CN114593765B - 一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台，包括自动料仓、上下料机构、复位与检测机构、装配拧紧机构、涂脂机构和气动分离机构。本发明所述的一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台，其自动化气动分离试验台集仓储、装配、气动分离、涂脂、复位检测为一体的试验台，试验过程中除去人工将托盘放置于自动料仓的人工取放料工位外不需要人工干预；自动化气动分离试验台的装配拧紧机构，并且装配的同轴度高、一致性好，远远高于人工装配的精度；配拧紧装置采用拧紧枪对分离螺母组件进行拧紧，可精确控制拧紧的力矩。

Description

一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台

技术领域

本发明属于分离螺母组件的分离试验测试领域，尤其是涉及一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台。

背景技术

航天用的分离螺母组件主要为分离螺母，参考专利号CN201320514497以及说明书附图15、说明书附图16，其分离螺母是一种依靠火工品的燃气压力推动分离机构完成解锁动作的连接分离装置，适合作为卫星、火箭上大荷载连接的分离装置，分离螺母组件主要有螺母、螺栓和连接块组成，通过对螺母通高压气体，螺母和螺栓的螺纹连接失效，从而使螺栓分离。

分离螺母组件的气动分离试验以往由人工完成，人工首先将分离螺母组件装配并施加力矩，然后置于人工气动分离试验台进行试验。这种试验方式需要3人配合操作，这种试验方式不仅效率低下，而且为重复性劳动，因此急需采用自动化分离测试技术，自动化进行分离螺母组件的装配、气动分离测试，提高气动分离试验效率。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台，以解决现有分离螺母组件装配气动试验技术的不足。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台，包括自动料仓、上下料机构、复位与检测机构、装配拧紧机构、涂脂机构和气动分离机构，所述上下料机构、复位与检测机构、装配拧紧机构、涂脂机构和气动分离机构均位于试验台底座上方的护罩内，所述试验台底座一侧设有自动料仓，所述自动料仓一侧设有上下料机构、复位与检测机构，所述上下料机构一侧设有装配拧紧机构，另一侧设有气动分离机构，所述自动料仓用于存放螺母，上下料机构用于分离螺母组件的抓取，复位与检测机构用于检测螺母是否复位和进行螺母振动复位，装配拧紧机构用于对分离螺母组件进行装配和拧紧，涂脂机构用于对分离螺母组件进行涂脂，气动分离机构用于对分离螺母组件进行通气和分离检测，所述自动料仓、上下料机构、复位与检测机构、装配拧紧机构、涂脂机构和气动分离机构均信号连接至控制器。

进一步的，所述自动料仓包括料仓机架、托盘存储位、人工取放料工位、自动取放料工位、料仓纵移单元和料仓横移单元，所述料仓机架顶部一侧安装托盘存储位，另一侧分别安装人工取放料工位、自动取放料工位，所述人工取放料工位、自动取放料工位之间设有料仓纵移单元和料仓横移单元，所述料仓纵移单元和料仓横移单元用于托盘在托盘存储位取料和放料，所述料仓纵移单元和料仓横移单元均信号连接至控制器。

进一步的，所述上下料机构包括四轴机器人和六轴机器人，所述四轴机器人包括四轴机械臂、三爪气缸和四轴夹持工装，所述四轴机械臂底部的固定座固定至试验台底座上方，四轴机械臂一端安装三爪气缸，三爪气缸底部安装四轴夹持工装，所述六轴机器人包括六轴机械臂、六轴气缸和复合夹持工装，所述六轴机械臂底部的固定座固定至试验台底座上方，且六轴机械臂位于四轴机械臂一侧，六轴机械臂一端安装六轴气缸，六轴气缸底部安装复合夹持工装。

进一步的，所述复位与检测机构包括检测单元和复位单元，所述检测单元和复位单元均固定至试验台底座上方，且二者位于四轴机械臂、六轴机械臂之间，所述检测单元用于检测螺母是否复位，所述复位单元用于未复位螺母的自动复位，所述检测单元和复位单元均信号连接至控制器。

进一步的，所述装配拧紧机构包括拧紧机架、拧紧直线导轨、拧紧下移单元、拧紧平移单元、顶升单元和移动扶持单元，所述拧紧机架底部固定连接至试验台底座上方，拧紧机架顶部固定连接至拧紧直线导轨，拧紧直线导轨一端设有拧紧下移单元，另一端滑动连接至拧紧平移单元，拧紧下移单元用于对螺母施加力矩拧紧，所述拧紧平移单元用于将分离螺母组件从预装位置移动至拧紧位置，拧紧平移单元顶部设有移动扶持单元，一侧安装顶升单元，所述顶升单元用于将螺栓从拧紧工装座中顶入螺栓基座中，所述移动扶持单元用于螺母在预装配拧紧时和上下料机器人协同工作，辅助完成螺母的预装配拧紧，所述拧紧下移单元、拧紧平移单元、顶升单元和移动扶持单元均信号连接至控制器。

