一种六自由度可调的壁板安装车及壁板安装方法

摘要

本发明公开了一种六自由度可调的壁板安装车及壁板安装方法，属于飞机数字化装配技术领域。壁板安装车包括旋转底框组件、可绕垂向旋转轴旋转地安装在旋转底框组件上的旋转组件、可沿第一横向滑动地安装在旋转组件上的第一平移组件、可沿与第一横向垂直的第二横向滑动地安装在第一平移组件上的第二平移组件、安装在第二平移组件上的壁板支撑组件及安装在壁板支撑组件上的吸附组件，旋转底框组件的底框周侧安装有四个支撑组件，该四个支撑组件的支撑底端与底框间的垂向间距可调。本发明能利用吸附组件对壁板进行吸附固定后，通过六自由度角度、位置调整，以对壁板姿态进行调整，便于对飞机壁板进行安装，整个调姿过程稳定、操作简便。

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞机部件安装辅助工装及安装方法，具体地说，涉及一种六自由度可调的飞机壁板安装车及使用该壁板安装车进行壁板安装的方法。

背景技术

大型悬置壁板的装配是飞机总装阶段的关键环节，在预装配过程中，通常是通过吊装架将飞机壁板吊起并进行预连接，但由于飞机壁板尺寸限制及对装配自由度的要求，使用吊装架辅助预连接，不仅会导致其位姿难以调整到位而带来很大的不确定性与装配不稳定性，且安装人员在预连接过程难以进行预连接操作，导致安装效果不理想且安装效率低。

发明内容

本发明的目的是提供了一种壁板安装车，以为悬置的飞机壁板在安装过程中提供固定并对其位姿进行六自由度调整，提高安装质量与安装效率；

本发明的另一目的是提供一种使用上述壁板安装车进行壁板安装的方法。

为了实现上述目的，本发明提供的壁板安装车包括旋转底框组件(1)、旋转组件(2)、第一平移组件(31)、第二平移组件(32)、壁板支撑组件(4)及壁板吸附组件(5)；旋转底框组件(1)包括底框座(11)及设于底框座(11)上部中央处的垂向旋转轴；底框座(11)周侧安装有四个支撑组件(7)，支撑组件(7)的支撑端(70)与底框座(11)间的垂向间距可调；旋转组件(2)可绕垂向旋转轴旋转地安装在底框座(11)上，第一平移组件(31)可沿第一横向滑动地安装在旋转组件(2)上，第二平移组件(32)可沿与第一横向垂直的第二横向滑动地安装在第一平移组件(31)上，壁板支撑组件(4)安装在第二平移组件(32)上，壁板吸附组件(5)安装在壁板支撑组件(4)上，壁板吸附组件(5)上设有若干个壁板吸附盘(51)。

在使用其对飞机壁板进行安装的过程为，飞机壁板在完成吊装后，利用壁板吸附盘(51)对飞机壁板吸附而与安装车吸附固定；并通过调整四个支撑组件(7)支撑端(70)与底座框(11)间的垂向间距，从而实现在高度方向及绕两个相互正交横向轴旋转角度共三个自由度的调整；还可绕垂直旋转轴的旋转自由度及沿第一横向、第二横向的滑动自由度，总共可对通过吸盘吸附固定在安装车上的悬置飞机壁板提供六个自由度的位姿调整，可提高飞机翼板安装过程中的稳定性、质量及效率。

具体的方案为底框座(11)底部安装有四个支撑滑动滚轮(6)，前端部可转动地设有推拉杆(12)，支撑组件(7)为千斤顶。便于对该安装车进行移动及调整操作。

另一个具体的方案为旋转组件(2)与底框座(11)间设有导轨滑块机构及用于驱动旋转组件(2)相对底框座(11)旋转的旋转驱动机构；导轨滑块机构包括若干段弧形导轨(21)及与弧形导轨(21)配合的滚轮(22)，弧形导轨(21)的圆心位于垂向旋转轴的中心轴线上；旋转驱动机构包括与弧形导轨(21)共轴布置的弧形齿条(23)及与弧形齿条(23)配合的驱动齿轮，驱动齿轮上设有驱动手轮。便于操作人员驱动旋转组件(2)绕垂向旋转轴的旋转操作，且由于采用导轨滑块机构进行引导，整个旋转过程稳定性高。

