一种夹持加工系统的制作方法

1.本实用新型涉及飞机制造技术领域，尤其涉及一种夹持加工系统。


背景技术：

2.飞机装配是将零件、组件或部件按照设计和技术要求进行组合、连接形成高一级的装配件或整机的过程，是飞机制造的关键和核心环节，在很大程度上决定了飞机最终质量、制造成本和周期。
3.长桁零件是飞机装配中比较常见的零件，其通常用于增强飞机壁板的刚性，数量众多，而结构主要有z型和l型。目前在国内民用飞机壁板装配中，长桁零件的装配通常是采用人工定位的方式，即每个长桁零件都使用定位工装，由多名操作人员协作进行定位和夹紧，待装配完成后再拆除工装。这导致整个装配过程工序复杂，装配效率低，而且人工定位方式一致性难以控制，影响飞机装配质量。
4.因此，亟需一种夹持加工系统，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种夹持加工系统，能够用于长桁零件的装配，可有效提高长桁零件的装配效率，缩短装配周期，保证飞机装配质量。
6.如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：
7.一种夹持加工系统，适用于长桁零件，包括：
8.存放装置，所述存放装置包括存放架和限位件，所述限位件可拆卸设置于所述存放架上，所述限位件被配置为能够使所述长桁零件按照预设姿态设置于所述存放架的预设位置；
9.夹紧装置，设有两个，所述夹紧装置被配置为能够稳定转送位于所述预设位置的所述长桁零件至加工位置，所述夹紧装置包括夹持机构和定位机构，所述夹持机构用于夹持所述长桁零件，所述定位机构用于避免所述长桁零件在转送过程中晃动；
10.移动装置，包括两个移动机构，所述夹紧装置一对一的设置于所述移动机构上，所述移动机构用于带动所述夹紧装置移动；
11.控制系统，所述控制系统电连接于所述夹紧装置和所述移动装置。
12.可选地，所述夹持机构包括第一驱动件和夹持件，所述夹持件包括第一抵接部和第二抵接部，所述第一抵接部和所述第二抵接部能够在所述第一驱动件的驱动下相互靠近或远离。
13.可选地，所述定位机构包括第二驱动件和定位件，所述定位件能够在所述第二驱动件的驱动下靠近或远离所述长桁零件。
14.可选地，所述夹紧装置还包括安装件，所述夹紧装置通过所述安装件设置于所述移动机构上，所述夹持机构和所述定位机构均设置有多个，多个所述夹持机构和所述定位机构于所述安装件上间隔设置。
15.可选地，所述移动装置还包括导轨，所述移动机构设置于所述导轨上，且能够沿所述导轨的延伸方向移动。
16.可选地，所述限位件设置有至少一组，每组所述限位件包括两个定位块和至少一个垫块，两个所述定位块沿所述长桁零件的延伸方向间隔设置，所述长桁零件能够设置于两个所述定位块之间，所述垫块沿垂直所述长桁零件的延伸方向设置于所述长桁零件的一侧，并与所述长桁零件抵接。
17.可选地，所述垫块设置有多个，多个所述垫块沿所述长桁零件的延伸方向间隔设置。
18.可选地，多组所述限位件沿所述长桁零件的延伸方向间隔设置；和/或
19.多组所述限位件沿垂直所述长桁零件的延伸方向间隔设置。
20.可选地，所述夹持加工系统还包括加工工装，所述长桁零件转送至所述加工位置，且通过所述加工工装对所述长桁零件进行操作。
21.可选地，所述夹紧装置上还设置有压力传感器，所述压力传感器电连接于所述控制系统，所述压力传感器被配置为检测所述加工工装施加于所述长桁零件的压力。
22.本实用新型的有益效果为：
