一种用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统，包括两个环形轨道组件、至少两个沿两个环形轨道组件移动的四驱载运装置以及安装在四驱载运装置上的自动制孔装置；环形导轨组件包括柔性轨道模块和真空吸盘组件；四驱载运装置包括第一双驱电控小车和第二双驱电控小车；自动制孔装置包括法向调姿机构、钻铣制孔单元以及压紧排屑机构。本实用新型的环形数控自动制孔系统通过合理布置一定数量的自动制孔装置和四驱载运装置，既可增强环形轨道组件的整体刚性，进而保证孔的加工质量，也能显著提高孔加工的效率。
【专利说明】
一种用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种数控自动制孔系统，尤其是一种用于机身对接装配的环形自动制孔系统，属于飞机数字化装配自动制孔领域。
【背景技术】
[0002]机身对接装配制孔的质量与效率，直接制约整机的装配周期、制造成本和安全性能，一直是飞机数字化装配的研究热点。对此，国外率先提出了柔性轨道制孔系统。该设备因此自动化程度高、灵活方便好，能够一次性完成钻孔和锪窝功能，但系统整体刚性差，加工稳定性不足。为解决上述问题，中国实用新型201410123510.8提出了一种飞机等值段机身弧形轨制孔系统及方法，利用轨道保持块来提高柔性轨道整体刚度。上述两种自动制孔系统对提高机身对接装配制孔的质量和效率起到一定推动作用，但由于两种系统都采用钻削制孔单元，对于不同孔径需要提供在线换刀功能，较大的钻孔轴向力也会对柔性轨道整体刚度提出更高要求，而且对飞机对接装配较大的制孔区域采用一个制孔单元进行加工，一定程度上会影响制孔的加工效率。螺旋制孔是航空装配领域新兴的一种制孔技术，具有制孔切削力小、一把刀具可加工一系列孔等优势。因此，采用多个螺旋制孔单元来协作完成飞机机身对接装配制孔，将是一种较好的选择，尤其对于现代大型飞机的机身对接。
【发明内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是现有的飞机机身对接自动钻孔系统存在制孔轴向力大、不同孔径需要频繁换刀以及加工效率低等问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统，包括两个环形轨道组件、至少两个沿两个环形轨道组件移动的四驱载运装置以及安装在四驱载运装置上的自动制孔装置；
[0005]环形导轨组件包括柔性轨道模块和真空吸盘组件;柔性轨道模块包括柔性轨道支架、两个导向滑槽以及弧型柔性齿条;两个导向滑槽分别安装在柔性轨道支架的两侧，弧型柔性齿条设置在柔性轨道支架的轨道外圈上；真空吸盘组件包括吸盘、真空发生器和电磁换向阀；吸盘间隔设置在柔性轨道支架的轨道内圈上，吸盘通过电磁换向阀与真空发生器管路连接；
[0006]四驱载运装置包括第一双驱电控小车和第二双驱电控小车;第一双驱电控小车包括柔性弧型底盘、第一驱动装置以及第二驱动装置;在柔性弧型底盘的两端分别通过第一齿轮轴和第二齿轮轴装有第一驱动齿轮和第二驱动齿轮;第一驱动装置和第二驱动装置的输出轴分别与第一齿轮轴和第二齿轮轴对接安装;在柔性弧型底盘的两侧均设有至少一个导轮轴，在导轮轴上转动式设有导轮;柔性弧型底盘两侧的导轮分别嵌于柔性轨道支架两侧的导向滑槽内，并可沿导向滑槽来回滑动;第一齿轮轴和第二齿轮轴同时与一个环形导轨组件上的弧型柔性齿条相啮合;第二双驱电控小车与第一双驱电控小车的结构相同，并以相同方式安装在另一环形导轨组件上；
[0007]自动制孔装置包括法向调姿机构、钻铣制孔单元以及压紧排肩机构;法向调姿机构包括二自由度串联滑台和三自由度并联滑台；三自由度并联滑台包括定平台和动平台；动平台通过三自由度驱动装置安装在定平台上；定平台安装在二自由度串联滑台上，由二自由度串联滑台驱动定平台二自由度移动;二自由度串联滑台安装在第一双驱电控小车和第二双驱电控小车上;钻铣制孔单元和压紧排肩机构均安装在动平台上。