更具体的方案为旋转组件(2)与底框座(11)中，一者上设有旋转角度刻度标尺，另一者上设有与旋转角度刻度标尺配合的角度刻度针。通过刻度指针读取旋转组件(2)相对底框座(11)转过的角度，更便于人工旋转操作。

另一个具体的方案为第一平移组件(31)与旋转组件(2)间及第二平移组件(32)与第一平移组件(31)间均设有导轨滑块机构、用于驱动滑块相对导轨滑动的平移驱动机构及指示二者相对滑动位移的位移标尺机构；导轨滑块机构包括直线导轨及与直线导轨配合的滑块；平移驱动机构包括丝杆螺母副及与丝杆固定连接的驱动手轮；位移标尺机构包括与直线导轨平行布置的位移刻度标尺及与位移刻度标尺相配合的位移刻度针。结构简单，便于人工推动壁板在第一横向与第二横向自由度上的位移，采用导轨滑块机构进行引导，移动过程稳定性高。

再一个具体的方案为壁板支撑组件(4)与第二平移组件(32)间设有横向微调组件，横向微调组件包括导轨滑块机构及微调驱动机构；导轨滑块机构包括沿垂直于悬置飞机壁板表面方向布置的直线导轨(41)及与直线导轨(41)配合的滑块(42)；微调驱动机构包括传递轴(43)、换向齿轮组(44)、驱动手轮(45)、固定在壁板支撑组件(4)底部的直线齿条及与直线齿条配合的驱动齿轮(46)，直线齿条与直线导轨(41)平行布置，换向齿轮组(44)固定在第二平移组件(32)的下端部侧，驱动手轮(45)与换向齿轮组(44)的输入齿轮传动连接；沿垂向布置的传递轴(43)的一端与换向齿轮组(44)的输出齿轮固定连接，另一端与驱动齿轮(46)固定连接。便于操作人员在地面上对壁板支撑组件(4)与第二平移组件(32)间的微调位移进行调整，以对悬置壁板在横向位移的微调，进一步提高预连接过程的调整精度。

更具体的方案为换向齿轮组(44)为减速齿轮组。利用减速齿轮组实现减速功能，进一步提高微调的精度。

另一个更具体的方案为壁板支撑组件(4)与第二平移组件(32)中，一者上固设有与直线导轨(41)平行布置的位移刻度标尺，另一者上固设有与位移刻度标尺配合的刻度指示针。更便于人工调整。

优选的方案为壁板吸附组件(5)包括与壁板支撑组件(4)固定连接的支撑架(50)；壁板吸附盘(51)为与支撑架(50)刚性连接的真空吸盘，支撑架(50)刚性连接有沿垂直于悬置飞机壁板表面布置的防掉支撑杆(52)，支撑架(50)上端刚性连接有T型吊装架(53)，T型吊装架(53)的横杆两端各固定有一吊钩(54)；壁板支撑组件(4)的顶面围有位于支撑架(50)侧旁的安全护栏(47)。便于对飞机壁板进行吊装及有效地确保暗转过程中的安全性。

为了实现上述另一目的，本发明提供使用上述任一技术方案进行壁板安装的方法包括：1)、使用吊车将待安装壁板吊起，对壁板位姿进行预调；2)、根据预调后的壁板位置，调整壁板安装车的位置，人工使用吸附组件(5)对壁板进行吸附固定；3)、利用壁板支撑组件(4)中的支撑组件7对于壁板位置、角度进行粗调；4)、完成粗调后，对比壁板位姿与预安装位置，调整旋转组件2、第一平移组件31及第二平移组件32的位置，调整壁板在第一横向、第二横向及绕垂向旋转轴的位置，对壁板进行精调；5)、完成精调后，对壁板进行安装。

