專利名稱：自動(dòng)鉆鉚柔性托架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種機(jī)械加工エ裝設(shè)備，尤其是ー種復(fù)雜形面上鉆鉚加工使用的エ裝夾具，具體地說(shuō)是ー種航空壁板自動(dòng)鉆鉚機(jī)的エ件調(diào)姿操作用的自動(dòng)鉆鉚柔性托架。
背景技術(shù)：
自動(dòng)鉆鉚托架調(diào)姿系統(tǒng)是完成薄壁件鉚接自動(dòng)連接的關(guān)鍵組件，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)控制各伺服部件完成托架的位姿調(diào)整，配合自動(dòng)鉆鉚機(jī)完成エ件的定位、制孔、涂膠、選送釘、壓鉚及檢測(cè)等エ序。現(xiàn)有活動(dòng)式托架主要有拉索式懸掛托架系統(tǒng)和多軸數(shù)控托架系統(tǒng)兩種形式。拉索式懸掛托架系統(tǒng)由多根鋼索懸拉托架，通過(guò)調(diào)整鋼索長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)調(diào)姿定位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、但精度與穩(wěn)定性差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)鉆鉚應(yīng)用；多軸數(shù)控托架系統(tǒng)由兩根立柱支撐托架，托架兩側(cè)可獨(dú)立沿立柱做Z向運(yùn)動(dòng)，其補(bǔ)償機(jī)構(gòu)可調(diào)整立柱兩側(cè)Z向不同步 引起的長(zhǎng)度差，托架本身可繞自身軸轉(zhuǎn)動(dòng)，該系統(tǒng)精度高，穩(wěn)定性好，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本很高，安裝要求十分嚴(yán)格。因此，有必要提供一種經(jīng)濟(jì)性好，安裝方便，控制簡(jiǎn)単，可配合自動(dòng)鉆鉚機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)控自動(dòng)定位的柔性多點(diǎn)支撐托架調(diào)平系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)自動(dòng)鉆鉚機(jī)急需，設(shè)計(jì)一種可以快速、簡(jiǎn)便的滿足不同航空壁板結(jié)構(gòu)エ件調(diào)姿要求、成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和可靠性強(qiáng)的自動(dòng)鉆鉚柔性托架。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是ー種自動(dòng)鉆鉚柔性托架，它包括底座7，其特征是所述的底座7上安裝有四個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的POGO支柱I，2，3，4，托框5的四個(gè)角支承在所述的四個(gè)POGO支柱上，固定エ裝6安裝在所述的托框5上，所述的每個(gè)POGO支柱均能獨(dú)立進(jìn)行前后、左右和上下即X、Y和Z三個(gè)方向的調(diào)整。所述的每個(gè)POGO支柱包括X向伺服電機(jī)1018，X向伺服電機(jī)1018安裝在X向伺服電機(jī)座1020上，X向電機(jī)1018通過(guò)X向絲杠連軸器1019與X向絲杠1021相連，X向絲杠1021的兩端支承在X向絲杠軸承座1024上，X向伺服電機(jī)座1020、X向絲杠軸承座1024和X向滑軌1022均安裝在連接座1032上，X向絲杠螺母1023安裝在X向絲杠1021上并與Y向連接座1033固定相連，與X向滑軌1022相配的X向滑塊1025安裝在Y向連接座1033的底部，X向絲杠螺母1023帶動(dòng)Y向連接座1033沿X向滑軌1022作前后方向即X向的移動(dòng)；所述的Y向連接座1033上安裝有Y向滑軌1016、Υ向絲杠軸承座1017和Y向電機(jī)座1029，Y伺服電機(jī)1030安裝在Y向電機(jī)座1029上，Y向絲杠1026的兩端支承在Y向絲杠軸承座1017上并通過(guò)Y向絲杠聯(lián)軸器1028與Y向伺服電機(jī)1030的輸出軸相連，Y向絲杠螺母1015與Z向連接座1027固定相連，在Z向連接座1027的底部安裝有與Y向滑軌1016相配的Y向滑塊1031，Y向絲杠螺母1015帶動(dòng)Z向連接座1027沿Y向滑軌作左右即Y向移動(dòng)；所述的Z向連接座1027上安裝有柔性支撐柱電機(jī)安裝架102和減速