[發明專利]用于復材裝配中間隙測量-補償的機器人及間隙補償方法

有效

• 申請號: 201910097546.6
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109910309B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 岳烜德;安魯陵;蔡躍波
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B29C65/00
• 分類號: B29C65/00
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 閆彪

本發明涉及一種用于復材裝配中間隙測量?補償的機器人及間隙補償方法，該機器人包括四部分，其中集成運動裝置包括導軌和可沿導軌移動的底盤；所述間隙測量裝置包括由滑軌和滑塊構成的移動副、懸臂以及用于驅動所述滑塊沿滑軌移動的步進電機，所述滑軌固定在底盤上；所述懸臂的首端與滑塊固接，所述懸臂的末端安裝有間隙測量頭；所述填隙補償裝置包括蠕動泵、液體墊片儲箱和軟管；所述控制裝置用于接收應變片測量的應變值并控制集成運動裝置的速度。該方法包括：標定間隙測量裝置、制備液體墊片、安裝機器人和實施間隙測量與間隙補償四個步驟。本發明實現了飛機復合材料裝配結構間隙測量與填隙補償操作的自動化，減輕了勞動強度，提高了裝配效率。

技術領域

本發明涉及一種用于復材裝配中間隙測量-補償的機器人及間隙補償方法，屬于飛機裝配技術領域。

背景技術

復合材料憑借其優異的力學性能，在現代航空制造業中得到了廣泛應用。但復合材料在使用的過程中還存在一些問題，例如，受成型工藝方法限制，復合材料構件成型精度不高，厚度方向誤差、平面度、角度偏差較大。復合材料大量使用半模成型，其貼模面表面質量較高，但由于固化過程中樹脂的流動、纖維和樹脂熱膨脹系數差異等原因，非貼模面質量較差。成型過程中形成的幾何誤差會給后續的裝配工作帶來困難，相互配合的復合材料構件間往往產生干涉或間隙，遇到干涉問題時，可以通過銑削構件表面的玻璃纖維犧牲層解決；當遇到較小的間隙時，可以直接進行強迫裝配，通過螺栓預緊力消除間隙，對結構不會產生明顯的影響，如果間隙較大，強迫裝配會導致構件中產生較大的裝配應力，部分區域甚至可能出現損傷，因此必須在間隙內填充墊片，包括液體墊片、可剝墊片或固體墊片等，其中填隙補償操作中液體墊片使用范圍最廣，使用量最大。液體墊片包含兩個組分，即環氧樹脂基體與固化劑，使用時將二者按照一定比例均勻混合，接著將其涂覆到間隙處，液體墊片會在室溫下完成固化。

在目前的生產實踐中，復材構件裝配時間隙測量-補償主要依賴人工操作，具體的工藝方案為：構件定位-夾緊-間隙測量與標記-壁板下架-填隙補償-壁板上架-墊片固化-制孔-連接。其中，間隙測量主要使用塞尺，由人工操作測量不同位置間隙的大小，并做標記，作為填隙補償的依據。測量完成后，將其中一個部件（一般是壁板）下架，在骨架的相應位置涂覆液體墊片，并在液體墊片上覆蓋一層隔離膜。再將壁板上架進行定位與夾緊操作，使流動的液體墊片充分填充間隙，擠出并清理多余的液體墊片。液體墊片完全固化后，撤除隔離膜，進行制孔和連接等操作。

但復材裝配中的填隙補償嚴重依賴人工操作，不但費時費力，而且自動化程度較低。目前的研究中還未發現能夠自動地進行裝配間隙測量與填補液體墊片的機器人。

發明內容

本發明要解決技術問題是：提供一種可以自動地測量裝配間隙大小并在其中填充液體墊片的間隙測量-補償機器人及間隙補償方法，從而提高復材的裝配效率，減少裝配成本。

為了解決上述技術問題，本發明提出的技術方案之一是：一種用于復材裝配中間隙測量-補償的機器人，由集成運動裝置、間隙測量裝置、填隙補償裝置與控制裝置構成；

所述集成運動裝置包括導軌和底盤，所述導軌的底部固設有多個真空吸盤，所述導軌的兩側面沿長度方向設有條形的凸緣，所述底盤的底部安裝有兩排滾輪，所述滾輪上設有與凸緣相匹配的環形凹槽，所述導軌的兩側的凸緣分別卡入兩排滾輪內從而使底盤附著在導軌上；所述底盤的頂部安裝有用于驅動滾輪沿導軌移動的減速電機；

所述間隙測量裝置包括由滑軌和滑塊構成的移動副、懸臂以及用于驅動所述滑塊沿滑軌移動的步進電機，所述滑軌固定在底盤上；所述懸臂的首端與滑塊固接，所述懸臂的末端安裝有間隙測量頭，所述間隙測量頭由上、下兩條弧形的金屬片對合形成的環狀金屬帶構成，所述上、下金屬片上分別設有應變片；

所述填隙補償裝置包括蠕動泵、液體墊片儲箱和軟管，所述蠕動泵的入口端與液體墊片儲箱連通，所述蠕動泵的出口端與固定在懸臂上的軟管連接，所述軟管在使用時用于將液體墊片輸送到待填充間隙內，所述蠕動泵的流速保持恒定；