一种多部段对接拧紧装置

技术特征：
1.一种多部段对接拧紧装置，其特征在于：包括安装基座(1)、端盖拧紧从动单元(2)、多自由度装夹调整单元(5)、部段拧紧驱动单元(3)和对接力检测单元(6)，其中安装基座(1)上设有主滑道和侧滑道，且所述主滑道下侧设有下层滑道，端盖拧紧从动单元(2)和各个多自由度装夹调整单元(5)依次可移动地设于所述主滑道上，部段拧紧驱动单元(3)可移动地设于所述侧滑道上，对接力检测单元(6)可移动地设于所述下层滑道上，部段拧紧驱动单元(3)设有位置可调的拧紧机构(34)，且所述拧紧机构(34)设有提供拧紧动力的啮合齿轮(342)，端盖拧紧从动单元(2)包括齿轮组和转盘(206)，端盖(801)设于所述转盘(206)上，且所述转盘(206)通过所述齿轮组驱动旋转，并且端盖(801)旋拧时所述啮合齿轮(342)与所述齿轮组啮合，部段通过多自由度装夹调整单元(5)支撑定位，且所述多自由度装夹调整单元(5)设有螺纹基准转移工装(4)和位置可调并可转动的环形工装(56)，并且任意部段的任一多自由度装夹调整单元(5)的环形工装(56)上设有拧紧力矩传递齿轮(7)，部段旋拧时所述啮合齿轮(342)与对应多自由度装夹调整单元(5)上的拧紧力矩传递齿轮(7)啮合。2.根据权利要求1所述的多部段对接拧紧装置，其特征在于：所述多自由度装夹调整单元(5)包括多自由度支撑机构、环形工装支撑座(54)、环形工装(56)和夹持工装(58)，多自由度支撑机构设于安装基座(1)上，环形工装支撑座(54)通过所述多自由度支撑机构驱动实现水平轴向、水平横向和竖直升降调整，所述环形工装支撑座(54)上设有内部带滚轴(55)的凹槽，且环形工装(56)设于所述凹槽中并通过各个滚轴(55)支撑，夹持工装(58)设于所述环形工装(56)中，且所述环形工装(56)和夹持工装(58)之间设有适应性夹持调整机构(57)。3.根据权利要求2所述的多部段对接拧紧装置，其特征在于：所述多自由度支撑机构包括轴向调整机构(51)、横向调整机构(52)和升降调整机构(53)，其中轴向调整机构(51)包括轴向调整座(514)和设于所述轴向调整座(514)上的轴向调整齿轮(513)和轴向调整驱动组件，所述安装基座(1)的主滑道包括主操作轴向导轨(101)和主操作轴向齿条(104)，所述轴向调整座(514)下侧与所述主操作轴向导轨(101)滑动连接，所述轴向调整齿轮(513)与所述主操作轴向齿条(104)啮合并通过所述轴向调整驱动组件驱动旋转，所述横向调整机构(52)设于所述轴向调整座(514)上且包括横向调整座(522)和横向调整驱动组件，所述横向调整座(522)与所述轴向调整座(514)滑动连接并通过所述横向调整驱动组件驱动移动，所述升降调整机构(53)设于所述横向调整座(522)上且包括升降摆臂(534)、升降摆臂滑座(533)、升降摆臂驱动组件和升降调整座(538)，升降调整座(538)可升降地设于所述横向调整座(522)中且上端与所述环形工装支撑座(54)固连，两个升降摆臂(534)对称设于所述横向调整座(522)中且下端分别与对应的升降摆臂滑座(533)铰接、上端与所述升降调整座(538)铰接，并且两个升降摆臂滑座(533)通过所述升降摆臂驱动组件驱动同步张合移动。4.根据权利要求2所述的多部段对接拧紧装置，其特征在于：所述适应性夹持调整机构(57)包括俯仰轴压块(571)、俯仰转轴(572)、定位销(573)、纵向窜动摆杆(574)、横向窜动摆杆(575)、窜动销(576)、偏航转轴(579)和偏航摆杆(578)，其中俯仰轴压块(571)设于所述环形工装(56)上，俯仰转轴(572)设于俯仰轴压块(571)圆柱槽内，纵向窜动摆杆(574)与俯仰转轴(572)通过定位销(573)连接并俯仰摆动，纵向窜动摆杆(574)设有两组纵向长条孔，横向窜动摆杆(575)设有两组横向长条孔，且所述纵向窜动摆杆(574)和横向窜动摆杆(575)通过窜动销(576)依次穿过对应的纵向长条孔和横向长条孔实现连接，偏航转轴
