универсальный автоматизированный комплекс для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки и способ базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки

Классы МПК:B23Q15/22 управление положением инструмента и(или) обрабатываемого изделия
B23P21/00 Устройства для сборки узлов, состоящих из большого количества различных деталей с предшествующей или последующей обработкой этих деталей или без этой обработки, например устройства с программным управлением
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
1999-02-26
публикация патента:

Изобретение относится к технологическому оборудованию для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки и может быть использовано в авиакосмической промышленности, обеспечивая при этом бесплазовый метод производства изделий. Универсальный автоматизированный комплекс содержит поворотные вертикально расположенные подвижные секции с рядами перемещающихся вдоль своей оси горизонтально расположенных опор с вакуумными прихватами на концах, поворотную перемещающуюся вдоль подвижных секций стойку с упорами с ЧПУ, а также робототехнический комплекс, включающий в себя промышленный робот, транспортирующую систему и многофункциональную головку. Для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки получают расчетные данные для последовательной установки опор с вакуумными прихватами, которую производят с использованием стойки с приводами от ЧПУ. Затем устанавливают обводообразующую деталь и обрабатывают ее с помощью робототехнического комплекса и многофункциональной головки. В результате обеспечивается возможность механической обработки и сборки обводообразующих деталей различных габаритов и формы, сокращается их трудоемкость, а также упрощается конструкция используемого оборудования. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2

Формула изобретения

1. Универсальный автоматизированный комплекс для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки, содержащий установленные с возможностью перемещения секции с рядами опор, оснащенных приводами и смонтированными на их концах вакуумными прихватами и размещенных с возможностью перемещения вдоль своей оси, механообрабатывающее оборудование и систему числового программного управления (ЧПУ), отличающийся тем, что он снабжен стойкой с упорами и приводами, связанными с системой ЧПУ, секции с рядами опор установлены по оси OZ в ортогональной системе координат XYZ с возможностью перемещения по программе вдоль оси OY и поворота вокруг своей оси на заданный угол универсальный автоматизированный комплекс для базирования   крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической   обработки и сборки и способ базирования крупногабаритных   обводообразующих деталей, их механической обработки и   сборки, патент № 2165836, оси опор расположены перпендикулярно к оси OZ в одной плоскости, а привод опор, имеющих возможность фиксации, выполнен централизованным, при этом стойка установлена с возможностью перемещения по программе вдоль оси OX и поворота на заданный угол универсальный автоматизированный комплекс для базирования   крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической   обработки и сборки и способ базирования крупногабаритных   обводообразующих деталей, их механической обработки и   сборки, патент № 2165836, упоры смонтированы с возможностью одновременного перемещения на заданную по программе величину в системе координат XYZ, а механообрабатывающее оборудование выполнено в виде робототехнического комплекса, включающего промышленный робот, транспортирующую промышленный робот систему и многофункциональную головку с режущим и измерительными инструментами.

2. Способ базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки, включающий автоматическую настройку дискретных опор подвижных секций, ориентирование обводообразующей детали и фиксацию ее на опорах с помощью вакуумных прихватов, а также механическую обработку детали, отличающийся тем, что используют стойку с упорами и приводами, связанными с системой ЧПУ, перед автоматической настройкой дискретных опор на основе математической модели обводообразующей детали определяют координаты по оси OY в ортогональной системе координат XYZ осей подвижных секций и углы их поворота, а также координаты по оси OX стойки в соответствующих позициях и координаты упоров по оси OY в указанных позициях, автоматическую настройку дискретных опор подвижных секций осуществляют путем установки в указанные позиции и поворота подвижных секций, последовательной установки в соответствующие позиции и поворота стойки, выдвижения упоров стойки по оси OY на расчетные значения, а также централизованного подвода к ним в каждой позиции и фиксации опор подвижных секций, ориентирование обводообразующей детали производят по двум базовым отверстиям, для механической обработки детали используют робототехнический комплекс, включающий промышленный робот с многофункциональной головкой, в процессе механической обработки производят обработку детали по контуру и сверление сборочных отверстий многофункциональной головкой по программе при последовательном позиционировании промышленного робота в заданных позициях, после чего осуществляют операции по сборке панели с использованием упомянутых сборочных отверстий обводообразующей детали и сверление отверстий в полученной в результате сборки панели с использованием многофункциональной головки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологическому оборудованию для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки и может быть использовано в авиакосмической промышленности, обеспечивая при этом бесплазовый метод производства изделий.

