[0028] 如图1所示,本发明提供的用于飞机翼身对接的龙门式数控制孔系统包括:龙门支架组件1000、三个四杆调姿机构2000以及三个终端制孔单元3000。
[0029] 如图1-图7所示,龙门支架组件1000包括门型支架1100、两个垂直升降装置以及一个水平滑动装置;门型支架1100由左立柱1101、右立柱1102和横梁1114组成;两个垂直升降装置分别滑动式安装在左立柱1101和右立柱1102上,水平滑动装置滑动式安装在横梁1114上;在两个垂直升降装置上均设有一个水平伸缩的滑枕1008,在水平滑动装置上设有一个竖直伸缩的滑枕1008。
[0030] 如图8所示,四杆调姿机构2000包括动平台2001、定平台2002、第一电动伸缩杆2003、第二电动伸缩杆2004、第三电动伸缩杆2005以及第四电动伸缩杆2006;第一电动伸缩杆2003、第二电动伸缩杆2004、第三电动伸缩杆2005和第四电动伸缩杆2006活动连接在动平台2001与定平台2002之间;三个四杆调姿机构2000的定平台2002分别安装在三个滑枕
1008的伸缩端上。
[0031] 如图9所示,终端制孔单元3000包括T型进给支撑壳体3020、T型公转支撑壳体3021、U型公转壳体3003、U型自转支撑壳体3004以及自转驱动装置3005;T型进给支撑壳体
3020 安装在动平台2001上,并在T型进给支撑壳体3020内设有第一轴承3010;第一轴承
3010滑动套设在T型公转支撑壳体3021上,在T型公转支撑壳体3021内设有第二轴承3009,在T型公转支撑壳体3021外设有公转驱动装置3001和进给螺母3012,在公转驱动装置3001的输出轴上设有公转小齿轮3019;第二轴承3009固定套设在U型公转壳体3003上,在U型公转壳体3003上设有第一偏心孔3003-1和偏心调节驱动装置3016,在第一偏心孔3003-1内设有第三轴承3008,在偏心调节驱动装置3016的输出轴上设有偏心调节小齿轮3017,在U型公转壳体3003的外圆设有一圈与公转小齿轮3019相啮合的公转大齿轮3018;第三轴承3008固定套设在U型自转支撑壳体3004上,在U型自转支撑壳体3004上设有第二偏心孔3004-1,在U型自转支撑壳体3004的后端设有与偏心调节小齿轮3017相啮合的偏心调节大齿轮3015;自转驱动装置3005安装在第二偏心孔3004-1内,且在自转驱动装置3005的输出端上设有刀杆
3006;刀杆3006伸出T型进给支撑壳体3020外,并在刀杆3006上设有刀具3007;在动平台
2001上设有进给驱动装置3014,在进给驱动装置3014的输出轴上设有与进给螺母3012相旋合的进给丝杆3013;第一轴承3010、第二轴承3009以及第三轴承3008的轴向与刀杆3006的伸出方向相平行;U型公转壳体3003上的第一偏心孔3003-1与U型自转支撑壳体3004上的第二偏心孔3004-1的偏心量大小相等,且偏离轴心的方向相反。
[0032] 如图8所示,在T型进给支撑壳体3020上设有一个由三个激光测距传感器构成的法矢检测机构5000;三个激光测距传感器的指向与刀杆3006的伸出方向相平行。
[0033] 如图1所示,还包括一个系统控制台4000;在系统控制台4000内设有分别与垂直升降装置、水平滑动装置、第一电动伸缩杆2003、第二电动伸缩杆2004、第三电动伸缩杆2005、第四电动伸缩杆2006、公转驱动装置3001、自转驱动装置3005、进给驱动装置3014、偏心调节驱动装置3016以及三个激光测距传感器相连的控制器。