[0008]采用环形导轨组件能够使自动制孔装置在飞机机身周围环绕移动，确保在飞机机身圆周的各个制孔点都具有较好的轴向作用力，既提高了制孔灵活性，由增强了制孔的精度;采用至少两个四驱载运装置安装在环形导轨组件上，可以在各个四驱载运装置安装不同的刀具，从而省去频繁换刀的麻烦，有效提高了工作效率;采用法向调姿机构既满足一定工位内多孔加工，而且还很好满足机身装配制孔时的小范围调姿，同时能承受较大的切削力;采用钻铣制孔单元能够实现刀具偏心调节，因而具备了钻孔和螺旋铣孔两种功能，可避免传统钻孔时换刀操作，能显著提高飞机机身对接装配的制孔效率;通过合理布置一定数量的自动制孔装置和四驱载运装置，既可增强环形轨道组件的整体刚性，进而保证孔的加工质量，也能显著提高孔加工的效率。
[0009]作为本实用新型的进一步限定方案，二自由度串联滑台包括纵向拖板、横移门架、第一丝杆、第三驱动装置、第二丝杆以及第四驱动装置;纵向拖板架设在第一双驱电控小车和第二双驱电控小车上，并在纵向拖板上设有两条平行的第一滑轨;在横移门架下方设有两个第一滑块，两个第一滑块分别卡扣在第一滑轨上，并可沿第一滑轨纵向滑动;第一丝杆和第三驱动装置均安装在纵向拖板上，且第一丝杆对接安装在第三驱动装置的输出轴上；在横移门架的侧面设有与第一丝杆相旋合的第一螺母;第二丝杆和第四驱动装置均安装在横移门架的顶部，且第二丝杆对接安装在第四驱动装置的输出轴上;在横移门架的顶部下方横向设有第二导轨，在定平台上设有第二滑块和中间螺母，第二滑块卡扣在第二导轨上，第二丝杆旋合在中间螺母，用于驱动第二滑块沿第二导轨横向滑动。采用二自由度串联滑台能够使安装的三自由度并联滑台具有二自由度的移动性能，增强机动性能。
[0010]作为本实用新型的进一步限定方案，三自由度驱动装置包括第一驱动伸缩杆、第二驱动伸缩杆以及第三驱动伸缩杆;第一驱动伸缩杆、第二驱动伸缩杆以及第三驱动伸缩杆的两端分别活动安装在定平台和动平台上;在第一驱动伸缩杆、第二驱动伸缩杆以及第三驱动伸缩杆上分别装有驱动伸缩运动的第五驱动装置、第六驱动装置以及第七驱动装置。采用三自由度驱动装置和二自由度串联滑台的配合，使法向调姿机构具备五自由度的调节功能，有效增强了装置的灵活性，提高装置的制孔效率。
[0011]作为本实用新型的进一步限定方案，第一驱动伸缩杆、第二驱动伸缩杆以及第三驱动伸缩杆的一端通过虎克铰链安装在定平台同一圆周的三等分点上;第一驱动伸缩杆、第二驱动伸缩杆以及第三驱动伸缩杆的另一端通过球形铰链安装在动平台同一圆周的三等分点上。采用三等分点安装具有较好的稳定性。
[0012]作为本实用新型的进一步限定方案，钻铣制孔单元包括公转驱动装置、公转壳体、自转驱动装置、公转半径驱动装置、主动齿轮以及从动齿轮;在动平台的前侧中心处设有支撑套筒和中心孔，公转壳体的一端穿过中心孔并通过圆柱滚子转动式安装在支撑套筒内；公转驱动装置安装在动平台上，并在公转驱动装置的输出轴上设有公转小带轮;在公转壳体的外圆周上设有公转大带轮，公转大带轮与公转小带轮通过同步带相连;在自转驱动装置的输出端同轴连接有自转减速装置；自转驱动装置和自转减速装置通过滚动轴承转动式安装在公转壳体内；自转减速装置的输出轴从公转壳体的前端伸出，且自转减速装置的输出轴偏离其轴心线;在自转减速装置的输出轴上安装有刀杆，在刀杆上安装有刀具;在公转壳体的后端设有后端盖，在后端盖上设有固定支架;公转半径驱动装置安装在固定支架上，主动齿轮安装在公转半径驱动装置的输出轴上;在自转驱动装置的尾端设有穿过后端盖的公转半径调节轴，从动齿轮安装在公转半径调节轴上;主动齿轮与从动齿轮相啮合。采用钻铣制孔单元不仅实现了钻孔和螺旋铣孔这两种功能，而且可通过公转驱动装置、自转驱动装置以及公转半径驱动装置进行刀具位置的调节，从而实现精确加工。
[0013]作为本实用新型的进一步限定方案，在公转壳体的前端设有前端盖，自转减速装置的输出轴伸出前端盖外。采用前端盖能够对自转减速装置进行保护。
