自动化夹具制造技术

本发明专利技术涉及一种自动化夹具，其具有夹具框架、机动夹具爪部和机器人端部执行器连接器。夹具爪部中的一个夹具爪部可以接纳钻削工具和/或紧固工具。夹具爪部中的一个夹具爪部具有用于检测夹具的位置的位置传感器。夹具形成自动化夹紧系统的一部分。夹紧系统用于将肋腹板自动地夹紧至飞行器机翼盒的肋支柱或集成的肋支脚，以用于对肋腹板肋支柱或集成的肋支脚进行自动化钻削和/或将肋腹板紧固至肋支柱或集成的肋支脚。或集成的肋支脚。或集成的肋支脚。

【技术实现步骤摘要】
自动化夹具


[0001]本专利技术涉及自动化夹具，并且涉及将肋腹板自动地夹紧至飞行器机翼盒的肋支柱或集成的肋支脚以用于对肋腹板以及肋支柱或集成的肋支脚进行自动化钻削和/或将肋腹板紧固至肋支柱或集成的肋支脚的方法。

技术介绍

[0002]飞行器的机翼通常包括扭力盒，该扭力盒在结构框架的任一侧上包括上翼型盖和下翼型盖(或上蒙皮和下蒙皮)，结构框架包括翼展方向上的翼梁和翼弦方向上的肋。每个机翼设置有至少一个翼梁，但两个或更多个翼梁更常见。在飞行器机翼中，扭力盒通常被称为机翼盒。盖也可以用纵梁加强，纵梁大体上沿翼展方向延伸。
[0003]在传统的飞行器机翼盒中，每个肋均螺栓连接至上盖和下盖以及前翼梁和后翼梁。每个肋均具有大体平坦的腹板和用于连结至翼梁和盖中的每一者的凸缘。由于需要制造、钻削、填充垫片(shim)，然后将许多部件螺栓连接在一起，因此这种机翼盒的组装可能既费时又复杂。
[0004]为了减少零件数量以及改进组装，已经对机翼盒的结构和制造进行了各种改进。例如，肋可以通过肋支柱连结至翼梁。肋支柱具有连结至翼梁的肋支柱支脚和用于连结至肋腹板的直立的肋支柱腹板。可以在组装机翼盒之前将肋支柱连结至翼梁。
[0005]肋可以通过肋支脚连结至上盖或下盖。肋支脚具有与盖的内表面连结或集成的肋支脚凸缘和用于连结至肋腹板的直立的肋支脚腹板。盖可以包括一体式纵梁/加强件，并且每个肋支脚均可以具有与其中一个一体式加强件连结或一体地形成的第二凸缘。肋支脚可以在组装机翼盒之前与盖连结或一体地形成。
[0006]盖中的至少一个盖可以与翼梁中的至少一个翼梁集成。例如，翼梁和盖可以由复合层压材料一体地形成以形成翼梁
‑
盖，使得翼梁的复合材料经形成在翼梁与盖之间的折叠区域连续地延伸到盖中。翼梁
‑
盖可以呈Z形。翼梁
‑
盖可以呈欧米伽形(Omega
‑
shaped)。
[0007]尽管进行了这些结构改进，但是组装机翼盒通常仍需要钻削出紧固件孔，并且因此需要拆卸以对钻削出的孔进行清洁以及去毛刺，然后重新组装这些部件以便进行最终紧固。
[0008]期望以“单向组装”过程来制造机翼。单向组装涉及对组件进行钻削和紧固而无需在钻削之后和紧固之前进行拆卸的中间步骤。如果未施加夹紧力，则单向组装通常不可行，因为在钻削期间可能进行层间去毛刺(inter
‑
laminar burring)，并且使在重新组装和最终紧固之前进行拆卸和清洁成为必需。
[0009]为了使飞行器机翼的单向组装成为可能，一旦组装开始，需要在不移除蒙皮盖中的一个蒙皮盖或另一蒙皮盖的情况下对所有肋和翼梁进行钻削并且将所有肋和翼梁紧固至上蒙皮盖和下蒙皮盖。如果主机翼结构的任意一个部件不能通过这种单向组装过程进行组装，则就无法实现单向组装过程的减少构建时间的益处。

