CN111746819A - 一种直升机桨毂的自动化装配设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直升机桨毂的自动化装配设备，该直升机桨毂的自动化装配设备包括龙门系统、并联机构和激光跟踪仪，激光跟踪仪用于标定并联机构的参数；龙门系统包括横梁、立柱、立柱调整组件、床身组件和移动平台，横梁的两端分别安装在两个立柱的第一端，立柱调整组件设于立柱的第二端，床身组件放置于横梁下方、两个立柱之间，移动平台可移动地设于床身组件上，移动平台用于安装待装配的直升机主减速器；并联机构设于横梁的下端面。该直升机桨毂的自动化装配设备的目的是解决人工装配过程中装配效率低的问题。

Description

一种直升机桨毂的自动化装配设备

技术领域

本发明涉及直升机装配设备技术领域，具体涉及一种直升机桨毂的自动化装配设备。

背景技术

目前，直升机主桨毂装配时，将主减速器固定，采用柔性吊带吊装主桨毂，通过吊车下降和工人拉动，调整主桨毂的位置和姿态，实现主桨毂与减速器输出轴的对正和套合。由于主桨毂较重，吊装设备精度不高，人员配合无法精确控制主桨毂的运动，极易造成零部件损伤，影响直升机使用寿命。人工操作严重依赖工人的经验，调整次数多，特别在主桨毂与主减速器宽齿对正时，调整更加复杂，需要反复试装多次，才能完成装配，装配效率低，周期长。

随着我国大吨位直升机的研发，主桨毂的重量和结构尺寸均会大幅度增加，单纯依靠吊装方式进行装配的弊端会更加凸显。

吊装设备精度低，由于主桨毂重量较大，人员配合操作难以精确、有效地控制主桨毂的运动，无法保证主桨毂的运动路径与主减速器输出轴的轴线重合，不可避免地存在摩擦和碰撞，极易造成零部件损伤。花键齿的宽齿配合时，需要旋转主桨毂对准齿槽，依靠人工控制，力度难以均匀掌控，齿轮和齿槽极易因碰撞导致损伤。整个装配过程中，一旦人工施力不均，就会发生卡阻现象，严重时，直接划伤主减速器输出轴表面，极难修复，主减速器输出轴的寿命会受到影响，而装配后的表面质量又难以检测，为飞行安全埋下隐患。

装配过程无在线测量手段，只能通过人工观察，严重依赖工人经验，调整次数多，往往需要反复试装多次，才能完成装配，装配效率低，周期长。

因此，发明人提供了一种直升机桨毂的自动化装配设备用于解决人工装配过程中装配效率低的问题。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种直升机桨毂的自动化装配设备，通过龙门系统、并联机构和激光跟踪仪，在不同的装配阶段合理地调整主桨毂的位置、姿态及运动轨迹，进行精确装配，解决了人工装配过程中装配效率低的技术问题。

(2)技术方案

本发明提供了一种直升机桨毂的自动化装配设备，包括龙门系统、并联机构和激光跟踪仪，所述激光跟踪仪用于标定所述并联机构的参数；

所述龙门系统包括横梁、立柱、立柱调整组件、床身组件和移动平台，所述横梁的两端分别安装在两个所述立柱的第一端，所述立柱调整组件设于所述立柱的第二端，所述床身组件放置于所述横梁下方、两个所述立柱之间，所述移动平台可移动地设于所述床身组件上，所述移动平台用于安装待装配的直升机主减速器；

所述并联机构设于所述横梁的下端面，所述并联机构包括围框组件、滑板组件、十字轴组件、连杆组件、动平台组件、视觉测量系统组件、力传感器组件和快换系统组件，多个所述滑板组件可移动地设于所述围框组件上，所述连杆组件的一端通过所述十字轴组件与所述滑板组件连接，所述连杆组件可旋转地连接于所述十字轴组件；所述连杆组件的另一端与所述动平台组件的关节座连接，所述连杆组件可旋转地连接于所述平台组件，所述视觉测量系统组件与所述动平台组件的关节安装在所述动平台组件的上端面，所述力传感器组件的输出端安装在所述动平台组件的下端面，所述快换系统组件安装在所述力传感器组件的输入端，待装配的桨毂安装在所述快换系统组件上。

