风扇核心机组合件自动上料装置的制作方法

本发明涉及航空发动机组装用自动上料装置。

背景技术

民用航空涡扇发动机装配的特点为零件及连接件数量多，产品结构形状复杂，装配质量要求高，而当前航空发动机装配工艺需要的人工劳动量大，生产周期较长，很多时候还要依靠操作人员的经验。目前低压涡轮单元体安装技术仍然沿袭传统装配方式和管理模式，使用二维工艺设计，采用人和吊车，配合使用专用工装的装配方案，生产管理过多依靠人员的经验，发生错装、漏装以及零件损伤等质量问题的概率高，装配一致性、稳定性差，装配效率低下。

低压涡轮单元体智能装配设备应用智能机器人技术、柔性工装技术、智能传感器技术、实时控制技术，研制专用智能装配机器人、柔性工装，具备整机装配中低压涡轮安装的高精度导航与定位、智能感知与决策、智能控制等功能，实现商用航空发动机低压涡轮单元体安装过程的自动上料、智能装配与检测以及远程监控。通过低压涡轮单元体对接工艺过程的自动化，实现整个对接过程中零组件无损坏和碰撞，减少操作人员劳动强度，提高装配效率。

低压涡轮单元体智能装配设备中，风扇与核心机单元体组合件在对接平台上需要精确定位放置。通过人工吊装方式，吊装到指定位置具有很大的位置偏差，耗时费力，而且有可能由于操作不当，导致智能装配平台受损。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种风扇核心机组合件自动上料装置，以降低装配过程的难度。

该风扇核心机组合件自动上料装置包括滚珠平台、抬升支撑板、升降平台、水平移动导轨以及精定位销，其中的滚珠平台提供有由能滚动的滚珠限定的支撑面，用于该支撑面用于承接风扇核心机组合件；抬升支撑板设置有升降用定位销，所述升降用定位销用于插入到所述滚珠平台上的风扇核心机组合件的支架的定位孔，所述抬升支撑板用于撑起由所述定位销定位的风扇核心机组合件；升降平台用于驱动所述抬升支撑板，以升降风扇核心机组合件；水平移动导轨用于供所述升降平台水平移动；精定位销设置于智能装配平台，用于与所述水平移动导轨移动到位的升降平台上下降的风扇核心机组合件的支架上的定位孔配合，以实现风扇核心机组合件在智能装配平台精确定位。

在一实施例中，在风扇核心机组合件移动方向的两侧分别设置有所述水平移动导轨，在各所述水平移动导轨上设置所述升降平台，在各所述升降平台上设置有所述抬升支撑板。

在一实施例中，在所述两侧的所述水平移动导轨之间在一个方形的四个角上分别设置有所述滚珠平台。

在一实施例中，在所述滚珠平台上分别设置有粗定位挡板，所述粗定位挡板用于限制风扇核心机组合件在四个角上的所述滚珠平台的位置。

在一实施例中，所述升降平台配置有升降导轨以供所述抬升支撑板上下移动。

在一实施例中，所述升降平台配置用于驱动风扇核心机组合件升降的电机以及用于驱动升降平台沿所述水平移动导轨移动的电机。

在一实施例中，所述精定位销配置有气缸，能有该气缸驱动而升降。

在一实施例中，该风扇核心机组合件自动上料装置还包括控制系统和传感系统，所述传感系统用于检测所述滚珠平台上的风扇核心机组合件的加载信号，所述控制系统根据所述加载信号控制所述升降平台举升所述抬升支撑板，所述传感系统还检测所述抬升支撑板的位置信号，所述控制系统根据所述位置信号驱动所述升降平台，以使所述升降平台沿所述水平移动导轨移动到设定位置，所述传感系统还检测所述升降平台是否移动到设定位置的移动到位信号，所述控制系统根据所述移动到位信号驱动所述升降平台，以使所述抬升支撑板下降直到所述精定位销插入所述支架的定位孔，所述传感系统还检测所述精定位销是否插入到所述支架定位孔的精定位信号，所述控制系统根据所述精定位信号驱动所述升降平台，以使所述升降平台沿所述水平移动导轨返回到原始位置。

