一种作动筒筒体的自动调平装置及其调平方法

摘要

本发明公开一种作动筒筒体的自动调平装置及其调平方法，涉及装配度调节设备技术领域，包括：作动筒、定位夹持模块、检测模块、三轴运动调节模块以及压块，作动筒设置在定位夹持模块上，压块设置在三轴运动调节模块的运动端，压块的调平端设置有凹槽，凹槽形状与标准法兰组件形状相匹配，检测模块对应法兰组件设置，且检测模块与三轴运动调节模块的控制器电连接；本发明中利用检测模块确定作动筒的法兰组件装配及位置数据，三轴运动调节模块控制压块朝向法兰组件运动，直至压块的凹槽卡在法兰组件上，利用一个压块实现了对法兰组件上两个法兰的共同调节，同时将法兰组件内的不同法兰硬性调整至标准状态，提高调平精确度。

说明书

技术领域

本发明涉及装配度调节设备技术领域，特别是涉及一种作动筒筒体的自动调平装置及其调平方法。

背景技术

现代商用飞机的安全性、可靠性和经济性要求较高，作为一款可以投入航线运营的民用飞机须通过相关民航局的层层严格审定，民用飞控液压作动系统作为机、电、液、磁、力、控一体化的高度集成产品，是现代飞机核心系统之一，关乎飞机的安全性和舒适性，是适航当局重点审查的对象，为满足不同类型飞机和飞机不同部位的控制需求，其关键动力执行元件作动筒需要在高油压、高温差、低气压、强腐蚀介质等严苛工况下可靠服役，这对飞控液压作动部件装配精度、质量稳定性提出了更为苛刻的要求。

作动筒筒体调平是实现作动筒后续装配的重要步骤，作动筒组件主要由尾座活塞、端环活塞、法兰组件、尾座筒体、端环筒体和耳环组成，法兰组件和尾座筒体、端环筒体是通过6个螺钉进行连接，在装配过程中法兰组件底部平面可能会相对于水平面出现微小的角度偏移，为了保证后续的装配，需要进行调平，这一装配工序关系着后续装配的精度，这一装配工序需要实现通过对筒体缓慢施压来对法兰组件的位置进行微调，使筒体法兰组件底部平面有较好的水平度，才能保证后续和其他部件得装配，目前筒体调平主要是采用人工主导、机械辅助和人工检验的方式，此工序依靠装配工人手工作业完成。

随着航空技术发展，上述作业方式出现以下不足：

一、由人工对被调平面水平度是否合格进行判断，结果偏主观性不够精确；

二、在进行法兰组件微调过程中，人工作业施加力不稳定；

三、人工装卸定位螺钉十分费时费力且效率低下。

申请号为“201910821590.7”，名称为“一种长轴装夹自动调平装置及调平方法”的发明专利公开了一种调平装置，通过检测机构移动扫描整段长轴，得出长轴头、尾的高度差，通过调节两侧装夹机构调整V型托架高度，实现长轴调平，但是其针对的是单一工件的两端调平，且通过两个装夹机构调整两端，当应用于法兰组件的调平时，需要同时利用不同的调整机构对不同法兰进行控制，存在调平精确度不足的问题。

申请号为“202110313256.8”，名称为“调平调焦装置”的发明专利公开了一种调平装置，通过显微镜对待检测物料进行高清拍照，控制系统记录下对应的Rx向、Ry向和Z向坐标值，并与参照理想值进行比较，得出偏差，通过驱动组件(伺服电机组)运动进行补偿运动，从而实现待检测物料被检测面域的调平调焦与高精度检测，但是其实质上是补偿运动，当应用在法兰组件的调平时，需要利用驱动组件针对其中一个法兰进行补偿，另一法兰处于未补偿状态，另一法兰补偿运动过程中，可能会引起另一法兰的细微运动，导致最终调平精确度不足的问题。

