本發(fā)明涉及一種航天器電動(dòng)閥門產(chǎn)品多工位在線自動(dòng)裝配平臺(tái)。

背景技術(shù)：

1、航天器電動(dòng)閥門產(chǎn)品多工位在線自動(dòng)裝配平臺(tái)主要用于電推進(jìn)型號(hào)尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、精度要求較高的微型電動(dòng)閥門的整機(jī)裝配、行程和壓縮量的精確調(diào)節(jié)與測(cè)試、閥門電性能測(cè)試和焊縫激光點(diǎn)焊，提高產(chǎn)品裝調(diào)精度和裝配一致性，保證產(chǎn)品性能滿足型號(hào)任務(wù)要求。

2、電推力器的流量范圍小，對(duì)流量的控制精度要求較高。電推進(jìn)貯供系統(tǒng)中使用多種電動(dòng)閥門對(duì)系統(tǒng)流量進(jìn)行微調(diào)節(jié)與控制。電動(dòng)閥門結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小，其銜鐵行程、閥口的壓縮量等多參數(shù)的裝調(diào)精度對(duì)系統(tǒng)流量的影響較大，其行程和壓縮量的微調(diào)精度對(duì)閥門流量控制性能影響顯著。

3、目前，航天器使用電動(dòng)閥門產(chǎn)品裝配普遍采用手工操作，借助百分表對(duì)行程和壓縮量進(jìn)行測(cè)量，裝配精度受人為因素和儀表精度影響較大，同時(shí)裝配過(guò)程中的測(cè)量數(shù)據(jù)依靠手工記錄，工作量巨大、效率低。而航天器電動(dòng)閥門產(chǎn)品多工位在線自動(dòng)裝配平臺(tái)集高精度測(cè)量、檢測(cè)、裝配、調(diào)試、測(cè)試和焊接為一體，通過(guò)高精度成像及測(cè)量系統(tǒng)在線觀察閥門裝配狀態(tài)，同時(shí)通過(guò)非接觸式高精度測(cè)量系統(tǒng)在線測(cè)量閥桿行程和閥口壓縮量，對(duì)電壓-位移數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集并存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)閥門整機(jī)裝配調(diào)試并自動(dòng)輸出數(shù)據(jù)報(bào)表。直流穩(wěn)壓電源為閥門供電，通過(guò)閥門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試裝配后閥門工作性能和穩(wěn)定性。電動(dòng)閥門多工位在線自動(dòng)裝配平臺(tái)的開(kāi)發(fā)和使用能顯著提高裝配精度和效率，更有效的保障閥門控制流量精度，滿足高精度裝配要求。

4、電動(dòng)閥門多工位在線自動(dòng)裝配平臺(tái)是針對(duì)電動(dòng)閥門產(chǎn)品多工藝流程進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，有效解決了產(chǎn)品裝配過(guò)程的跨部門、跨崗位、跨工位的技術(shù)和排產(chǎn)銜接管理問(wèn)題，并且在對(duì)原有工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，可提高閥門產(chǎn)品關(guān)鍵指標(biāo)的測(cè)量精度和一致性，提升產(chǎn)品性能。電動(dòng)閥門多工位在線自動(dòng)裝配平臺(tái)將裝配、測(cè)量、跑合、測(cè)試、點(diǎn)焊連接等多工序環(huán)節(jié)集成，實(shí)現(xiàn)多工序運(yùn)行無(wú)縫連接，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和保存，對(duì)高精度操作環(huán)節(jié)可采用視覺(jué)控制的人機(jī)交互方式進(jìn)行精確控制，裝配精度和效率顯著提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種航天器電動(dòng)閥門產(chǎn)品多工位在線自動(dòng)裝配平臺(tái)，完成電動(dòng)閥門的自動(dòng)裝配、高精度非接觸在線測(cè)量、閥門電性能測(cè)試、在線檢測(cè)和激光點(diǎn)焊連接的多工位在線自動(dòng)裝配。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種航天器電動(dòng)閥門產(chǎn)品多工位在線自動(dòng)裝配平臺(tái)，包括裝配與預(yù)緊力控制系統(tǒng)、非接觸式位移測(cè)量系統(tǒng)、焊縫點(diǎn)焊系統(tǒng)、機(jī)械臂、工作臺(tái)；裝配與預(yù)緊力控制系統(tǒng)、非接觸式位移測(cè)量系統(tǒng)和焊縫點(diǎn)焊系統(tǒng)均安裝于工作臺(tái)上；裝配與預(yù)緊力控制系統(tǒng)用于閥門裝配后內(nèi)部零件的壓緊與鎖緊固定，防止零件松動(dòng)；非接觸式位移測(cè)量系統(tǒng)用于閥門裝配后行程和壓縮量的測(cè)量，以判斷閥門裝配是否合格；若不合格，則重新進(jìn)行裝配，直至合格；焊縫點(diǎn)焊系統(tǒng)用于閥門裝配后兩端焊縫的點(diǎn)焊，將閥門內(nèi)各零組件固定不松動(dòng)；機(jī)械臂安裝于工作臺(tái)的前方，用于自動(dòng)抓取閥門并在不同工位之間進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)移和放置在指定工位，實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝配流程的自動(dòng)化操作。