在一实施例中，所述升降导轨包括丝杠螺母传动机构，所述丝杠螺母传动机构由电机驱动以升降所述抬升支撑板。

在一实施例中，在所述四个角上的所述滚珠平台限定方形框，供风扇核心机组合件由人工吊装方式从上吊入。

本发明属于低压涡轮单元体智能装配设备的一部分，主要涉及利用自动升降平台，通过粗定位和精定位，准确将风扇与核心机单元体组合件放置在智能装配平台上，以便于与低压涡轮单元体进行对接安装，其具有如下优点：

降低了人工吊装的难度：人工吊装放置风扇与核心机单元体组合件这类大部件实现精确定位比较困难。该装置通过粗定位和精定位分步结合的方式，纠正风扇与核心机单元体组合件的定位偏差，实现风扇与核心机单元体组合件的精确定位。

保护了精密定位对接平台：人工吊装放置风扇与核心机单元体组合件这类大部件，被吊装的零部件通常会和旁边的限位零件发生不同程度的撞击。本发明将人工吊装限制在粗定位区域，吊装时保证被吊装的零部件不与大部件对接平台精定位零部件接触，从而保证了人工吊装不会损坏精密定位部件。

安全性更高：该装置从底部升降风扇与核心机单元体组合件，起运部件重心更低，比传统的高空作业的吊车更稳定和更安全。

适应面广：本发明提出的自动上料装置的结构既可以实现风扇与核心机单元体组合件这类大型、重载零部件的自动上料，又可实现小型、轻载、结构简单的零部件的上下料。

柔性高：只要风扇与核心机单元体组合件支架的定位孔的位置和大小保持不变，各种型号的风扇与核心机单元体组合件均可用本发明完成自动上料工作。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为根据本发明的风扇核心机组合件自动上料装置的立体图。

图2为根据本发明的风扇核心机组合件自动上料装置的半剖视图。

图3是图2中a处的局部放大视图。

具体实施方式

在以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本发明的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。

图1的立体图为轴测视图，图中所示的风扇核心机组合件自动上料装置与图2所示的风扇核心机组合件自动上料装置要相对转动180度，在图1、图2中，风扇核心机组合件10已经移动到位，即已经在智能安装平台上到位。如图1和图2、图3所示，风扇核心机组合件自动上料装置包括滚珠平台7、抬升支撑板3、升降平台1、水平移动导轨6、精定位销9。滚珠平台7可以包括设置在基础100之上的四根等高的柱子14以及在柱子14顶面上设置的多个滚珠，滚珠可以在固定位置滚动，各柱子14的各滚珠的顶点共同限定支撑面，以承接风扇核心机组合件10。风扇核心机组合件10安装在支架12上，支架12的底面与各滚珠点接触。滚珠平台7还可不限于四根柱子，柱子的数量可以增减。风扇核心机组合件可以通过人工吊装的方式从滚珠平台7的上方往下吊运，然后放置在滚珠平台7上。在滚珠平台7的外侧，即沿风扇核心机组合件移动方向的两侧还分别设置有升降平台1，升降平台1类似于举升机，其包括支柱以及支柱上的传动机构，传动机构可以是直线移动导轨，直线移动导轨包括丝杠螺母传动机构，升降平台1还包括驱动装置，驱动装置可以采用电机，电机驱动传动机构运动。抬升支撑板3具有两根升降用定位销4，抬升支撑板3由升降平台1驱动，可作上下移动的升降运动。在两侧的升降平台1上分别设置抬升支撑板3，其向上突出的升降用定位销4用于插入到支架12中的定位孔中，以使风扇核心机组合件10在抬升支撑板3上定位。当风扇核心机组合件10被吊运到滚珠平台7上，升降平台1驱动抬升支撑板3，以使抬升支撑板3上的升降用定位销4分别对入到支架12上的定位孔中，在对入的过程中，可能吊运的风扇核心机组合件10没有精确到位，定位销4与定位孔的同心度不满足要求，但滚珠平台7通过可滚动的滚珠支撑风扇核心机组合件10，容许风扇核心机组合件10存在一定幅度的移动，因此能自适应这一情况。风扇核心机组合件10被抬升支撑板3带到设定高度后，脱离升降用定位销4的约束，然后升降平台1可通过自身配置的驱动装置例如电机来驱动，如图3所示，通过抬升支撑板3下方的水平移动伺服电机15带动和齿条17啮合的齿轮16，自动升降平台1可沿水平移动导轨6水平移动。沿水平移动导轨6移动，移动即从图1中的左端移动到图1中的右端，或者说从图2中的右端移动到图2中的左端。待升降平台1水平移动一段距离之后，升降平台1将抬升支撑板3下降，在下降的过程中风扇核心机组合件10的支架12上的定位孔与精定位销9对准，抬升支撑板3下降的高度足以使支架12脱离升降用定位销4的约束，此时支架12仅由精定位销9定位，精定位销9设置在智能安装平台上，风扇核心机组合件10由精定位销9定位的位置就是在智能安装平台上的设定位置。然后，升降平台1带动抬升支撑板3沿水平移动导轨6向后移动，返回到原始位置。