因此人们亟需一种调平精确度高的作动筒筒体的自动调平装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种作动筒筒体的自动调平装置及其调平方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过压块直接对法兰组件进行施压，同时将法兰组件内的不同法兰硬性调整至标准状态，提高调平精确度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种作动筒筒体的自动调平装置，包括作动筒、用于定位所述作动筒的定位夹持模块、用于确定所述作动筒的法兰组件装配及位置数据的检测模块、三轴运动调节模块以及用于调平所述法兰组件的压块，所述作动筒设置在所述定位夹持模块上，所述压块设置在所述三轴运动调节模块的运动端，所述压块的调平端设置有凹槽，所述凹槽形状与标准法兰组件形状相匹配，所述检测模块对应所述法兰组件设置，且所述检测模块与所述三轴运动调节模块的控制器电连接。

优选的，所述定位夹持模块包括平面定位板以及若干个用于固定所述作动筒的第一快速夹钳，所述作动筒的两侧设置有若干个定位销孔，所述平面定位板对应所述定位销孔的位置固定设置有定位销，所述定位销与所述定位销孔插接，且插接后，所述定位销以及所述定位销孔远离所述平面定位板的端面平齐，所述第一快速夹钳设置在所述平面定位板上，且所述第一快速夹钳的夹持端对应所述定位销设置。

优选的，所述自动调平装置还包括工作台，所述定位夹持模块、所述检测模块以及所述三轴运动模块均设置在所述工作台上，所述工作台对应所述平面定位板的位置设置有用于便捷定位所述平面定位板的定位槽，所述工作台上设置有用于将所述平面定位板压紧在所述定位槽内的第二快速夹钳。

优选的，所述定位槽朝向所述工作台的一侧延伸，所述定位槽的一侧与所述工作台的一侧平齐。

优选的，所述工作台为平面板，所述工作台的底部设置有支撑腿，所述检测单元设置在所述平面板的下方，所述平面板以及所述平面定位板对应所述检测单元的检测端均设置有通口。

优选的，所述检测单元包括呈L型的相机安装板以及3D激光相机，所述相机安装板一端与所述平面板下表面连接，另一端与所述3D激光相机连接，且所述3D激光相机的摄像头对应所述通口设置。

优选的，所述三轴运动调节模块包括X向驱动机构、Y向驱动机构以及Z向驱动机构，所述Y向驱动机构设置在所述X向驱动机构的运动部上，所述Z向驱动机构设置在所述Y向驱动机构的运动部上，所述压块设置在所述Z向驱动机构的运动端，所述X向驱动机构包括X向驱动电机、X向丝杠、X向导轨、X向滑块以及X向安装板，所述X向驱动电机通过X向丝杠与所述X向安装板连接，驱动X向安装板沿X方向运动，X向安装板底部两侧通过X向滑块滑动设置在X向导轨上，所述Y向驱动机构包括Y向驱动电机、Y向丝杠、Y向导轨、Y向滑块以及Y向安装板，所述Y向驱动电机通过Y向丝杠与所述Y向安装板连接，驱动Y向安装板沿Y方向运动，Y向安装板底部两侧通过Y向滑块滑动设置在Y向导轨上，Y向导轨设置在X向安装板上，所述Z向驱动机构包括设置在Y向安装板上的竖向支撑板、用于驱动所述压块运动的电动缸安装板以及电动缸，所述支撑板远离所述Y向安装板的一端设置所述电动缸安装板，所述电动缸设置在所述电动缸安装板上，所述电动缸的运动端与所述压块连接。

优选的，所述压块的两侧设置有导柱，所述电动缸安装板上对应所述导柱的位置设置有导向筒，所述导柱上下滑动设置在所述导向筒内。

优选的，所述X向安装板以及所述Y向安装板的一侧均设置有用于测量运动距离的光栅尺。

本发明还提供一种作动筒筒体的自动调平装置的调平方法，包括以下步骤：

S1：将平面定位板安装在定位槽内，利用第二快速夹钳夹紧平面定位板，将作动筒通过定位销与定位销孔的配合安装在平面定位板上，并利用第一快速夹钳夹紧定位销与定位销孔的配合处，完成作动筒的定位；