进一步地，所述围框组件包括上围框、下围框、运动支链机座、电机、减速器、联轴器支座、联轴器、丝杠轴承座和丝杠；

所述运动支链机座的一端连接所述上围框，所述运动支链机座的另一端连接所述下围框，所述减速器的输入端与所述电机的输出端连接，所述联轴器安装于所述联轴器支座上，所述减速器的输出端穿过所述联轴器支座一端的轴承孔且通过所述联轴器与所述丝杠的输入端连接，所述丝杠穿过所述联轴器支座另一端的轴承孔，所述丝杠的两端分别支撑于所述联轴器支座、所述丝杠轴承座。

进一步地，所述滑板组件包括丝杠螺母、丝杠螺母座、滑板、导轨滑块、虎克铰支座、第一轴承、第一轴承端盖、第一轴承调整垫片和第一轴承压盖；

所述丝杠螺母安装在所述丝杠螺母座内，所述丝杠穿过所述丝杠螺母，所述丝杠螺母座安装在所述滑板上，所述滑板通过所述导轨滑块可移动地连接于所述运动支链机座，所述虎克铰支座安装在所述滑板上，所述第一轴承安装在所述虎克铰支座的轴承孔内，所述虎克铰支座一端的轴承孔端面上安装所述第一轴承端盖，所述虎克铰支座另一端的轴承孔端面上依次安装所述第一轴承调整垫片、所述第一轴承压盖。

进一步地，所述十字轴组件包括阶梯轴、副轴、定位锁紧螺栓和激光跟踪仪靶标衬套；

多个所述副轴穿设于所述阶梯轴形成十字轴，所述定位锁紧螺栓分别穿过所述阶梯轴和所述副轴，所述激光跟踪仪靶标衬套安装于所述副轴的端部，所述阶梯轴通过所述第一轴承可旋转地安装于所述虎克铰支座的轴承孔内。

进一步地，所述连杆组件包括虎克铰叉耳、第二轴承、第二轴承端盖、第二轴承调整垫片、第二轴承压盖、连接杆、虎克铰叉耳定位键、球关节头和球关节头定位键；

所述第二轴承安装在所述虎克铰叉耳的轴承孔内，所述虎克铰叉耳一端的轴承孔端面上安装所述第二轴承端盖；所述虎克铰叉耳另一端的轴承孔端面上依次安装所述第二轴承调整垫片、所述第二轴承压盖；所述副轴通过所述第二轴承可旋转地安装在所述虎克铰叉耳的轴承孔内，所述虎克铰叉耳与所述连接杆的一端连接，所述虎克铰叉耳定位键设于所述虎克铰叉耳与所述连接杆的连接处，所述球关节头与所述连接杆的另一端连接，所述球关节头定位键设于所述球关节头与所述连接杆的连接处。

进一步地，所述动平台组件包括球关节座、动平台和激光跟踪仪靶标衬套；

多个所述球关节座安装在所述动平台的第一端面，多个所述球关节头分别与对应的所述球关节座一一活动连接；多个所述激光跟踪仪靶标衬套安装在所述球关节座上。

进一步地，所述视觉测量系统组件包括相机水平移动平台、相机竖直移动平台、视觉定位单元和基准圆校准单元；

至少三个所述相机水平移动平台可移动地安装于所述动平台的第一端面，所述相机竖直移动平台可移动地安装于所述相机水平移动平台上，所述视觉定位单元安装在所述相机竖直移动平台上，至少三个所述相机水平移动平台中的第一个、第二个分别用于测量主桨毂和主减速器输出轴的上端面，所述基准圆校准单元安装在至少三个所述相机水平移动平台中的第三个。

进一步地，所述力传感器组件包括力传感器、力传感器输入转接板和力传感器输出转接板；

所述力传感器的输入端、安装端分别与所述力传感器输入转接板、所述力传感器输出转接板连接，所述力传感器输入转接板与所述快换系统组件连接，所述力传感器输出转接板与所述动平台连接。