如图1所示，在两侧的水平移动导轨6之间在一个方形的四个角上分别设置有滚珠平台7。在另一实施例中，多个滚珠平台也可以按照三角形分布。

滚珠平台7上分别设置有粗定位挡板8，粗定位挡板8在风扇核心机组合件10被吊运到位后用于限制风扇核心机组合件10在四个角上的位置，以便于后继的过程中，升降用定位销4能够对入到支架12上的定位孔。滚珠平台7连同粗定位挡板8限定一个方形的框，以供风扇核心机组合件10及其支架12吊入，可以起到粗定位的作用。

如图2所示，精定位销9可配置有气缸13，能由该气缸13驱动而上下移动。精定位销9、升降用定位销4可以是锥形销或圆柱形，各个定位孔可以是圆柱形或圆锥形，即销孔之间的配合可以是锥锥配合或者锥柱配合。

风扇核心机组合件自动上料装置可以配置成全自动的，在一实施例中，根据本发明的风扇核心机组合件自动上料装置还包括控制系统和传感系统，传感系统用于检测滚珠平台7上的风扇核心机组合件10的加载信号，控制系统根据加载信号控制升降平台1举升抬升支撑板3，传感系统还检测抬升支撑板3的位置信号，控制系统根据位置信号驱动升降平台1，以使升降平台1沿水平移动导轨6移动到设定位置，传感系统还检测升降平台1是否移动到设定位置的移动到位信号，控制系统根据移动到位信号驱动升降平台1，以使抬升支撑板3下降直到精定位销9插入支架12的定位孔，传感系统还检测精定位销9是否插入到支架12的定位孔的精定位信号，控制系统根据精定位信号驱动升降平台1，以使升降平台1沿水平移动导轨6返回到原始位置。