[0014]作为本实用新型的进一步限定方案，公转壳体的外圆中心线与自转减速装置的外圆中心线的偏移量等于自转减速装置的外圆中心线与自转减速装置的输出轴轴心线的偏移量，且偏移方向相反。该设计能够增强刀具的微调节功能，提高加工精度。
[0015]作为本实用新型的进一步限定方案，压紧排肩机构包括导向套筒、第一伸缩气缸、第二伸缩气缸、柱状中空压脚以及排肩管道;导向套筒固定安装在动平台的前侧，且支撑套筒、刀杆和有刀具均位于导向套筒内；柱状中空压脚安装在导向套筒内，并可沿着导向套筒来回滑动;第一伸缩气缸、第二伸缩气缸的缸体都安装在动平台前侧面上，第一伸缩气缸、第二伸缩气缸的活塞杆均安装在柱状中空压脚上;排肩管道连通在柱状中空压脚侧面。采用柱状中空压脚能够有效防止制孔过程中发生晃动，进一步提高了制孔的精度;采用第一伸缩气缸和第二伸缩气缸进行压缩，从而实现快速排肩。
[0016]作为本实用新型的进一步限定方案，还包括一个分别与电磁换向阀和真空发生器相连的集中控制台；在自动制孔装置上设有运动控制器;集中控制台与运动控制器无线通讯连接;运动控制器分别与第一驱动装置、第二驱动装置、法向调姿机构、钻铣制孔单元以及压紧排肩机构相连。采用集中控制台和运动控制器能够实现系统的协调控制，提高了系统的自动化程度。
[0017]作为本实用新型的进一步限定方案，在柔性轨道支架的两端设有用于装拆的对接接口。采用两端对接能够有效提高柔性轨道支架的安装灵活性和安装效率。
[0018]本实用新型的有益效果在于:(I)采用环形导轨组件能够使自动制孔装置在飞机机身周围环绕移动，确保在飞机机身圆周的各个制孔点都具有较好的轴向作用力，既提高了制孔灵活性，由增强了制孔的精度；(2)采用至少两个四驱载运装置安装在环形导轨组件上，可以在各个四驱载运装置安装不同的刀具，从而省去频繁换刀的麻烦，有效提高了工作效率；(3)采用法向调姿机构既满足一定工位内多孔加工，而且还很好满足机身装配制孔时的小范围调姿，同时能承受较大的切削力；(4)采用钻铣制孔单元能够实现刀具偏心调节，因而具备了钻孔和螺旋铣孔这两种功能，可避免传统钻孔时换刀操作，能显著提高飞机机身对接装配的制孔效率；(5)通过合理布置一定数量的自动制孔装置和四驱载运装置，既可增强环形轨道组件的整体刚性，进而保证孔的加工质量，也能显著提高孔加工的效率。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的整体结构示意图；
[0020]图2为图1中A的局部视图；
[0021]图3为图2中C-C向剖视图；
[0022]图4为本实用新型的双驱电控小车结构示意图；
[0023]图5为图1中B的局部视图；
[0024]图6为本实用新型的数控五坐标的自动制孔装置示意图；
[0025]图7为本实用新型的并联平台结构示意图；
[0026]图8为本实用新型的钻铣制孔单元结构示意图；
[0027]图9为本实用新型的钻铣制孔单元剖视图；
[0028]图10为本实用新型的压紧排肩结构剖视图；
[0029]图11为本实用新型的系统工作流程图。
【具体实施方式】
[0030]如图1所示，本实用新型用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统包括:两个环形轨道组件1000、四个沿两个环形轨道组件1000移动的四驱载运装置2000以及安装在四驱载运装置2000上的自动制孔装置3000。
[0031]如图2和3所示，环形导轨组件1000包括柔性轨道模块1100和真空吸盘组件1200，其中每个环形导轨组件1000可以包括若干个柔性轨道模块1100;每个柔性轨道模块1100包括柔性轨道支架1101、两个导向滑槽1102以及弧型柔性齿条1103;两个导向滑槽1102分别安装在柔性轨道支架1101的两侧，弧型柔性齿条1103设置在柔性轨道支架1101的轨道外圈上;真空吸盘组件1200包括吸盘1201、真空发生器和电磁换向阀；吸盘1201间隔设置在柔性轨道支架1101的轨道内圈上，吸盘1201通过电磁换向阀与真空发生器管路连接;在柔性轨道支架1101的两端设有用于装拆的对接接口(图中未示出)。