进一步的，所述涂脂机构包括储脂罐、涂脂油泵、控制管路、涂脂工装座和出油枪，所述涂脂油泵、涂脂工装座底部均固定连接至试验台底座上方，涂脂油泵顶部连接至储脂罐，一侧通过控制管路连接至出油枪，出油枪固定至涂脂工装座一侧，所述涂脂油泵、出油枪的电磁阀均信号连接至控制器。

进一步的，所述气动分离机构包括气动机架、气动直线导轨、气动平移单元、辅助夹持单元、通气对接单元和捕获单元，所述气动机架底部固定连接至试验台底座上方，一侧设有捕获单元，捕获单元顶部安装气动直线导轨，气动直线导轨一端上方设有通气对接单元，气动直线导轨另一端滑动连接至气动平移单元，气动平移单元一侧设有辅助夹持单元，辅助夹持单元底部安装至气动机架，所述气动平移单元用于将分离螺母组件从抓取工位移至分离工位或分离螺母组件分离后从分离工位移至抓取工位，所述辅助夹持单元用于夹持分离后的分离螺母组件中的螺栓基座和螺栓，所述通气对接单元用于对分离螺母组件通高压气体，所述捕获单元用于分离螺母组件分离后对螺栓的捕获，所述气动平移单元、辅助夹持单元、通气对接单元和捕获单元均信号连接至控制器。

相对于现有技术，本发明所述的一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台具有以下优势：

（1）本发明所述的一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台，其自动化气动分离试验台集仓储、装配、气动分离、涂脂、复位检测为一体的试验台，试验过程中除去人工将托盘放置于自动料仓的人工取放料工位外不需要人工干预；自动化气动分离试验台的装配拧紧机构，并且装配的同轴度高、一致性好，远远高于人工装配的精度；配拧紧装置采用拧紧枪对分离螺母组件进行拧紧，可精确控制拧紧的力矩。

（2）本发明所述的一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台，其自动化气动分离试验台的气动分离机构采用压紧密封的方式，解决了人工对接时，需要对每个螺母装置装配管接头的工作强度大痛点，并且实现螺栓的自动捕获，有效解决了人工试验时螺栓被释放时伤人可能。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的整体结构示意图；

图2为本发明实施例所述的去除护罩的俯视结构示意图；

图3为本发明实施例所述的去除护罩的整体结构示意图；

图4为本发明实施例所述的自动料仓结构示意图；

图5为本发明实施例所述的上下料机构结构示意图；

图6为本发明实施例所述的复位与检测机构结构示意图；

图7为本发明实施例所述的装配拧紧机构结构示意图；

图8为本发明实施例所述的涂脂机构结构示意图；

图9为本发明实施例所述的气动分离机构局部剖视示意图；

图10为本发明实施例所述的复合夹持工装结构示意图；

图11为图5中A的放大图；

图12为图7中B的放大图；

图13为图9中C的放大图；

图14为图9中D的放大图；

图15为本发明实施例所述的背景技术中分离螺母组件的剖视示意图；

图16为本发明实施例所述的背景技术中分离螺母组件的局部剖视图。

附图标记说明：

100、自动料仓；101、料仓机架；102、托盘存储位；103、人工取放料工位；104、自动取放料工位；110、料仓纵移单元；111、料仓伺服电机；112、料仓纵移托板；113、料仓纵移导轨；114、滚珠丝杆；120、料仓横移单元；121、料仓横移气缸；122、料仓横移托板；123、料仓直线导轨；

200、上下料机构；210、四轴机器人；211、四轴机械臂；212、三爪气缸；213、四轴夹持工装；220、六轴机器人；221、六轴机械臂；222、六轴气缸；223、复合夹持工装；

300、复位与检测机构；310、检测单元；311、检测相机；312、检测夹爪；313、旋转夹持气缸；314、检测平移气缸；320、复位单元；321、复位固定支座；322、复位振动台；323、复位夹持气缸；324、复位夹爪；325、复位振动器；

400、装配拧紧机构；401、拧紧机架；402、拧紧直线导轨；410、拧紧下移单元；411、拧紧套筒；412、拧紧直线轴承；413、拧紧连接板；414、拧紧枪；415、拧紧气缸；420、拧紧平移单元；421、拧紧平移气缸；422、拧紧直线滑块；423、拧紧移动托板；424、拧紧工装座；430、顶升单元；431、顶升气缸；432顶杆；440、移动扶持单元；441、移动扶持托板；442、移动夹持气缸；443、移动夹爪；444、移动气缸；

