本發(fā)明涉及的是一種自動(dòng)裝配領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種筒狀構(gòu)件立式裝配裝置。

背景技術(shù)：

大型筒狀薄壁構(gòu)件的高精度裝配是航空航天等領(lǐng)域鍵技術(shù)?；鸺A箱等航空航天薄壁筒體構(gòu)件為減輕自重采用柵格形式的鋁合金薄壁構(gòu)件拼焊而成。大型筒狀薄壁構(gòu)件裝配主要采用臥式裝配，通過內(nèi)部支撐夾具克服筒體因自重產(chǎn)生的變形，各個(gè)筒段之間通過周向?qū)?zhǔn)后進(jìn)行裝配焊接，隨著構(gòu)件尺寸增大，柔性也會(huì)增大，筒體結(jié)構(gòu)受自重變形更為嚴(yán)重，臥式裝配對筒體形變控制更加困難，同時(shí)各方向受力不均，導(dǎo)致定位精度降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)大多只能適用于一段筒體與封頭的裝配與焊接，不能實(shí)現(xiàn)多筒段間的裝配，或工裝柔性不足，不能進(jìn)行主動(dòng)較形和局部定位，以及工件裝配精度很大程度上依賴于圓弧撐板的制造和安裝定位精度，缺乏夾緊裝置，難以應(yīng)用到對工裝夾具要求苛刻的攪拌摩擦焊焊接工藝中等缺陷，提出一種筒狀構(gòu)件立式裝配裝置。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：機(jī)架、用于提升筒狀構(gòu)件的垂直升降平臺、攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)、呈環(huán)形的上外夾具、呈環(huán)形的下外夾具和水平送料機(jī)構(gòu)，其中：垂直升降平臺、上外夾具和下外夾具豎向依次滑動(dòng)設(shè)置于機(jī)架中，攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)滑動(dòng)設(shè)置于下外夾具且能沿著下外夾具周向滑動(dòng)，水平送料機(jī)構(gòu)設(shè)置于下外夾具下方。

所述的水平送料機(jī)構(gòu)包括：底座、環(huán)形內(nèi)撐夾具、環(huán)形升降臺和若干定位夾具，其中：底座下部設(shè)有導(dǎo)軌并通過齒條驅(qū)動(dòng)，升降臺通過若干升降柱設(shè)置于底座上且能沿著升降柱上下滑動(dòng)，內(nèi)撐夾具設(shè)置于升降臺中部，定位夾具沿升降臺周向均勻布置且位于內(nèi)撐夾具外側(cè)。

所述的內(nèi)撐夾具上端外周面設(shè)有用于支撐筒狀構(gòu)件內(nèi)壁的內(nèi)撐夾體。

所述的內(nèi)撐夾體包括：弧形內(nèi)撐板和條形內(nèi)撐板座，其中：內(nèi)撐板座固定于內(nèi)撐夾具上端，內(nèi)撐板通過兩端導(dǎo)向桿固定于內(nèi)撐板座，內(nèi)撐板座中部設(shè)有氣缸以推動(dòng)內(nèi)撐板運(yùn)動(dòng)。

所述的定位夾具包括：雙向氣缸和定向板，其中：雙向氣缸固定于定向板，雙向氣缸兩端連有用于校形的校形板。

所述的機(jī)架包括四個(gè)呈環(huán)形分布的立柱，立柱上設(shè)有豎直設(shè)置的直線導(dǎo)軌和直線齒條。

所述的垂直升降平臺包括：呈環(huán)形的升降平臺基座以及設(shè)置于升降平臺基座下部用于固定筒狀構(gòu)件的連接平臺，其中：升降平臺基座外周面與立柱滑動(dòng)相連，其內(nèi)周面設(shè)有用于提升的電機(jī)。

所述的上外夾具包括：圓環(huán)形上外夾基座和若干上徑向夾緊機(jī)構(gòu)，其中：上徑向夾緊機(jī)構(gòu)均勻設(shè)置于上外夾基座內(nèi)側(cè)表面。

