阅读说明：本技术 一种铆接圆锥形舱段的多功能集成装置 (Multifunctional integrated device for riveting conical cabin section ) 是由 严战非 徐彪 王伟 费俊锋 于 2019-10-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种铆接圆锥形舱段的多功能集成装置,该多功能集成装置包括П形平衡架、内外圈导轨、平衡器和半自动铆接工具,内外圈导轨悬空设置在Л形平衡架的顶部,半自动铆接工具通过平衡器与内外圈导轨连接,平衡器和半自动铆接工具可在沿内外圈导轨的轨道进行180°范围内移动或悬停。本发明是一种集多种半自动工具集成、多自由度可达、操作便捷的舱段铆接人机协同装置,满足了装配流水线标准作业改进要求,便于生产组织管理,提高了生产效率,示范性好。(The invention discloses a multifunctional integrated device for riveting a conical cabin section, which comprises an П -shaped balancing frame, inner and outer ring guide rails, a balancer and a semi-automatic riveting tool, wherein the inner and outer ring guide rails are arranged at the top of the L-shaped balancing frame in a hanging manner, the semi-automatic riveting tool is connected with the inner and outer ring guide rails through the balancer, and the balancer and the semi-automatic riveting tool can move or hover within a range of 180 degrees along the track of the inner and outer ring guide rails.)

一种铆接圆锥形舱段的多功能集成装置

技术领域

本发明涉及复合材料铆接装配技术领域，具体涉及一种铆接圆锥形复合材料末端舱段的多功能集成装置。

背景技术

某产品圆锥形末端舱壳体是由复合材料上锥壳与铝合金过渡环用钛合金铆钉铆接装配形成的舱段；舱段体的舱内、舱外需铆接装配各种“弯角件、导轨、筒形件、支承座”等构件。铆接装配任务量大，劳动强度高；同时，对铆接成型质量、精度要求均很高。

关于圆锥形末端舱壳体铆接装配，现有生产模式是按不同型号的舱段单个工位完成所有装配任务，自动化水平低，以工人技能的手工操作为主。

末端舱壳体铆接作业难点是非平面空间位置多方位铆接，铆接操作可达性、可操作性差；复合材料钻孔加工难度大，易分层，钻孔时需增加垫板；钻沉孔需反复多次测量控制深度，工具使用频次高，不同工具更换次数多；同时，被铆接件铆接定位、装夹操作不便捷，过程需两人或多人协助操作，工作效率低。

为了用标准规范作业模式改变原来传统的作坊式铆接模式，将柔性化、自动化、集成化的理念贯彻到作业设备中，以减少劳动强度，提高装配质量；有必要开发专用铆接装置来铆接某产品圆锥形末端舱壳体。

铆接自动化工具或单一功能专用装置，相关文献报道比较多，但关于铆接多功能集成装置鲜有文献报道和相关专利。

发明内容

根据某产品舱段“加工、装配”流水生产线建设需求，本发明的目的在于提供一种铆接圆锥形舱段的多功能集成装置，即舱段装配铆接工位人机协同作业的多功能集成装配装置。根据工位作业内容的需求，该多功能集成装配装置主要由平衡架、导轨、平衡器和半自动工具组成，平衡架和导轨可实现铆接空间位置多自由度可达；平衡器可实现铆接工具在空间任意位置悬停，提升了工具使用的便捷性；半自动工具为人机协同操作减轻劳动强度，同时规范了标准作业要求，提高了生产效率和产品质量。

本发明所要解决的技术问题在于提供一种集多种半自动工具集成、多自由度可达、操作便捷的舱段铆接人机协同装置，即一种铆接圆锥形舱段的多功能集成装置。

本发明通过以下方案解决上述技术问题：

一种铆接圆锥形舱段的多功能集成装置，其特征在于，所述多功能集成装置包括П形平衡架、内外圈导轨、平衡器和半自动铆接工具，П形平衡架为所述多功能集成装置的骨架，内外圈导轨悬空设置在П形平衡架的顶部，半自动铆接工具通过平衡器与内外圈导轨装配连接，平衡器和半自动铆接工具可在沿内外圈导轨的轨道进行180°范围内移动或悬停。