3、所述的裝配與預(yù)緊力控制系統(tǒng)包括第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、力傳感器、萬(wàn)向節(jié)、壓緊塊、工裝擰緊螺釘、工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)；力傳感器、萬(wàn)向節(jié)、壓緊塊、工裝擰緊螺釘和工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)均安裝于第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上；待裝配的閥門由機(jī)械臂自動(dòng)抓取放置到工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)上，同時(shí)機(jī)械臂撤離到安全區(qū)域；第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)壓緊塊水平移動(dòng)使其與待裝配閥門上的工裝對(duì)齊，之后第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)壓緊塊在豎直方向向下移動(dòng)，在力傳感器和壓緊塊之間安裝萬(wàn)向節(jié)，以確保壓緊塊壓緊閥門時(shí)受力均勻；力傳感器實(shí)時(shí)采集并監(jiān)測(cè)壓緊塊與閥門之間的接觸力，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)定好的壓緊力值后，豎直方向運(yùn)動(dòng)停止，閥門工裝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)壓緊塊左右兩側(cè)的工裝擰緊螺釘將工裝擰緊，使閥門內(nèi)部各零件處于壓緊狀態(tài)。

4、所述的非接觸式位移測(cè)量系統(tǒng)包括激光位移傳感器、第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、測(cè)量基座、閥門供電電源驅(qū)動(dòng)接線端子和閥門驅(qū)動(dòng)直流電源；激光位移傳感器安裝于第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、測(cè)量基座、閥門供電電源驅(qū)動(dòng)接線端子安裝于裝配平臺(tái)的工作臺(tái)上，閥門驅(qū)動(dòng)直流電源安裝于裝配平臺(tái)的底部；閥門在完成裝配和預(yù)緊操作之后，由機(jī)械臂抓取放到測(cè)量基座上，第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)激光位移傳感器將其向下移動(dòng)到激光測(cè)量焦距有效測(cè)量距離后停止運(yùn)動(dòng)；閥門驅(qū)動(dòng)直流電源通過(guò)閥門供電電源驅(qū)動(dòng)接線端子給閥門開(kāi)關(guān)線圈供電驅(qū)動(dòng)閥門閥桿運(yùn)動(dòng)，閥桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中激光位移傳感器實(shí)時(shí)采集閥桿位移數(shù)據(jù)并記錄，完成閥門行程和壓縮量的非接觸式測(cè)量；閥門電壓與位移數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)并輸出報(bào)表。

5、所述的焊縫點(diǎn)焊系統(tǒng)包括激光焊接頭、ccd視覺(jué)系統(tǒng)、保護(hù)氣供氣裝置、激光焊接電源；激光焊接頭、ccd視覺(jué)系統(tǒng)、保護(hù)氣供氣裝置均安裝于第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，能夠在水平、垂直方向移動(dòng)；激光焊接電源安裝于裝配平臺(tái)工作臺(tái)的底部；