23.本实用新型提出的夹持加工系统，适用于长桁零件，包括存放装置、夹紧装置、移动装置和控制系统，控制系统可控制移动装置移动，以带动夹紧装置按照预设轨迹夹持位于存放装置上的长桁零件。具体地，存放装置包括存放架和限位件，限位件用于限制长桁零件，使其可按照预设姿态放置于存放架上的预设位置，限位件与存放架可拆卸连接，便于适配不同规格或是不同夹持轨迹的长桁零件；夹紧装置具有两个，夹紧装置用于稳定转送长桁零件到加工位置，其包括夹持机构和定位机构，夹持加工用于夹持长桁零件，而定位机构则用于避免长桁零件在转送过程中晃动；移动装置也包括两个移动机构，夹紧装置一对一的设置于移动机构上，移动机构能够带动夹紧装置移动，以完成对被夹持长桁零件的转送。将该夹持加工系统运用于长桁零件的装配，可有效提高装配效率，缩短装配周期，提高装配质量。
附图说明
24.图1是本实用新型实施例提供的夹持加工系统的结构示意图；
25.图2是本实用新型实施例提供的移动装置和夹紧装置的结构示意图；
26.图3是本实用新型实施例提供的夹紧装置的结构示意图；
27.图4是本实用新型实施例提供的存放装置的结构示意图；
28.图5是本实用新型实施例提供的存放装置的局部示意图。
29.图中：
30.1、存放装置；11、存放架；12、定位块；13、垫块；
31.2、夹紧装置；21、夹持机构；211、第一驱动件；212、夹持件；2121、第一抵接部；2122、第二抵接部；22、定位机构；221、第二驱动件；222、定位件；23、安装件；
32.3、移动装置；31、移动机构；32、导轨；
33.4、壁板装配工装；
34.5、长桁零件。
具体实施方式
35.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。
36.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
38.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
39.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
40.为提高飞机装配效率和装配质量，本实施例提供一种夹持加工系统，可用于长桁零件5，包括存放装置1、夹紧装置2、移动装置3和控制系统。控制系统与夹紧装置2和移动装置3电连接，以此使得在对长桁零件5加工时，可先利用存放装置1将长桁零件5放置于预设位置，而后再通过控制系统控制移动装置3带动夹紧装置2移动，而后控制系统再控制夹紧装置2去夹持位于预设位置上的长桁零件5，待夹取完成后再控制移动装置3将长桁零件5转送至加工位置。可选地，控制系统内可预设移动装置3和夹紧装置2的运动轨迹，以保证对长桁零件5的转送有序进行。
41.如图1至图5所示，存放装置1包括存放架11和限位件，存放架11用于放置长桁零件5，而限位件则可以根据长桁零件5的结构和尺寸可拆卸的设置于存放架11上，以对长桁零件5的放置位置和放置姿态进行限制，使得长桁零件5以预设姿态放置于存放架11的预设位置上，方便后续夹持动作的进行。另外，因为长桁零件5一般长度较长，则如图2所示，夹紧装置2设置有两个，且同时夹持长桁零件5。每个夹紧装置2均包括夹持机构21和定位机构22，其中夹持机构21夹持位于预设位置上的长桁零件5，并将其转送至加工位置，长桁零件5因为形状不规则所以在被夹持并对其进行转送的过程中可能会出现晃动，而定位机构22的设置则是通过抵接长桁零件5，以使长桁零件5在夹持转送过程中始终保持稳定。移动装置3用于带动夹紧装置2移动，其包括两个移动机构31，夹紧装置2一对一的设置于移动机构31上，相互配合的完成上述转送动作。
42.可选地，如图3所示，夹持机构21包括第一驱动件211和夹持件212，夹持件212包括
