[发明专利]一种超大型复材壁板自动安装工装和安装方法

说明书

本申请提供了一种超大型复材壁板自动安装工装和安装方法。安装工装，含有底盘、立柱、Z向框架、Z向调整机构、弧形保型框架、吸附机构、激光测距传感器、驱动机构，控制系统，吸附机构均布在弧形保型框架上，激光测距传感器分别设置在底盘、立柱和Z向调整机构上。用安装工装的吸附机构吸附自然状态下的复材壁板。控制系统获取激光距离传感器的实测值，并与理论值比较，同时控制安装工装的各部分机构相互协同运动，使激光距离传感器的实测值与理论值不断贴合接近，最终将复材壁板精确的放置到装配工装的目标位置处，实现自动安装。

技术领域

本申请涉及飞机超大型复材壁板装配技术领域，具体是一种超大型复材壁板自动安装工装和安装方法。

背景技术

复合材料作为一种新型材料，相比其他材料，它的比强度更高，比刚度更大，而且其力学性能具有可设计性，使得复合材料应用于飞机上时可以减轻飞机重量，提高飞机的安全性和经济性。目前国内，复材在飞机上的应用时间较短，层次低。飞机复材零件尺寸小，一般尺寸为2～4m，较大型的复材零件尺寸为4～8m，重量均较轻，在安装、下架及运输的过程中，均是人工操作，不存在任何机械化或自动化。随着大型民用飞机C919的试飞成功，飞机对尺寸大于等于10m的超大型复材零件的需求越来越大，尤其是用于机翼、机身上的复材壁板。这些超大型复材壁板在装配的过程中，均需从一个工装下架，运输到另一个工装位置并安装。由于超大型复材壁板尺寸大，刚度低，在安装、下架及运输的过程中容易变形，产生难以恢复的损伤，因此在超大型复材壁板的安装、下架和运输的过程中均存在诸多困难。

目前国内超大型壁板均为金属材料，尚未有超大型复材壁板的安装装置和安装方法的应用实例。对于金属材料的超大型壁板的安装、下架及运输，主要是使用保型工装或支架将超大型壁板进行定位、保型、固定，然后再使用厂房吊车对其进行整体吊装。虽然这种方法可以实现超大型金属壁板的上架，以及避免超大型金属壁板在安装过程中产生变形或损伤，但是这种方法无法实现超大型壁板上架时自动姿态调整、精确定位，仍需多人配合调整超大型壁板的位置和姿态，安装效率低，耗时耗力，易划伤超大型壁板产品表面，且对厂房吊车的性能要求较高。这种安装方法理论上也适用于超大型复材壁板的安装，但由于超大型复材壁板刚度更小，采用这种安装方法对超大型复材壁板进行安装的难度更大。

发明内容

为了解决生产实际问题，本申请提供了一种超大型复材壁板自动安装装置和安装方法。

一种超大型复材壁板自动安装工装，含有X向导轨、Y向导轨、底盘、立柱、Z向导轨、Z向框架、Z向调整机构、弧形保型框架、吸附机构、激光测距传感器、驱动机构，控制系统，X向导轨固定在水平地面上，并作为安装工装的X向，底盘可在驱动机构带动下沿X向导轨精确滑动，底盘上表面中部设有两条与X向导轨垂直的Y向导轨，两个互为镜像的立柱可在驱动机构带动下沿Y向导轨同时精确运动，两个立柱外侧面相对应位置处，设有两条垂直于水平地面的Z向导轨，Z向框架包围两个立柱，在Z向导轨和Z向框架之间设有Z向调整机构，使Z向框架可在驱动机构带动下沿Z向导轨精确运动的同时绕Y轴转动，弧形保型框架固定于Z向框架的外侧，吸附机构均布在弧形保型框架上，在弧形保型框架的底面和外侧面上设有复材壁板定位挡块，激光测距传感器分别设置在底盘、立柱和Z向调整机构上，记录X、Y、Z方向坐标值并反馈给控制系统，控制系统根据反馈数据操控吸附机构抓取复材壁板，并控制驱动机构将复材壁板精确移动到装配工装的目标位置处。