技术实现思路

[0010]本专利技术的第一方面提供了一种用于将肋腹板夹紧至飞行器机翼盒的肋支柱或集成的肋支脚的自动化夹具，该自动化夹具包括：夹具框架，该夹具框架具有第一臂和第二臂；机器人端部执行器连接器，该机器人端部执行器连接器联接至夹具框架；夹具爪部，该夹具爪部包括位于第一臂和第二臂中的一者的近端端部处的第一爪部和位于第一臂和第二臂中的另一者的近端端部处的第二爪部，其中，夹具爪部中的至少一个夹具爪部能够通过马达朝向和远离夹具爪部中的另一夹具爪部移动以使爪部打开和闭合，其中，夹具爪部中的至少一个夹具爪部构造成接纳工具模块并且具有孔口，钻削工具和紧固工具中的一者或更多者能够穿过该孔口而插入，并且其中，夹具爪部中的至少一个夹具爪部具有用于检测夹具相对于飞行器机翼盒的位置的至少一个位置传感器。
[0011]本专利技术的另一方面提供了一种自动化夹具系统，其包括：根据第一方面的夹具；机器人，该机器人具有联接至夹具的端部执行器连接器的臂；以及控制系统，该控制系统连接至机器人、夹具的机动爪部并且连接至所述至少一个位置传感器。
[0012]本专利技术的又一方面提供了一种将肋腹板自动地夹紧至飞行器机翼盒的肋支柱或集成的肋支脚以用于对肋腹板以及肋支柱或集成的肋支脚进行自动化钻削和/或将肋腹板紧固至肋支柱或集成的肋支脚的方法,该方法包括：使用第一机器人来定位具有机动爪部和至少一个位置传感器的自动化夹具，其中，第一机器人基于由位置传感器检测到的相对于机翼盒的夹具位置来定位自动化夹具；当夹具相对于机翼盒处于期望位置时，通过操作机动爪部使夹具爪部闭合，以将肋腹板夹紧至飞行器机翼盒的肋支柱或集成的肋支脚；以及使用第二机器人将工具模块定位在其中一个夹具爪部的孔口中。
[0013]本专利技术的有利之处在于，夹具足够大以适合围绕肋腹板，而通过自动化定位夹具能够小心且精确地定位，以用于将肋腹板夹紧至肋支柱或肋支脚，而在组装期间不会与机翼盒的其他部件发生碰撞，尽管可用空间有限。夹具可以接纳用于钻削操作或紧固操作的工具模块，以在施加有夹紧载荷的同时将肋腹板连结至肋支柱或肋支脚，从而有利于单向组装的目的。
[0014]可移动的夹具爪部可以包括用于使夹具爪部相对于夹具框架线性移动以使夹具爪部打开和闭合的线性导轨。
[0015]第一夹具爪部可以固定成相对于夹具框架不能移动。第二夹具爪部可以是相对于夹具框架可移动的。
[0016]马达的旋转轴线可以垂直于线性导轨。这可以减少夹具的空间范围，因此夹具可以在受限的空间中使用。
[0017]夹具爪部可以安装至臂的侧表面使得爪部相对于夹具框架的平面横向偏移，或者夹具爪部可以安装至臂的端部表面使得爪部大致位于夹具框架的平面中。
[0018]夹具框架可以大体呈U形。在夹具的定位期间，臂之间的距离可以足以在肋的肋支脚周围留有一定的间隙，从而为机器人位置公差和固定装置位置公差留有裕量。
[0019]夹具爪部和夹具框架可以是模块化的，使得爪部可以安装至通用夹具框架的臂的侧表面或端部表面。使爪部在夹具框架上重定向可以有助于使用相同的夹具爪部和框架部件来将肋腹板夹紧至肋支柱或肋支脚，在上述情况下，可能应用不同的空间限制。这减少了组装工装的零件数量。
[0020]夹具还可以包括位于夹具框架上的载荷监测装置。
[0021]载荷监测装置可以是位于夹具框架的臂中的应变仪。
[0022]所述至少一个位置传感器可以包括大致沿臂的纵向轴线定向的第一距离传感器。
[0023]所述至少一个位置传感器可以包括大致横向于臂的纵向轴线定向的第二距离传感器。
[0024]第一距离传感器或第二距离传感器可以是激光距离传感器。
[0025]激光距离传感器可以用于将夹具初始定位至例如期望位置的+/
