一种用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架

1.本发明涉及船舶工艺装备技术领域，涉及一种用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架。


背景技术：

2.大型柔性薄板是船舶船体、飞机机身的重要部件之一。而在进行大型柔性薄板装配时，一般采用胎架以定位大型柔性薄板并限制其变形。目前我国胎架的自动化程度低，尤其是大型船体装配过程中所使用的胎架，仍然采用均匀布置的固定立柱式胎架结构，这种胎架对于不同曲面的大型柔性薄板需要人工手动调整各个胎架的z向高度，耗费大量的人力和物力。
3.为克服上述缺陷，本领域开发了不少技术：cn 203401235 u公开了一种用于控制船舶上层建筑薄板焊接变形的胎架装置，其利用液压装置能够调整胎架的高度及倾斜度；cn 111774803 a公开了一种邮轮薄板翻转工装，能够实现薄板翻转；cn 207930240 u公开了一种船用薄板分段磁力胎架，利用磁力装置固定吸附薄板。但上述胎架装置均为固定式装置，定位精度不高且自动化程度过低，这将大大影响柔性薄板的装配效率。
4.因此，开发一种可移动调配、定位精度高、自动化程度高、使用便捷性好且能够大大提高柔性薄板的装配效率的胎架极具现实意义。


技术实现要素：

5.由于现有技术存在上述缺陷，本发明提供了一种可移动调配、定位精度高、自动化程度高、使用便捷性好且能够大大提高柔性薄板的装配效率的胎架，克服了薄板胎架为固定式、定位精度不高、自动化程度过低且影响柔性薄板的装配效率的缺陷。
6.为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
7.一种用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架，包括移动底盘和布置在移动底盘上的辅助定位机构、固定插销机构、坐标调节机构以及高度可调支柱；
8.所述移动底盘布置在工作台上且工作台上分布有插销孔及凸台结构，移动底盘设有控制单元，其可通过控制单元接收指令将移动底盘行驶到目标位置；
9.所述辅助定位机构用于与工作台上的凸台结构配合对移动底盘的位置进行微调，确保其精准到达目标位置；
10.所述固定插销机构用于与工作台上的插销孔配合将移动底盘固定在目标位置；
11.所述坐标调节机构用于调整高度可调支柱在移动底盘上的位置；
12.所述高度可调支柱包括用于调整支柱高度的支柱高度调节机构。
13.本发明的用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架，可根据提供的胎架布置方案实现胎架自动导航移动，准确定位并具有自动固定、胎架高度自动调节，信息自动反馈等功能，从而实现胎架的自动化和智能化调节，不仅能够提高大型柔性薄板装配的效率，减少人力劳动，而且能够大大提高装配精度。上述胎架，整体结构设计合理，不仅能够通过辅助定
位机构、固定插销机构能够与工作台配合实现移动底盘的精确定位，再利用坐标调节机构和坐标调节机构完成对大型柔性薄板的支托，其控制精度高且自动化程度高，极具应用前景。
14.作为优选的技术方案：
15.如上所述的一种用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架，所述移动底盘包括第一电机、轮组以及相互平行的上、下底板；
16.所述轮组固定在下底板上，第一电机与轮组连接通过第一电机即可驱动轮组。
17.如上所述的一种用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架，所述轮组为麦克纳姆轮，能够使得移动底盘在工作台上实现全方位移动，到达目标位置，灵活性较高。
18.如上所述的一种用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架，所述控制单元包括二维测距传感器、磁罗盘模块、单片机和驱动板；
19.所述二维测距传感器、磁罗盘模块、单片机和驱动板固定在移动底盘上；
20.所述二维测距传感器、磁罗盘模块和驱动板分别与单片机信号连接；
21.所述二维测距传感器和磁罗盘模块用于获取移动底盘的位置信息；
22.所述驱动板与第一电机信号连接。
23.如上所述的一种用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架，所述辅助定位机构包括第二电机、第一螺纹丝杆和凹形滑台；
24.所述第二电机与单片机信号连接，第二电机固定在下底板上，所述第二电机的驱动轴与第一螺纹丝杆连接，第一螺纹丝杆的两端固定有凹形滑台，凹形滑台上开有与下底板上设有的燕尾槽的槽口(以保证凹形滑台沿着设定方向滑动)，当移动底盘大致到达目标位置，但在位移和角度上存在偏差时，第二电机带动第一螺纹丝杆即可驱动两侧的凹形滑台向两侧伸出与工作台上的凸台结构配合对移动底盘的位置进行微调，以修正移动底盘在位移和角度上的偏差，有利于固定插销机构中插销结构与工作台上插销孔的配合。