进一步地，所述快换系统组件包括快换盘支座、零点定位系统、电信号传输模块、总线信号传输模块和压缩空气传输模块；

所述零点定位系统、所述电信号传输模块、所述总线信号传输模块和所述压缩空气传输模块均安装在所述快换盘支座上。

进一步地，所述并联机构为6-PUS并联机构。

(3)有益效果

综上，本发明通过龙门系统、并联机构和激光跟踪仪，激光跟踪仪用于标定并联机构的参数；龙门系统包括横梁、立柱、立柱调整组件、床身组件和移动平台，横梁的两端分别安装在两个立柱的第一端，立柱调整组件设于立柱的第二端，床身组件放置于横梁下方、两个立柱之间，移动平台可移动地设于床身组件上，移动平台用于安装待装配的直升机主减速器；并联机构设于横梁的下端面。利用数字化测量设备，准确低获取关键特征的轮廓，并依据关键特征轮廓计算零部件空间位置和姿态，完全代替人眼观察，引导多自由度并联机构在不同的装配阶段合理地调整主桨毂的位置、姿态及运动轨迹，进行精确装配，减少主桨毂花键齿与主减速器输出轴的摩擦和碰撞，提升直升机升力系统关键部件的装配质量，减少人工参与，避免人工装配过程中的反复试装，提高装配效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备的总体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中龙门系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中并联机构的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中立柱调整组件的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中床身组件的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中围框组件的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中滑板组件的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中十字形组件的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中连杆组件的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中动平台组件的结构示意图；

图11是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中视觉测量系统组件的结构示意图；

图12是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中力传感器组件的结构示意图；

图13是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中快换系统组件的结构示意图；

图14是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中滑板组件、十字形组件与连杆组件的装配结构示意图；

图15是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中动平台组件工作原理图；

图16是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中并联机构的构型图；

图17是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中并联机构的工作原理图；

图18是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中并联机构的每一条运动支链的运动轨迹图。

图中：

1-龙门系统；11-横梁；12-立柱；13-立柱调整组件；131-第一垫铁；132-第二垫铁；133-第三垫铁；134-第四垫铁；14-床身组件；141、床身；142-床身垫铁；143-导轨；15-移动平台；2-并联机构；21-围框组件；211-上围框；212-下围框；213-运动支链机座；214-电机；215-减速器；216-联轴器支座；217-联轴器；218-丝杠轴承座；219-丝杠；22-滑板组件；221-丝杠螺母；222-丝杠螺母座；223-滑板；224-导轨滑块；225-虎克铰支座；226-第一轴承；227-第一轴承端盖；228-第一轴承调整垫片；229-第一轴承压盖；23-十字形组件；231-阶梯轴；232-副轴；233-定位锁紧螺栓；234-激光跟踪仪靶标衬套；24-连杆组件；241-虎克铰叉耳；242-第二轴承；243-第二轴承端盖；244-第二轴承调整垫片；245-第二轴承压盖；246-连接杆；247-虎克铰叉耳定位键；248-球关节头；249-球关节头定位键；25-动平台组件；251-球关节座；252-动平台；253-激光跟踪仪靶标衬套；26-视觉测量系统组件；261-相机水平移动平台；262-相机竖直移动平台；263-视觉定位单元；264-基准圆校准单元；27-力传感器组件；271-力传感器；272-力传感器输入转接板；273-力传感器输出转接板；28-快换系统组件；281-快换盘支座；282-零点定位系统；283-电信号传输模块；284-总线信号传输模块；285-压缩空气传输模块；3-激光跟踪仪；4-滑块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是本发明实施例的一种直升机桨毂的自动化装配设备的总体结构示意图，如图1所示，该直升机桨毂的自动化装配设备，包括龙门系统1、并联机构2和激光跟踪仪3，激光跟踪仪3用于标定并联机构2的参数；

图2是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中龙门系统的结构示意图，如图2所示，龙门系统1包括横梁11、立柱12、立柱调整组件13、床身组件14和移动平台15，横梁11的两端分别安装在两个立柱12的第一端，立柱调整组件13设于立柱12的第二端，床身组件14放置于横梁11下方、两个立柱12之间，移动平台15可移动地设于床身组件14上，移动平台15用于安装待装配的直升机主减速器；