Крупногабаритные обводообразующие детали летательных аппаратов (ЛА) представляют собой оболочки одинарной и двойной кривизны из металлического листа или композитного материала. Габариты деталей могут достигать размеров 18 х 3,5 м. Финишные операции на обводообразующих деталях: сверление сборочных отверстий, обрезка припусков по периметру, а также по лючкам, иллюминаторам и другим проемам. Для автоматизированного выполнения этих операций необходимо однозначное базирование обводообразующей детали в пространстве. С этой целью традиционно используются специальные каркасные конструкции с ложементами по контуру детали, специальные сборочные стапели с рубильниками, либо универсальные дискретные базирующие системы.

Сборочный стапель представляет собой жесткую раму, закрепленную на вертикальных колоннах, на которой устанавливаются жесткие рубильники с контурами, соответствующими поперечному сечению данной детали.

Известен универсальный автоматизированный комплекс для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки, содержащий установленные с возможностью перемещения секции с рядами опор, оснащенных приводами и смонтированными на их концах вакуумными прихватами и размещенных с возможностью перемещения вдоль своей оси, механообрабатывающее оборудование и систему числового программного управления (ЧПУ) (Torresmill plus Torrestool, Авиэйшн уик энд спейс текнолоджи, 1995, с.93) /1/.

Известен способ базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки, включающий автоматическую настройку дискретных опор подвижных секций, ориентирование обводообразующей детали и фиксацию ее на опорах с помощью вакуумных прихватов, а также механическую обработку деталей /1/.

К недостаткам известного комплекса и способа базирования относится значительная дороговизна системы опор с ЧПУ, которая возрастает в квадрате при увеличении плотности размещения опор, что необходимо для обеспечения точности базирования тонколистовых деталей. Кроме того, надежность системы опор с ЧПУ, когда количество опор будет приближаться к нескольким сотням, будет снижаться.

Кроме того, ограниченный ход опор известного комплекса приводит к сужению диапазона размеров устанавливаемых деталей.

Технической задачей, на решение которой направлены заявленные изобретения, является упрощение конструкции автоматизированного комплекса и расширение функциональных возможностей способа базирования, механической обработки и сборки.

Поставленная задача решается тем, что известный универсальный автоматизированный комплекс для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки, содержащий установленные с возможностью перемещения секции с рядами опор, оснащенных приводами и смонтированными на их концах вакуумными прихватами и размещенных с возможностью перемещения вдоль своей оси, механообрабатывающее оборудование и систему числового программного управления (ЧПУ), что он снабжен стойкой с упорами и приводами, связанными с системой ЧПУ, секции с рядами опор установлены по оси OZ в ортогональной системе координат XYZ с возможностью перемещения по программе вдоль оси OY и поворота вокруг своей оси на заданный угол универсальный автоматизированный комплекс для базирования   крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической   обработки и сборки и способ базирования крупногабаритных   обводообразующих деталей, их механической обработки и   сборки, патент № 2165836, оси опор расположены перпендикулярно к оси OZ в одной плоскости, а привод опор, имеющих возможность фиксации, выполнен централизованным, при этом стойка установлена с возможностью перемещения по программе вдоль оси OX и поворота на заданный угол универсальный автоматизированный комплекс для базирования   крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической   обработки и сборки и способ базирования крупногабаритных   обводообразующих деталей, их механической обработки и   сборки, патент № 2165836 , упоры смонтированы с возможностью одновременного перемещения на заданную по программе величину в системе координат XYZ, а механообрабатывающее оборудование выполнено в виде робототехнического комплекса, включающего промышленный работ, транспортирующую промышленный робот систему и многофункциональную головку с режущим и измерительными инструментами.

