本實(shí)用新型涉及一種自動化安裝臨時緊固件的裝置，屬于航空航天制造數(shù)字化、自動化裝配領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在飛機(jī)裝配過程中，無論是組件類裝配，如飛機(jī)機(jī)身壁板與長桁等連接，還是部件裝配，如飛機(jī)機(jī)翼壁板與肋的連接，都是先采用工裝定位兩個或兩個以上的零件，然后疊層制預(yù)連接孔采用臨時緊固件連接，最后拆卸大批影響制孔空間的定位工裝，進(jìn)行大批量制孔連接。所以臨時緊固件在飛機(jī)裝配過程使用量大、定位精度高，對臨時緊固件夾緊力是否能精準(zhǔn)的控制，對后續(xù)飛機(jī)裝配質(zhì)量是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，對飛機(jī)的壽命具有舉足輕重的作用。

傳統(tǒng)的飛機(jī)裝配的預(yù)連接緊固方法，采用穿心夾臨時緊固或普通螺栓緊固，采用這兩種預(yù)連接件方法，具有定位精度差，夾緊力通過人工判斷無法精準(zhǔn)控制，難以保證夾緊力的一致性，無法實(shí)現(xiàn)自動化裝配，很大程度上影響了飛機(jī)質(zhì)量和裝配效率。針對飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)相關(guān)設(shè)備的趨勢發(fā)展來配套。研究一種自動化安裝臨時緊固件的裝置相關(guān)技術(shù)來配合國內(nèi)飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)已勢在必行。

本實(shí)用新型針對以上需求，提出了一種自動化安裝臨時緊固件的裝置，通過集成到自動設(shè)備(如專用制孔設(shè)備或移動機(jī)器人單元)上實(shí)現(xiàn)自動化安裝方式，有效的解決了臨時緊固件安裝過程中，定位精度差，夾緊力大小不可控以及夾緊力不一致等缺陷，采用集成到自動設(shè)備上安裝定位精度高、裝配效率高、夾緊力通過扭矩傳感器閉環(huán)反饋實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制；人工勞動強(qiáng)度顯著降低，不同架次飛機(jī)裝配螺栓或鉚釘受力裝配質(zhì)量一致性好。在飛機(jī)數(shù)字化裝配領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種定位精度高，夾緊力能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，適應(yīng)性好，裝配效率高、一致性好的自動化安裝臨時緊固件的裝置及方法。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種自動化安裝臨時緊固件的裝置，包括機(jī)械抓手、緩沖彈簧、導(dǎo)向軸承、氣動滑臺、第一檢測開關(guān)、送釘管、外套筒六角扳手、內(nèi)六角扳手、支撐軸承、抽真空管道、軸承座、第一同步帶輪、第二同步帶輪、同步帶、第一減速機(jī)、第一伺服電機(jī)、第二減速機(jī)、第二伺服電機(jī)、位移傳感器、機(jī)械抓手滑臺、導(dǎo)軌滑塊、第一氣缸、絲桿軸承座、安裝底座、送釘滑臺、導(dǎo)軌滑塊、第一聯(lián)軸器、螺母座、進(jìn)給滾珠絲桿副、 扭矩傳感器、第二氣缸、第二聯(lián)軸器、導(dǎo)軌滑塊、第二減速機(jī)安裝座、第三聯(lián)軸器、第三伺服電機(jī)、絕對式光柵尺、線纜拖鏈、第二檢測開關(guān)；機(jī)械抓手中心與送釘管中心對齊，通過緩沖彈簧和導(dǎo)向軸承安裝在氣動滑臺上，在氣動滑臺上安裝第一檢測開關(guān)檢測機(jī)械抓手的相對位置，氣動滑臺固定在機(jī)械抓手滑臺上安裝在導(dǎo)軌滑塊上通過第一氣缸實(shí)現(xiàn)前進(jìn)或后退；外套筒六角扳手安裝在軸承座上，通過第一同步帶輪、第二同步帶輪、同步帶、第一減速機(jī)、第一伺服電機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)；內(nèi)六角扳手套在外套筒六角扳手中空軸內(nèi)部與第一聯(lián)軸器、扭矩傳感器、第二聯(lián)軸器、第二減速機(jī)、第二伺服電機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，通過安裝在導(dǎo)軌滑塊、第二減速機(jī)安裝座上，利用第二氣缸實(shí)現(xiàn)與外套筒六角扳手相對移動，位移傳感器檢測并反饋移動量；軸承座固定在送釘滑臺和導(dǎo)軌滑塊上，通過絲桿軸承座、進(jìn)給滾珠絲桿副、第三聯(lián)軸器、第三伺服電機(jī)驅(qū)動。

