一種帶在線測量功能的龍門式預裝預調站的製作方法

2024-04-14 03:54:05

1.本發明涉及數位化製造技術領域，尤其涉及一種龍門式預裝預調站。


背景技術：

2.空天動力裝置零部件具有尺寸大、特徵多、多曲面結構複雜的特點，傳統生產方法主要採用龍門加工中心單機加工，工件的更換安裝需要人力配合吊車、工裝等實現裝卸，每個零件的安裝拆卸佔用了大量的時間，降低了設備的生產使用率，產品的生產加工周期也長，人工成本高。
3.近年來，生產製造業已經向數位化、智能化的方向發展，為解決大型結構件單機加工生產效率低的問題，龍門鏜銑加工生產線應運而生，但生產線生產產品單一、結構簡單，不能滿足航天航空大型複雜結構件多品種、小批量生產的使用需求。


技術實現要素：

4.本發明的目的是：為解決航天航空大型複雜結構件多品種、小批量生產的難題，提供一種帶在線測量功能的龍門式預裝預調站，可實現複雜產品預裝、預調、在線檢測及將檢測數據傳遞給生產線，實現產線數智化加工，提升生產效率、降低生產成本。
5.本發明的技術方案是：一種帶在線測量功能的龍門式預裝預調站，包括：工作檯、床身、三軸聯動機構、升降門以及自動測量裝置。
6.工作檯安裝在床身上，能夠沿床身縱向移動；工件通過工裝安裝在工作檯上，在工作檯的帶動下進出龍門式預裝預調站。
7.升降門安裝在龍門式預裝預調站縱向的一端，當工件進入龍門式預裝預調站後，升降門關閉，將預裝預調站與產線運輸軌道隔離，起到防護作用。
8.自動測量裝置安裝在三軸聯動機構上，用於對工件加工坐標零點的測量；三軸聯動機構包括：能夠沿床身前後縱向移動的橫梁，能夠沿橫梁左右橫向移動的滑鞍，能夠沿滑鞍上下垂向移動的滑枕。
9.工作過程：
10.生產線接到產品加工生產指令後，將待加工產品通過工裝安裝到預裝預調站中的工作檯上，自動測量裝置在三軸聯動機構的作用下，測量待加工產品的加工餘量、建立預加工坐標系；動作完成後，通過工作檯將待加工產品運送到產線空餘庫位等待加工或產線設備中進行加工；加工完成後，再穿過升降門重新將產品運送回預裝預調站，在站中進行加工後產品的質量檢測、清理和拆卸。
11.在上述方案的基礎上，進一步的，工作檯上等間距的布置有與工件的工裝連接的t型槽，在t型槽的兩側設有縱向的排屑槽；工作檯的底部安裝有縱向的導軌槽以及齒條。在清洗工件時，通過排屑槽可實現自動排屑功能。
12.床身上設有用於與導軌槽相配合的t形直線導軌，以及用於與齒條進行嚙合傳動的驅動齒輪。工作檯移動是通過齒輪齒條傳動實現，即工作檯的移動通過床身上安裝的驅
動齒輪與工作檯下方安裝的齒條進行嚙合傳動，從而帶動工作檯沿直線導軌進出預裝預調站。
13.在上述方案的基礎上，進一步的，橫梁上設有用於讀取橫梁運動位置的絕對式編碼器，滑鞍上設有用於讀取滑鞍運動位置的全閉環光柵尺，滑枕上同樣設有用於讀取滑枕運動位置的全閉環光柵尺。通過絕對式編碼器、全閉環光柵尺能夠反饋橫向、縱向及垂向運動的準確位置，使得自動測量裝置能夠檢測獲得預加工工件坐標系，並將預加工坐標系通過數位化生產線系統傳遞給產線龍門設備，作為龍門設備加工工件坐標系。
14.在上述方案的基礎上，進一步的，為保證在預裝預調站獲得精確的預加工工件坐標系，需要工作檯在預裝預調站中安裝定位精度高，其通過工作檯進入預裝預調站時，在床身上有準確的安裝定位，該定位由定位裝置保證。具體為：床身上設有控制工作檯升降的液壓升降機構；液壓升降機構安裝在直線導軌下方；在床身前後的設定位置處設有錐形定位銷，工作檯底面設有與錐形定位銷配合的錐形銷孔。工作檯由液壓升降機構控制升降並由齒輪齒條實現傳動，當工作檯在導軌上移動到定位位置時，液壓升降機構帶動直線導軌下降，t形直線導軌下降帶動工作檯下降，工作檯下降的同時床身上錐形定位銷插入到工作檯的錐形銷孔中，銷釘銷孔配合，保證了工作檯的定位精度。