6、閥門裝配后，由機(jī)械臂自動(dòng)抓取并放置在工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)上，通過(guò)ccd視覺(jué)系統(tǒng)找到閥門出口端焊縫位置，啟動(dòng)焊接操作；焊接完成后，工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)180度，將閥門產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)到入口端，通過(guò)ccd視覺(jué)系統(tǒng)找到閥門入口端焊縫位置，對(duì)閥門入口端焊縫進(jìn)行焊接。焊接完成后，機(jī)械臂抓取產(chǎn)品返回到初始工位，完成整個(gè)裝配。

7、還包括有操作臺(tái)凈化系統(tǒng)，用于對(duì)各個(gè)設(shè)備內(nèi)部空氣進(jìn)行過(guò)濾，保障工作環(huán)境的潔凈度。

8、一種航天器電動(dòng)閥門產(chǎn)品多工位在線自動(dòng)裝配方法，包括：機(jī)械臂自動(dòng)抓取閥門并在不同工位之間進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)移和放置在指定工位，實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝配流程的自動(dòng)化操作；裝配與預(yù)緊力控制系統(tǒng)在閥門裝配后將內(nèi)部零件的壓緊與鎖緊固定，防止零件松動(dòng)；非接觸式位移測(cè)量系統(tǒng)在閥門裝配后對(duì)行程和壓縮量進(jìn)行測(cè)量，以判斷閥門裝配是否合格；若不合格，則重新進(jìn)行裝配，直至合格；焊縫點(diǎn)焊系統(tǒng)在閥門裝配后進(jìn)行兩端焊縫的點(diǎn)焊，將閥門內(nèi)各零組件固定不松動(dòng)。

9、所述的裝配與預(yù)緊力控制系統(tǒng)包括第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、力傳感器、萬(wàn)向節(jié)、壓緊塊、工裝擰緊螺釘、工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)；力傳感器、萬(wàn)向節(jié)、壓緊塊、工裝擰緊螺釘和工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)均安裝于第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上；待裝配的閥門由機(jī)械臂自動(dòng)抓取放置到工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)上，同時(shí)機(jī)械臂撤離到安全區(qū)域；第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)壓緊塊水平移動(dòng)使其與待裝配閥門上的工裝對(duì)齊，之后第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)壓緊塊在豎直方向向下移動(dòng)，在力傳感器和壓緊塊之間安裝萬(wàn)向節(jié)，以確保壓緊塊壓緊閥門時(shí)受力均勻；力傳感器實(shí)時(shí)采集并監(jiān)測(cè)壓緊塊與閥門之間的接觸力，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)定好的壓緊力值后，豎直方向運(yùn)動(dòng)停止，閥門工裝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)壓緊塊左右兩側(cè)的工裝擰緊螺釘將工裝擰緊，使閥門內(nèi)部各零件處于壓緊狀態(tài)。

10、所述的非接觸式位移測(cè)量系統(tǒng)包括激光位移傳感器、第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、測(cè)量基座、閥門供電電源驅(qū)動(dòng)接線端子和閥門驅(qū)動(dòng)直流電源；激光位移傳感器安裝于第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、測(cè)量基座、閥門供電電源驅(qū)動(dòng)接線端子安裝于裝配平臺(tái)的工作臺(tái)上，閥門驅(qū)動(dòng)直流電源安裝于裝配平臺(tái)的底部；閥門在完成裝配和預(yù)緊操作之后，由機(jī)械臂抓取放到測(cè)量基座上，第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)激光位移傳感器將其向下移動(dòng)到激光測(cè)量焦距有效測(cè)量距離后停止運(yùn)動(dòng)；閥門驅(qū)動(dòng)直流電源通過(guò)閥門供電電源驅(qū)動(dòng)接線端子給閥門開(kāi)關(guān)線圈供電驅(qū)動(dòng)閥門閥桿運(yùn)動(dòng)，閥桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中激光位移傳感器實(shí)時(shí)采集閥桿位移數(shù)據(jù)并記錄，完成閥門行程和壓縮量的非接觸式測(cè)量；閥門電壓與位移數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)并輸出報(bào)表。

