零部件智能柔性吊挂机械手的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明适用于飞机前翼、中机身、前中机身、中央翼及后机身、垂尾、外翼、发动机短舱等中大型零部件吊装、运输、对合等任务，也可用于大型物流中心里物品的吊装运输。
【背景技术】
[0002]我国航空工业生产链中，由于工艺需要，往往要采用吊车对各种零部件进行吊装，转运，对合等动作。目前的工艺模式是使用专用吊挂，一件产品配备一套相应的专用吊挂。吊具的设计和制造需要占用较长时间，对于结构，形状，重量，姿态各不相同的大量零、部件，往往需要为之配备大量的专用吊挂，用以完成各自的动作，会延长新机型的生产周期。吊挂种类繁多，功能各异，也给使用单位的存放，维护与管理带来了诸多不便。同时每一个新项目，新机型的设计都伴随着大量专用吊具的重新设计制造，随之旧型号的改性，停产，同样也伴随着大量专用吊具的改造与报废。造成大量人力、物力、财力的浪费。
[0003]目前，将智能柔性吊挂机械手技术应用于各种型号飞机的装配过程，在国内尚无应用。
【发明内容】
[0004]为了解决上述存在技术问题，本发明提供一种零部件智能柔性吊挂机械手，该产品利用智能柔性定位技术，可以代替各种重量，起吊范围的传统吊具，可以节约重新设计，校核，制造专用吊具的时间，可以缩短工装的准备周期，节约存放占地，提高生产效率。
[0005]本发明的目的是通过下述技术方案实现的:零部件智能柔性吊挂机械手，其特征在于:包括主体框架、质心调节机构，支臂调节机构和电气控制系统；
所述的主体框架包括井字形槽钢框架1、井字形槽钢框架II和槽钢框架III，设井字形槽钢框架I的横向为X轴方向，纵向为Y轴方向，垂直于XY轴所在平面，竖直方向为Z轴方向；在井字形槽钢框架I内，沿Y轴方向平行设置井字形槽钢框架II，井字形槽钢框架II作为质心调节机构的底座，槽钢框架III安装在质心调节机构的底座之上；
所述的质心调节机构包括长吊环，直线导轨I，直流电动推杆I，吊耳，平移机构、直线导轨II，直流电动推杆II ;长吊环及其下方的直流电动推杆I与平移机构通过柔性支架连接，并以柔性支架为圆心，在XZ平面内小角度摆动；所述的直流电动推杆I上安装有直线传感器，吊耳安装在平移机构上，通过平移机构控制吊耳沿槽钢框架III上的直线导轨I移动；在井字形槽钢框架II底部沿X轴方向设置2个平行的直线导轨II，质心调节机构与直流电动推杆II相连，由直流电动推杆II控制质心调节机构沿直线导轨II移动；在XY轴移动的直线导轨旁边装有光栅尺，相应滑块配装有光栅尺读头，构成绝对位置反馈系统，提供实时XY轴的位置；
所述的平移机构是固定在直线导轨I上的滑块机构，可以形成X轴和Y轴方向的移动；其中X轴移动是由X轴伺服电机驱动直流电动推杆II在直线导轨II上移动；Y轴移动是由Y轴伺服电机驱动涡轮丝杆升降机在直线导轨I上移动； 所述的支臂调节机构包括均匀安装在井字形槽钢框架I四角的4个直线导轨III，在每个直线导轨III周围分别安装拉绳式位移传感器、直流电动推杆III和滑块，通过滑块带动吊钩运动；
所述的电气控制系统是以PLC为控制核心，控制质心调节机构和支臂调节机构的动作；
电气控制系统元器件具体包括:控制柜、直流电源及其管理系统，安装在井字形槽钢框架I 一侧的X轴伺服电机，安装在直线导轨I端部的Y轴伺服电机；安装在直流电动推杆I上的Z轴伺服电机，安装在每个直流电动推杆III端部的吊点电机，设置在井字形槽钢框架I斜撑上的倾角传感器，设置在直流电动推杆II上的X轴限位开关，设置在直线导轨I上的Y轴限位开关，直流电动推杆I上自带的Z轴限位开关和设置在直流电动推杆III的吊点限位开关。
[0006]所述的直流电动推杆III的行程为400mm ;直线导轨II的长度为1150mm，直流电动推杆II行程为600mm。
[0007]所述的质心调节机构的质心偏差调节范围为600X600mm。
[0008]当倾角传感器的水平方向倾角达到3°时，或者直流电动推杆I上升到限制高度时，直流电动推杆I停止上升，开始水平方向的调整；水平方向倾角小于3°时，直流电动推杆I继续上升，水平方向循环调整，直至调平。
[0009]在井字形槽钢框架I的下方均布了 4个活动脚轮。