本发明壁板安装车及使用其对壁板进行安装的方法具有以下优点：

(1)飞机壁板在完成吊装完后，利用壁板吸附盘对壁板吸附而与安装车吸附固定，固定效果稳定，能够进行快速安装与替换；

(2)可在飞机壁板吸附固定不动的情况下对飞机壁板的位姿进行六自由度角度、位置调整；

(3)有效地提高了悬置飞机壁板安装的质量与效率。

附图说明

图1为本发明实施例的结构立体图；

图2为本发明实施例中旋转底框组件的立体图；

图3为本发明实施例中第一平移组件、第二平移组件及略去直线齿条后的微调驱动机构的结构示意图。

其中，1、旋转底框组件，11、底框座，12、推拉杆，2、旋转组件，21、弧形导轨，22、滚轮，23、弧形齿条，31、第一平移组件，311、直线导轨，312、滑块，313、驱动手轮，32、第二平移组件，321、直线导轨，322、滑块,33、位移刻度标尺，34、位移刻度指针，4、壁板支撑组件，41、直线导轨，42、滑块，43、传递轴，44、换向齿轮组，45、驱动手轮，46、驱动齿轮，47、安全护栏，5、壁板吸附组件，50、支撑架，51、壁板吸附盘，52、防掉支撑杆，53、T型吊装架，54、吊钩，6、支撑滑动滚轮，7、支撑组件，70、支撑端，9、垂向旋转轴孔。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例

参见图1至图3，从下至上，本发明壁板安装车依次包括旋转底框组件1、旋转组件2、第一平移组件31，第二平移组件32、壁板支撑组件4及壁板吸附组件5。

旋转底框组件1的底框座11为由型钢焊成的长方体框架结构，在底框座11底面四个直角位置处各固定有支撑滑动滚轮6及在前端侧可旋转地安装有推拉杆12，用于推动整个壁板安装车在地面上的移动，在完成移动后，将推拉杆12旋转至收纳位置处，在本实施例中，支撑滑动滚轮6为万向轮。在底框座11的四个直角侧面处各固定一个支撑组件7，在本实施例中，支撑组件7为千斤顶，千斤顶的顶杆端构成支撑组件7支撑在地面上的支撑端70，通过扳动千斤顶手柄以调节支撑端70与底框座11间的垂向间距。

通过调整四个支撑端70与底框座11间的垂向间距相等，从而可以调整固定在及壁板吸附组件(5)上的飞机壁板在如图1中所示的Z轴方向位移；通过同时调整与X轴平行的一边上两个支撑组件7，可使飞机壁板在绕X轴旋转一定角度；同时调整与Y轴平行的一边上两个支撑组件7，可使飞机壁板在绕Y轴旋转一定角度，即通过调整四个支撑组件7可实现对吸附固定在壁板吸附组件(5)上的飞机壁板完成三个自由度的调整。

在底框座11的上部中央处设有垂向旋转轴孔9，顶面上固定有沿水平方向布置的四根弧形导轨21及一根弧形齿条23，弧形导轨21与弧形齿条23的圆心均位于垂向旋转轴孔9的中心轴线上。

旋转组件2的主体为由型钢焊成的单层框架结构，通过设于垂向旋转轴孔9内的垂向旋转轴而可绕其旋转地安装在底框座11上，其下端面固设有与弧形导轨21相配合的滚轮22；随旋转组件2相对底框座11绕垂向旋转轴旋转的过程中，滚轮22沿弧形导轨21滑动。

在旋转组件2上固设有旋转角度刻度标尺(图中未示出)及在底框座11上固设有与该旋转角度刻度标尺相配合的角度刻度针(图中未示出)。

通过弧形齿轮23与图中未示出的驱动齿轮及旋转手轮配合，推动旋转组件2相对底框座11绕垂向旋转轴9转动，并通过角度刻度针在旋转角度刻度标尺上走过的角度值示出其旋转过的角度位移，驱动手轮与驱动齿轮传动连接并与弧形齿轮23一起构成本实施例的旋转驱动机构。

