阅读说明：本技术 模块化插装式柔性轨道及制备方法 (Modularized plug-in type flexible track and preparation method thereof ) 是由 王珉 张浩伟 赵亮 陶克梅 陈文亮 潘劲伟 陈樱利 王威 惠昊翀 金霞 鲍益东 于 2019-11-25 设计创作，主要内容包括：一种基于模块化齿模插装结构的柔性轨道,它包括齿模(1)、柔性轨道(2)、轨道两侧的橡胶轨道环(3)和真空吸盘(4),柔性轨道(2)是经由多段柔性轨道拼接组成,其上开有多个方形导孔,且两导孔之间的距离与末端执行器中的运动齿轮的模数相匹配,齿模(1)插入方形导孔之中,经由两螺栓与柔性轨道(2)连接,齿模(1)的尺寸由运动齿轮的模数决定,在柔性轨道(2)的两侧边安装有“匚”形橡胶轨道环(3)。本发明结构简单,重量较轻；搭配五坐标调姿制孔执行器的齿轮传动,其特征是传动精度高,传动效率高,工作可靠,使用寿命长；且齿模、轨道以及橡胶轨道环可做模块化生产,互换性高。(The utility model provides a flexible track based on modularization tooth mould cartridge structure, it includes tooth mould (1), flexible track (2), rubber track ring (3) and vacuum chuck (4) of track both sides, flexible track (2) are constituteed via the concatenation of multistage flexible track, it has a plurality of square guide holes to open on it, and the distance between two guide holes matches with the modulus of the motion gear in the end effector, tooth mould (1) inserts among the square guide hole, be connected with flexible track (2) via two bolts, the size of tooth mould (1) is decided by the modulus of motion gear, install "Contraband" shape rubber track ring (3) on the both sides limit of flexible track (2). The invention has simple structure and light weight; the gear transmission matched with the five-coordinate posture-adjusting hole-making actuator is characterized by high transmission precision, high transmission efficiency, reliable work and long service life; and the tooth die, the track and the rubber track ring can be produced in a modularized way, and the interchangeability is high.)

模块化插装式柔性轨道及制备方法

技术领域

本发明涉及一种机械加工装备，尤其是一种大型结构件曲面制孔加工用辅助设备，具体地说是一种基于模块化齿模插装结构的柔性轨道及制备方法。

本发明的承载末端执行器工作任务的新型柔性轨道，在装配过程中，可作为基于柔性轨道自动装配系统的新型柔性轨道，搭载多坐标调姿执行器，在执行制孔、焊接等工作任务时，用于部件表面沿轨道方向的定位功能，特别是用于在飞机装配对接部位执行自动化制孔时的轨道方向定位工作。简单的说是一种结构模块化的插装式新型柔性轨道。该轨道主要提供在部件表面某一个大范围方向上提供精确的定位能力。

背景技术

在飞机、船舶等大尺寸产品装配的应用领域，尤其是在飞机装配过程中，由于装配工作手工操作多，机械化程度较低，因而飞机装配工作的劳动量很大，约占飞机制造总劳动量一半左右，装配工作的周期也占全机生产周期的50％～75％。进入批量生产阶段后，对于飞机装配自动化的需求日益急迫。

对于飞机大部件对接的自动化装配技术，现存在如下几种解决方式。其一是基于工业机器人的自动化制孔系统，其二是自主移动式自动化制孔系统，其三是基于柔性轨道的自动化制孔系统。第三种方式的解决方案是在产品表面吸附有柔性轨道，在其上有末端执行器沿轨道滑动到相应位置，进行自动化制孔。柔性轨道系统工作范围较大，结构相对简单，负载大，刚性好，但是需要专用轨道铺放工装，工作装备时间相对较长，只适合在飞机表面工作，工装不能与轨道干涉，对飞机表面开敞性要求高，适用于飞机大部件对接处的制孔工作。

目前基于柔性轨道的自动化制孔系统主流产品是美国波音公司提出的柔性轨道系统，该系统具有精度高、柔性好的特点，但是对材料要求高、加工难度大、成本高，为制造和使用带来较大困难。

发明内容

本发明的目的是针对目前齿条式柔性轨道系统加工难度大、成本高的问题，设计一种基于模块化齿模插装结构的柔性轨道，同时提供一种相应的制备方法。

本发明的技术方案是之一：

一种基于模块化齿模插装结构的柔性轨道，其特征是它包括齿模1、柔性轨道2、轨道两侧的橡胶轨道环3和真空吸盘4，真空吸盘4的吸盘吸附固定在被加工件表面，真空吸盘4的支撑脚支撑在柔性轨道2的下部形成柔性轨道安装支架；柔性轨道2是经由多段结构相同的轨道段拼接组成，每道轨道段上开有多个方形导孔，且两导孔之间的距离与末端执行器中的运动齿轮的模数相匹配，齿模1***方形导孔之中，经由两螺栓与柔性轨道2连接，两者形成固连，齿模1磨损后拆下螺栓即可更换，齿模1的尺寸由运动齿轮的模数决定，在柔性轨道2的两侧边安装有“匚”形橡胶轨道环3，使得末端执行器能较为安全且平稳的在柔性轨道2上运行。