第一抵接部2121和第二抵接部2122，第一抵接部2121和第二抵接部2122能够在第一驱动件211的驱动下靠近或远离。如图3所示，第一抵接部2121和第二抵接部2122为相对设置的l型结构，当夹持机构21被带动至夹持位置时，第一抵接部2121和第二抵接部2122则分别位于长桁零件5的两侧，此时若两者相互靠近则可以夹持长桁零件5。可选地，第一抵接部2121和第二抵接部2122至少有一个可以相对移动。本实施例中，第一驱动件211可采用手指气缸，而第一抵接部2121和第二抵接部2122分别设置于手指气缸的两个输出端，即两者可同时相向移动或反向移动。
43.可选地，定位机构22包括第二驱动件221和定位件222，定位件222能够在第二驱动件221的驱动下靠近或远离长桁零件5。定位机构22的设置是考虑到现有长桁零件5的自身结构，因为对于结构为l型和z型的长桁零件5，若单纯依靠夹持机构21则可能存在夹持过程中长桁零件5会晃动等问题。本实施例中定位件222为沿长桁零件5的长度方向相对设置的l型结构，l型结构的一侧边与第二驱动件221固定，而当长桁零件5被夹持件212夹持的时候，l型结构的另一侧边将与长桁零件5抵接，以起到支撑长桁零件5的作用。可选地，第二驱动件221为气缸，定位件222设置于气缸的输出端，根据不同的长桁零件5的结构或尺寸，可调整定位件222的位置。可选地，定位机构22还包括中转板，l型结构固定于中转板上，而中转板固定于气缸的输出端。
44.除此之外，夹紧装置2还包括安装件23，因为长桁零件5的结构特性，因而上述的夹持机构21和定位机构22均设置有多个，多个夹持机构21和定位机构22于安装件23上间隔设置。如图3所示，本实施例中，沿安装件23的长度方向，每个夹紧装置2上设有三个夹持机构21和四个定位机构22，三个夹持机构21均匀间隔设置，而每两个夹持机构21之间则连续设置有两个定位机构22。安装件23选用高强度铝合金八角管型材。
45.而为使长桁零件5按照预设姿态放置于预设位置，如图4和图5所示，本实施例中限位件设置有至少一组，一组限位件对应一个长桁零件5。具体地，每组限位件包括两个定位块12和至少一个垫块13，两个定位块12沿长桁零件5的延伸方向间隔设置，长桁零件5能够设置于两个定位块12之间。而垫块13则沿垂直长桁零件5的延伸方向设置于长桁零件5的一侧，并与长桁零件5抵接。可选地，垫块13的形状根据长桁零件5的形状而定，本实施例中垫块13设置的目的是为了使长桁零件5的装配面与存放架11的工作面平行，在夹持动作发生时，长桁零件5不会在存放架11上晃动。
46.可选地，垫块13设置有多个，多个垫块13沿长桁零件5的延伸方向间隔设置。垫块13的数量可根据长桁零件5的长度灵活调整。
47.可选地，当限位件设置有多组时，多组限位件沿长桁零件5的延伸方向间隔设置，或者多组限位件沿垂直长桁零件5的延伸方向间隔设置。这两种设置方式可单独采用，也可同时采用，但是沿长桁零件5的延伸方向设置多组限位件时，则相对应的移动装置3的移动范围也相应较大。
48.可选地，移动装置3还包括导轨32，导轨32为移动机构31提供移动方向，本实施例中移动机构31为机器人，机器人设置于导轨32上，能够沿导轨32的延伸方向移动，导轨32的延伸方向也即为放置于预设位置的长桁零件5的延伸方向。具体地，为保证移动装置3的精确操作，两个移动机构31分别为主站机器人和从站机器人，主站机器人和从站机器人安装在一条导轨32上，两个夹紧装置2分别安装于主站机器人和从站机器人的输出末端。机器人
主从关系的分配使得从站机器人的姿态调整、末端执行完全跟随主站机器人运行，保证两个机器人动作同步，可协同工作，共同完成长桁零件5的装配工作。