進(jìn)一步的，所述外套筒六角扳手的中空軸內(nèi)套有內(nèi)六角扳手，外套筒六角扳手和內(nèi)六角扳手可以獨(dú)立控制旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和相對位移。

進(jìn)一步的，所述外套筒六角扳手和內(nèi)六角扳手旋轉(zhuǎn)力矩通過扭矩傳感器反饋，進(jìn)給位移分別通過絕對式光柵尺和位移傳感器檢測反饋。

進(jìn)一步的，所述用于自動化安裝臨時緊固件的裝置，臨時緊固件采用機(jī)械抓手方式從送釘管取出，并通過氣動滑臺進(jìn)行工位切換送入外套筒六角扳手和內(nèi)六角扳手。

本實(shí)用新型一種用于自動化安裝臨時緊固件的方法，步驟如下：

1)工作初始準(zhǔn)備狀態(tài)：機(jī)械抓手處于打開狀態(tài)，并且機(jī)械抓手中心位置與送釘管中心對齊；

2)利用外部自動化送釘裝置或采用振動碗輔助設(shè)備的方式，將臨時緊固件按一定方向有序排列，并從送釘管的一端手動或自動放入管道內(nèi)；

3)將送釘管內(nèi)的臨時緊固件，采用氣壓方式向機(jī)械抓手方向輸送，在送釘管上安裝有檢測開關(guān)檢測到臨時緊固件通過時，機(jī)械抓手從打開狀態(tài)轉(zhuǎn)換到關(guān)閉狀態(tài)，機(jī)械抓手夾緊臨時緊固件；

4)第一氣缸伸出，使機(jī)械抓手上的臨時緊固件從送釘管內(nèi)完全拔出，氣動滑臺向下移動，使用機(jī)械抓手中心位置與外套筒六角扳手中心對齊；

5)第一氣缸縮回，使機(jī)械抓手上的臨時緊固件插入外套筒六角扳手內(nèi)；

6)臨時緊固件外六角與外套筒六角扳手對位：如果臨時緊固件與外套筒六角扳手的六角沒有對位完成，緩沖彈簧壓縮，機(jī)械抓手將被頂出檢測開關(guān)檢測動作沒有完成，第一伺服電機(jī)驅(qū)動外套筒六角扳手低速反轉(zhuǎn)，當(dāng)臨時緊固件與外套筒六角扳手的六角對位，緩沖彈簧復(fù)位，檢測開關(guān)檢測動作完成，第一伺服電機(jī)使能保持外套筒六角扳手當(dāng)前狀態(tài)不變；

7)臨時緊固件內(nèi)六角與內(nèi)六角扳手對位：第二伺服電機(jī)驅(qū)動內(nèi)六角扳手低速反轉(zhuǎn)，同時第二氣缸縮回，如果臨時緊固件與內(nèi)六角扳手的六角沒有對位完成，緩沖彈簧壓縮，機(jī)械抓手將被頂出檢測開關(guān)檢測動作沒有完成，第二伺服電機(jī)驅(qū)動內(nèi)六角扳手持續(xù)反轉(zhuǎn)，直至完成對位；同時位移傳感器檢測位置到位；

8)通過抽真空管道，在外套筒六角扳手和內(nèi)六角扳手之間產(chǎn)生真空負(fù)壓，使臨時緊固件被穩(wěn)定吸附在外套筒六角扳手上；

9)機(jī)械抓手打開，松開臨時緊固件，第一氣缸伸出，機(jī)械抓手脫離臨時緊固件，氣動滑臺向上移動復(fù)位，第一氣缸縮回復(fù)位；

10)通過絲桿軸承座、進(jìn)給滾珠絲桿副、第三聯(lián)軸器、第三伺服電機(jī)驅(qū)動送釘滑臺進(jìn)給，從而帶動外套筒六角扳手和內(nèi)六角扳手上的臨時緊固件進(jìn)給，直至插入飛機(jī)裝配結(jié)構(gòu)件目標(biāo)預(yù)連接孔內(nèi)，通過絕對式光柵尺檢測臨時緊固件插入動作完成；

11)第一伺服電機(jī)使能繼續(xù)保持外套筒六角扳手當(dāng)前狀態(tài)不變，通過第二伺服電機(jī)驅(qū)動內(nèi)六角扳手正轉(zhuǎn)，第二伺服電機(jī)達(dá)到設(shè)定扭矩值，扭矩傳感器反饋扭矩實(shí)際值，完成臨時緊固件的完裝；