器105，柔性支撐柱伺服電機(jī)101安裝在柔性支撐柱電機(jī)安裝架102上，減速器105安裝在柔性支撐柱底座104中，柔性支撐柱底座104安裝在Z向連接座1027上，減速器105的輸入軸通過(guò)柔性支撐柱聯(lián)軸器103與柔性支撐柱伺服電機(jī)101的輸出軸相連,減速器105的輸出軸與柔性支撐柱滾珠絲杠107相連，柔性支撐柱絲杠螺母106安裝在柔性支撐柱滾珠絲杠107上并套裝在支撐筒1010中，支撐筒1010的下端固定安裝在柔性支撐柱底座104上，支撐筒1010的上端安裝有環(huán)形上支撐筒端蓋108，在支撐筒1010中安裝有導(dǎo)向平鍵109，柔性支撐柱絲杠螺母106在導(dǎo)向平鍵109的限位下作上下即Z向移動(dòng)，伸縮筒1014的下端插入支撐筒1010中與柔性支撐柱絲杠螺母106相連或相抵，伸縮筒1014伸出支撐筒1010的上端上安裝有エ藝球頭座1013和エ藝球頭封蓋1012，エ藝球頭1011的球頭部分安裝在エ藝球頭座1013和エ藝球頭封蓋1012之間，エ藝球頭1011的平面連接部分與托框5相連接。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，結(jié)構(gòu)尺寸小，系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)；可實(shí)現(xiàn)任意平面內(nèi)一定角度エ件調(diào)姿并具有良好的柔性。
本實(shí)用新型采用POGO柱的四點(diǎn)定位結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠；結(jié)構(gòu)尺寸小，節(jié)省空間，降低系統(tǒng)制造成本、縮短制造周期。同吋，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)任意平面內(nèi)一定角度范圍內(nèi)的エ件調(diào)姿。另外，該系統(tǒng)是并聯(lián)機(jī)構(gòu)，可以保障エ件定位的穩(wěn)定性。該結(jié)構(gòu)具有良好的柔性，調(diào)整夾具可以適應(yīng)一定尺寸エ件；另外，調(diào)整托框大小及POGO的相對(duì)位置，可以適應(yīng)更大尺寸エ件。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的POGO支柱的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步的說(shuō)明。如圖1-2所示。ー種自動(dòng)鉆鉚柔性托架，它包括底座7，所述的底座7上安裝有四個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的POGO支柱I，2，3，4，托框5的四個(gè)角支承在所述的四個(gè)POGO支柱上，固定エ裝6安裝在所述的托框5上，所述的每個(gè)POGO支柱均能獨(dú)立進(jìn)行前后、左右和上下即X、Y和Z三個(gè)方向的調(diào)整。如圖I所示。每個(gè)POGO支柱如圖2所示，它包括X向伺服電機(jī)1018，X向伺服電機(jī)1018安裝在X向伺服電機(jī)座1020上，X向電機(jī)1018通過(guò)X向絲杠連軸器1019與X向絲杠1021相連，X向絲杠1021的兩端支承在X向絲杠軸承座1024上，X向伺服電機(jī)座1020、X向絲杠軸承座1024和X向滑軌1022均安裝在連接座1032上，X向絲杠螺母1023安裝在X向絲杠1021上并與Y向連接座1033固定相連，與X向滑軌1022相配的X向滑塊1025安裝在Y向連接座1033的底部，X向絲杠螺母1023帶動(dòng)Y向連接座1033沿X向滑軌1022作前后方向即X向的移動(dòng)；所述的Y向連接座1033上安裝有Y向滑軌1016、Y向絲杠軸承座1017和Y向電機(jī)座1029，Y伺服電機(jī)1030安裝在Y向電機(jī)座1029上，Y向絲杠1026的兩端支承在Y向絲杠軸承座1017上并通過(guò)Y向絲杠聯(lián)軸器1028與Y向伺服電機(jī)1030的輸出軸相連，Y向絲杠螺母1015與Z向連接座1027固定相連，在Z向連接座1027的底部安裝有與Y向滑軌1016相配的Y向滑塊1031，Y向絲杠螺母1015帶動(dòng)Z向連接座1027沿Y向滑軌作左右即Y向移動(dòng)；所述的Z向連接座1027上安裝有柔性支撐柱電機(jī)安裝架102和減速器105，柔性支撐柱伺服電機(jī)101安裝在柔性支撐柱電機(jī)安裝架102上，減速器105安裝在柔性支撐柱底座104中，柔性支撐柱底座104安裝在Z向連接座1027上，減速器105的輸入軸通過(guò)柔性支撐柱聯(lián)軸器103與柔性支撐柱伺服電機(jī)101的輸出軸相連,減速器105的輸出軸與