进一步地，所述П形平衡架包括主体支架和移动机构，主体支架包括两侧的立柱和二者之间悬空设置的横梁，从而形成稳定结构；移动机构包括设置的所述立柱底部的脚轮以及可伸缩支撑腿，脚轮可保证平衡架快速移位，可伸缩支撑腿确保移位后调平和固定。

进一步地，所述主体支架的横梁上固定有横纵向支架，横纵向支架和横梁通过多个轨道安装支架和轨道安装板与所述内外圈导轨固定连接。

进一步地，所述内外圈导轨为用铝型材通过专用模具滚压成型的非分段环型整体导轨，安装在平衡架顶部构成同心设置的内、外圈移动轨道。

进一步地，所述平衡器选用气管平衡器，并配备与电动工具相连的电线线缆、工具悬挂用挂钩，平衡器的上端与内外圈导轨上的滚轮机构连接，所述滚轮机构集成设置在所述内外圈导轨内，滚轮机构可在所述内外圈导轨内滑动。

进一步地，所述半自动铆接工具为电动或气动工具，悬挂设置在平衡器末端的挂钩上，半自动铆接工具的气管接头与平衡器的气管连接，半自动铆接工具通过所述平衡器控制在空中可任意悬停。

本发明相比于现有的生产条件有以下优点：

根据铆接工位操作内容配置专用多功能集成装置，满足了装配流水线标准作业改进要求，便于生产组织管理，提高了生产效率，示范性好；

其中，可移动П形平衡架，可满足不同产品、不同工位需求重新规划生产线工艺布局，不受场地限制，生产有一定柔性；

直径为Φ1600mm、Φ2100mm环形内外圈整体导轨，气管平衡器并配备与电动工具相连的电线线缆、工具悬挂用挂钩，一方面动力源连接安全规范，另一方面保证了空间操作便捷，提供了人机协同操作自动化装置，降低劳动强度；

多功能工具集成，一方面规范工具配置及使用，有利于工艺纪律执行，保证加工质量；另一方面可实现按工位配置工具，改进了工具现场管理和监控条件。

附图说明

图1为一种铆接圆锥形舱段的多功能集成装置的整体结构示意图；

图2为平衡架的移动机构的放大示意图；

图3为内外圈导轨示意图：(a)内外圈导轨放大图；(b)第一轨道安装板放大图；

图4为内外圈导轨的示意图二；

图5为内外圈导轨的示意图三；

图6为平衡架的立柱放大示意图；

图7为两分气块示意图：(a)第一分气块示意图；(b)第二分气块示意图；

图8为气管平衡器和配套工具的示意图；

图9为两气管接头示意图；

其中，01-脚轮安装连接块，02-脚轮安装板，03-第一轨道安装支架，04-第二轨道安装支架，05-第三轨道安装支架，06-第一轨道安装板，07-第二轨道安装板，08-第三轨道安装板，09-第一分气块，10-吊装支架，11-脚杯安装板，12-第一铝型材，13-第二铝型材，14-标准盒框架，15-支撑架，16-第二分气块，17-气管平衡器，18-配套工具，51-刹车脚轮，52-固定脚轮，53-脚杯，54-第一铝型材端盖，55-第一气管接头，56-第二气管接头，57-内环型导轨，58-外环型导轨，59-第二铝型材端盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

如图1至图9所示，本实施例的铆接圆锥形舱段的多功能集成装置包括П形平衡架、内外圈导轨、平衡器和半自动铆接工具，内外圈导轨悬空设置在П形平衡架的顶部，半自动铆接工具通过平衡器与内外圈导轨连接，平衡器和半自动铆接工具可在沿内外圈导轨的轨道进行180°范围内移动或悬停。

其中，П形平衡架主要由型材组合装配而成的立柱和横梁组成，并配置脚轮以及可伸缩支撑腿；П形平衡架的主体骨架是由立柱和横梁组成的，其材料为铝型材，从外观造型、结构减重进行优化设计，П形平衡架的主体骨架的跨度保证多型产品能够共用。配置脚轮可保证平衡架快速移位，可伸缩支撑腿(即脚杯53)确保移位后调平、固定。