所述的下外夾具包括：圓環(huán)形下外夾基座和若干下徑向夾緊機(jī)構(gòu)，其中：下徑向夾緊機(jī)構(gòu)均勻設(shè)置于下外夾基座內(nèi)側(cè)表面，下外夾基座上表面設(shè)有用于固定攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)的環(huán)形導(dǎo)軌和用于驅(qū)動(dòng)攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)的環(huán)形齒條。

所述的下徑向夾緊機(jī)構(gòu)包括：弧形夾體和夾緊電缸，其中：夾體通過夾緊滑塊與夾緊電缸相連。

所述的攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)包括：焊接機(jī)構(gòu)基座和摩擦焊接主軸，其中：焊接機(jī)構(gòu)基座設(shè)置于環(huán)形導(dǎo)軌，摩擦焊接主軸通過焊接動(dòng)平臺滑動(dòng)設(shè)置于焊接機(jī)構(gòu)基座端部。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用立式裝夾焊接方式，有效避免了筒狀薄壁構(gòu)件因自身重力而引起的結(jié)構(gòu)變形，減少了裝配過程中的誤差影響因素，采用周向均布夾具，實(shí)現(xiàn)對薄壁筒體的柔性裝夾，保證定位精度，減少裝夾定位誤差，裝備自動(dòng)化程度高，工位集中，占地面積小，上料、裝夾、焊接、下料過程高度可控，提高了裝配效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為機(jī)架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為垂直升降平臺結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為上外夾具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為下外夾具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為下徑向夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為水平送料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為升降臺結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為定位夾具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為內(nèi)撐夾具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為內(nèi)撐夾體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1機(jī)架、2垂直升降平臺、3攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)、4上外夾具、5下外夾具、6水平送料機(jī)構(gòu)、11加強(qiáng)層、12立柱、13直線導(dǎo)軌、14導(dǎo)軌定位塊、15直線齒條、21升降平臺電機(jī)、22升降平臺基座、23升降平臺基座滑塊、24連接平臺、31第一焊接伺服電機(jī)、32摩擦焊接主軸、33第二焊接伺服電機(jī)、34焊接動(dòng)平臺、35焊接導(dǎo)軌、36焊接絲杠、37焊接機(jī)構(gòu)基座、41上外夾基座、42上徑向夾緊機(jī)構(gòu)、51下外夾基座、52環(huán)形齒條、53環(huán)形導(dǎo)軌、54下徑向夾緊機(jī)構(gòu)、61內(nèi)撐夾具、62升降柱、63升降臺、64底座、65送料電機(jī)、66送料導(dǎo)軌、67送料齒條、68升降滑塊、69定位夾具、541夾體、542夾緊滑塊、543夾緊電缸、691雙向氣缸、692校形板、693定向板、694加強(qiáng)筋、695定位座、611內(nèi)撐夾體、612內(nèi)撐板、613內(nèi)撐板座、614導(dǎo)向桿、615氣缸、616推桿。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例包括：機(jī)架1、用于提升筒狀構(gòu)件的垂直升降平臺2、攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)3、呈環(huán)形的上外夾具4、呈環(huán)形的下外夾具5和水平送料機(jī)構(gòu)6，其中：垂直升降平臺2、上外夾具4和下外夾具5豎向依次滑動(dòng)設(shè)置于機(jī)架1中，攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)3滑動(dòng)設(shè)置于下外夾具5使其沿著下外夾具5周向滑動(dòng)，水平送料機(jī)構(gòu)6設(shè)置于下外夾具5下方。

如圖2所示，所述的機(jī)架1包括四個(gè)呈環(huán)形分布的立柱12，立柱12上設(shè)有都豎直設(shè)置的直線導(dǎo)軌13和直線齒條15。立柱12的頂端和中部通過環(huán)形桁架結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)層11組成環(huán)形。每個(gè)立柱12內(nèi)側(cè)面設(shè)有兩個(gè)直線導(dǎo)軌13和一個(gè)直線齒條15，用于實(shí)現(xiàn)垂直升降平臺2的連接和驅(qū)動(dòng)，直線導(dǎo)軌13通過其一側(cè)的導(dǎo)軌定位塊14實(shí)現(xiàn)定位。