15.在上述方案的基礎上，進一步的，自動測量裝置包括：雷尼紹測頭、刀柄以及主軸；雷尼紹測頭安裝在刀柄上，刀柄通過主軸安裝在滑枕上。雷尼紹測頭可裝配不同規格的探測針以滿足不同規格的測量要求。
16.在上述方案的基礎上，進一步的，為保證生產安全，在床身雙側設有護欄。
17.有益效果：
18.(1)利用本發明可對待加工件進行裝卸、預調、在線檢測、高精度定位、排屑，解決了航天航空大尺寸、結構特徵多、多曲面複雜結構件小批量、多品種的柔性化在線生產問題，提升了產線設備的使用率，提高了的生產效率，減少操作人員。
19.(2)本發明中設置了自動升降門，在裝卸、檢測、清理工件時，將預裝預調站進行與產線運輸軌道隔離，起到防護作用。
20.(3)本發明中在工作檯及床身上分別設置了錐形銷、錐形銷孔，銷釘銷孔配合，保證了工作檯的定位精度，使待加工工件在預裝預調站與在產線設備中定位精度一致。
21.(4)本發明中的三軸聯動裝置、雷尼紹測頭的設置，使得自動測量裝置運動位置精確，實現自動測量、自動記錄，自動測量待加工工件坐標系及完成加工後產品的尺寸。
附圖說明
22.圖1為本發明的整體結構示意圖；
23.圖2為本發明中工作檯的結構示意圖；
24.圖3為本發明中工作檯底部的結構示意圖；
25.圖4為本發明中工作檯與床身傳動結構示意圖；
26.圖5為本發明中床身的結構示意圖；
27.圖6為本發明中自動測量裝置的結構示意圖；
28.其中，1-工作檯、1.1-t型槽、1.2-排屑槽、1.3-導軌槽、1.4-直線導軌、1.5-齒條、2-床身、2.1-驅動齒輪、2.2-液壓升降機構、2.3-錐形定位銷、3-護欄、4-橫梁、5-滑鞍、6-滑
枕、7-升降門、8-自動測量裝置、8.1-雷尼紹測頭、8.2-刀柄、8.3-主軸。
具體實施方式
29.下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
30.實施例1：
31.參見附圖1，一種帶在線測量功能的龍門式預裝預調站，包括：工作檯1、床身2、升降門7以及自動測量裝置8。
32.工作檯1安裝在床身2上，能夠沿床身2的縱向移動(即如圖1所示的床身的長度方向)；工件通過工裝安裝在工作檯1上，在工作檯1的帶動下進出龍門式預裝預調站。
33.升降門7安裝在龍門式預裝預調站縱向的一端，當工件進入龍門式預裝預調站後，升降門7關閉，將預裝預調站與產線運輸軌道進行隔離，起到防護作用。
34.自動測量裝置8安裝在三軸聯動機構上，用於對待加工工件進行在線測量；三軸聯動機構包括：能夠沿床身2前後縱向移動的橫梁4，能夠沿橫梁4左右橫向移動的滑鞍5，能夠沿滑鞍5上下垂向移動的滑枕6。令床身2的縱向為x向，橫向為y向，豎直方向為z向。
35.優選的，為保證生產安全，在床身2雙側設有護欄3。
36.工作過程：
37.生產線接到產品加工生產指令後，將待加工產品通過工裝安裝到預裝預調站中的工作檯1上，自動測量裝置8在三軸聯動機構的作用下，測量待加工產品加工餘量、建立預加工坐標系，動作完成後，通過工作檯1將待加工產品運送到產線空餘庫位等待加工或產線設備中進行加工；加工完成後，工作檯1穿過升降門7重新將產品運送回預裝預調站，在站中進行加工後工件的質量檢測、清理和拆卸。預裝預調站的裝卸功能可提升產線設備使用率，提升生產效率。