图3是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中并联机构的结构示意图，如图3所示，并联机构2设于横梁11的下端面，并联机构2包括围框组件21、滑板组件22、十字轴组件23、连杆组件24、动平台组件25、视觉测量系统组件26、力传感器组件27和快换系统组件28，多个滑板组件22可移动地设于围框组件21上，连杆组件24的一端通过十字轴组件23与滑板组件22连接，连杆组件24可旋转地连接于十字轴组件23；连杆组件24的另一端与动平台组件25的关节座连接，连杆组件24可旋转地连接于平台组件25，视觉测量系统组件26与动平台组件25的关节安装在动平台组件25的上端面，力传感器组件27的输出端安装在动平台组件25的下端面，快换系统组件28安装在力传感器组件27的输入端，待装配的桨毂安装在快换系统组件28上。

在该实施方式中，利用立柱调整组件13可以分别调节两个立柱12的安装高度和姿态，使横梁11保持水平，并联机构2具有至少六个自由度，通过定平台倒置安装在龙门系统1的横梁11的下端面上，升高并联机构2的位置，龙门系统1及并联机构2的围框上布置激光跟踪仪靶标，用于确定并联机构2与龙门系统1的相对位置关系，并联机构2的动平台上布置激光跟踪仪靶标，用于标定并联机构2的机构参数，补偿因加工、装配误差引起的定位偏差。

并联机构2的动平台正面安装六维力传感器，用于测量并联机构2在整个装配过程中承受的力和力矩，以此判断因主桨毂和主减速器输出轴摩擦或碰撞引起的力和力矩，六维力传感器上安装工具快换单元，与主桨毂夹持工装上安装的产品快换单元共同构成了快换系统，通过二者的快速连接与断开，可实现产品的快速更换，缩短工作准备时间，中空的并联机构2动平台的背面安装由两套工业相机构成的视觉测量系统，通过两套相机实现的视觉测量系统，测量主桨毂齿形花键槽与主减速器输出轴的相对位置和姿态，在主桨毂齿形花键槽与主减速器输出轴套合前，通过视觉反馈，补偿并联机构2的运动误差，引导主桨毂齿形花键槽入位，主桨毂齿形花键槽与主减速器输出轴套合过程中，并联机构2动平台上的六维力传感器不断测量并联机构2承受的力和力矩，一旦超过正常范围，说明装配过程中存在摩擦或碰撞较剧烈，可能会损伤产品，及时判断摩擦或碰撞的部位，根据摩擦或碰撞力的大小，重新做运动规划，反向调整并联机构2的运动，在继续向套合方向前进的前提下，降低摩擦或碰撞力，改善产品受力状况，避免产品损伤，根据力反馈情况，不断调整预先规划的轨迹，实现主桨毂的自动化装配。

作为一种优选实施方式，图4是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中立柱调整组件的结构示意图，如图4所示，立柱调整组件13包括第一垫铁131、第二垫铁132、第三垫铁133和第四垫铁134，四个垫铁分别设于立柱12底面的四个边角处。

具体地，通过协调调整每一个垫铁的高度，改变立柱12底面的位置和姿态，调整立柱12的安装高度和姿态，从而调整安装在立柱12上的横梁11的位置和姿态。

作为一种优选实施方式，图5是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中床身组件的结构示意图，如图5所示，床身组件14包括床身141、床身垫铁142和导轨143，移动平台15滑动设置于床身141上。

具体地，床身141通过床身垫铁142安装在设备安装基础上，通过调整床身垫铁142的高度，改变床身141的位置和姿态，移动平台15通过导轨143与床身141连接，沿导轨143滑动。

作为一种优选实施方式，图6是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中围框组件的结构示意图，如图6所示，围框组件21包括上围框211、下围框212、运动支链机座213、电机214、减速器215、联轴器支座216、联轴器217、丝杠轴承座218和丝杠219；运动支链机座213的一端连接上围框211，运动支链机座213的另一端连接下围框212，减速器215的输入端与电机214的输出端连接，联轴器217安装于联轴器支座216上，减速器215的输出端穿过联轴器支座216一端的轴承孔且通过联轴器217与丝杠219的输入端连接，丝杠219穿过联轴器支座216另一端的轴承孔，丝杠219的两端分别支撑于联轴器支座216、丝杠轴承座218。