如圖3所示，所述的垂直升降平臺2包括：環(huán)形的升降平臺基座22以及設(shè)置于升降平臺基座22下部用于固定筒狀構(gòu)件的連接平臺24，其中：升降平臺基座22外周面通過升降平臺基座滑塊23與立柱12滑動(dòng)相連。升降平臺基座滑塊23設(shè)置于立柱12的直線導(dǎo)軌13中。升降平臺基座22內(nèi)周面位于立柱12處設(shè)有升降平臺電機(jī)21以驅(qū)動(dòng)整個(gè)垂直升降平臺2上下運(yùn)動(dòng)。

如圖4所示，所述的上外夾具4包括：圓環(huán)形上外夾基座41和若干上徑向夾緊機(jī)構(gòu)42，其中：上徑向夾緊機(jī)構(gòu)42均勻設(shè)置于上外夾基座41內(nèi)側(cè)表面。上徑向夾緊機(jī)構(gòu)42有二十四對，均勻固定于上外夾基座41整個(gè)圓周。

如圖5所示，所述的下外夾具5包括：圓環(huán)形下外夾基座51和二十四對下徑向夾緊機(jī)構(gòu)54，其中：下徑向夾緊機(jī)構(gòu)54均勻設(shè)置于下外夾基座51內(nèi)側(cè)表面，下外夾基座51上表面設(shè)有用于固定攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)3的環(huán)形導(dǎo)軌53和用于驅(qū)動(dòng)攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)3的環(huán)形齒條52。

如圖6所示，上徑向夾緊機(jī)構(gòu)42和下徑向夾緊機(jī)構(gòu)54的結(jié)構(gòu)相同，包括：弧形夾體541和夾緊電缸543，其中：夾體541通過夾緊滑塊542與夾緊電缸543相連。夾緊滑塊542固定于對應(yīng)的基座上，夾緊電缸543為直線電缸，驅(qū)動(dòng)夾體541與筒形構(gòu)件的外壁相貼合以固定筒形構(gòu)件。

如圖7所示，所述的攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)3包括：焊接機(jī)構(gòu)基座37和摩擦焊接主軸32，其中：焊接機(jī)構(gòu)基座37設(shè)置于環(huán)形導(dǎo)軌53，摩擦焊接主軸32通過焊接動(dòng)平臺34滑動(dòng)設(shè)置于焊接機(jī)構(gòu)基座37端部。焊接機(jī)構(gòu)基座37通過滾輪與環(huán)形導(dǎo)軌53相連，第二焊接伺服電機(jī)33固定于焊接機(jī)構(gòu)基座37一側(cè)與環(huán)形齒條52相配合以驅(qū)動(dòng)整個(gè)攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)3沿著環(huán)形導(dǎo)軌53作圓周運(yùn)動(dòng)。焊接動(dòng)平臺34通過呈直線的焊接導(dǎo)軌35固定于焊接動(dòng)平臺34前端，焊接機(jī)構(gòu)基座37的另一側(cè)設(shè)置第一焊接伺服電機(jī)31并與焊接絲杠36相連，通過焊接絲杠36驅(qū)動(dòng)焊接動(dòng)平臺34沿下外夾具5的徑向移動(dòng)。