25.如上所述的一种用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架，所述固定插销机构包括第六电机、第五螺纹丝杆、带插销底板及第二滑杆；
26.所述第六电机与单片机信号连接，第六电机的驱动轴与第五螺纹丝杆连接，所述第六电机固定在上底板上且第五螺纹丝杆与上底板垂直，第五螺纹丝杆远离第六电机端与位于下底板下侧的带插销底板固定连接，带插销底板上设有多个插销，第六电机带动第五螺纹丝杆转动进而带动带插销底板沿着垂直方向移动，插销插入工作台上的插销孔，此时底部平面与工作台平面接触，代替麦克纳姆轮作为固定时的支承结构，提高支撑的稳固性；
27.所述下底板上设有垂直布置的第二滑杆，带插销底板上设有与第二滑杆匹配的通孔，第二滑杆穿过带插销底板上的通孔固定在下底板上且第二滑杆远离下底板端设有限位装置，用来限制所述带插销底板在升降中的转动自由度，并在固定时增加结构支承强度。
28.如上所述的一种用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架，所述坐标调节机构包括固定在上底板上的呈方形布置的四个二级底座；
29.第一二级底座与第二二级底座之间设有第一滑杆，第三二级底座与第四二级底座之间设有与第一滑杆平行的第三螺纹丝杆，第一滑杆上安有第一滑台，第三螺纹丝杆上固定有第二滑台，第三螺纹丝杆与第四电机的驱动轴连接，第一滑台与第二滑台之间设有与第三螺纹丝杆垂直的第二螺纹丝杆，第二螺纹丝杆上固定有支柱底座，第二螺纹丝杆与第
三电机的驱动轴连接；
30.所述第三电机、第四电机分别与单片机信号连接。坐标调节机构能够在水平面内进一步精细调节支柱至目标位置，而且可通过搭载超声波测距模块将位置信息反馈给单片机以提高控制精度。
31.如上所述的一种用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架，所述支柱高度调节机构包括第四螺纹丝杆、箱盖、空心轴、第一齿轮、第二齿轮、第五电机、和支柱外鞘；
32.所述第五电机与单片机信号连接，所述第五电机的驱动轴上套装有第二齿轮，第二齿轮与第一齿轮啮合，所述空心轴布置在第一齿轮内且与第一齿轮固定连接，所述第四螺纹丝杆位于空心轴内，所述空心轴内的螺纹结构与第四螺纹丝杆通过螺旋副连接(使空心轴的转动转化为第四螺纹丝杆在垂直方向的直线运动)，第四螺纹丝杆的一端布置在支柱外鞘的空心结构内，另一端穿出箱盖。在空心轴与第四螺纹丝杆的配合中，螺纹升角小于当量摩擦角，电机不工作时实现自锁。
33.如上所述的一种用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架，所述支柱外鞘为方筒结构，可限制所述螺纹丝杆的转动自由度；
34.所述支柱高度调节机构上设有用于测量第四螺纹丝杆在竖直方向的位移的激光测距传感器，所述激光测距传感器与单片机信号连接。
35.如上所述的一种用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架，所述插销孔及凸台结构共有多个且其均匀分布在工作台上。
36.以上技术方案仅为本发明的一种可行的技术方案而已，本发明的保护范围并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际需求合理调整具体设计。
37.上述发明具有如下优点或者有益效果：
38.(1)本发明的用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架，采用麦克纳姆轮作为驱动轮，可以进行全向移动；
39.(2)本发明的用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架，通过辅助定位机构、固定插销机构能够与工作台配合实现移动底盘的精确定位；
40.(3)本发明的用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架，利用坐标调节机构和坐标调节机构完成对大型柔性薄板的支托，能够实现了三维空间三个方向的自动可调，相比于传统的固定式胎架，可以有效地提高胎架调校效率，减少人工成本，且适用于多种大型柔性薄板的装配，极具应用前景。
附图说明
41.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
42.图1是本发明的用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架的整体结构示意图；
43.图2是移动底盘的结构示意图；
44.图3是辅助定位机构的结构示意图；
45.图4是坐标调节机构的结构示意图；
46.图5是支柱高度调节机构的结构示意图；
47.图6是插销固定机构的结构示意图；
48.图7是工作台的结构示意图；
