[发明专利]用于在板形工件上执行自动制造操作的设备

说明书

本发明涉及一种自动装配机，更具体地说，涉及一种用于在板形工件上，例如飞机的翼板上执行自动制造及组装操作的设备。

在提高制造大型飞机组件、例如翼板的生产率的努力中，自动装配机越来越多地被用于代替沿用了很多年的用于制造飞机的手工操作设备。各种类型的自动装配装置已经被研制或提出，用于执行诸如翼板组件及其类似物的钻孔、铆接和检查等任务。例如，共同拥有的美国专利No.5,105,515和4,203,204公开了用于在垂直取向的翼板上执行铆接和其它操作的自动装配机。一个翼板借助于定位于板顶部和底部的齿轮夹具保持在夹具(fixture)上，在对该板的制造过程中所述夹具保持定位在它们的夹紧位置上。在板相对侧的可独立操作的滑架支撑用于沿三个相互垂直的轴运动的工具。

授予Bonomi等人的美国专利No.4,955,119公开了一种机器人加工中心，该机器人加工中心具有一个垂直在轨道上沿X轴移动的垂直支柱、一安装在垂直支柱上、用于沿其在Y轴方向垂直运动的冲头(ram)、和一安装在冲头上的U形轭。该冲头可在Z轴方向上延伸。所述轭具有间隔开的、相对的支撑工具的支腿。所述轭可相对于所述冲头绕平行于X轴的水平轴旋转。垂直支柱可绕从其中穿过的垂直轴旋转。工件被夹持在一个自动柔性或可调夹具上，该夹具被示意性的表示出来，但未作任何进一步的详细说明。

授予Speller,Sr.等人的美国专利No.4,864,702公开了一种五轴铆接机，该铆接机具有一个大且复杂的机架，该机架包括一对间隔开的侧部，所述侧部跨在工件上并且当机架被一个沿形成于支撑表面上的轨道系统运行时沿其通过。可独立操作的滑架被安装在机架侧，并且工具架(head)安装在滑架上用于支撑铆接工具。滑架可沿机架侧垂直运动。所述工具可向着和远离工具运动。所述工具架可绕两条不同的轴线旋转。工件被夹具夹持到位以用于加工，所述夹具由多个可伸缩的支撑件支撑在支撑表面上，各支撑件可相互独立的下降，以便在支撑表面和夹具之间提供间隙，用以使机架的下部从该间隙通过。

根据本申请的受让人当前所采用的方法，机翼组件由大型移动式C型架液压铆接机制造。翼板的主表面被定位在一个水平位置上。C型架加工对于手动紧固件安装是不实用的，因此，采用自动C型架铆接机安装铆钉而由工人手工安装手动紧固件。典型地，为了适应铆钉的机械安装和手动紧固件的手工安装的组合，需要许多翼板的起重机辅助运动。

本发明提供一种用于在诸如翼板等板形工件上进行组装操作的自动组装设备，其中，工件的主表面被保持垂直取向。采用一专门的夹具固定工件，使支撑自动工具的框架沿工件通过，以便执行各种操作，诸如钻孔、铆钉的安装、手工紧固件的安装、铆钉头的修整、检验和其它操作。该设备能处理许多工件结构而无需对工件固定夹具或框架及与之相关的移动支撑件进行重大改变。本发明能使翼板在一个能够机装和手工紧固件安装的设备中组装，因此，相对现有组装翼板的方法减少了加工和设备成本。翼板起重措施也显著减少，可进一步降低成本。

最终，根据本发明优选实施例的设备包括：一龙门架、一支撑在龙门架上的工具夹持框架、至少一个安装在工具夹持框架上的工具，以及一用于夹持工件的工件固定夹具。无论龙门架或工件固定夹具都可相对对方沿平行于第一轴的第一水平方向平移。工具夹持框架安装在龙门架上，并且具有中间部分和相互间隔地连接到中间部分上的相对的腿部，用于在其中接收工件。该工具夹持框架由龙门架承载，从而所述脚部相对于工件沿其相对侧移动，用以在沿工件的各个位置上定位由框架承载的工具。工件固定夹具夹持工件，从而工件的长度尺寸基本上平行于第一轴延伸。所述夹具包括多个在第一方向上间隔开的夹持器，各夹持器可操作以沿一个基本上垂直于第一方向的方向大致平行伸出的，以便与工件的一侧接合并支撑工件，并可从与夹持器接合的工件侧退开，以便在工件和夹持器之间提供一间隙用以在其它夹持器与工件保持接合的同时使框架通过。该夹持器可支撑诸如夹具和/或吸引装置等的工件固定装置。优选地，该夹持器可伸出或退回到可选择的各种角度，以便可以容易地支撑各种结构的工件。

该工具夹持框架优选地包括一个具有两个间隔开的支脚部分的U形轭，所述支脚部分支撑所述工具并优选地支撑多个可选择性操作用以在工件上执行各种不同加工操作的工具。该U形轭优选地以下述方式取向，即，两支脚部分从其中凸起的轭的中间部分穿过工件的底部，并且该支脚部分在工件的两相对侧向上突起。轭的支脚部分可支撑各种类型的工具，包括钻机、铆机、局部夹持工具、铆钉切除器、双片紧固件安装工具、检测工具等。