如圖8所示，所述的水平送料機(jī)構(gòu)6包括：底座64、環(huán)形內(nèi)撐夾具61、環(huán)形升降臺63和若干定位夾具69，其中：底座64下部設(shè)有導(dǎo)軌并通過齒條驅(qū)動(dòng)，升降臺63通過若干升降柱62設(shè)置于底座64上且能沿著升降柱62上下滑動(dòng)，內(nèi)撐夾具61設(shè)置于升降臺63中部，定位夾具69沿升降臺63周向均勻布置且位于內(nèi)撐夾具61外側(cè)。機(jī)架1底端鋪有底座64，底座64上設(shè)有平行設(shè)置的送料導(dǎo)軌66和送料齒條67。送料導(dǎo)軌66上設(shè)有水平平臺，在該水平平臺上設(shè)立四個(gè)升降柱62，水平平臺上設(shè)有送料電機(jī)65以驅(qū)動(dòng)水平平臺沿送料導(dǎo)軌66水平運(yùn)動(dòng)。升降臺63通過升降滑塊68滑動(dòng)與四個(gè)升降柱62。升降臺63的中部設(shè)有內(nèi)撐夾具61，用于定位支撐筒形構(gòu)件。

如圖9所示，所述的定位夾具69沿升降臺63周向均勻布置且位于內(nèi)撐夾具61外側(cè)。如圖10所示，所述的定位夾具69包括：雙向氣缸691和定向板693，其中：雙向氣缸691固定于定向板693，雙向氣缸691兩端連有用于校形的校形板692。定向板693通過定位座695固定于升降臺63，且定向板693下部設(shè)有加強(qiáng)筋694。

如圖11所示，所述的內(nèi)撐夾具61整體呈環(huán)形，固定于升降臺63中部，其上端外周面設(shè)有兩圈均勻布置的內(nèi)撐夾體611，以為通過筒形構(gòu)件內(nèi)壁為其提供支持力。

如圖12所示，所述的內(nèi)撐夾體611包括：弧形內(nèi)撐板612和條形內(nèi)撐板座613，其中：內(nèi)撐板座613固定于內(nèi)撐夾具61上端，內(nèi)撐板612通過兩端導(dǎo)向桿614固定于內(nèi)撐板座613，內(nèi)撐板座613中部設(shè)有氣缸615，氣缸615通過推桿616推動(dòng)內(nèi)撐板612運(yùn)動(dòng)。

兩個(gè)待焊接的薄壁筒形構(gòu)件，一個(gè)固定于垂直升降平臺2連接平臺24并通過垂直升降平臺2的豎直移動(dòng)，使其待焊邊界移位于上外夾具4和下外夾具5之間。另一個(gè)筒段通過水平送料機(jī)構(gòu)6運(yùn)送到機(jī)架1內(nèi)并使其待焊邊界位于上外夾具4和下外夾具5之間。升降臺63中的定位夾具69為其上的筒段提供支撐和預(yù)定位。待兩個(gè)筒形構(gòu)件的焊縫對齊，內(nèi)撐夾具61從筒形構(gòu)件的內(nèi)部施加徑向支撐力，上外夾具4和下外夾具5從筒形構(gòu)件的外部施加向內(nèi)的徑向力。兩個(gè)筒形構(gòu)件由內(nèi)撐夾具61、上外夾具4和下外夾具5固定后，布置于下外夾具5上的攪拌摩擦焊接機(jī)構(gòu)3沿著下外夾具5做圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)環(huán)縫焊接。焊接完成后，垂直升降平臺2帶動(dòng)兩個(gè)筒形構(gòu)件向上運(yùn)動(dòng)，繼續(xù)焊接第三個(gè)筒形構(gòu)件。所有的構(gòu)件焊接完成后，可通過吊車吊起連接平臺24使得整個(gè)構(gòu)件吊起。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用立式裝夾焊接方式，有效避免了筒狀薄壁構(gòu)件因自身重力而引起的結(jié)構(gòu)變形，減少了裝配過程中的誤差影響因素，采用周向均布夾具，所有夾具體均可獨(dú)立控制，可以實(shí)現(xiàn)對薄壁筒體的柔性裝夾和主動(dòng)校形，保證定位精度，減少裝夾定位誤差，可以滿足對夾具要求嚴(yán)苛的攪拌摩擦焊焊接工藝要求，裝備自動(dòng)化程度高，工位集中，占地面積小，上料、裝夾、焊接、下料過程高度可控，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)筒段連續(xù)焊接裝配，提高了裝配效率。