‑
10mm内的全局位置。例如，激光距离传感器可以配置成感测距盖的内表面和/或肋腹板的表面的距离。
[0026]所述至少一个位置传感器可以包括用于检测待夹紧的肋支柱或集成的肋支脚的基准面(datum)的视觉系统。基准面可以是例如边缘特征。视觉系统可以包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于将肋腹板夹紧至飞行器机翼盒的肋支柱或集成的肋支脚的自动化夹具，所述夹具包括：夹具框架，所述夹具框架具有第一臂和第二臂；机器人端部执行器连接器，所述机器人端部执行器连接器联接至所述夹具框架；夹具爪部，所述夹具爪部包括位于所述第一臂和所述第二臂中的一者的近端端部处的第一爪部和位于所述第一臂和所述第二臂中的另一者的近端端部处的第二爪部，其中，所述夹具爪部中的至少一个夹具爪部能够通过马达朝向或远离所述夹具爪部中的另一夹具爪部移动以使所述爪部打开和闭合，其中，所述夹具爪部中的至少一个夹具爪部构造成接纳工具模块并且具有孔口，钻削工具和紧固工具中的一者或多者能够穿过所述孔口而插入，并且其中，所述夹具爪部中的至少一个夹具爪部具有用于检测所述夹具相对于所述飞行器机翼盒的位置的至少一个位置传感器。2.根据权利要求1所述的自动化夹具，其中，能够移动的所述夹具爪部包括用于使所述夹具爪部相对于所述夹具框架线性移动以使所述夹具爪部打开和闭合的线性导轨，可选地，其中，所述第一夹具爪部固定成相对于所述夹具框架不能移动，并且所述第二夹具爪部能够移动。3.根据权利要求2所述的自动化夹具，其中，所述马达的旋转轴线垂直于所述线性导轨。4.根据任一前述权利要求所述的自动化夹具，其中，所述夹具爪部安装至所述臂的侧表面使得所述爪部相对于所述夹具框架的平面横向偏移，或者所述夹具爪部安装至所述臂的端部表面使得所述爪部大致位于所述夹具框架的平面中。5.根据权利要求4所述的自动化夹具，其中，所述夹具爪部和所述夹具框架是模块化的，使得所述爪部能够安装至通用夹具框架的所述臂的所述侧表面或所述端部表面。6.根据任一前述权利要求所述的自动化夹具，还包括位于所述夹具框架上的载荷监测装置，可选地，其中，所述载荷监测装置是位于所述夹具框架的所述臂中的应变仪。7.根据任一前述权利要求所述的自动化夹具，其中，所述至少一个位置传感器包括大致沿所述臂的纵向轴线定向的第一距离传感器。8.根据任一前述权利要求所述的自动化夹具，其中，所述至少一个位置传感器包括大致横向于所述臂的所述纵向轴线定向的第二距离传感器。9.根据权利要求7或权利要求8所述的自动化夹具，其中，所述第一距离传感器或所述第二距离传感器是激光距离传感器。10.根据任一前述权利要求所述的自动化夹具，其中，所述至少一个位置传感器包括用于检测待夹紧的所述肋支柱或所述集成的肋支脚的基准面的视觉系统。11.根据任一前述权利要求所述的自动化夹具，其中，所述孔口是夹头钻孔，可选地，其中，所述孔口位于所述夹具爪部中的固定成相对于所述夹具框架不能移动的一个夹具爪部中。12.一种自动化夹具系统，包括：根据任一前述权利要求所述的夹具；机器人，所述机器人具有联接至所述夹具的所述端部执行器连接器的臂；以及控制系统，所述控制系统连接至所述机器人、所述夹具的机动爪部并且连接至所述至少一个位置传感器。
13.根据权利要求12所述的自动化夹具系统，其中，所述控制系统配置成通过基于从所述至少一个位置传感器接收到...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼，
申请(专利权)人：空中客车营运有限公司，
类型：发明
国别省市：