第一平移组件31的主体为由型钢焊成的单层框架结构，其下端固设有四个滑块312，在旋转组件2的上表面固设两条与滑块312相配合的直线导轨311，在本实施例中，直线导轨311为工字型导轨，从而使第一平移组件31相对旋转组件2可沿Y轴向滑动地安装在旋转组件2上，即沿本实施例的第一横向滑动，并通过与驱动手轮313配合的丝杆螺母副推动第一平移组件31相对旋转组件2沿Y轴滑动，其中螺母与第一平移组件31固定连接，丝杆穿过固设在旋转组件2上的杆套；在第一平移组件31与旋转组件2间设有用于指示二者移动位移的位移标尺机构(图中未示出)，该位移标尺机构由与直线导轨311平行布置的位移刻度标尺及与位移刻度标尺相配合的位移刻度针构成。

第二平移组件32的主体为由型钢焊成的框架结构，其下端固设有四个滑块322，在第一平移组件31的上表面固设两条与滑块322相配合的工型直线导轨321，工型直线导轨321沿X轴布置，并通过图中未示出的驱动手轮及丝杆螺母副推动第二平移组件32相对第一平移组件31沿X轴移动，即使第二平移组件32相对第一平移组件31可沿X轴向滑动地安装在第一平移组件31上。在第二平移组件32与旋转组件2间设有用于指示二者移动位移的位移标尺机构，该位移标尺机构由与直线导轨321平行布置的位移刻度标尺33及与位移刻度标尺33相配合的位移刻度针34构成。

壁板支撑组件4具有由型钢焊成的框架结构及铺设在框架结构上供操作人员踩踏的钢板，并在钢板上于壁板吸附组件5侧旁围有安全护栏47。在壁板支撑组件4与第二平移组件32间设有由导轨滑块机构与微调驱动机构组成的横向微调组件，导轨滑块机构包括沿Y轴布置的直线导轨41及与直线导轨41配合的滑块42，即直线导轨41沿垂直于悬置飞机壁板表面方向。微调驱动机构包括传递轴43、换向齿轮组44、驱动手轮45、固定在壁板支撑组件4的底部的直线齿条及与直线齿条配合的驱动齿轮46，直线齿条与直线导轨41平行布置，换向齿轮组44固定在第二平移组件32的下端部侧，为减速齿轮组，驱动手轮45与换向齿轮组44的输入齿轮传动连接；传递轴43沿Z方向布置，其一端与减速齿轮组44的输出齿轮固定连接，另一端与驱动齿轮46固定连接，从而通过推动驱动手轮45转动，并将驱动手轮45绕X轴的转动减速并换向成绕Z轴的转动，通过传递轴43、驱动齿轮46及支线齿条的传递配合，从而将驱动手轮45的转动转换成推动壁板支撑组件4相对第二平移组件32的微调移动，且在二者间设有用于指示二者移动位移的位移标尺机构(图中未示出)，该位移标尺机构由与直线导轨41平行布置的位移刻度标尺及与位移刻度标尺相配合的位移刻度针构成。

壁板吸附组件5包括与壁板支撑组件4固定连接的支撑架50及刚性固设在支撑架50上的壁板吸附盘51、防掉支撑杆52及T型吊装架53。壁板吸附盘51为真空吸盘，防掉支撑杆(52)沿Y方向布置，用于防止真空吸附盘51出现故障而无法吸住飞机壁板时，对飞机壁板进行保持而防止其掉落损坏，T型吊装架53横杆的两端各固定有一吊钩54，用于吊住飞机壁板。

使用该壁板安装车在对壁板进行安装的过程如下：

(1)使用吊车将待安装的壁板吊起，对壁板位姿进行预调；

(2)调整壁板安装车的位置，操作人员站在壁板支撑组件4的人工站位上，人工使用吸附组件5对壁板进行吸附固定操作；

(3)利用壁板支撑组件4中的支撑滑动滚6与支撑组件7对于壁板位置、角度进行粗调；

(4)完成粗调后，操作人员在支撑组件4的人工站位上，对比壁板位姿与预安装位置，通过手轮旋转调整XY轴方向上的位置及绕Z轴旋转的位置，进行壁板的精细调整；

(5)通过驱动手轮45对壁板与其安装位间在X向上的位移再次进行精调至到位；

(6)完成精调后，对壁板进行安装。