[0032]如图4和5所示，四驱载运装置2000包括第一双驱电控小车2100和第二双驱电控小车2200;第一双驱电控小车2100包括柔性弧型底盘2101、第一驱动装置2103以及第二驱动装置2105;在柔性弧型底盘2101的两端分别通过第一齿轮轴2106和第二齿轮轴2107装有第一驱动齿轮2102和第二驱动齿轮2104;第一驱动装置2103和第二驱动装置2105的输出轴分别与第一齿轮轴2106和第二齿轮轴2107对接安装;在柔性弧型底盘2101的两侧均设有至少一个导轮轴2109，在导轮轴2109上转动式设有导轮2108;柔性弧型底盘2101两侧的导轮2108分别嵌于柔性轨道支架1101两侧的导向滑槽1102内，并可沿导向滑槽1102来回滑动；第一齿轮轴2106和第二齿轮轴2107同时与一个环形导轨组件1000上的弧型柔性齿条1103相啮合;第二双驱电控小车2200与第一双驱电控小车2100的结构相同，并以相同方式安装在另一环形导轨组件1000上。
[0033]如图5-7所示，自动制孔装置3000包括法向调姿机构3100、钻铣制孔单元3200以及压紧排肩机构3300;法向调姿机构3100包括二自由度串联滑台3110和三自由度并联滑台3120;三自由度并联滑台3120包括定平台3122和动平台3121;动平台3121通过三自由度驱动装置安装在定平台3122上;定平台3122安装在二自由度串联滑台3110上，由二自由度串联滑台3110驱动定平台3122进行二自由度移动;二自由度串联滑台3110安装在第一双驱电控小车2100和第二双驱电控小车2200上;钻铣制孔单元3200和压紧排肩机构3300均安装在动平台3121上。
[0034]如图5-7所示，二自由度串联滑台3110包括纵向拖板3111、横移门架3112、第一丝杆3116、第三驱动装置3117、第二丝杆3119以及第四驱动装置3118;纵向拖板3111架设在第一双驱电控小车2100和第二双驱电控小车2200上，并在纵向拖板3111上设有两条平行的第一滑轨3113;在横移门架3112下方设有两个第一滑块3114，两个第一滑块3114分别卡扣在第一滑轨3113上，并可沿第一滑轨3113纵向滑动;第一丝杆3116和第三驱动装置3117均安装在纵向拖板3111上，且第一丝杆3116对接安装在第三驱动装置3117的输出轴上;在横移门架3112的侧面设有与第一丝杆3116相旋合的第一螺母3115;第二丝杆3119和第四驱动装置3118均安装在横移门架3112的顶部，且第二丝杆3119对接安装在第四驱动装置3118的输出轴上;在横移门架3112的顶部下方横向设有第二导轨31110，在定平台3122上设有第二滑块31111和中间螺母3126，第二滑块31111卡扣在第二导轨31110上，第二丝杆3119旋合在中间螺母3126，用于驱动第二滑块31111沿第二导轨31110横向滑动。
[0035]如图7所示，三自由度驱动装置包括第一驱动伸缩杆3123、第二驱动伸缩杆3124以及第三驱动伸缩杆3125;第一驱动伸缩杆3123、第二驱动伸缩杆3124以及第三驱动伸缩杆3125的两端分别活动安装在定平台3122和动平台3121上;在第一驱动伸缩杆3123、第二驱动伸缩杆3124以及第三驱动伸缩杆3125上分别装有驱动伸缩运动的第五驱动装置3123-1、第六驱动装置3124-1以及第七驱动装置3125-1。第一驱动伸缩杆3123、第二驱动伸缩杆3124以及第三驱动伸缩杆3125的一端通过虎克铰链(图中未示出)安装在定平台3122同一圆周的三等分点上；第一驱动伸缩杆3123、第二驱动伸缩杆3124以及第三驱动伸缩杆3125的另一端通过球形铰链安装在动平台3121同一圆周的三等分点上。