前述实施例也可以存在一定的变化，例如移动到位的信号无需检测，而是根据升降平台移动的距离来进行控制。

升降平台1可以配置两台电机，以分别驱动对应的升降导轨2。升降平台1还可以配置另一台电机，以驱动对应的水平移动导轨6，水平移动导轨的传动机构也可以是丝杠螺母。

前述实施例的工作原理如下：

风扇核心机组合件10利用行车通过人工吊装方式从上一工位吊运到带四组滚珠平台7的矩形框里，实现风扇核心机组合件10在上料平台的粗定位。接下来，由于上下料平台具有定位自适应能力，升降平台1的升降用定位销4能够插入风扇与核心机单元体组合件支架12里，实现精确定位，即：四组滚珠平台7使风扇与核心机单元体组合件10在锥形销子4插入力的作用下在滚珠平台7平面里能够自由移动，从而保证升降平台1的锥形销4能够插入风扇与核心机单元体组合件10的定位孔11中，顺利将风扇与核心机单元体组合件10从滚珠平台7上的粗定位转移到升降平台1上锥形定位销4的精确定位。下一步，升降平台1在伺服电机5的带动下沿着两组平行导轨6运动，使风扇与核心机单元体组合件10的定位孔11与智能装配平台上的精定位销9对中。然后，升降平台1下降沿着两组平行导轨6返回，这样通过智能装配平台上的锥形定位销9就实现了风扇与核心机单元体组合件10在升降平台1上的精确定位转移到智能装配平台上的精确定位。这种粗定位和精定位分步结合的方式既满足了吊装工人低吊装精度的要求，又满足了智能装配平台精确定位零部件的要求。

为了保证风扇与核心机单元体组合件上下料装置的定位销4能够可靠、顺利地插入风扇与核心机单元体组合件支架12的定位孔11里，在销子4插入力作用下风扇与核心机单元体组合件支架12在上下料平台上需具有微小移动的能力，所以在风扇与核心机单元体组合件10上下料平台上加装了四个滚珠平台7。当升降平台的销子4插入风扇与核心机单元体组合件支架12的定位孔11里时，能把人工吊装的位置偏差进行修正，实现滚珠平台7上的粗定位到升降平台1上的精定位的定位转换。

在智能装配平台上，有精确定位销9，当升降平台把风扇与核心机单元体组合件10放置到智能装配平台上时，通过装配平台上精确的定位销9，实现风扇与核心机单元体组合件10的精确定位。

通过人工吊装，将风扇核心机组合件10放置在滚珠平台7上，升降平台1开始工作，通过升降平台1上定位销4插入风扇核心机组合件支架12的定位孔11里，实现滚珠平台7上的粗定位到升降平台1上的精定位的定位转换。升降平台1沿导轨6运行到达智能装配平台指定位置，然后，通过智能装配平台里底板气缸13上的精定位销9实现精确定位。接下来，升降平台1放下风扇与核心机单元体组合件10，沿导轨6返回原位。至此，风扇核心机组合件10的上料任务完成。

在前述实施例中，风扇核心机组合件自动上料装置具有定位自适应能力强以及人机定位的适应性好的特点。

其中，当升降平台的升降用定位销插入风扇与核心机单元体组合件支架的定位孔里时，四组滚珠平台使风扇核心机单元体组合件在锥形销子插入力的作用下在滚珠平台平面里能够自由移动，从而保证升降平台的锥形销能够插入风扇与核心机单元体组合件的定位孔中，顺利将风扇与核心机单元体组合件从滚珠平台上的粗定位转移到升降平台上锥形定位销的精确定位。

其中，风扇与核心机单元体组合件利用行车通过人工吊装方式从上一工位吊运到带四组滚珠平台的矩形框里，实现风扇与核心机单元体组合件在上料平台的粗定位。接下来，由于上下料平台具有定位自适应能力，升降平台的锥形销子能够插入风扇与核心机单元体组合件支架里，实现精确定位，即：四组滚珠平台使风扇与核心机单元体组合件在锥形销子插入力的作用下在滚珠平台平面里能够自由移动，从而保证升降平台的锥形销能够插入风扇与核心机单元体组合件的定位孔中，顺利将风扇与核心机单元体组合件从滚珠平台上的粗定位转移到升降平台上锥形定位销的精确定位。下一步，升降平台在伺服电机的带动下沿着两组平行导轨运动，使风扇与核心机单元体组合件的定位孔与智能装配平台上的锥形定位销对中。然后，升降平台下降沿着两组平行导轨返回，这样通过智能装配平台上的锥形定位销就实现了风扇与核心机单元体组合件在升降平台上的精确定位转移到智能装配平台上的精确定位。这种粗定位和精定位分步结合的方式既满足了吊装工人低吊装精度的要求，又满足了智能装配平台精确定位零部件的要求。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。