[0034] 如图3-图7所示,两个垂直升降装置均包括T型垂直滑座1105、第一导轨1103、第一驱动装置1116、第一丝杠1117、第二驱动装置1127以及第二丝杠1128;在左立柱1101和右立柱1102的前后侧面上均竖向设有第一矩形槽1121和第二矩形槽1122;在左立柱1101和右立柱1102的左右侧面上设有矩形通槽1115;第一丝杠1117和第一驱动装置1116分别安装在第一矩形槽1121和第二矩形槽1122内,且第一丝杠1117对接安装在第一驱动装置1116的输出轴上,利用第一矩形槽1121和第二矩形槽1122来安装第一丝杠1117和第一驱动装置1116,能够有效减小垂直升降装置的体积,而且方便垂直升降装置的升降运动;第一导轨1103竖直安装在左立柱1101和右立柱1102的前后侧面上;两个T型垂直滑座1105分别套设在左立柱1101和右立柱1102上,并在T型垂直滑座1105上设有卡扣在第一导轨1103上的第一滑块1104;第一丝杠1117旋合在T型垂直滑座1105上,用于带动T型垂直滑座1105升降运动;滑枕
1008水平安装在T型垂直滑座1105上,并在水平安装的滑枕1008的侧面沿其长度方向设有第二导轨1106,在T型垂直滑座1105上设有卡扣在第二导轨1106上的第二滑块1107;第二驱动装置1127和第二丝杠1128均安装在T型垂直滑座1105上,且第二丝杠1128对接安装在第二驱动装置1127的输出轴上;在水平安装的滑枕1008上还设有第一螺母1129,第二丝杠
1128与第一螺母1129相旋合,用于驱动滑枕1008穿过矩形通槽1115水平滑动。
[0035] 如图3-图7所示,水平滑动装置包括T型水平滑座1111、第三导轨1109、第三滑块1110、第三驱动装置1123、第四驱动装置1124以及第三丝杆1125;第三导轨1109水平安装在横梁1114上,在T型水平滑座1111上设有卡扣在第三导轨1109上的第三滑块1110;在横梁
1114的下侧面沿其长度方向设有第三矩形槽1118;在第三矩形槽1118内沿其长度方向设有齿条1119;第三驱动装置1123安装在T型水平滑座1111上,并在第三驱动装置1123的输出轴上设有与齿条1119相啮合的水平驱动齿轮1120;滑枕1008竖直安装在T型水平滑座1111上,并在竖直安装的滑枕1008的侧面沿其长度方向设有第四导轨1112,在T型水平滑座1111上设有卡扣在第四导轨1112上的第四滑块1113;第四驱动装置1124和第三丝杆1125均安装在T型水平滑座1111上,且第三丝杆1125对接安装在第四驱动装置1124的输出轴上;在竖直安装的滑枕1008上还设有第二螺母1126,第三丝杆1125与第二螺母1126相旋合,用于驱动滑枕1008上下滑动。
[0036] 如图6所示,在左立柱1101和右立柱1102的下端均设有一个四驱轮式底座1200;四驱轮式底座1200包括第一支撑板1201、第二支撑板1202以及四根电动升降杆1204;第二支撑板1202用于安装左立柱1101或右立柱1102;在第一支撑板1201的底面设有四个带有独立驱动装置的滚轮1203;第二支撑板1202通过四根电动升降杆1204支撑在第一支撑板1201上。
[0037] 如图8所示,第一电动伸缩杆2003、第二电动伸缩杆2004、第三电动伸缩杆2005以及第四电动伸缩杆2006通过球铰安装在定平台2002上,且四个安装点位于定平台2002同一圆周的四等分点上;第一电动伸缩杆2003和第三电动伸缩杆2005通过转动副安装在动平台2001上,第二电动伸缩杆2004和第四电动伸缩杆2006通过虎克铰或球铰安装在定平台2001上,且四个安装点位于动平台2001同一圆周的四等分点上。
[0038] 如图10所示,本发明的用于飞机翼身对接的龙门式数控制孔系统在工作时,首先,通过由系统控制台4000控制龙门支架组件1000、四杆并联机构2000以及法向检测机构5000,将终端制孔单元3000送至相应的制孔位姿;其次,由系统控制台4000控制终端制孔单元3000,完成刀具公转半径调节;最后在龙门支架组件1000和四杆并联机构2000支撑下,在法向检测机构5000在线监控下,由终端制孔单元3000完成螺旋制孔。具体的工作流程如下:
[0039] (1)飞机机翼与中央翼盒对接调姿完成后,通过系统控制台4000控制四驱轮式底座1200,将翼身对接的龙门式数控制孔系统移至相应工位;
[0040] (2)系统控制台4000分别控制左立柱1101、右立柱1102和横梁1103上的法向调姿机构2000、终端制孔单元3000和法矢检测机构5000,分别完成翼身对接顶面和侧面的自动装配制孔,包括如下子流程:
[0041] A、系统控制台4000控制左立柱1101、右立柱1102上的四杆调姿机构2000、终端制孔单元3000和法向检测机构5000,完成翼身对接侧面孔加工,包括如下步骤:
[0042] a、由系统控制台4000分别控制左立柱1101、右立柱1102上的第一驱动装置1116,通过第一丝杠1117带动T型垂直滑座1105、四杆调姿机构2000、终端制孔单元3000和法向检测机构5000沿高度方向移动;
[0043] b、系统控制台4000协调控制四杆调姿机构2000、法向检测机构5000,使四杆调姿机构2000在法向检测机构5000引导下,实现两维水平移动、两维旋转移动,将终端制孔单元3000送至翼身对接侧面具体待制孔位姿;
[0044] c、根据待制孔直径和刀具直径,系统控制台4000控制偏心调节驱动装置3016,通过偏心调节小齿轮3017以及偏心调节大齿轮3015带动U型自转支撑壳体3004和自转驱动装置3005完成偏心调节,即刀具公转半径调节;
[0045] d、系统控制台4000控制公转驱动装置3001,通过公转小齿轮3019以及公转大齿轮3018带动U型公转壳体3003、U型自转支撑壳体3004以及自转驱动装置3005发生公转;同时系统控制台4000控制公转驱动装置3001,通过进给驱动装置3014以及进给丝杆3013带动T型公转支撑壳体3021、U型公转壳体3003、U型自转支撑壳体3004以及自转驱动装置3005进行轴向进给,最终由刀具3007完成螺旋制孔;
[0046] e、系统控制台4000控制四杆调姿机构2000、法向检测机构5000,将终端制孔单元3000送至下一个待制孔位姿。
[0047] B、系统控制台4000控制横梁1103上四杆调姿机构2000、终端制孔单元3000和法向检测机构5000,完成翼身对接顶面孔加工,包括如下步骤:
[0048] a、由系统控制台4000控制T型水平滑座1111粗端顶面左侧前、后的第三驱动装置1123,通过水平驱动齿轮1120、齿条1119带动T型水平滑座1111、四杆调姿机构2000、终端制孔单元3000和法向检测机构5000沿水平方向移动;
[0049] b、系统控制台4000协调控制四杆调姿机构2000、法向检测机构5000,使四杆调姿机构2000在法向检测机构5000引导下,实现两维水平移动、两维旋转移动,将终端制孔单元3000送至翼身对接顶面具体待制孔位姿;
[0050] c、根据待制孔直径和刀具直径,系统控制台4000控制偏心调节驱动装置3016,通过偏心调节小齿轮3017、偏心调节大齿轮3015,带动U型自转支撑壳体3004和自转驱动装置3005完成偏心调节,即刀具公转半径调节;
[0051] d、系统控制台4000控制公转驱动装置3001,通过公转小齿轮3019、公转大齿轮3018,带动U型公转壳体3003、U型自转支撑壳体3004以及自转驱动装置3005发生公转;同时系统控制台4000控制公转驱动装置3001,通过进给驱动装置3014、进给丝杆3013,带动T型公转支撑壳体3021、U型公转壳体3003、U型自转支撑壳体3004以及自转驱动装置3005进行轴向进给,最终由刀具3007完成螺旋制孔;
[0052] e、系统控制台4000控制四杆调姿机构2000、法向检测机构5000,将终端制孔单元3000送至翼身对接顶面下一个待制孔位姿。
[0053] 以上所述仅为本发明涉及的用于飞机翼身对接的龙门式数控制孔系统及方法的一个较佳实施案例,但本发明的实施范围并不局限于此例。