作为一种优选实施方式，图7是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中滑板组件的结构示意图，如图7所示，滑板组件22包括丝杠螺母221、丝杠螺母座222、滑板223、导轨滑块224、虎克铰支座225、第一轴承226、第一轴承端盖227、第一轴承调整垫片228和第一轴承压盖229；丝杠螺母221安装在丝杠螺母座222内，丝杠219穿过丝杠螺母221，丝杠螺母座222安装在滑板223上，滑板223通过导轨滑块224可移动地连接于运动支链机座213，虎克铰支座225安装在滑板223上，第一轴承226安装在虎克铰支座225的轴承孔内，虎克铰支座225一端的轴承孔端面上安装第一轴承端盖227，虎克铰支座225另一端的轴承孔端面上依次安装第一轴承调整垫片228、第一轴承压盖229。

具体地，轴承端盖227用于轴承端面定位，轴承调整垫片228和轴承压盖229用于轴承端面定位和轴承间隙调整。

作为一种优选实施方式，图8是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中十字形组件的结构示意图，如图8所示，十字轴组件23包括阶梯轴231、副轴232、定位锁紧螺栓233和激光跟踪仪靶标衬套234；多个副轴232穿设于阶梯轴231形成十字轴，定位锁紧螺栓233分别穿过阶梯轴231和副轴232，激光跟踪仪靶标衬套234安装于副轴232的端部，阶梯轴231通过第一轴承226可旋转地安装于虎克铰支座225的轴承孔内。

具体地，激光跟踪仪靶标衬套234用于安装测量位置的激光跟踪仪靶标。

作为一种优选实施方式，图9是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中连杆组件的结构示意图，如图9所示，连杆组件24包括虎克铰叉耳241、第二轴承242、第二轴承端盖243、第二轴承调整垫片244、第二轴承压盖245、连接杆246、虎克铰叉耳定位键247、球关节头248和球关节头定位键249；第二轴承242安装在虎克铰叉耳241的轴承孔内，虎克铰叉耳241一端的轴承孔端面上安装第二轴承端盖243；虎克铰叉耳241另一端的轴承孔端面上依次安装第二轴承调整垫片244、第二轴承压盖245；副轴232通过第二轴承242可旋转地安装在虎克铰叉耳241的轴承孔内，虎克铰叉耳241与连接杆246的一端连接，虎克铰叉耳定位键247设于虎克铰叉耳241与连接杆246的连接处，球关节头248与连接杆246的另一端连接，球关节头定位键249设于球关节头248与连接杆246的连接处。

具体地，轴承端盖243用于轴承端面定位，轴承调整垫片244和轴承压盖245用于轴承端面定位和轴承间隙调整，虎克铰叉耳定位键247用于确定虎克铰叉耳241与连接杆246的轴向位置关系，球关节头定位键249用于确定球关节头248与连接杆246的轴向位置关系。

作为一种优选实施方式，图10是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中动平台组件的结构示意图，如图10所示，动平台组件25包括球关节座251、动平台252和激光跟踪仪靶标衬套253；多个球关节座251安装在动平台252的第一端面，多个球关节头248分别与对应的球关节座251一一活动连接；多个激光跟踪仪靶标衬套253安装在球关节座251上。其中，激光跟踪仪靶标衬套253用于安装测量位置的激光跟踪仪靶标。

作为一种优选实施方式，图11是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中视觉测量系统组件的结构示意图，如图11所示，视觉测量系统组件26包括相机水平移动平台261、相机竖直移动平台262、视觉定位单元263和基准圆校准单元264；至少三个相机水平移动平台261可移动地安装于动平台252的第一端面，相机竖直移动平台262可移动地安装于相机水平移动平台261上，视觉定位单元263安装在相机竖直移动平台262上，至少三个相机水平移动平台261中的第一个、第二个分别用于测量主桨毂和主减速器输出轴的上端面，基准圆校准单元264安装在至少三个相机水平移动平台261中的第三个。其中，基准圆校准单元264用于确定两个视觉定位单元263之间的位置姿态关系。