12)關(guān)閉抽真空管道的真空，第三伺服電機(jī)驅(qū)動送釘滑臺退回復(fù)位，完成一個臨時緊固件的安裝；

13)多個臨時緊固件安裝過程重復(fù)上述步驟1)～步驟12)；

14)臨時緊固件拆卸采用人工手持工具完成操作。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的自動化安裝臨時緊固件裝置主視圖；

圖2是本實(shí)用新型的自動化安裝臨時緊固件裝置左視圖；

圖3是本實(shí)用新型的自動化安裝臨時緊固件裝置俯視圖；

圖中：機(jī)械抓手1、緩沖彈簧2、導(dǎo)向軸承3、氣動滑臺4、第一檢測開關(guān)5、送釘管6、外套筒六角扳手7、內(nèi)六角扳手8、支撐軸承9、抽真空管道10、軸承座11、第一同步帶輪12、第二同步帶輪13、同步帶14、第一減速機(jī)15、第一伺服電機(jī)16、第二減速機(jī)17、第二伺服電機(jī)18、位移傳感器19、機(jī)械抓手滑臺20、第一導(dǎo)軌滑塊21、第一氣缸22、絲桿軸承座23、安裝底座24、送釘滑臺25、第二導(dǎo)軌滑塊26、第一聯(lián)軸器27、螺母座28、進(jìn)給滾珠絲桿副29、扭矩傳感器30、第二氣缸31、第二聯(lián)軸器32、第三導(dǎo)軌滑塊34、第二減速機(jī)安裝座33、第三聯(lián)軸器35、第三伺服電機(jī)36、絕對式光柵尺37、線纜拖鏈38、第二檢測開關(guān)39

具體實(shí)施方式

如1、2、3所示，用于自動化安裝臨時緊固件的裝置，包括機(jī)械抓手1、緩沖彈簧2、導(dǎo)向軸承3、氣動滑臺4、第一檢測開關(guān)5、送釘管6、外套筒六角扳手7、內(nèi)六角扳手8、支撐軸承9、抽真空管道10、軸承座11、第一同步帶輪12、第二同步帶輪13、同步帶14、第一減速機(jī)15、第一伺服電機(jī)16、第二減速機(jī)17、第二伺服電機(jī)18、位移傳感器19、機(jī)械抓手滑臺20、第一導(dǎo)軌滑塊21、第一氣缸22、絲桿軸承座23、安裝底座24、送釘滑臺25、第二導(dǎo)軌滑塊26、第一聯(lián)軸器27、螺母座28、進(jìn)給滾珠絲桿副29、扭矩傳感器30、第二氣缸31、第二聯(lián)軸器32、第三導(dǎo)軌滑塊34、第二減速機(jī)安裝座33、第三聯(lián)軸器35、第三伺服電機(jī)36、絕對式光柵尺37、線纜拖鏈38、第二檢測開關(guān)39；機(jī)械抓手1中心與送釘管6中心對齊，通過緩沖彈簧2和導(dǎo)向軸承3安裝在氣動滑臺4上，在氣動滑臺4上安裝檢測開關(guān)5檢測機(jī)械抓手1的相對位置，氣動滑臺4固定在機(jī)械抓手滑臺20上安裝在第一導(dǎo)軌滑塊21上通過第一氣缸22實(shí)現(xiàn)前進(jìn)或后退；外套筒六角扳手7安裝在軸承座11上，通過同步帶輪12、同步帶輪13、同步帶14、第一減速機(jī)15、第一伺服電機(jī)16相連，實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)；內(nèi)六角扳手8套在外套筒六角扳手7中空軸內(nèi)部與第一聯(lián)軸器27、扭矩傳感器30、第二聯(lián)軸器32、第二減速機(jī)17、第二伺服電機(jī)18相連，實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，通過安裝在導(dǎo)軌滑塊34、第二減速機(jī)安裝座33上，利用第二氣缸31實(shí)現(xiàn)與外套筒六角扳手7相對移動，位移傳感器19檢測并反饋移動量；軸承座11固定在送釘滑臺25和第二導(dǎo)軌滑塊26上，通過絲桿軸承座23、進(jìn)給滾珠絲桿副29、第三聯(lián)軸器35、第三伺服電機(jī)36驅(qū)動。

用于自動化安裝臨時緊固件的裝置，外套筒六角扳手7中空軸套有內(nèi)六角扳手8，外套筒六角扳手7和內(nèi)六角扳手8可以獨(dú)立控制旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和相對位移。