所述的柔性轨道2的厚度小于齿模1的槽深。

所述的柔性轨道2的厚度为2毫米，它能吸附在曲率半径为1.5米以下的被加工件表面；所述的齿模的厚度为4毫米。

所述的齿模1为高强度易加工结构件，它由底板101和***导轨方形孔中的凸台102组成，在凸台102中加工有与末端执行器运动齿轮相匹配的齿形孔103，底板101的两端分别加工用固定用孔104。

本发明的技术方案是之二：

一种基于模块化齿模插装结构的柔性轨道的制备方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，批量制造期望模数的齿模1；

其次，根据所选模数制造具有相应方形导孔的分段柔性轨道2，使所述方形导孔之间的距离与末端执行器驱动的运动齿轮的模数相匹配；

第三，将齿模1用螺栓与柔性轨道2使用螺栓进行插装式连接；

第四，使吸空吸盘4与柔性轨道2相连；

第五，先将一侧或中部的一个真空吸盘4与被加工件待制孔表面接触，打开气源使吸盘吸紧，然后采用设备或人工的方式按顺序将吸盘推压至部件表面吸紧，从而实现柔性轨道和被加工件的固定。

本发明的有益效果是：

本发明设计了一种基于齿模插装结构的柔性轨道，具有以下显著优点：首先，齿模部分由于在柔性轨道部署安装时不发生变形，因此可以采用高强度容易加工的材料，并得到高精度的效果，另外由于尺寸不大且批量较大，可以明显降低齿条部分的加工成本；第二，柔性轨道由于不需加工和齿轮配合的齿条部分，因此可以降低厚度，从而增加轨道的柔性变形能力，而方形开孔要比齿条的加工容易很多，因此可以较低的成本实现柔性轨道的功能，特别对于传统整体式4mm厚的柔性轨道，一般只能吸附于曲率半径约2m的部件，而本发明由于变形部分是2mm的柔性轨道，可以轻易实现吸附于曲率半径约1.5m的部件，从而极大的拓展了应用范围；最后，由于工作时间过长，某一个或多个齿轮啮合部分出现磨损，可直接拆除更换新齿模，可模块化生产，互换性好。

本发明结构简单，重量较轻；搭配五坐标调姿制孔执行器的齿轮传动，其特征是传动精度高，传动效率高，工作可靠，使用寿命长；且齿模、轨道以及橡胶轨道环可做模块化生产，互换性高。

附图说明

图1是模块化插装式柔性轨道系统图。

图2是模块化插装式柔性轨道装配图。图2 (a)是模块化插装式柔性轨道装配图；(b)局部放大图。

图3是模块化插装式柔性轨道***图。

图4是齿模三维图。

图5是柔性轨道三维图。

图6是橡胶轨道环三维图。

具体实施方式

下面结构附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一。

如图1-6所示。

一种基于齿模插装结构的柔性轨道，它主要用于大型飞机结构件的装配，如图1所示，所述的柔性轨道包括齿模1、柔性轨道2、轨道两侧的橡胶轨道环3和真空吸盘4，如图2所示。柔性轨道2是经由多段柔性轨道拼接组成，其上开有多个方形导孔，且两导孔之间的距离与末端执行器中的运动齿轮的模数相匹配，如图3所示，齿模1***方形导孔之中后，经由两螺栓与柔性轨道2连接，两者形成固连，齿模的尺寸由运动齿轮的模数决定，在柔性轨道2的两侧边安装有“匚”形橡胶轨道环3（如图6所示），使得末端执行器能较为安全且平稳的在柔性轨道2上运行。如图2、3所示。真空吸盘4的吸盘吸附固定在被加工件表面，真空吸盘4的支撑脚支撑在柔性轨道2的下部形成柔性轨道安装支架，如图1所示。

特别的，一般整体式柔性轨道采用约4mm的厚度，本发明建议采用柔性轨道2mm厚度，如图5所示，模块化齿模4mm厚度，橡胶轨道环单侧1mm厚度可保证和轨道配合的V型轮有较好的接触。

本发明的齿模1为高强度易加工结构件，以利于批量化生产的同时，又保证齿模的强度，使末端执行器的运动齿轮能长期保持高精度运行，如图4所示，它由底板101和***导轨方形孔中的凸台102组成，在凸台102中加工有与末端执行器运动齿轮相匹配的齿形孔103，底板101的两端分别加工用固定用孔104。

实施例二。

一种基于模块化齿模插装结构的柔性轨道的制备方法，它包括以下步骤：

首先，批量制造期望模数的齿模1；

其次，根据所选模数制造具有相应方形导孔的分段柔性轨道2，使所述方形导孔之间的距离与末端执行器驱动的运动齿轮的模数相匹配；

第三，将齿模1用螺栓与柔性轨道2使用螺栓进行插装式连接；

第四，使吸空吸盘4与柔性轨道2相连；

第五，先将一侧或中部的一个真空吸盘4与被加工件待制孔表面接触，打开气源使吸盘吸紧，然后采用设备或人工的方式按顺序将吸盘推压至部件表面吸紧，从而实现柔性轨道和被加工件的固定。

本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。