[0036]如图8和9所示，钻铣制孔单元3200包括公转驱动装置3201、公转壳体3202、自转驱动装置3203、公转半径驱动装置3204、主动齿轮3205以及从动齿轮3206;在动平台3121的前侧中心处设有支撑套筒3217和中心孔3121-1，公转壳体3202的一端穿过中心孔3121-1并通过圆柱滚子3219转动式安装在支撑套筒3217内；公转驱动装置3201安装在动平台3121上，并在公转驱动装置3201的输出轴上设有公转小带轮3208;在公转壳体3202的外圆周上设有公转大带轮3209，公转大带轮3209与公转小带轮3208通过同步带3207相连;在自转驱动装置3203的输出端同轴连接有自转减速装置3213;自转驱动装置3203和自转减速装置3213通过滚动轴承3212转动式安装在公转壳体3202内；自转减速装置3213的输出轴从公转壳体3202的前端伸出，且自转减速装置3213的输出轴偏离其轴心线;在自转减速装置3213的输出轴上安装有刀杆3214，在刀杆3214上安装有刀具3215;在公转壳体3202的后端设有后端盖3210，在后端盖3210上设有固定支架3211;公转半径驱动装置3204安装在固定支架3211上，主动齿轮3205安装在公转半径驱动装置3204的输出轴上;在自转驱动装置3203的尾端设有穿过后端盖3210的公转半径调节轴，从动齿轮3206安装在公转半径调节轴上;主动齿轮3205与从动齿轮3206相啮合。
[0037]如图9所示，在公转壳体3202的前端设有前端盖3216，自转减速装置3213的输出轴伸出前端盖3216外。公转壳体3202的外圆中心线与自转减速装置2213的外圆中心线的偏移量等于自转减速装置2213的外圆中心线与自转减速装置2213的输出轴轴心线的偏移量，且偏移方向相反。
[0038]如图10所示，压紧排肩机构3300包括导向套筒3301、第一伸缩气缸3302、第二伸缩气缸3303、柱状中空压脚3304以及排肩管道3305;导向套筒3301固定安装在动平台3121的前侧，且支撑套筒3217、刀杆3214和有刀具3215均位于导向套筒3301内；柱状中空压脚3304安装在导向套筒3301内，并可沿着导向套筒3301来回滑动;第一伸缩气缸3302、第二伸缩气缸3303的缸体都安装在动平台3121前侧面上，第一伸缩气缸3302、第二伸缩气缸3303的活塞杆均安装在柱状中空压脚3304上;排肩管道3305连通在柱状中空压脚3304侧面。
[0039]如图1所示，还包括一个分别与电磁换向阀和真空发生器相连的集中控制台4000;在自动制孔装置3000上设有运动控制器2000-3000;集中控制台4000与运动控制器2000-3000无线通讯连接;运动控制器2000-3000分别与第一驱动装置2103、第二驱动装置2105、法向调姿机构3100、钻铣制孔单元3200以及压紧排肩机构3300相连，具体的运动控制器2000-3000分别与第一驱动装置2103、第二驱动装置2105、第三驱动装置3117、第四驱动装置3118、第五驱动装置3123-1、第六驱动装置3124-1、第七驱动装置3125-1、公转驱动装置3201、自转驱动装置3203以及公转半径驱动装置3204相连。
[0040]如图11所示，本实用新型的用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统在工作时，首先，通过由集中控制台4000协调控制若干的四驱载运装置2000，将相应的数控五坐标的自动制孔装置3000送至设定的制孔工位;其次，集中控制台4000协调控制法向调姿机构3100，将钻铣制孔单元3200和压紧排肩机构3300送至某一待制孔的具体位姿;接着，根据待制孔直径和刀具直径，集中控制台4000控制公转驱动装置3201完成刀具偏心调节；最后在法向调姿机构3100、四驱载运装置2000、环形轨道组件1000和压紧排肩机构3300支撑下，由钻铣制孔单元3200和法向调姿机构3100完成螺旋制孔。具体的工作流程如下:
[0041](I)在制孔前，在飞机机身对接装配工位合理布置环形轨道组件1000和四驱载运装置2000和数控五坐标的自动制孔装置3000，包括如下步骤:
[0042]A、将由若干的柔性轨道模块1100和真空吸盘组件1200构成的环形轨道组件1000，通过集中控制台4000控制真空吸盘组件1200，安装在飞机机身对接装配工位；
[0043]B、根据机身对接装配环形长度，合理均布一定数量的四驱载运装置2000和数控五坐标的自动制孔装置3000;
[0044](2)在制孔时，在法向调姿机构3100、四驱载运装置2000、环形轨道组件1000和压紧排肩机构3300支撑下，由钻铣制孔单元3200和法向调姿机构3100完成螺旋制孔，包括如下步骤:
[0045]A、集中控制台4000通过运动控制器2000-3000，协同控制一定数量的四驱载运装置2000，通过第一双驱电控小车2100和第二双驱电控小车2200，带动的数控五坐标的自动制孔装置3000沿着环形轨道组件1000移至预定的制孔工位；
[0046]B、在某一制孔工位内，集中控制台4000通过运动控制器2000-3000，控制法向调姿机构3100，将钻铣制孔单元3200送至该工位内某一具体的制孔位姿;根据待制孔孔直径和刀具直径，如果待制孔孔直径等于刀并具直径，钻铣制孔单元3200执行钻孔加工;待制孔孔直径大于刀具直径，钻铣制孔单元3200执行铣孔加工；
[0047]C、某一工位上一个孔加工完成后，集中控制台4000通过运动控制器2000-3000，控制法向调姿机构3100，将钻铣制孔单元3200送至下一个待制孔的位姿，重复本流程的步骤B;若某一工位上所有孔加工完后，重复本流程的步骤A，直至完成所有机身对接装配孔的加工。
[0048]以上所述仅为本实用新型涉及的用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统及方法的一个较佳实施案例，但本实用新型的实施范围并不局限于此例。
【主权项】
1.一种用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统，其特征在于:包括两个环形轨道组件(1000)、至少两个沿两个环形轨道组件(1000)移动的四驱载运装置(2000)以及安装在四驱载运装置(2000)上的自动制孔装置(3000); 环形导轨组件(1000)包括柔性轨道模块(1100)和真空吸盘组件(1200);柔性轨道模块(1100)包括柔性轨道支架(1101)、两个导向滑槽(1102)以及弧型柔性齿条(1103);两个导向滑槽(1102)分别安装在柔性轨道支架(1101)的两侧，弧型柔性齿条(1103)设置在柔性轨道支架(1101)的轨道外圈上;真空吸盘组件(1200)包括吸盘(1201)、真空发生器和电磁换向阀；吸盘(1201)间隔设置在柔性轨道支架(1101)的轨道内圈上，吸盘(1201)通过电磁换向阀与真空发生器管路连接； 四驱载运装置(2000)包括第一双驱电控小车(2100)和第二双驱电控小车(2200);第一双驱电控小车(2100)包括柔性弧型底盘(2101)、第一驱动装置(2103)以及第二驱动装置(2105);在柔性弧型底盘(2101)的两端分别通过第一齿轮轴(2106)和第二齿轮轴(2107)装有第一驱动齿轮(2102)和第二驱动齿轮(2104);第一驱动装置(2103)和第二驱动装置(2105)的输出轴分别与第一齿轮轴(2106)和第二齿轮轴(2107)对接安装;在柔性弧型底盘(2101)的两侧均设有至少一个导轮轴(2109)，在导轮轴(2109)上转动式设有导轮(2108);柔性弧型底盘(2101)两侧的导轮(2108)分别嵌于柔性轨道支架(1101)两侧的导向滑槽(1102)内，并可沿导向滑槽(1102)来回滑动;第一齿轮轴(2106)和第二齿轮轴(2107)同时与一个环形导轨组件(1000)上的弧型柔性齿条(1103)相啮合;第二双驱电控小车(2200)与第一双驱电控小车(2100)的结构相同，并以相同方式安装在另一环形导轨组件(1000)上； 自动制孔装置(3000)包括法向调姿机构(3100)、钻铣制孔单元(3200)以及压紧排肩机构(3300);法向调姿机构(3100)包括二自由度串联滑台(3110)和三自由度并联滑台(3120);三自由度并联滑台(3120)包括定平台(3122)和动平台(3121);动平台(3121)通过三自由度驱动装置安装在定平台(3122)上;定平台(3122)安装在二自由度串联滑台(3110)上，由二自由度串联滑台(3110)驱动定平台(3122)二自由度移动；二自由度串联滑台(3110)安装在第一双驱电控小车(2100)和第二双驱电控小车(2200)上；钻铣制孔单元(3200)和压紧排肩机构(3300)均安装在动平台(3121)上。