用于自動化安裝臨時緊固件的裝置，外套筒六角扳手7和內(nèi)六角扳手8旋轉(zhuǎn)力矩通過扭矩傳感器反饋，進(jìn)給位移分別通過絕對式光柵尺37和位移傳感器19檢測反饋。

用于自動化安裝臨時緊固件的裝置，臨時緊固件采用機(jī)械抓手1方式從送釘管6取出，并通過氣動滑臺4位置切換送入外套筒六角扳手7和內(nèi)六角扳手8上。

用于自動化安裝臨時緊固件方法，它的方法步驟如下：

1)工作初始準(zhǔn)備狀態(tài)：機(jī)械抓手1處于打開狀態(tài)，并且機(jī)械抓手1中心位置與送釘管6中心對齊；

2)利用外部自動化送釘裝置或采用振動碗輔助設(shè)備的方式，將臨時緊固件按一定方向有序排列，并從送釘管6的一端手動或自動放入管道內(nèi)；

3)將送釘管6內(nèi)的臨時緊固件，采用氣壓方式向機(jī)械抓手1方向輸送，在送釘管6上安裝 有檢測開關(guān)39檢測到臨時緊固件通過時，機(jī)械抓手1從打開狀態(tài)轉(zhuǎn)換到關(guān)閉狀態(tài)，機(jī)械抓手1夾緊臨時緊固件；

4)第一氣缸22伸出，使機(jī)械抓手1上的臨時緊固件從送釘管6內(nèi)完全拔出，氣動滑臺4向下移動，使用機(jī)械抓手1中心位置與外套筒六角扳手7中心對齊；

5)第一氣缸22縮回，使機(jī)械抓手1上的臨時緊固件插入外套筒六角扳手7內(nèi)；

6)臨時緊固件外六角與外套筒六角扳手7對位：如果臨時緊固件與外套筒六角扳手7的六角沒有對位完成，緩沖彈簧2壓縮，機(jī)械抓手1將被頂出檢測開關(guān)5檢測動作沒有完成，第一伺服電機(jī)16驅(qū)動外套筒六角扳手7低速反轉(zhuǎn)，當(dāng)臨時緊固件與外套筒六角扳手7的六角對位，緩沖彈簧2復(fù)位，檢測開關(guān)5檢測動作完成，第一伺服電機(jī)16使能保持外套筒六角扳手7當(dāng)前狀態(tài)不變；

7)臨時緊固件內(nèi)六角與內(nèi)六角扳手8對位：第二伺服電機(jī)18驅(qū)動內(nèi)六角扳手8低速反轉(zhuǎn)，同時第二氣缸31縮回，如果臨時緊固件與內(nèi)六角扳手8的六角沒有對位完成，緩沖彈簧2壓縮，機(jī)械抓手1將被頂出檢測開關(guān)5檢測動作沒有完成，第二伺服電機(jī)18驅(qū)動內(nèi)六角扳手8持續(xù)反轉(zhuǎn)，直至完成對位；同時位移傳感器19檢測位置到位。

8)通過抽真空管道10，在外套筒六角扳手7和內(nèi)六角扳手8之間產(chǎn)生真空負(fù)壓，使臨時緊固件被穩(wěn)定吸附在外套筒六角扳手7上；

9)機(jī)械抓手1打開，松開臨時緊固件，第一氣缸22伸出，機(jī)械抓手1脫離臨時緊固件，氣動滑臺4向上移動復(fù)位，第一氣缸22縮回復(fù)位；

10)通過絲桿軸承座23、進(jìn)給滾珠絲桿副29、第三聯(lián)軸器35、第三伺服電機(jī)36驅(qū)動送釘滑臺25進(jìn)給，從而帶動外套筒六角扳手7和內(nèi)六角扳手8上的臨時緊固件進(jìn)給，直至插入飛機(jī)裝配結(jié)構(gòu)件目標(biāo)預(yù)連接孔內(nèi)，通過絕對式光柵尺37檢測臨時緊固件插入動作完成；

11)第一伺服電機(jī)16使能繼續(xù)保持外套筒六角扳手7當(dāng)前狀態(tài)不變，通過第二伺服電機(jī)18驅(qū)動內(nèi)六角扳手8正轉(zhuǎn)，第二伺服電機(jī)18達(dá)到設(shè)定扭矩值，扭矩傳感器30反饋扭矩實(shí)際值，完成臨時緊固件的完裝；

12)關(guān)閉抽真空管道10的真空，第三伺服電機(jī)36驅(qū)動送釘滑臺25退回復(fù)位，完成一個臨時緊固件的安裝；

13)多個臨時緊固件安裝過程重復(fù)上述步驟1)～步驟12)。