S2：启动3D激光相机获取法兰组件的装配数据以及中心位置数据，并利用处理单元对装配信息进行分析，如出现装配不平，则将中心位置数据传递至三轴运动调节模块，通过在X方向、Y方向以及Z方向的调整，使压块位于法兰组件的上方；

S3：控制电动缸伸长，使压块缓慢压向法兰组件，压块上的凹槽逐渐与法兰组件配合，在配合过程中，调平法兰组件；

S4：调平完成后，控制压块回收，取下作动筒。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明中利用检测模块确定作动筒的法兰组件装配及位置数据，得到法兰组件是否需要进行调平以及法兰组件的中心点，如果需要进行调平则控制三轴运动调节模块进行运动，三轴运动调节模块带动压块运动至对应法兰组件的位置后，三轴运动调节模块控制压块朝向法兰组件运动，直至压块的凹槽卡在法兰组件上，由于凹槽形状与标准法兰组件形状相匹配，当压块的凹槽卡向法兰组件的过程中，会逐渐矫正法兰组件两个法兰的位置，硬性挤压两个法兰成为标准法兰组件的形状，完成法兰组件的调平，即利用一个压块实现了对法兰组件上两个法兰的共同调节，同时将法兰组件内的不同法兰硬性调整至标准状态，提高调平精确度。

2、本发明中利用定位销以及定位销孔的设置完成对作动筒的定位，并利用第一快速夹钳对定位销与定位销孔配合的位置进行快速夹紧，提高操作便捷性的同时，辅助提高了作动筒的定位稳定性。

3、本发明中工作台上定位槽的设置替换了常规的定位销定位，将平面定位板放置在定位槽内即可完成水平向的定位，并配合第二快速夹钳完成平面定位板垂直向的定位，大大提高了操作便捷度。

4、本发明中设置光栅尺实时检测X向安装板以及Y向安装板的运动距离，利用光栅尺实现对X向安装板以及Y向安装板的运动的精确控制，进而提高后续调平的精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明作动筒的结构示意图；

图2为本发明作动筒筒体的自动调平装置的结构示意图；

图3为本发明平面定位板与作动筒的连接示意图；

图4为本发明平面定位板的结构示意图；

图5为本发明X向与Y向驱动机构的结构示意图；

图6为本发明X向驱动机构的驱动部件与工作台的连接示意图；

图7为本发明Y向驱动机构的结构示意图；

图8为本发明Z向驱动机构的结构示意图；

图9为本发明检测模块的结构示意图；

图10为本发明检测模块检测法兰组件时的状态图；

其中，1、作动筒；2、法兰组件；3、定位夹持模块；4、检测模块；5、三轴运动调节模块；6、压块；7、凹槽；8、平面定位板；9、定位销孔；10、定位销；11、第一快速夹钳；12、工作台；13、定位槽；14、第二快速夹钳；15、通口；16、相机安装板；17、3D激光相机；18、X向驱动机构；19、Y向驱动机构；20、Z向驱动机构；21、X向驱动电机；22、X向丝杠；23、X向导轨；24、X向滑块；25、X向安装板；26、Y向驱动电机；27、Y向丝杠；28、Y向导轨；29、Y向滑块；30、Y向安装板；31、竖向支撑板；32、电动缸安装板；33、电动缸；34、导柱；35、导向筒；36、光栅尺。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种作动筒筒体的自动调平装置及其调平方法，以解决现有技术存在的问题，通过压块直接对法兰组件进行施压，同时将法兰组件内的不同法兰硬性调整至标准状态，提高调平精确度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考如图1～10所示，提供一种作动筒筒体的自动调平装置，包括作动筒1、用于定位作动筒1的定位夹持模块3、用于确定作动筒1的法兰组件2装配及位置数据的检测模块4、三轴运动调节模块5以及用于调平法兰组件2的压块6，作动筒1设置在定位夹持模块3上，压块6设置在三轴运动调节模块5的运动端，压块6的调平端设置有凹槽7，凹槽7形状与标准法兰组件2形状相匹配，凹槽7的内轮廓与标准法兰组件2的半个外轮廓相匹配，但是需要注意的是凹槽7的形状应保证其能够卡住法兰组件2，凹槽7的内轮廓不会阻挡凹槽7正常卡向法兰组件2，即从凹槽7的底面至开口方向上，凹槽7沿作动筒1径向方向上的两侧壁之间的距离逐渐增大或分阶段增大，不会出现中途减小的情况，凹槽7沿作动筒1轴向方向上的两端面与压块6的端面平齐，即整个压块6呈爪形结构，检测模块4对应法兰组件2设置，且检测模块4与三轴运动调节模块5的控制器电连接，利用检测模块4确定作动筒1的法兰组件2装配及位置数据，得到法兰组件2是否需要进行调平以及法兰组件2的中心点，如果需要进行调平则控制三轴运动调节模块5进行运动，三轴运动调节模块5带动压块6运动至对应法兰组件2的位置后，三轴运动调节模块5控制压块6朝向法兰组件2运动，直至压块6的凹槽7卡在法兰组件2上，由于凹槽7形状与标准法兰组件2形状相匹配，当压块6的凹槽7卡向法兰组件2的过程中，会逐渐矫正法兰组件2两个法兰的位置，硬性挤压两个法兰成为标准法兰组件2的形状，完成法兰组件2的调平，即利用一个压块6实现了对法兰组件2上两个法兰的共同调节，同时将法兰组件2内的不同法兰硬性调整至标准状态，提高调平精确度。

