零部件智能柔性吊掛機械手的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明適用于飛機前翼、中機身、前中機身、中央翼及后機身、垂尾、外翼、發動機短艙等中大型零部件吊裝、運輸、對合等任務，也可用于大型物流中心里物品的吊裝運輸。
【背景技術】
[0002]我國航空工業生產鏈中，由于工藝需要，往往要采用吊車對各種零部件進行吊裝，轉運，對合等動作。目前的工藝模式是使用專用吊掛，一件產品配備一套相應的專用吊掛。吊具的設計和制造需要占用較長時間，對于結構，形狀，重量，姿態各不相同的大量零、部件，往往需要為之配備大量的專用吊掛，用以完成各自的動作，會延長新機型的生產周期。吊掛種類繁多，功能各異，也給使用單位的存放，維護與管理帶來了諸多不便。同時每一個新項目，新機型的設計都伴隨著大量專用吊具的重新設計制造，隨之舊型號的改性，停產，同樣也伴隨著大量專用吊具的改造與報廢。造成大量人力、物力、財力的浪費。
[0003]目前，將智能柔性吊掛機械手技術應用于各種型號飛機的裝配過程，在國內尚無應用。
【發明內容】
[0004]為了解決上述存在技術問題，本發明提供一種零部件智能柔性吊掛機械手，該產品利用智能柔性定位技術，可以代替各種重量，起吊范圍的傳統吊具，可以節約重新設計，校核，制造專用吊具的時間，可以縮短工裝的準備周期，節約存放占地，提高生產效率。
[0005]本發明的目的是通過下述技術方案實現的:零部件智能柔性吊掛機械手，其特征在于:包括主體框架、質心調節機構，支臂調節機構和電氣控制系統；
所述的主體框架包括井字形槽鋼框架1、井字形槽鋼框架II和槽鋼框架III，設井字形槽鋼框架I的橫向為X軸方向，縱向為Y軸方向，垂直于XY軸所在平面，豎直方向為Z軸方向；在井字形槽鋼框架I內，沿Y軸方向平行設置井字形槽鋼框架II，井字形槽鋼框架II作為質心調節機構的底座，槽鋼框架III安裝在質心調節機構的底座之上；
所述的質心調節機構包括長吊環，直線導軌I，直流電動推桿I，吊耳，平移機構、直線導軌II，直流電動推桿II ;長吊環及其下方的直流電動推桿I與平移機構通過柔性支架連接，并以柔性支架為圓心，在XZ平面內小角度擺動；所述的直流電動推桿I上安裝有直線傳感器，吊耳安裝在平移機構上，通過平移機構控制吊耳沿槽鋼框架III上的直線導軌I移動；在井字形槽鋼框架II底部沿X軸方向設置2個平行的直線導軌II，質心調節機構與直流電動推桿II相連，由直流電動推桿II控制質心調節機構沿直線導軌II移動；在XY軸移動的直線導軌旁邊裝有光柵尺，相應滑塊配裝有光柵尺讀頭，構成絕對位置反饋系統，提供實時XY軸的位置；
所述的平移機構是固定在直線導軌I上的滑塊機構，可以形成X軸和Y軸方向的移動；其中X軸移動是由X軸伺服電機驅動直流電動推桿II在直線導軌II上移動；Y軸移動是由Y軸伺服電機驅動渦輪絲桿升降機在直線導軌I上移動； 所述的支臂調節機構包括均勻安裝在井字形槽鋼框架I四角的4個直線導軌III，在每個直線導軌III周圍分別安裝拉繩式位移傳感器、直流電動推桿III和滑塊，通過滑塊帶動吊鉤運動；
所述的電氣控制系統是以PLC為控制核心，控制質心調節機構和支臂調節機構的動作；
電氣控制系統元器件具體包括:控制柜、直流電源及其管理系統，安裝在井字形槽鋼框架I 一側的X軸伺服電機，安裝在直線導軌I端部的Y軸伺服電機；安裝在直流電動推桿I上的Z軸伺服電機，安裝在每個直流電動推桿III端部的吊點電機，設置在井字形槽鋼框架I斜撐上的傾角傳感器，設置在直流電動推桿II上的X軸限位開關，設置在直線導軌I上的Y軸限位開關，直流電動推桿I上自帶的Z軸限位開關和設置在直流電動推桿III的吊點限位開關。
[0006]所述的直流電動推桿III的行程為400mm ;直線導軌II的長度為1150mm，直流電動推桿II行程為600mm。
[0007]所述的質心調節機構的質心偏差調節范圍為600X600mm。
[0008]當傾角傳感器的水平方向傾角達到3°時，或者直流電動推桿I上升到限制高度時，直流電動推桿I停止上升，開始水平方向的調整；水平方向傾角小于3°時，直流電動推桿I繼續上升，水平方向循環調整，直至調平。
[0009]在井字形槽鋼框架I的下方均布了 4個活動腳輪。
