(jié)構(gòu)變形；

3)剛性工裝通用性差，往往在產(chǎn)品定型之前需要投入多套工裝或?qū)ぱb反復(fù)改造才能滿(mǎn)足不同階段的產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)，從而造成了嚴(yán)重的成本浪費(fèi)。尤其在新產(chǎn)品研發(fā)初期，工裝成本占據(jù)著研發(fā)總成本的30％以上，隨著不成熟產(chǎn)品的改進(jìn)、工藝方法的優(yōu)化，傳統(tǒng)工裝也會(huì)大批量的更新迭代，既浪費(fèi)時(shí)間又增加生產(chǎn)成本，不利于企業(yè)發(fā)展。

可見(jiàn)，在產(chǎn)品研發(fā)、制造過(guò)程中，工藝往往占據(jù)著重要角色，尤其核心工藝更是企業(yè)品牌、效率、質(zhì)量和利潤(rùn)的關(guān)鍵，但是好的工藝往往需要合理、高效、精準(zhǔn)、可靠的工裝作為支撐以達(dá)到預(yù)期的工藝目的。因此，亟待開(kāi)發(fā)一種基于柔性工裝的桁架定位裝置及定位方法，以期解決桁架定位裝配過(guò)程中存在的一系列問(wèn)題，例如如何提高零件定位協(xié)調(diào)能力和容差能力，消除零件產(chǎn)生的裝配應(yīng)力，提高焊接變形或熱變形的補(bǔ)償調(diào)節(jié)能力，提高工裝的通用性，減少研發(fā)階段的工裝投入；提高工裝與零件接口的互換性，減少接頭數(shù)量和規(guī)格等；

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種基于柔性工裝的桁架定位裝置，包括基座，所述基座上面設(shè)置有至少兩組能沿基座水平移動(dòng)的托架；所述托架上相對(duì)設(shè)置若干柔性定位接頭支座，所述柔性定位接頭支座能夠沿所述托架橫向相對(duì)移動(dòng)；所述柔性定位接頭支座上部設(shè)置有若干柔性定位接頭；所述柔性定位接頭能夠沿所述柔性定位接頭支座縱向相對(duì)移動(dòng)；所述柔性定位接頭上具有活動(dòng)關(guān)節(jié)，所述活動(dòng)關(guān)節(jié)在一定的范圍內(nèi)能任意轉(zhuǎn)動(dòng)，且具有自鎖功能；所述裝置還包括激光跟蹤儀，并在柔性定位接頭活動(dòng)關(guān)節(jié)的測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)上安裝的光學(xué)反射器。

進(jìn)一步，所述基座上頂面設(shè)置有兩根水平導(dǎo)軌，兩個(gè)側(cè)面分別設(shè)置側(cè)向?qū)к墸鏊揭苿?dòng)的托架通過(guò)底部固定的兩個(gè)水平聯(lián)動(dòng)滑塊和托架側(cè)部安裝的兩個(gè)垂向可伸縮滑塊分別與水平導(dǎo)軌和側(cè)向?qū)к夋溄佣鴮?shí)現(xiàn)水平移動(dòng)。

進(jìn)一步，拖架上還包括分別安裝于托架兩個(gè)側(cè)面上的鎖定機(jī)構(gòu)；用于鎖定托架與基座。

進(jìn)一步，所述柔性定位接頭支座為兩個(gè)，且所述托架上設(shè)置橫向絲桿，所述兩個(gè)柔性定位接頭支座與所述橫向絲桿連接實(shí)現(xiàn)兩個(gè)柔性定位接頭支座橫向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步，每個(gè)柔性定位接頭支座上的柔性定位接頭為兩個(gè)，且所述柔性定位接頭支座上設(shè)置縱向絲桿，所述柔性定位接頭與所述縱向絲桿連接實(shí)現(xiàn)兩個(gè)柔性定位接頭沿所述柔性定位接頭支座縱向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步，所述基座采用箱梁焊接結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌安裝面的平面度不小于0.08mm/M，粗糙度Ra小于1.6；所述每組接頭支座對(duì)應(yīng)于柔性定位接頭安裝面的平面度小于0.1mm；所述每組絲杠選用定位型絲杠，精度等級(jí)不低于C7。

本發(fā)明水平導(dǎo)軌、側(cè)向?qū)к壟c滑塊，根據(jù)工裝的負(fù)載要求，選擇匹配的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)；鎖定機(jī)構(gòu)應(yīng)操作方便，鎖定可靠，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)。

本發(fā)明進(jìn)一步的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種基于柔性工裝的桁架定位裝置的定位方法，包括以下操作步驟：

1)將基于柔性工裝的桁架定位裝置在平臺(tái)上進(jìn)行固定、校準(zhǔn)后，然后在柔性定位接頭活動(dòng)關(guān)節(jié)的測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)上安裝帶有光學(xué)反射器的激光跟蹤儀，接著打開(kāi)激光跟蹤儀，通過(guò)識(shí)別桁架定位裝置上設(shè)定的基準(zhǔn)面建立測(cè)量坐標(biāo)系原點(diǎn)；

2)按照坐標(biāo)參數(shù)表，依次移動(dòng)托架至對(duì)應(yīng)位置，誤差控制在±2mm以?xún)?nèi)，并用鎖定機(jī)構(gòu)將滑動(dòng)托架與基座鎖緊；

3)逐一轉(zhuǎn)動(dòng)橫向絲杠，調(diào)整接頭支座的橫向位置；然后將零件與柔性定位接頭固聯(lián)，旋轉(zhuǎn)縱向絲杠，調(diào)整零件的縱向位置；

4)通過(guò)帶有光學(xué)反射器的激光跟蹤儀測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，采集數(shù)據(jù)；依照采集數(shù)據(jù)及數(shù)字模型數(shù)據(jù)的偏差，對(duì)托架、接頭支座及柔性定位接頭進(jìn)行微調(diào)，直至消除誤差。