作为一种优选实施方式，图12是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中力传感器组件的结构示意图，如图12所示，力传感器组件27包括力传感器271、力传感器输入转接板272和力传感器输出转接板273；力传感器271的输入端、安装端分别与力传感器输入转接板272、力传感器输出转接板273连接，力传感器输入转接板272与快换系统组件28连接，力传感器输出转接板273与动平台252连接。其中，力传感器输入转接板272用于承担输入载荷，在图12中，力传感器271、力传感器输入转接板272和力传感器输出转接板273为圆环状，相互叠设形成力传感器组件27。

作为一种优选实施方式，图13是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中快换系统组件的结构示意图，如图13所示，快换系统组件28包括快换盘支座281、零点定位系统282、电信号传输模块283、总线信号传输模块284和压缩空气传输模块285；零点定位系统282、电信号传输模块283、总线信号传输模块284和压缩空气传输模块285均安装在快换盘支座281上。

具体地，三个零点定位系统282均匀分布安装在快换盘支座281的上端面，电信号传输模块283、总线信号传输模块284和压缩空气传输模块285设置在快换盘支座281的侧边上。其中，总线信号传输模块284可选用EtherCAT(Ether Control AutomationTechnology，以太网控制自动化技术)总线信号传输模块284，零点定位系统282均匀分布安装在快换盘支座281的端面上，用于准确定位；电信号传输模块283安装在快换盘支座281的端面上，用于传输电信号；EtherCAT总线信号传输模块284安装在快换盘支座281的端面上，用于传输EtherCAT总线信号；压缩空气传输模块285安装在快换盘支座281的端面上，用于传输压缩空气。

作为一种优选实施方式，图14是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中滑板组件、十字形组件与连杆组件的装配结构示意图，如图14所示，在十字轴组件23的阶梯轴231端面的激光跟踪仪靶标衬套234内放置激光跟踪仪靶标，利用激光跟踪仪3测量两个激光跟踪仪靶标，两个测量点确定阶梯轴231的轴线，在十字轴组件23的副轴232端面的激光跟踪仪靶标衬套234内放置激光跟踪仪靶标，利用激光跟踪仪3测量两个激光跟踪仪靶标，两个测量点确定副轴232的轴线，两条轴线即为十字轴组件23的两个转轴。

图15是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中动平台组件工作原理图，如图15所示，在动平台组件25的球关节座251端面的激光跟踪仪靶标衬套253内放置激光跟踪仪靶标，利用激光跟踪仪3测量六个激光跟踪仪靶标，六个测量点确定一个平面，向激光跟踪仪靶标衬套253那一侧偏置激光跟踪仪靶标高度，得到球关节座251端面位置，再偏置球关节座251的球心到端面的长度，得到球关节球心平面，六个测量点向新的平面投影，可以求得六个球关节球心的位置。

作为一种优选实施方式，并联机构2为6-PUS并联机构。

图16是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中并联机构的构型图，如图16所示，采用的6-PUS并联机构的构型为：六个滑块在虚线表示的刚性围框中的六条轨道上滑动，连接杆将六个滑块分别与动平台上的六个点连接，滑块与连接杆采用虎克铰连接，动平台与连接杆采用球关节连接，六个滑块的滑动为运动输入，六个运动的组合使动平台产生了三维平动和三维转动的运动输出。

图17是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中并联机构的工作原理图，如图17所示，并联机构2采用的6-PUS并联机构的原理为：六边形的机座A₁A₂A₃A₄A₅A₆构成并联机构2的定平台，六条导轨垂直于机座，滑块沿导轨滑动，连杆一端通过虎克铰与滑块连接，另一端通过球铰与动平台连接，六边形的动平台B₁、B₂、B₃、B₄、B₅、B₆的六个顶点分别与六个连杆连接，上述构件共同构成了6-PUS并联机构，共有六条运动支链，每一条运动支链包含一个移动副、一个虎克铰和一个球副，移动副是主动副，六个移动副的运动，通过虎克铰、连杆和球副传递到动平台，耦合作用产生动平台的六自由度运动。