[0010]本發明的工作原理:本發明主要有4個部分組成，分別是主體框架，質心調節機構，支臂調節機構和電氣控制系統組成，可起吊的最大噸位為2噸，智能柔性吊掛與飛機零部件的吊點連接，整套吊掛的動力系統采用鋰電池內部供電，操作人員手持無線電遙控開關，選擇采用手動起吊或者自動起吊，首先根據部件選擇型號(相應參數事先載入)，利用支臂調節機構，在“自動模式”下點按“吊點到位”按鈕，可使吊點按型號要求自動到位；自動起吊時，則根據起吊部件的重心和柔性吊掛的重心不一致，導致吊掛在X、Y軸方向上產生傾角，傾角傳感器將數據傳送給電氣控制系統進行處理并判斷，電氣控制系統控制質心調節機構開始自動尋找重心，使起吊部件在空中的姿態達到平衡，調整結束后，按下遙控器按鍵鎖定，開始移動起吊部件。
[0011]本發明在以井字梁為主體框架的結構上，配以質心調節機構、支臂調節機構等，采用觸摸屏或是上位機為管理系統，PLC或控制器為控制系統，傾角傳感器、光柵尺、拉繩式位移傳感器等傳感器為檢測手段，電機為重心自動調整等動作傳遞機械能，鋰電池為動力供電系統，保證起吊件達到相應姿態，起吊點位置滿足相應產品吊裝點分布的要求，在實際應用過程中減少人力和物理的浪費，節約成本，保證人員安全。
【附圖說明】
[0012]圖1是零部件智能柔性吊掛機械手的結構示意圖。
[0013]圖2是質心調節機構的結構示意圖。
[0014]圖3是圖2的俯視圖。
[0015]圖4是主體框架及支臂調節機構的結構示意圖。
[0016]圖5是圖4的俯視圖。
[0017]圖6是圖5的A向視圖。
[0018]圖7是電氣控制系統的布局圖。
[0019]圖8是本發明工作流程圖。
【具體實施方式】
[0020]本發明的應用背景介紹:
(I)飛機翼面類部件產品結構特點:
飛機翼面類不見吊裝時要求吊繩豎直，不能有較大傾角，利用翼面上4個吊掛點，實現外翼水平吊裝運輸，產品最下端距離地面至少1.6米。
[0021](2)飛機機身類部件產品結構特點
將吊掛的接頭與機身類部件產品的吊掛點相連接，將機身類部件產品豎直吊起，起吊高度約1.8米。
[0022]針對上述特點，并結合實際裝備工藝，設計的飛機零部件智能柔性吊掛機械手結構如圖1所示，包括主體框架1、質心調節機構2，支臂調節機構3和電氣控制系統4。
[0023]其中，主體框架I如圖4所示，包括井字形槽鋼框架I 11、井字形槽鋼框架II 12和槽鋼框架III 13，設井字形槽鋼框架I 11的橫向為X軸方向，縱向為Y軸方向，垂直于XY軸所在平面，豎直方向為Z軸方向；井字形槽鋼框架I 11的尺寸為3000mmX 2900mm，在井字形槽鋼框架I 11內，沿Y軸方向平行設置井字形槽鋼框架II 12，井字形槽鋼框架II 12作為質心調節機構I的底座，槽鋼框架III 13安裝在質心調節機構I的底座之上，在井字形槽鋼框架I 11的下方均布了 4個活動腳輪14。
[0024]質心調節機構2如圖2所示，包括長吊環21，直線導軌I 22，直流電動推桿I 23，吊耳24，平移機構、直線導軌II 25，和直流電動推桿II 26;使用時，將本發明零部件智能柔性吊掛機械手通過長吊環21懸掛在天吊下方，
長吊環21及其下方的直流電動推桿I 23與平移機構通過柔性支架28連接，并以柔性支架28為圓心，在XZ平面內小角度擺動；所述的直流電動推桿I 23上安裝有直線傳感器，吊耳24安裝在平移機構上，通過平移機構控制吊耳24沿槽鋼框架III 13上的直線導軌
I22移動；在井字形槽鋼框架II 12底部沿X軸方向設置2個平行的直線導軌II 25，質心調節機構I與直流電動推桿II 26相連，由直流電動推桿II 26控制質心調節機構I沿直線導軌II 25移動；其中直線導軌II 25的長度為1150mm，直流電動推桿II 26行程為600mm。在XY軸移動的直線導軌旁邊裝有光柵尺，相應滑塊配裝有光柵尺讀頭，構成絕對位置反饋系統，提供實時XY軸的位置。
[0025]質心調節機構2的平移機構是固定在直線導軌I 22上的滑塊機構，如圖3所示，可以形成X軸和Y軸方向的移動；其中X軸移動是由X軸伺服電機43驅動直流電動推桿
II26在直線導軌II 25上移動；Y軸移動是由Y軸伺服電機44驅動渦輪絲桿升降機27在直線導軌I 22上移動。
[0026]質心調節機構2具有Z向自動起吊功能，Z向起吊過程平穩，質心偏差調整范圍為600X600_。Z