柔性支撐柱滾珠絲杠107相連，柔性支撐柱絲杠螺母106安裝在柔性支撐柱滾珠絲杠107上并套裝在支撐筒1010中，支撐筒1010的下端固定安裝在柔性支撐柱底座104上，支撐筒1010的上端安裝有環(huán)形上支撐筒端蓋108，在支撐筒1010中安裝有導(dǎo)向平鍵109，柔性支撐柱絲杠螺母106在導(dǎo)向平鍵109的限位下作上下即Z向移動(dòng)，伸縮筒1014的下端插入支撐筒1010中與柔性支撐柱絲杠螺母106相連或相抵，伸縮筒1014伸出支撐筒1010的上端上安裝有エ藝球頭座1013和エ藝球頭封蓋1012，エ藝球頭1011的球頭部分安裝在エ藝球頭座1013和エ藝球頭封蓋1012之間，エ藝球頭1011的平面連接部分與托框5相連接。XYZ方向都有電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從而三個(gè)自由度。他們分別位于托框的四個(gè)角，通過(guò)球鉸與托框相連，夾具依據(jù)エ件尺寸設(shè)計(jì)，并固定在托框上；控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合四個(gè)定 位単元的協(xié)同配合，實(shí)現(xiàn)エ件調(diào)姿。由于球鉸限制，任意兩球鉸與水平面的夾角小于10。為了描述方便，將POGO支柱升降方向定為Z向，如圖I所示，由第一 POGO支柱I到第二 POGO支柱2的方向?yàn)閄軸，由第一 POGO支柱I到第四POGO支柱4的方向?yàn)閅軸。エ況ー XZ平面內(nèi)調(diào)姿首先，四個(gè)定位支柱同步升高到確定高度；然后，第一 POGO支柱I和第四POGO支柱4XYZ方向均保持靜止；第二 POGO支柱2和第三POGO支柱3Y方向保持靜止。第二 POGO支柱2和第三POGO支柱3沿Z軸方向同步升高(降低);第二 POGO支柱2和第三POGO支柱3沿X方向同步運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行X方向距離補(bǔ)償，滿足XZ平面內(nèi)調(diào)姿需要。エ況ニ YZ平面內(nèi)調(diào)姿首先，四個(gè)定位支柱同步升高到確定高度；然后，第一 POGO支柱I和第二 POGO支柱2ΧΥΖ方向均保持靜止；第三POGO支柱3和第四POGO支柱4Χ方向保持靜止。第三POGO支柱3和第四POGO支柱4沿Z軸方向同步升高(降低);第三POGO支柱3和第四POGO支柱4沿Y方向同步運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行Y方向距離補(bǔ)償，滿足YZ平面內(nèi)調(diào)姿需要。エ況三任意平面內(nèi)調(diào)姿任意位置調(diào)姿需要首先在XZ平面內(nèi)調(diào)姿，然后再在YZ面內(nèi)調(diào)姿。具體的調(diào)姿過(guò)程為I、依據(jù)エ件安裝需要，將托框5調(diào)整到易于安裝的初始位置，將固定エ裝6固定到托框5，然后將エ件固定到固定エ裝6上，保障エ件與托框(5)保持靜止。2、當(dāng)需要對(duì)エ件進(jìn)行制孔和鉚接加工時(shí)，由控制系統(tǒng)依據(jù)待加工區(qū)域空間位置及空間法向，計(jì)算調(diào)姿過(guò)程(假設(shè)分兩次進(jìn)行曲面調(diào)姿)。3、控制系統(tǒng)輸出控制信號(hào)，控制四個(gè)定位単元同步升高到確定高度；然后，第一POGO支柱I和第四POGO支柱4ΧΥΖ方向均保持靜止；第二 POGO支柱2和第三POGO支柱3Υ方向保持靜止。第二 POGO支柱2和第三POGO支柱3沿Z軸方向同步升高(降低);第二POGO支柱2和第三POGO支柱3沿X方向同步運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行X方向距離補(bǔ)償，滿足XZ平面內(nèi)調(diào)
姿需要。[0027]4、控制系統(tǒng)輸出控制信號(hào)，四個(gè)定位支柱同步升高到確定高度；然后，第一 POGO支柱I和第二 POGO支柱2 XYZ方向均保持靜止；第三POGO支柱3和第四POGO支柱4X方向保持靜止。第三POGO支柱3和第四POGO支柱4沿Z軸方向同步升高(降低) ，第三POGO支柱3和第四POGO支柱4沿Y方向同步運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行Y方向距離補(bǔ)償，滿足YZ平面內(nèi)調(diào)姿需要。5、控制系統(tǒng)輸出信號(hào)，使電機(jī)抱死，保持エ件位置進(jìn)行加工。