Кроме того, для решения поставленной задачи в известном способе базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки, включающем автоматическую настройку дискретных опор подвижных секций, ориентирование обводообразующей детали и фиксацию ее на опорах с помощью вакуумных прихватов, а также механическую обработку детали, согласно изобретению используют стойку с упорами и приводами, связанными с системой ЧПУ, перед автоматической настройкой дискретных опор на основе математической модели обводообразующей детали определяют координаты по оси OY в ортогональной системе координат XYZ осей подвижных секций и углы их поворота, а также координаты по оси ОХ стойки в соответствующих позициях и координаты упоров по оси OY в указанных позициях, автоматическую настройку дискретных опор подвижных секций осуществляют путем установки в указанные позиции и поворота подвижных секций, последовательной установки в соответствующие позиции и поворота стойки, выдвижения упоров стойки по оси OY на расчетные значения и централизованного подвода к ним в каждой позиции и фиксации опор подвижных секций, ориентирование обводообразующей детали производят по двум базовым отверстия, для механической обработки детали используют робототехнический комплекс, включающий промышленный робот с многофункциональной головкой, в процессе механической обработки производят обработку детали по контуру и сверление сборочных отверстий многофункциональной головкой по программе при последовательном позиционировании промышленного робота в заданных позициях, после чего осуществляют операции по сборке панели с использованием упомянутых сборочных отверстий обводообразующей детали и сверление отверстий в полученной в результате сборки панели с использованием многофункциональной головки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены на фиг.1 - универсальный автоматизированный комплекс для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки;

на фиг. 2 - то же, вид в плане.

Универсальный автоматизированный комплекс (фиг. 1) для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки состоит из ряда вертикально расположенных секций 1 с горизонтально расположенными опорами 2, включающими в себя штоки 3 с вакуумными прихватами. Секция 1 установлена на круговом основании 4, которое входит в гнездо платформы 5. Платформа 5 связана с поперечными направляющими 6, которые выставлены в ряд шагом "а" (фиг.2). Вдоль ряда поперечных направляющих 6 размещены продольные направляющие 7, на которых установлены платформа 8 со стойкой 9 с приводами от ЧПУ и платформа 10 промышленного робота 11. Стойка 9 представляет собой колонну с вертикальной осью OnZ, несущую ряд упоров 12 с приводами 13, управляемыми ЧПУ. Упоры 12 размещены горизонтально и соосны опорам 2 секций 1. Стойка 9, также как и секция 1, установлена на круговом основании 14 и имеет возможность поворота вокруг своей оси nZ на угол универсальный автоматизированный комплекс для базирования   крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической   обработки и сборки и способ базирования крупногабаритных   обводообразующих деталей, их механической обработки и   сборки, патент № 2165836i (приводы поворота c ЧПУ не показаны).

Платформа 10 промышленного робота перемещается по направляющим 7 в заданную позицию приводом с ЧПУ и фиксируется. На руке промышленного робота установлена многофункциональная головка 15, которая в каждой из восьми позиций несет режущий, измерительный или другой технологический инструмент 16. Управление промышленным роботом и головкой 15 осуществляется через свои стойки управления.

Универсальный комплекс работает следующим образом. На основе математической модели теоретической поверхности обводообразующей детали определяют координаты Yn осей секций 1 и углы поворота универсальный автоматизированный комплекс для базирования   крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической   обработки и сборки и способ базирования крупногабаритных   обводообразующих деталей, их механической обработки и   сборки, патент № 2165836n их плоскостей в системе XYZ комплекса, а также координаты Xn стойки 9 в соответствующих позициях n и координаты Yn упоров 12, после чего производится автоматическая настройка системы дискретных опор, в соответствии с которой происходит установка и поворот в заданных позициях секций 1.

После этого последовательно в каждой позиции против стоек 1 (на координате Xn) устанавливается стойка 9, выдвигаются на расчетные значения Yn упоры 12, а к ним централизовано подводятся и фиксируются опоры 2 секции 1. И так последовательно в каждой позиции. Обводообразующая деталь 17 ориентируется по двум базовым отверстиям (или реперным меткам на поверхности детали) с координатами СБО(1) и СБО(2) и фиксируется к выставленным опорам 2 при помощи вакуумных прихватов.