2.根据权利要求1所述的用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统，其特征在于:二自由度串联滑台(3110)包括纵向拖板(3111)、横移门架(3112)、第一丝杆(3116)、第三驱动装置(3117)、第二丝杆(3119)以及第四驱动装置(3118);纵向拖板(3111)架设在第一双驱电控小车(2100)和第二双驱电控小车(2200)上，并在纵向拖板(3111)上设有两条平行的第一滑轨(3113);在横移门架(3112)下方设有两个第一滑块(3114)，两个第一滑块(3114)分别卡扣在第一滑轨(3113)上，并可沿第一滑轨(3113)纵向滑动；第一丝杆(3116)和第三驱动装置(3117)均安装在纵向拖板(3111)上，且第一丝杆(3116)对接安装在第三驱动装置(3117)的输出轴上;在横移门架(3112)的侧面设有与第一丝杆(3116)相旋合的第一螺母(3115);第二丝杆(3119)和第四驱动装置(3118)均安装在横移门架(3112)的顶部，且第二丝杆(3119)对接安装在第四驱动装置(3118)的输出轴上;在横移门架(3112)的顶部下方横向设有第二导轨(31110)，在定平台(3122)上设有第二滑块(31111)和中间螺母(3126)，第二滑块(31111)卡扣在第二导轨(31110)上，第二丝杆(3119)旋合在中间螺母(3126)，用于驱动第二滑块(31111)沿第二导轨(31110)横向滑动。3.根据权利要求1或2所述的用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统，其特征在于:三自由度驱动装置包括第一驱动伸缩杆(3123)、第二驱动伸缩杆(3124)以及第三驱动伸缩杆(3125);第一驱动伸缩杆(3123)、第二驱动伸缩杆(3124)以及第三驱动伸缩杆(3125)的两端分别活动安装在定平台(3122)和动平台(3121)上；在第一驱动伸缩杆(3123)、第二驱动伸缩杆(3124)以及第三驱动伸缩杆(3125)上分别装有驱动伸缩运动的第五驱动装置(3123-1)、第六驱动装置(3124-1)以及第七驱动装置(3125-1)。4.根据权利要求3所述的用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统，其特征在于:第一驱动伸缩杆(3123)、第二驱动伸缩杆(3124)以及第三驱动伸缩杆(3125)的一端通过虎克铰链安装在定平台(3122)同一圆周的三等分点上;第一驱动伸缩杆(3123)、第二驱动伸缩杆(3124)以及第三驱动伸缩杆(3125)的另一端通过球形铰链安装在动平台(3121)同一圆周的三等分点上。5.根据权利要求1或2所述的用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统，其特征在于:钻铣制孔单元(3200)包括公转驱动装置(3201)、公转壳体(3202)、自转驱动装置(3203)、公转半径驱动装置(3204)、主动齿轮(3205)以及从动齿轮(3206);在动平台(3121)的前侧中心处设有支撑套筒(3217)和中心孔(3121-1)，公转壳体(3202)的一端穿过中心孔(3121-1)并通过圆柱滚子(3219)转动式安装在支撑套筒(3217)内；公转驱动装置(3