图18是本发明实施例提供的一种直升机桨毂的自动化装配设备中并联机构的每一条运动支链的运动轨迹图，如图18所示，每一条运动支链的运动形式为：O_A表示定平台原点，O_AA_i表示定平台顶点A_i的位置矢量，A_iT_i表示滑块T_i的运动矢量，B_iT_i表示连杆L_i的运动矢量，O_B表示动平台原点，O_BB_i表示动平台顶点B_i的位置矢量，各个矢量构成矢量方程：

O_AA_i+A_iT_i+T_iB_i＝O_AO_B+O_BB_i；

六条运动支链共同决定了动平台各顶点B_i的位置，六条运动支链的六个运动输入确定了动平台的三维移动和三维转动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种直升机桨毂的自动化装配设备，其特征在于，包括龙门系统(1)、并联机构(2)和激光跟踪仪(3)，所述激光跟踪仪(3)用于标定所述并联机构(2)的参数；

所述龙门系统(1)包括横梁(11)、立柱(12)、立柱调整组件(13)、床身组件(14)和移动平台(15)，所述横梁(11)的两端分别安装在两个所述立柱(12)的第一端，所述立柱调整组件(13)设于所述立柱(12)的第二端，所述床身组件(14)放置于所述横梁(11)下方、两个所述立柱(12)之间，所述移动平台(15)可移动地设于所述床身组件(14)上，所述移动平台(15)用于安装待装配的直升机主减速器；

所述并联机构(2)设于所述横梁(11)的下端面，所述并联机构(2)包括围框组件(21)、滑板组件(22)、十字轴组件(23)、连杆组件(24)、动平台组件(25)、视觉测量系统组件(26)、力传感器组件(27)和快换系统组件(28)，多个所述滑板组件(22)可移动地设于所述围框组件(21)上，所述连杆组件(24)的一端通过所述十字轴组件(23)与所述滑板组件(22)连接，所述连杆组件(24)可旋转地连接于所述十字轴组件(23)；所述连杆组件(24)的另一端与所述动平台组件(25)的关节座连接，所述连杆组件(24)可旋转地连接于所述平台组件(25)，所述视觉测量系统组件(26)与所述动平台组件(25)的关节安装在所述动平台组件(25)的上端面，所述力传感器组件(27)的输出端安装在所述动平台组件(25)的下端面，所述快换系统组件(28)安装在所述力传感器组件(27)的输入端，待装配的桨毂安装在所述快换系统组件(28)上。

2.根据权利要求1所述的直升机桨毂的自动化装配设备，其特征在于，所述围框组件(21)包括上围框(211)、下围框(212)、运动支链机座(213)、电机(214)、减速器(215)、联轴器支座(216)、联轴器(217)、丝杠轴承座(218)和丝杠(219)；

所述运动支链机座(213)的一端连接所述上围框(211)，所述运动支链机座(213)的另一端连接所述下围框(212)，所述减速器(215)的输入端与所述电机(214)的输出端连接，所述联轴器(217)安装于所述联轴器支座(216)上，所述减速器(215)的输出端穿过所述联轴器支座(216)一端的轴承孔且通过所述联轴器(217)与所述丝杠(219)的输入端连接，所述丝杠(219)穿过所述联轴器支座(216)另一端的轴承孔，所述丝杠(219)的两端分别支撑于所述联轴器支座(216)、所述丝杠轴承座(218)。

3.根据权利要求2所述的直升机桨毂的自动化装配设备，其特征在于，所述滑板组件(22)包括丝杠螺母(221)、丝杠螺母座(222)、滑板(223)、导轨滑块(224)、虎克铰支座(225)、第一轴承(226)、第一轴承端盖(227)、第一轴承调整垫片(228)和第一轴承压盖(229)；

所述丝杠螺母(221)安装在所述丝杠螺母座(222)内，所述丝杠(219)穿过所述丝杠螺母(221)，所述丝杠螺母座(222)安装在所述滑板(223)上，所述滑板(223)通过所述导轨滑块(224)可移动地连接于所述运动支链机座(213)，所述虎克铰支座(225)安装在所述滑板(223)上，所述第一轴承(226)安装在所述虎克铰支座(225)的轴承孔内，所述虎克铰支座(225)一端的轴承孔端面上安装所述第一轴承端盖(227)，所述虎克铰支座(225)另一端的轴承孔端面上依次安装所述第一轴承调整垫片(228)、所述第一轴承压盖(229)。