После установки детали 17 производится ее механическая обработка: сверление сборочных отверстий многофункциональной головкой 15 при последовательном позиционировании промышленного робота в заданных по программе позициях. Выполняются сборочные операции панели фюзеляжа (крыла) с использованием полученных сборочных отверстий, сверление и разделка отверстий в пакетах с использованием инструментального набора многофункциональной головки. Производится механическая обработка детали 17 по контуру (снятие припусков и заусенцев). При необходимости выполняются на всех этапах сборки контрольные операции, нанесение герметиков, фрезерование (зачистка) выступающих частей заклепок и т.д.

Преимуществами предложенного универсального комплекса и способа базирования крупногабаритных деталей, их механической обработки и сборки являются значительное упрощение конструкции, снижение стоимости и расширение функциональных возможностей. Благодаря применению в этом случае бесплазового метода производства изделий многократно сокращается цикл подготовки производства, уменьшаются производственные площади и появляются реальные перспективы к значительной роботизации сборочного производства.

Класс B23Q15/22 управление положением инструмента и(или) обрабатываемого изделия

система управления -  патент 2386507 (20.04.2010)
листовые ножницы с устройством отображения линии реза -  патент 2371286 (27.10.2009)
способ позиционирования инструмента в координатной системе отсчета станка автоматизированного гравировального комплекса -  патент 2279964 (20.07.2006)
устройство для настройки выглаживающего инструмента на токарных станках с чпу -  патент 2257286 (27.07.2005)
универсальный автоматизированный комплекс для базирования и механической обработки крупногабаритных листовых деталей и способ их базирования -  патент 2247018 (27.02.2005)
нанометрическое позиционирующее устройство -  патент 2233736 (10.08.2004)
способ позиционирования инструмента в координатной системе отсчета станка -  патент 2165348 (20.04.2001)
делительная машина для изготовления периодических штриховых структур, преимущественно дифракционных решеток (варианты) -  патент 2130374 (20.05.1999)

Класс B23P21/00 Устройства для сборки узлов, состоящих из большого количества различных деталей с предшествующей или последующей обработкой этих деталей или без этой обработки, например устройства с программным управлением

установка для скрепления обжатием открывающихся частей автомобилей -  патент 2476305 (27.02.2013)
способ монтажа крыла -  патент 2469924 (20.12.2012)
способ и аппаратура для сборки комплексного изделия в параллельной системе подготовки продукции -  патент 2422258 (27.06.2011)
автоматическое сборочное оборудование -  патент 2421316 (20.06.2011)
способ изготовления теплообменного аппарата, способ изготовления теплообменного блока аппарата (варианты), способ изготовления промежуточных и/или верхнего теплообменного блока аппарата, способ изготовления нижнего теплообменного блока аппарата, способ изготовления коллектора подвода или коллектора отвода воздуха теплообменного блока аппарата, технологический комплекс оборудования для изготовления теплообменных блоков аппарата, стапель для сборки теплообменного блока аппарата (варианты) и устройство для вертикального хранения преимущественно четырехветвевых изогнутых труб аппарата (варианты) -  патент 2344916 (27.01.2009)
технологический комплекс оборудования для изготовления теплообменных секций аппарата воздушного охлаждения газа, стапель для изготовления теплообменных секций аппарата, стапель для сборки и монтажа коллектора подвода или коллектора отвода охлаждаемого газа и стапель для изготовления центрального опорного элемента под двигатель вентилятора -  патент 2342240 (27.12.2008)
технологический комплекс оборудования для изготовления теплообменных блоков блочных или блочно-секционных теплообменных аппаратов типа регенеративных воздухоподогревателей -  патент 2252852 (27.05.2005)
способ изготовления шестерен и контроля сборки из них многопоточных вертолетных редукторов -  патент 2236341 (20.09.2004)
способ сборки агрегатов летательного аппарата -  патент 2179136 (10.02.2002)
многопозиционный сборочный автоматический станок -  патент 2142871 (20.12.1999)
Наверх