[0010]本发明的工作原理:本发明主要有4个部分组成，分别是主体框架，质心调节机构，支臂调节机构和电气控制系统组成，可起吊的最大吨位为2吨，智能柔性吊挂与飞机零部件的吊点连接，整套吊挂的动力系统采用锂电池内部供电，操作人员手持无线电遥控开关，选择采用手动起吊或者自动起吊，首先根据部件选择型号(相应参数事先载入)，利用支臂调节机构，在“自动模式”下点按“吊点到位”按钮，可使吊点按型号要求自动到位；自动起吊时，则根据起吊部件的重心和柔性吊挂的重心不一致，导致吊挂在X、Y轴方向上产生倾角，倾角传感器将数据传送给电气控制系统进行处理并判断，电气控制系统控制质心调节机构开始自动寻找重心，使起吊部件在空中的姿态达到平衡，调整结束后，按下遥控器按键锁定，开始移动起吊部件。
[0011]本发明在以井字梁为主体框架的结构上，配以质心调节机构、支臂调节机构等，采用触摸屏或是上位机为管理系统，PLC或控制器为控制系统，倾角传感器、光栅尺、拉绳式位移传感器等传感器为检测手段，电机为重心自动调整等动作传递机械能，锂电池为动力供电系统，保证起吊件达到相应姿态，起吊点位置满足相应产品吊装点分布的要求，在实际应用过程中减少人力和物理的浪费，节约成本，保证人员安全。
【附图说明】
[0012]图1是零部件智能柔性吊挂机械手的结构示意图。
[0013]图2是质心调节机构的结构示意图。
[0014]图3是图2的俯视图。
[0015]图4是主体框架及支臂调节机构的结构示意图。
[0016]图5是图4的俯视图。
[0017]图6是图5的A向视图。
[0018]图7是电气控制系统的布局图。
[0019]图8是本发明工作流程图。
【具体实施方式】
[0020]本发明的应用背景介绍:
(I)飞机翼面类部件产品结构特点:
飞机翼面类不见吊装时要求吊绳竖直，不能有较大倾角，利用翼面上4个吊挂点，实现外翼水平吊装运输，产品最下端距离地面至少1.6米。
[0021](2)飞机机身类部件产品结构特点
将吊挂的接头与机身类部件产品的吊挂点相连接，将机身类部件产品竖直吊起，起吊高度约1.8米。
[0022]针对上述特点，并结合实际装备工艺，设计的飞机零部件智能柔性吊挂机械手结构如图1所示，包括主体框架1、质心调节机构2，支臂调节机构3和电气控制系统4。
[0023]其中，主体框架I如图4所示，包括井字形槽钢框架I 11、井字形槽钢框架II 12和槽钢框架III 13，设井字形槽钢框架I 11的横向为X轴方向，纵向为Y轴方向，垂直于XY轴所在平面，竖直方向为Z轴方向；井字形槽钢框架I 11的尺寸为3000mmX 2900mm，在井字形槽钢框架I 11内，沿Y轴方向平行设置井字形槽钢框架II 12，井字形槽钢框架II 12作为质心调节机构I的底座，槽钢框架III 13安装在质心调节机构I的底座之上，在井字形槽钢框架I 11的下方均布了 4个活动脚轮14。
[0024]质心调节机构2如图2所示，包括长吊环21，直线导轨I 22，直流电动推杆I 23，吊耳24，平移机构、直线导轨II 25，和直流电动推杆II 26;使用时，将本发明零部件智能柔性吊挂机械手通过长吊环21悬挂在天吊下方，
长吊环21及其下方的直流电动推杆I 23与平移机构通过柔性支架28连接，并以柔性支架28为圆心，在XZ平面内小角度摆动；所述的直流电动推杆I 23上安装有直线传感器，吊耳24安装在平移机构上，通过平移机构控制吊耳24沿槽钢框架III 13上的直线导轨
I22移动；在井字形槽钢框架II 12底部沿X轴方向设置2个平行的直线导轨II 25，质心调节机构I与直流电动推杆II 26相连，由直流电动推杆II 26控制质心调节机构I沿直线导轨II 25移动；其中直线导轨II 25的长度为1150mm，直流电动推杆II 26行程为600mm。在XY轴移动的直线导轨旁边装有光栅尺，相应滑块配装有光栅尺读头，构成绝对位置反馈系统，提供实时XY轴的位置。
[0025]质心调节机构2的平移机构是固定在直线导轨I 22上的滑块机构，如图3所示，可以形成X轴和Y轴方向的移动；其中X轴移动是由X轴伺服电机43驱动直流电动推杆
II26在直线导轨II 25上移动；Y轴移动是由Y轴伺服电机44驱动涡轮丝杆升降机27在直线导轨I 22上移动。
[0026]质心调节机构2具有Z向自动起吊功能，Z向起吊过程平稳，质心偏差调整范围为600X600_。Z