П形平衡架的主体骨架主要包括两侧的立柱和二者之间悬空设置的横梁，其中，П形平衡架的主体骨架上，轨道安装支架(第一轨道安装支架03、第二轨道安装支架04、第三轨道安装支架05)、轨道安装板(第一轨道安装板06、第二轨道安装板07、第三轨道安装板08)、吊装支架10、铝型材(第一铝型材12、第二铝型材13)、铝型材端盖(第一铝型材端盖54、第二铝型材端盖59)，及配件标准盒框架14、支撑架15主要通过螺接装配在主体骨架上，在保证型架刚性的同时，外形美观，结构轻便。

横梁上固定有横纵向支架，横纵向支架和横梁通过轨道安装支架(第一轨道安装支架03、第二轨道安装支架04、第三轨道安装支架05)、轨道安装板(第一轨道安装板06、第二轨道安装板07、第三轨道安装板08)与内外圈导轨(内环型导轨57和外环型导轨58)固定连接。具体的是，上述轨道安装板设置在横梁和内外圈导轨之间，上述轨道安装支架设置在横纵向支架和内外圈导轨之间。

吊装支架10设置在内外圈导轨下方，吊装支架10用于安装平衡器，是平衡器与内外圈导轨中的滚轮机构的安装过度件)；铝型材(第一铝型材12、第二铝型材13)设置在横梁和立柱之间的夹角处，主要用作支撑作用。铝型材端盖(第一铝型材端盖54、第二铝型材端盖59)主要设置在铝型材的端口，主要是为了外形美观。配件标准盒框架14和支撑架15设置在立柱上，配件标准盒框架14是为了便于操作工在工作过程中放置一些小的零部件和小工具，支撑架15是为了加固配件标准盒框架14安装用的支撑。

第一气管接头55和第二气管接头56均集成在第一分气块09上，第一分气块09是压缩空气气源进口分气块，立柱上一侧一个是为了保证气源的位置最近；

第二分气块16是工具使用时的气路分气块，满足不同工具使用，保证多路气源接口；

П形平衡架的移动机构设置在立柱的底部，移动机构主要由脚轮安装连接块01、脚轮安装板02、脚杯安装板11、脚杯53、刹车脚轮51、固定脚轮52组成；两脚轮主要用于平衡架的行走移动，脚杯53用于移动到位后的调平与支撑固定，脚轮安装连接块01连接脚轮安装板02和立柱底端，脚轮安装板02下方安装有刹车脚轮51和固定脚轮52，脚杯53通过脚杯安装板11安装在立柱底部(如图2所示)。

其中，内外圈导轨是用专用模具成型的直径为Φ1600mm、Φ2100mm环形整体导轨，其包括同心设置的内环型导轨57和外环型导轨58；该直径为Φ1600mm、Φ2100mm环形非分段整体导轨装配在П形平衡架的顶部，内外圈导轨可保证平衡器及配置工具在180°范围移动。

该内外圈导轨用铝型材通过专用模具滚压成型，安装在П形平衡架的顶部，构成同心设置的内、外圈移动轨道，保证了铆接工具在使用过程中行程可达。

其中，平衡器选用气管平衡器17，并配备与电动工具相连的电线线缆、工具悬挂用挂钩；气管平衡器17的上端与内外圈导轨装配集成：具体的是，气管平衡器17与内外圈导轨上的滚轮机构(滚轮机构是分别集成在内环型导轨57和外环型导轨58中的，不需要再安装，滚轮机构可在内环型导轨57和外环型导轨58中滑动)连接，可保证下连的铆接工具在180°范围移动及行程内任意高度悬停，并配置电气动力源，方便操作。

半自动铆接工具(即配套工具18)主要为电钻和铆枪等电动、气动工具，可以将电动和气动工具悬挂在平衡器末端挂钩上。半自动铆接工具与直径为Φ1600mm、Φ2100mm环形整体导轨及平衡器通过标准接口组合集成，根据不同的操作内容，可快速更换工具，并便捷工具使用过程的人机协同。

多功能工具集成：铆接配套工具18与平衡器连接，铆接工具的气管接头(包括第一气管接头55、第二气管接头56)与平衡器的气管连接。工具通过平衡器控制在空中可任意悬停。工具的动力源集成在型架上，电动或气动工具分别利用其动力源进行后续工作。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而己，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。