49.其中：a：移动底盘；a01：下底板；a02：麦克纳姆轮；a03：第一电机；a04：上底板；b：辅助定位机构；b01：第二电机；b02：第一螺纹丝杆；b03：凹形滑台；b04：燕尾槽；c：坐标调节机构；c01：第三电机；c02：第一滑杆；c03：二级底座；c04：第一滑台；c05：第二螺纹丝杆；c06：支柱底座；c07：第二滑台；c08：第三螺纹丝杆；c09：第四电机；d：高度可调支柱；d01：第四螺纹丝杆；d02：箱盖；d03：空心轴；d04：键；d05：第一齿轮；d06：套筒；d07：第二齿轮；d08：第五电机；d09：滚动轴承；d10：支柱外鞘；e：插销固定机构；e01：第六电机；e02：第五螺纹丝杆；e03：带插销底板；e04：第二滑杆；f：工作台；f01：插销孔；f02：凸台结构。
具体实施方式
50.下面结合附图和具体的实施例对本发明中的结构作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
51.实施例1
52.一种用于大型柔性薄板装配的自动可调胎架，如图1所示，包括移动底盘a和布置在移动底盘a上的辅助定位机构b、固定插销机构e、坐标调节机构c以及高度可调支柱d；
53.移动底盘a布置在如图7所示的工作台f上且工作台f上均匀分布有多个插销孔f01及凸台结构f02；
54.移动底盘a如图2所示，包括第一电机a03、麦克纳姆轮a02以及相互平行的上底板a04、下底板a01，麦克纳姆轮a02固定在下底板a01上，第一电机a03与麦克纳姆轮a02连接通过第一电机a03即可驱动麦克纳姆轮a02；
55.移动底盘a还固定有二维测距传感器、磁罗盘模块、单片机和驱动板，二维测距传感器、磁罗盘模块和驱动板分别与单片机信号连接，二维测距传感器和磁罗盘模块用于获取移动底盘的位置信息，驱动板与第一电机信号连接；
56.辅助定位机构b如图3所示，用于与工作台上的凸台结构配合对移动底盘的位置进行微调，确保其精准到达目标位置，其包括第二电机b01、第一螺纹丝杆b02和凹形滑台b03，第二电机b01与单片机信号连接，第二电机b01固定在下底板a01上，第二电机b01的驱动轴与第一螺纹丝杆b02连接，第一螺纹丝杆杆b02的两端固定有凹形滑台b03，凹形滑台b03上开有与下底板a01上设有的燕尾槽b04的槽口，第二电机b01带动第一螺纹丝杆b02即可驱动两侧的凹形滑台b03向两侧伸出与工作台f上的凸台结构f02配合对移动底盘a的位置进行微调；
57.固定插销机构e如图6所示，用于与工作台f上的插销孔f01配合将移动底盘a固定在目标位置，其包括第六电机e01、第五螺纹丝杆e02、带插销底板e03及第二滑杆e04，第六电机e01与单片机信号连接，第六电机e01的驱动轴与第五螺纹丝杆e02连接，第六电机e01固定在上底板a01上且第五螺纹丝杆e02与上底板a01垂直，第五螺纹丝杆e02远离第六电机e01端与位于下底板a01下侧的带插销底板e03固定连接，带插销底板e03上设有多个插销，第六电机e01带动第五螺纹丝杆e02转动进而带动带插销底板e03沿着垂直方向移动，插销插入工作台f上的插销孔f01，下底板a01上设有垂直布置的第二滑杆e04，带插销底板e03上设有与第二滑杆e04匹配的通孔，第二滑杆e04穿过带插销底板e03上的通孔固定在下底板
a01上且第二滑杆e04远离下底板a01端设有限位装置；
58.坐标调节机构c用于调整高度可调支柱d在移动底盘上的位置，坐标调节机构c如图4所示，包括固定在上底板a01上的呈方形布置的四个二级底座c03，第一二级底座与第二二级底座之间设有第一滑杆c02，第三二级底座与第四二级底座之间设有与第一滑杆c02平行的第三螺纹丝杆c08，第一滑杆c02上安有第一滑台c04，第三螺纹丝杆c08上固定有第二滑台c07，第三螺纹丝杆c08与第四电机c09的驱动轴连接，第一滑台c04与第二滑台c07之间设有与第三螺纹丝杆c08垂直的第二螺纹丝杆c05，第二螺纹丝杆c05上固定有支柱底座，第二螺纹丝杆c05与第三电机c01的驱动轴连接，第三电机c01、第四电机c09分别与单片机信号连接；
59.高度可调支柱d包括用于调整支柱高度的支柱高度调节机构，支柱高度调节机构如图5所示，包括第四螺纹丝杆d01、箱盖d02、空心轴d03、第一齿轮d05、第二齿轮d07、第五电机d08和支柱外鞘d10(方筒结构)，第五电机d08与单片机信号连接，第五电机d08的驱动轴上套装有第二齿轮d07，第二齿轮d07与第一齿轮d05啮合，空心轴d03布置在第一齿轮d05内且与第一齿轮d05固定连接，第四螺纹丝杆d01位于空心轴d03内，空心轴d03内的螺纹结构与第四螺纹丝杆d01通过螺旋副(包括套筒d06、滚动轴承d09和键d04)连接，第四螺纹丝杆d01的一端布置在支柱外鞘d10的空心结构内，另一端穿出箱盖d02，支柱高度调节机构上设有用于测量第四螺纹丝杆d01在竖直方向的位移的激光测距传感器，激光测距传感器与单片机信号连接。
60.本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
61.以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。