4.根据权利要求3所述的直升机桨毂的自动化装配设备，其特征在于，所述十字轴组件(23)包括阶梯轴(231)、副轴(232)、定位锁紧螺栓(233)和激光跟踪仪靶标衬套(234)；

多个所述副轴(232)穿设于所述阶梯轴(231)形成十字轴，所述定位锁紧螺栓(233)分别穿过所述阶梯轴(231)和所述副轴(232)，所述激光跟踪仪靶标衬套(234)安装于所述副轴(232)的端部，所述阶梯轴(231)通过所述第一轴承(226)可旋转地安装于所述虎克铰支座(225)的轴承孔内。

5.根据权利要求4所述的直升机桨毂的自动化装配设备，其特征在于，所述连杆组件(24)包括虎克铰叉耳(241)、第二轴承(242)、第二轴承端盖(243)、第二轴承调整垫片(244)、第二轴承压盖(245)、连接杆(246)、虎克铰叉耳定位键(247)、球关节头(248)和球关节头定位键(249)；

所述第二轴承(242)安装在所述虎克铰叉耳(241)的轴承孔内，所述虎克铰叉耳(241)一端的轴承孔端面上安装所述第二轴承端盖(243)；所述虎克铰叉耳(241)另一端的轴承孔端面上依次安装所述第二轴承调整垫片(244)、所述第二轴承压盖(245)；所述副轴(232)通过所述第二轴承(242)可旋转地安装在所述虎克铰叉耳(241)的轴承孔内，所述虎克铰叉耳(241)与所述连接杆(246)的一端连接，所述虎克铰叉耳定位键(247)设于所述虎克铰叉耳(241)与所述连接杆(246)的连接处，所述球关节头(248)与所述连接杆(246)的另一端连接，所述球关节头定位键(249)设于所述球关节头(248)与所述连接杆(246)的连接处。

6.根据权利要求5所述的直升机桨毂的自动化装配设备，其特征在于，所述动平台组件(25)包括球关节座(251)、动平台(252)和激光跟踪仪靶标衬套(253)；

多个所述球关节座(251)安装在所述动平台(252)的第一端面，多个所述球关节头(248)分别与对应的所述球关节座(251)一一活动连接；多个所述激光跟踪仪靶标衬套(253)安装在所述球关节座(251)上。

7.根据权利要求6所述的直升机桨毂的自动化装配设备，其特征在于，所述视觉测量系统组件(26)包括相机水平移动平台(261)、相机竖直移动平台(262)、视觉定位单元(263)和基准圆校准单元(264)；

至少三个所述相机水平移动平台(261)可移动地安装于所述动平台(252)的第一端面，所述相机竖直移动平台(262)可移动地安装于所述相机水平移动平台(261)上，所述视觉定位单元(263)安装在所述相机竖直移动平台(262)上，至少三个所述相机水平移动平台(261)中的第一个、第二个分别用于测量主桨毂和主减速器输出轴的上端面，所述基准圆校准单元(264)安装在至少三个所述相机水平移动平台(261)中的第三个。

8.根据权利要求6所述的直升机桨毂的自动化装配设备，其特征在于，所述力传感器组件(27)包括力传感器(271)、力传感器输入转接板(272)和力传感器输出转接板(273)；

所述力传感器(271)的输入端、安装端分别与所述力传感器输入转接板(272)、所述力传感器输出转接板(273)连接，所述力传感器输入转接板(272)与所述快换系统组件(28)连接，所述力传感器输出转接板(273)与所述动平台(252)连接。

9.根据权利要求1所述的直升机桨毂的自动化装配设备，其特征在于，所述快换系统组件(28)包括快换盘支座(281)、零点定位系统(282)、电信号传输模块(283)、总线信号传输模块(284)和压缩空气传输模块(285)；

所述零点定位系统(282)、所述电信号传输模块(283)、所述总线信号传输模块(284)和所述压缩空气传输模块(285)均安装在所述快换盘支座(281)上。

10.根据权利要求1所述的直升机桨毂的自动化装配设备，其特征在于，所述并联机构(2)为6-PUS并联机构。

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