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和 潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)鉆鉚柔性托架，它包括底座(7)，其特征是所述的底座(7)上安裝有四個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的POGO支柱(I，2，3，4)，托框(5 )的四個(gè)角支承在所述的四個(gè)POGO支柱上，固定工裝(6)安裝在所述的托框(5)上，所述的每個(gè)POGO支柱均能獨(dú)立進(jìn)行前后、左右和上下即X、Y和Z三個(gè)方向的調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動(dòng)鉆鉚柔性托架，其特征是所述的每個(gè)POGO支柱包括X向伺服電機(jī)(1018)，X向伺服電機(jī)(1018)安裝在X向伺服電機(jī)座(1020)上，X向電機(jī)(1018)通過(guò)X向絲杠連軸器(1019)與X向絲杠(1021)相連，X向絲杠(1021)的兩端支承在X向絲杠軸承座(1024)上，X向伺服電機(jī)座(1020)、X向絲杠軸承座(1024)和X向滑軌(1022)均安裝在連接座(1032)上，X向絲杠螺母(1023)安裝在X向絲杠(1021)上并與Y向連接座(1033)固定相連，與X向滑軌(1022)相配的X向滑塊(1025)安裝在Y向連接座(1033)的底部，X向絲杠螺母(1023)帶動(dòng)Y向連接座(1033)沿X向滑軌(1022)作前后方向即X向的移動(dòng)；所述的Y向連接座(1033)上安裝有Y向滑軌(1016)、Y向絲杠軸承座(1017)和Y向電機(jī)座(1029)，Y伺服電機(jī)(1030)安裝在Y向電機(jī)座(1029)上，Y向絲杠(1026)的兩端支承在Y向絲杠軸承座(1017)上并通過(guò)Y向絲杠聯(lián)軸器(1028)與Y向伺服電機(jī)(1030)的輸出軸相連，Y向絲杠螺母(1015)與Z向連接座(1027)固定相連，在Z向連接座(1027)的底部安裝有與Y向滑軌(1016)相配的Y向滑塊(1031)，Y向絲杠螺母(1015)帶動(dòng)Z向連接座(1027)沿Y向滑軌作左右即Y向移動(dòng)；所述的Z向連接座(1027)上安裝有柔性支撐柱電機(jī)安裝架(102 )和減速器(105 )，柔性支撐柱伺服電機(jī)(101)安裝在柔性支撐柱電機(jī)安裝架(102)上，減速器(105)安裝在柔性支撐柱底座(104)中，柔性支撐柱底座(104)安裝在Z向連接座(1027)上，減速器(105)的輸入軸通過(guò)柔性支撐柱聯(lián)軸器(103)與柔性支撐柱伺服電機(jī)(101)的輸出軸相連，減速器(105)的輸出軸與柔性支撐柱滾珠絲杠(107)相連，柔性支撐柱絲杠螺母(106)安裝在柔性支撐柱滾珠絲杠(107)上并套裝在支撐筒(1010)中，支撐筒(1010)的下端固定安裝在柔性支撐柱底座(104)上，支撐筒(1010)的上端安裝有環(huán)形上支撐筒端蓋(108)，在支撐筒(1010)中安裝有導(dǎo)向平鍵(109)，柔性支撐柱絲杠螺母(106)在導(dǎo)向平鍵(109)的限位下作上下即Z向移動(dòng)，伸縮筒(1014)的下端插入支撐筒(1010)中與柔性支撐柱絲杠螺母(106)相連或相抵，伸縮筒(1014)伸出支撐筒(1010)的上端上安裝有工藝球頭座(1013)和工藝球頭封蓋(1012)，工藝球頭(1011)的球頭部分安裝在工藝球頭座(1013)和工藝球頭封蓋(1012)之間，工藝球頭(1011)的平面連接部分與托框(5)相連接。
專利摘要一種自動(dòng)鉆鉚柔性托架，它包括底座(7)，其特征是所述的底座(7)上安裝有四個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的POGO支柱(1，2，3，4)，托框(5)的四個(gè)角支承在所述的四個(gè)POGO支柱上，固定工裝(6)安裝在所述的托框(5)上，所述的每個(gè)POGO支柱均能獨(dú)立進(jìn)行前后、左右和上下即X、Y和Z三個(gè)方向的調(diào)整。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，結(jié)構(gòu)尺寸小，系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)；可實(shí)現(xiàn)任意平面內(nèi)一定角度工件調(diào)姿并具有良好的柔性。
文檔編號(hào)B23Q1/25GK202607249SQ20122028477
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者郝小忠, 梁康, 郝鵬飛, 丁力平, 閆磊, 陳文亮, 王珉, 徐溶蔚, 楊悅 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)