[发明专利]能在工件表面行走和调姿的自主移动机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械加工设备，尤其是一种在复杂工件表面进行行走和调姿以便于进行钻铆作业的、能用于飞机装配过程中在飞机蒙皮表面移动、定位、调姿的自主移动机构，可作为飞机机身装配中制孔、紧固件安装系统、甚至铆接的运载平台，具体地说是一种结构简单，支撑腿无需球铰结构的能在工件表面行走和调姿的自主移动机构。

背景技术

    众所周知，飞机结构采用的主要连接方法是机械连接，一架大型飞机上大约有150万～200万个铆钉和螺栓，为了满足现代飞机高寿命的要求，首先要保证机械连接的安全性和可靠性。近年来，为保证飞机装配质量，提高机体的疲劳寿命，实现大批量生产中的低成本和高效率, 以B787， A380，C-17等为代表的现代新型大型飞机装配过程中大量采用了自动化装配技术。飞机自动化装配系统的发展主要为两个方向。一种是成本较高的、适用于批量较大产品的大型专用自动化装配系统，如MPAC、VPAC等。另一种是成本较低的、适用于批量较小产品的轻型自动化装配系统，该种系统的发展方向为轻型化、柔性化、模块化，目前其典型代表有基于工业机器臂自动装配系统、柔性轨道自动化装配系统。

基于工业机器臂自动装配系统是利用市场上通用的工业机器臂为设备本体，配合相应的末端执行器组成的自动化装配系统。其具有机体结构成熟，集成实现较为容易，工作灵活等优点，但存在活动范围较小、结构较大和可移动性差的缺点。基于柔性轨道的自动化装配系统，则是以柔性轨道为平台，吸附在表面上，配上相应的末端执行器，完成自动化制孔等工作，如波音公司申请的中国发明专利CN200580025525.X所公开的柔性轨道多轴工具机及方法。但是，这种基于柔性轨道的自动化装配系统也存在结构较大和移动性差的缺点，尤其是，这种系统需要另外安装轨道，对工装的要求较多，工作前期准备时间较长等缺点。

作为目前最为流行的此类机构的原理图如图1所示。这类结构内外框之间通过十字滑块实现X、Y方向的移动而进行调姿，并利用支撑腿上的万向节进行调姿适应，它存在的问题是结构复杂，重量大，调姿计算工作量大。

发明内容

本发明的目的是针对现有的行走和调姿机构存在的结构复杂，体积大的问题，设计一种结构简单，重量轻的能在工件表面行走和调姿的自主移动机构。

本发明的技术方案是：

一种能在工件表面行走和调姿的自主移动机构，它包括外框结构1和内框结构2，外框结构1连接有外框升降腿3，内框结构2连接有内框升降腿4，外框结构1与内框结构2相对的两边相连，外框结构1固定不动时，内框结构2能作相对于外框结构1的移动，内框结构2固定时，外框结构1能作相对于内框结构的移动，从而实现整个自主移动机构在工件表面的移动定位，其特征是所述的外框升降腿3和内框升降腿4分别连接有对应的双偏心位移被动补偿机构5，双偏心位移被动补偿机构5的输出轴5-14与真空吸盘6相连，真空吸盘6吸附在工件表面上，自主移动机构在双偏心位移被动补偿机构5和真空吸盘的共同作用下实现定位和被动调姿。

所述的双偏心位移被动补偿机构5包括：

    一连接板5-1，该连接板用于将整个补偿机构与外框升降腿3或内框升降腿4固定相连；

     一第一轴承座5-3，该轴承座5-3与连接板5-1相连，第一深沟球轴承5-4安装在所述的第一轴承座5-3上，第一深沟球轴承5-4的端面安装有与连接板5-1相连的第一轴承盖5-2；

    一盘轴5-5，该盘轴5-5安装在第一深沟球轴承5-4中并通过第二轴承盖5-6定位在其中，在盘轴5-5中偏心安装（偏心距为e1）有第二深沟球轴承5-7，第一传动轴5-9穿过第二深沟球轴承5-7并通过锁紧螺母5-13实现轴向定位；

    一第二轴承座5-11，该第二轴承座5-11与第一传动轴5-9的轴端固定相连，关节球轴承5-10安装在第二轴承座5-11中，输出轴5-14的上端插装在所述的关节球轴承5-10中，输出轴5-14的下端与真空吸盘6相连，输出轴5-14上端和下端有一偏心距e2；

    一锁紧装置5-15，该锁紧装置5-15通过安装板5-16安装在连接板5-1上，该锁紧装置5-15设有一个可伸出的锁紧销，在第一轴承座5-3和第二轴承座5-11上分别设有与锁紧销相配的锁紧销孔，锁紧销脱离第一轴承座5-3的锁紧销孔和第二轴承座5-11上的锁紧销孔后，整个自主移动机构开始调姿，调姿结束后，锁紧销穿过第一轴承座5-3的锁紧销孔后插入第二轴承座5-11上的锁紧销孔时整个自主移动机构不能调姿。