(579)与横向窜动摆杆(575)通过螺纹连接，并通过圆锥滚子轴承(5791)支撑与偏航摆杆(578)转动连接，偏航摆杆(578)与夹持工装(58)轴向滑动连接，并通过螺母(577)轴向限位。5.根据权利要求1所述的多部段对接拧紧装置，其特征在于：所述部段拧紧驱动单元(3)包括轴向移动机构(31)、升降机构(32)、摆动压紧机构(33)和拧紧机构(34)，其中轴向移动机构(31)设有沿着所述侧滑道移动的轴向移动座(313)，升降机构(32)设于所述轴向移动座(313)上且设有可升降的升降滑座(323)，拧紧机构(34)设于所述升降滑座(323)上，且所述升降滑座(323)上设有视觉相机(324)，摆动压紧机构(33)设于所述轴向移动座(313)上端。6.根据权利要求5所述的多部段对接拧紧装置，其特征在于：所述安装基座(1)的侧滑道包括升侧轴向导轨(103)和侧轴向齿条，所述轴向移动机构(31)包括轴向移动座(313)和设于所述轴向移动座(313)上的轴向驱动电机(311)和轴向驱动齿轮(312)，其中轴向移动座(313)下侧与所述升侧轴向导轨(103)滑动连接，轴向驱动齿轮(312)与所述轴向驱动齿轮(312)啮合并通过所述轴向驱动电机(311)驱动旋转；所述升降机构(32)包括拧紧升降驱动组件和升降滑座(323)，所述升降滑座(323)与所述轴向移动座(313)滑动连接并通过所述拧紧升降驱动组件驱动升降；所述摆动压紧机构(33)包括摆杆(331)、摆动气缸(333)和压头(332)，摆杆(331)通过摆动气缸(331)驱动摆动，摆杆(331)自由端设有压头(332)。7.根据权利要求5所述的多部段对接拧紧装置，其特征在于：所述拧紧机构(34)包括径向移动座(341)、啮合齿轮(342)、拧紧机(344)和径向气缸，其中径向移动座(341)与所述升降滑座(323)滑动连接并通过所述径向气缸驱动移动，所述啮合齿轮(342)和拧紧机(344)均设于所述径向移动座(341)上，且所述啮合齿轮(342)通过所述拧紧机(344)驱动旋转。8.根据权利要求1所述的多部段对接拧紧装置，其特征在于：所述端盖拧紧从动单元(2)包括轴向滑座(201)、调整齿轮(208)、滑座驱动组件、轴向滑台(202)、滑台驱动装置、转盘(206)、第一齿轮(205)和第二齿轮(203)，所述安装基座(1)的主滑道包括主操作轴向导轨(101)和主操作轴向齿条(104)，轴向滑座(201)下侧与所述主操作轴向导轨(101)滑动，调整齿轮(208)和滑座驱动组件均设于所述轴向滑座(201)上，且所述调整齿轮(208)与所述主操作轴向齿条(104)啮合并通过所述滑座驱动组件驱动旋转，轴向滑台(202)和滑台驱动装置均设于所述轴向滑座(201)上，且所述轴向滑台(202)与所述轴向滑座(201)上端滑动连接并通过所述滑台驱动装置驱动移动，第一齿轮(205)和第二齿轮(203)设于所述轴向滑台(202)上并啮合形成所述齿轮组，其中第一齿轮(205)与所述转盘(206)同轴固连，第二齿轮(203)与所述啮合齿轮(342)啮合。9.根据权利要求1所述的多部段对接拧紧装置，其特征在于：所述对接力检测单元(6)包括轴向运动机构(601)、插销机构(602)、轴向驱动气缸(603)和力传感器(604)，轴向运动机构(601)设有轴向座沿着所述下层滑道移动，轴向驱动气缸(603)和插销机构(602)均设于所述轴向座上，力传感器(604)设于轴向驱动气缸(603)前端。10.根据权利要求1所述的多部段对接拧紧装置，其特征在于：所述螺纹基准转移工装(4)包括螺纹基准工装(401)和基准转接件(402)，所述螺纹基准工装(401)为圆法兰结构且内腔壁设有与部段端面螺纹配套旋合的基准螺纹，螺纹基准工装(401)通过基准转接件(402)与环形工装(56)同轴连接。

技术总结
本发明涉及部段装配设备领域，具体地说是一种多部段对接拧紧装置，其中安装基座上设有主滑道、侧滑道和下层滑道，端盖拧紧从动单元和多自由度装夹调整单元设于主滑道上，部段拧紧驱动单元设于侧滑道上，对接力检测单元设于下层滑道上，部段拧紧驱动单元设有可移动且带啮合齿轮的拧紧机构，端盖拧紧从动单元包括齿轮组和定位端盖并通过齿轮组驱动旋转的转盘，且端盖旋拧时所述啮合齿轮与所述齿轮组啮合，多自由度装夹调整单元设有螺纹基准转移工装和位置可调且可转动的环形工装。本发明可实现各部段一次装夹到位，并利用螺纹基准转移工装与适应性夹持调整机构完成多节部段同轴装夹，解决了因多节大口径部段变形不同轴导致的拧紧力矩过大问题。紧力矩过大问题。紧力矩过大问题。


技术研发人员：刘勇 丛郁楠 贺云 王军义 徐永利 徐志刚
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所
技术研发日：2020.12.03
技术公布日：2022/6/7