设置PLC控制系统，检测模块4以及三轴运动调节模块5均与PLC控制系统电连接，PLC控制系统实现数据的传输以及输出控制信号。

由于法兰组件2的调平属于微调，调平压力不超过10Kg，因此压块6的材质选用硬塑料，可避免在调平过程中对法兰组件2表面造成损伤。

定位夹持模块3包括平面定位板8以及若干个用于固定作动筒1的第一快速夹钳11，作动筒1与平面定位板8的定位方式为：作动筒1的两侧设置有若干个定位销孔9，平面定位板8对应定位销孔9的位置固定设置有定位销10，定位销10与定位销孔9插接，且插接后，定位销10以及定位销孔9远离平面定位板8的端面平齐，第一快速夹钳11设置在平面定位板8上，且第一快速夹钳11的夹持端对应定位销10设置，利用定位销10以及定位销孔9的设置完成对作动筒1的定位，并利用第一快速夹钳11对定位销10与定位销孔9配合的位置进行快速夹紧，提高操作便捷性的同时，辅助提高了作动筒1的定位稳定性。

第一快速夹钳11的夹持端为塑料材质，避免夹持过程中对夹持部位造成损伤。

由于不同的作动筒1的定位销孔9的设置位置可能是不同的，可针对不同型号的作动筒1设置不同的平面定位板8。

自动调平装置还包括工作台12，定位夹持模块3、检测模块4以及三轴运动模块均设置在工作台12上，工作台12对应平面定位板8的位置设置有用于便捷定位平面定位板8的定位槽13，工作台12上设置有用于将平面定位板8压紧在定位槽13内的第二快速夹钳14，工作台12上定位槽13的设置替换了常规的定位销10定位，将平面定位板8放置在定位槽13内即可完成水平向的定位，并配合第二快速夹钳14完成平面定位板8垂直向的定位，大大提高了操作便捷度。

第二快速夹钳14的夹持端为塑料材质，避免夹持过程中对夹持部位造成损伤。

由于直接将平面定位板8放置在定位槽13内可能存在取出不便捷的问题，因此可设置定位槽13朝向工作台12的一侧延伸，定位槽13的一侧与工作台12的一侧平齐，取出平面定位板8时，将其从定位槽13延伸方向抽出即可；或者在定位槽13的两侧设置槽体，平面定位板8对应槽体的位置设置有施力槽，想要将平面定位板8取出时，操作者双手伸入槽体内，并勾住施力槽，将平面定位板8向上抬出。

工作台12为平面板，工作台12的底部设置有支撑腿，检测单元设置在平面板的下方，减少对上方以及侧方的空间占用，给操作人员提供较大的操作空间，平面板以及平面定位板8对应检测单元的检测端均设置有通口15，检测单元的检测端通过通口15对法兰组件2进行检测。