49.进一步地，本实施例提供的夹持加工系统还包括加工工装，当长桁零件5被夹紧装置2和移动装置3转送至加工位置时，即可通过加工工装对该长桁零件5进行下一步操作。可选地，加工工装可以是壁板装配工装4、自动制孔工装、自动钻铆工装等，以对被转送的长桁零件5完成不同的操作。
50.如图1所示，本实施例中，加工工装为壁板装配工装4，其上设置有蒙皮，当长桁零件5被转送至加工位置时，需要与壁板装配工装4上的蒙皮贴合。为确保控长桁零件5精确定位于蒙皮内侧，夹紧装置2上还设置有压力传感器，压力传感器可检测长桁零件5在整个转送过程中的压力值，当长桁零件5被转送到加工位置时，若长桁零件5已贴合于蒙皮内侧，压力传感器所检测到的压力值超过所设阈值，则视为长桁零件5的转送完成，压力传感器的设置可避免长桁零件5与蒙皮间压紧力过大引起蒙皮变形。
51.基于此，本实施例提供的夹持加工系统的工作步骤如下：
52.步骤一：长桁零件5放置位置定位
53.对于每个要装配的长桁零件5，在存放架11上确定两个位置，第一个位置是沿长桁零件5的延伸方向，固定好定位块12，以对长桁零件5沿其延伸方向进行定位；第二个位置是在垂直长桁零件5的延伸方向，固定好垫块13，利用垫块13与长桁零件5的抵接，防止长桁零件5偏斜，确保长桁零件5的装配面与存放架11的工作面平行。
54.步骤二：各模块位置标定
55.在装配站位内，在机器人及导轨32、壁板装配工装4、存放架11、定位块12及垫块13分别标记几个位置，作为测量点，采用激光跟踪仪对各模块的位置进行标定，并建立世界坐标系、机器人坐标系、机器人工具坐标系、工件坐标系等，用于双机器人离线编程时各模块位置的输入，确认相对位置关系，保证数模与实际布局一致。
56.步骤三：双机器人轨迹规划与离线编程
57.将上述各模块的数模导入离线编程软件中，配置工件坐标系、工具坐标系及世界坐标系关系，根据数模中长桁零件5与蒙皮的装配位置关系，对长桁零件5从存放架11夹取到最终与蒙皮装配的整个过程进行轨迹分析、规划和优化，得到两台机器人运动的最优的路径，通过对运动状态的仿真，进行干涉分析及碰撞检查，对干涉碰撞部分进行优化后，生成可供机器人使用的nc代码。
58.步骤四：存放架11定位
59.将长桁零件5按步骤一标定好的位置依次放置于存放架11上，并确认长桁零件5的装配面已与存放架11的工作面贴合。
60.步骤五：夹取长桁零件5
61.将离线编程程序导入控制系统中，执行机器人程序，使两台机器人从home位置同步运行至长桁零件5放置位置上方，并逐渐靠近长桁零件5，当两台机器人都运行至夹持位置，给定机器人末端夹持信号，两个夹紧装置2同时动作，夹持长桁零件5。
62.步骤六：长桁零件5装配位置定位
63.接上述步骤五，继续执行机器人程序，使长桁零件5完成上升、翻转等一系列动作，直至程序运行结束，长桁零件5最终按数模位置贴合于蒙皮内侧。若在程序执行过程中，长
桁零件5已贴合于蒙皮内侧，压力传感器超过所设阈值，则机器人程序停止，视为长桁零件5定位完成。
64.上述步骤完成后，即可进行长桁零件5的临时紧固或者紧固件安装工作。安装完成后，夹紧装置2松开，机器人同步运行至home点，重复上述步骤五和步骤六，直至完成所有长桁零件5的装配。另外，若长桁零件5与蒙皮的装配密封方式为贴合面密封，在步骤五的过程中，可通过双机器人协同运动对长桁零件5进行翻转，用于人工涂胶或者涂胶机器人自动涂胶，涂胶工艺完成后再进行最终的定位工作。
65.以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。