11、所述的焊縫點(diǎn)焊系統(tǒng)包括激光焊接頭、ccd視覺(jué)系統(tǒng)、保護(hù)氣供氣裝置、激光焊接電源；激光焊接頭、ccd視覺(jué)系統(tǒng)、保護(hù)氣供氣裝置均安裝于第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，能夠在水平、垂直方向移動(dòng)；激光焊接電源安裝于裝配平臺(tái)工作臺(tái)的底部；

12、閥門裝配后，由機(jī)械臂自動(dòng)抓取并放置在工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)上，通過(guò)ccd視覺(jué)系統(tǒng)找到閥門出口端焊縫位置，啟動(dòng)焊接操作；焊接完成后，工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)180度，將閥門產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)到入口端，通過(guò)ccd視覺(jué)系統(tǒng)找到閥門入口端焊縫位置，對(duì)閥門入口端焊縫進(jìn)行焊接。焊接完成后，機(jī)械臂抓取產(chǎn)品返回到初始工位，完成整個(gè)裝配。

13、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

14、(1)本發(fā)明的一種航天器電動(dòng)閥門產(chǎn)品多工位在線自動(dòng)裝配平臺(tái)集裝配與預(yù)緊力控制系統(tǒng)、非接觸式位移測(cè)量系統(tǒng)、視覺(jué)成像系統(tǒng)、焊縫點(diǎn)焊系統(tǒng)、機(jī)械臂和操作臺(tái)凈化系統(tǒng)為一體，能夠完成自動(dòng)裝配、高精度非接觸在線測(cè)量、閥門電性能測(cè)試、在線檢測(cè)和激光點(diǎn)焊連接的多工位在線自動(dòng)裝配。

15、(2)本發(fā)明的裝配與預(yù)緊力控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)閥門裝配后兩端自動(dòng)預(yù)緊并固定，預(yù)緊力可連續(xù)可調(diào)。閥門裝夾機(jī)構(gòu)可兼顧不同種類、不同大小的產(chǎn)品范圍。

16、(3)本發(fā)明的非接觸式位移測(cè)量系統(tǒng)可在線檢測(cè)閥門閥桿/銜鐵位移和彈簧壓縮量位移值，實(shí)現(xiàn)閥門的高精度測(cè)量。同時(shí)，通過(guò)穩(wěn)壓直流電源驅(qū)動(dòng)閥門動(dòng)作，可實(shí)時(shí)在線采集閥門開(kāi)關(guān)動(dòng)作過(guò)程中的銜鐵運(yùn)動(dòng)位移值，并輸出位移-電壓曲線。

17、(4)本發(fā)明的焊縫點(diǎn)焊系統(tǒng)可用于閥門裝配完成后兩端出、入口接頭與閥體的連接固定作用。點(diǎn)焊系統(tǒng)具備徑向圓周焊縫以及端面圓形焊縫的點(diǎn)焊功能，具有旋轉(zhuǎn)軸。視覺(jué)成像系統(tǒng)可在線觀察零件表面狀態(tài)和閥門裝配狀態(tài)，為激光點(diǎn)焊輔助光學(xué)顯示系統(tǒng)，具備圖像存儲(chǔ)功能。

18、(5)本發(fā)明采用機(jī)械臂自動(dòng)化操作，可以實(shí)現(xiàn)閥門在多個(gè)工位間的自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，實(shí)現(xiàn)裝配整個(gè)流程的自動(dòng)化，提高效率。

19、(6)本發(fā)明的操作臺(tái)凈化系統(tǒng)可將閥門裝配完點(diǎn)焊過(guò)程中空氣凈化，保證點(diǎn)焊過(guò)程中產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，維持裝配環(huán)境的潔凈度。