201)安装在动平台(3121)上，并在公转驱动装置(3201)的输出轴上设有公转小带轮(3208);在公转壳体(3202)的外圆周上设有公转大带轮(3209)，公转大带轮(3209)与公转小带轮(3208)通过同步带(3207)相连；在自转驱动装置(3203)的输出端同轴连接有自转减速装置(3213);自转驱动装置(3203)和自转减速装置(3213)通过滚动轴承(3212)转动式安装在公转壳体(3202)内；自转减速装置(3213)的输出轴从公转壳体(3202)的前端伸出，且自转减速装置(3213)的输出轴偏离其轴心线；在自转减速装置(3213)的输出轴上安装有刀杆(3214)，在刀杆(3214)上安装有刀具(3215);在公转壳体(3202)的后端设有后端盖(3210)，在后端盖(3210)上设有固定支架(3211);公转半径驱动装置(3204)安装在固定支架(3211)上，主动齿轮(3205)安装在公转半径驱动装置(3204)的输出轴上;在自转驱动装置(3203)的尾端设有穿过后端盖(3210)的公转半径调节轴，从动齿轮(3206)安装在公转半径调节轴上;主动齿轮(3205)与从动齿轮(3206)相啮合。6.根据权利要求5所述的用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统，其特征在于:在公转壳体(3202)的前端设有前端盖(3216)，自转减速装置(3213)的输出轴伸出前端盖(3216)外。7.根据权利要求5所述的用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统，其特征在于:公转壳体(3202)的外圆中心线与自转减速装置(2213)的外圆中心线的偏移量等于自转减速装置(2 213)的外圆中心线与自转减速装置(2213)的输出轴轴心线的偏移量，且偏移方向相反。8.根据权利要求5所述的用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统，其特征在于:压紧排肩机构(3300)包括导向套筒(3301)、第一伸缩气缸(3302)、第二伸缩气缸(3303)、柱状中空压脚(3304)以及排肩管道(3305);导向套筒(3301)固定安装在动平台(3121)的前侧，且支撑套筒(3217)、刀杆(3214)和有刀具(3215)均位于导向套筒(3301)内；柱状中空压脚(3304)安装在导向套筒(3301)内，并可沿着导向套筒(3301)来回滑动；第一伸缩气缸(3302)、第二伸缩气缸(3303)的缸体都安装在动平台(3121)前侧面上，第一伸缩气缸(3302)、第二伸缩气缸(3303)的活塞杆均安装在柱状中空压脚(3304)上；排肩管道(3305)连通在柱状中空压脚(3304)侧面。9.根据权利要求1或2所述的用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统，其特征在于:还包括一个分别与电磁换向阀和真空发生器相连的集中控制台(4000);在自动制孔装置(3000)上设有运动控制器(2000-3000);集中控制台(4000)与运动控制器(2000-3000)无线通讯连接；运动控制器(2000-3000)分别与第一驱动装置(2103)、第二驱动装置(2105)、法向调姿机构(3100)、钻铣制孔单元(3200)以及压紧排肩机构(3300)相连。10.根据权利要求1或2所述的用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统，其特征在于:在柔性轨道支架(1101)的两端设有用于装拆的对接接口。
【文档编号】B23P23/02GK205414917SQ201620212395
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】单以才, 章婷, 刘世豪, 舒平生, 颜玮
【申请人】南京信息职业技术学院