检测单元包括呈L型的相机安装板16以及3D激光相机17，相机安装板16一端与平面板下表面连接，另一端与3D激光相机17连接，而相机安装板16L型的设置避开了对3D激光相机17的遮挡，3D激光相机17的摄像头对应通口15设置。

三轴运动调节模块5包括X向驱动机构18、Y向驱动机构19以及Z向驱动机构20，Y向驱动机构19设置在X向驱动机构18的运动部上，Z向驱动机构20设置在Y向驱动机构19的运动部上，压块6设置在Z向驱动机构20的运动端，X向驱动机构18包括X向驱动电机21、X向丝杠22、X向导轨23、X向滑块24以及X向安装板25，X向驱动电机21通过X向丝杠22与X向安装板25连接，驱动X向安装板25沿X方向运动，X向安装板25底部两侧通过X向滑块24滑动设置在X向导轨23上，Y向驱动机构19包括Y向驱动电机26、Y向丝杠27、Y向导轨28、Y向滑块29以及Y向安装板30，Y向驱动电机26通过丝杠与Y向安装板30连接，驱动Y向安装板30沿Y方向运动，Y向安装板30底部两侧通过Y向滑块29滑动设置在Y向导轨28上，Y向导轨28设置在X向安装板25上，Z向驱动机构20包括设置在Y向安装板30上的竖向支撑板31、用于驱动压块6运动的电动缸安装板32、驱动电机以及电动缸33，支撑板远离Y向安装板30的一端设置电动缸安装板32，电动缸33设置在电动缸安装板32上，电动缸33的运动端与压块6连接，电动缸33带动压块6进行垂直运动。

为了保证电动缸33运动时的稳定性，减少电动缸33的振动对压块6运动稳定性的影响，压块6的两侧设置有导柱34，电动缸安装板32上对应导柱34的位置设置有导向筒35，导柱34上下滑动设置在导向筒35内。

X向安装板25以及Y向安装板30的一侧均设置有用于测量运动距离的光栅尺36，光栅尺36的滑动部与X向安装板25或Y向安装板30连接，设置光栅尺36实时检测X向安装板25以及Y向安装板30的运动距离，利用光栅尺36实现对X向安装板25以及Y向安装板30的运动的精确控制，进而提高后续调平的精确度。

本发明还提供一种作动筒筒体的自动调平装置的调平方法，包括以下步骤：

S1：将平面定位板8安装在定位槽13内，利用第二快速夹钳14夹紧平面定位板8，将作动筒1通过定位销10与定位销孔9的配合安装在平面定位板8上，并利用第一快速夹钳11夹紧定位销10与定位销孔9的配合处，完成作动筒1的定位；

S2：启动3D激光相机17获取法兰组件2的装配数据以及中心位置数据，并利用处理单元对装配信息进行分析，如出现装配不平，则将中心位置数据传递至三轴运动调节模块5，具体的检测步骤为：通过3D激光相机17对法兰组件2底部平面进行轮廓扫描，然后将测量结果返回处理单元(计算机)，处理单元将测量结果与水平度合格的情况进行比较，通过扫描结果的比对计算出法兰组件2的角度差，再通过计算确定法兰组件2中心的X、Y坐标，计算机根据当前三轴运动运动模块的位置，确定其位移量，通过PLC控制系统驱动X向驱动电机21、Y向驱动电机26以及电动缸33工作，完成相应位移运动，同时两个光栅尺36也对X向和Y向的运动进行反馈调节，通过PLC控制系统控制，实现精准位移，通过在X方向、Y方向以及Z方向的调整，使压块6位于法兰组件2的上方；

S3：控制电动缸33伸长，使压块6缓慢压向法兰组件2，可在快接近法兰组件2位置时，降低运动速度，压块6上的凹槽7逐渐与法兰组件2配合，在配合过程中，在压力作用下，法兰组件2的法兰缓慢转动，直至不再变化，完成调平法兰组件2的步骤；

S4：调平完成后，控制压块6回收，取下作动筒1即可。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。