38.實施例2：
39.在實施例1的基礎上，對工作檯1及床身2做進一步的限定：
40.參見附圖2、3，工作檯1上沿縱向等間距的布置有與工件的工裝連接的t型槽1.1，在t型槽1.1的兩側設有縱向的排屑槽1.2；在清洗工件時，通過排屑槽1.2可實現自動排屑功能。工作檯1的底部安裝有縱向的導軌槽1.3以及齒條1.5。
41.參見附圖4，床身2上設有用於與導軌槽1.3相配合的t形直線導軌1.4，以及用於與齒條1.5進行嚙合傳動的驅動齒輪2.1。工作檯1移動是通過齒輪齒條傳動實現，即工作檯1的移動通過床身2上安裝的驅動齒輪2.1與工作檯下方安裝的齒條1.5進行嚙合傳動，從而帶動工作檯1沿直線導軌1.4進出預裝預調站。
42.參見附圖5，為保證在預裝預調站獲得精確的預加工工件坐標系，需要工作檯1在預裝預調站中安裝定位精度高，工件通過工作檯1進入預裝預調站時，在床身2上有準確的安裝定位，該定位由定位裝置保證。具體為：床身2上設有控制工作檯1升降的液壓升降機構2.2；液壓升降機構2.2安裝在直線導軌1.4下方；在床身2設定位置處設有錐形定位銷2.3，工作檯1底面設有與錐形定位銷2.3配合的錐形銷孔。工作檯1由液壓升降機構2.2控制升降
並由齒輪齒條實現傳動。初始時，通過液壓升降機構2.2頂升直線導軌1.4，當工作檯1在導軌上移動到定位位置時，液壓升降機構2.2帶動直線導軌1.4下降，直線導軌1.4下降帶動工作檯1下降，工作檯1下降的同時床身上錐形定位銷2.3插入到工作檯的錐形銷孔中，銷釘銷孔配合，保證了工作檯1的定位精度。
43.由此使得該預裝預調站高精度自動定位以及排屑功能。
44.實施例3：
45.在實施例1或2的基礎上，對三軸聯動機構及自動測量裝置8做進一步的限定：
46.三軸聯動機構中：橫梁4上設有用於讀取橫梁4運動位置的絕對式編碼器，滑鞍5上設有用於讀取滑鞍5運動位置的全閉環光柵尺，滑枕6上同樣設有用於讀取滑枕6運動位置的全閉環光柵尺。通過絕對式編碼器、全閉環光柵尺能夠反饋橫向、縱向及垂向運動的準確位置，使得自動測量裝置8能夠自動檢測獲得預加工工件坐標系，並將預加工坐標系通過數位化生產線系統傳遞給產線龍門設備，作為龍門設備加工工件坐標系。
47.自動測量裝置8包括：雷尼紹測頭8.1、刀柄8.2以及主軸8.3；雷尼紹測頭8.1安裝在刀柄8.2上，刀柄8.2通過主軸8.3安裝在滑枕6上。雷尼紹測頭8.1可裝配不同規格的探測針以滿足不同規格的測量要求。通過自動測量裝置8對待加工工件進行在線測量待加工工件坐標系、待加工餘量或對完成加工工件進行加工後自動測量、自動記錄數據。
48.利用三軸聯動機構使該龍門式預裝預調站具備預調功能，當橫梁4在床身2上沿導軌做前後縱向運動，利用安裝在橫梁4上的絕對式編碼器讀取x軸的準確位置；滑鞍5在橫梁4上沿導軌做左右橫向運動，通過安裝在滑鞍上光柵尺反饋，使y軸到達準確的位置；滑枕在滑鞍上沿導軌做上下縱向運動，通過安裝在滑枕上光柵尺反饋，使z軸到達準確的位置，最終通過x軸、y軸、z軸運動，檢測獲得安裝到工作檯上的工件位置。
49.雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施例對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬於本發明要求保護的範圍。