500、涂脂机构；501、储脂罐；502、涂脂油泵；503、控制管路；504、涂脂工装座；505、出油枪；

600、气动分离机构；601、气动机架；602、气动直线导轨；610、气动平移单元；611、气动平移气缸；612、气动工装支座；613、快换扳手；614、气动移动托板；620、辅助夹持单元；621、螺栓夹持气缸；622、辅助移动滑台；623、螺栓夹持工装；624、螺栓基座夹持气缸；625、螺栓基座夹持工装；626、螺栓基座平移气缸；630、通气对接单元；631、通气嘴；632、通气移动板；633、通气直线轴承；634、通气压紧气缸；640、捕获单元；641、捕获平移气缸；642、激光传感器；643、捕获气缸；644、机械限位工装；645、捕获支座；646、液压阻尼器；647、缓冲挡块；648、捕获套筒。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图16所示，一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台，包括自动料仓100、上下料机构200、复位与检测机构300、装配拧紧机构400、涂脂机构500和气动分离机构600，所述上下料机构200、复位与检测机构300、装配拧紧机构400、涂脂机构500和气动分离机构600均位于试验台底座上方的护罩内，所述试验台底座一侧设有自动料仓100，所述自动料仓100一侧设有上下料机构200、复位与检测机构300，所述上下料机构200一侧设有装配拧紧机构400，另一侧设有气动分离机构600，所述自动料仓100用于存放螺母，上下料机构200用于分离螺母组件的抓取，复位与检测机构300用于检测螺母是否复位和进行螺母振动复位，装配拧紧机构400用于对分离螺母组件进行装配和拧紧，涂脂机构500用于对分离螺母组件进行涂脂，气动分离机构600用于对分离螺母组件进行通气和分离检测，所述自动料仓100、上下料机构200、复位与检测机构300、装配拧紧机构400、涂脂机构500和气动分离机构600均信号连接至控制器，所述控制器为现有技术，可以为现有的工控机或者PLC。本发明拟解决的技术问题是，提供一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台，该试验台在分离螺母组件的装配与气动分离试验过程中，能够实现分离螺母组件的自动装配、能够实现螺母端施加力矩拧紧分离螺母组件和螺栓端施加力矩拧紧分离螺母组件、能够实现螺栓连接面的自动涂润滑脂、能够实现分离螺母组件的气动分离测试、能够实现螺母的自动复位与检测。

所述自动料仓100包括料仓机架101、托盘存储位102、人工取放料工位103、自动取放料工位104、料仓纵移单元110和料仓横移单元120，所述料仓机架101顶部一侧安装托盘存储位102，另一侧分别安装人工取放料工位103、自动取放料工位104，所述人工取放料工位103、自动取放料工位104之间设有料仓纵移单元110和料仓横移单元120，所述料仓纵移单元110和料仓横移单元120用于托盘在托盘存储位取料和放料，所述料仓纵移单元110和料仓横移单元120均信号连接至控制器。在本实施例里，自动料仓100主要用于存放多个托盘，实现分离螺母组件的批量气动分离测试。人工取放料工位103用于人工将托盘放置在此工位，或从此工位取走托盘；自动取放料工位104主要用于上下料机构200中的四轴机器人210抓取托盘中的螺母，自动取放料工位104还作为自动料仓100的过渡工位。

所述上下料机构200包括四轴机器人210和六轴机器人220，所述四轴机器人210包括四轴机械臂211、三爪气缸212和四轴夹持工装213，所述四轴机械臂211底部的固定座固定至试验台底座上方，四轴机械臂211一端安装三爪气缸212，三爪气缸212底部安装四轴夹持工装213，所述六轴机器人220包括六轴机械臂221、六轴气缸222和复合夹持工装223，所述六轴机械臂221底部的固定座固定至试验台底座上方，且六轴机械臂221位于四轴机械臂211一侧，六轴机械臂221一端安装六轴气缸222，六轴气缸222底部安装复合夹持工装223，在本实施例里，主要由四轴机器人210和六轴机器人220组成。四轴机器人210主要用于将螺母从自动料仓100中的托盘中取出指定的螺母；六轴机器人220用于抓取螺母、螺栓、连接块及装配完成的分离螺母组件，四轴机械臂211的机械臂与其底部的固定座为铰接关系，具有一定自由度，其转动角度可以为60度，其六轴机械臂221的机械臂与其底部的固定座也为铰接关系，具有一定自由度，其转动角度可以为180度。

所述复位与检测机构300包括检测单元310和复位单元320，所述检测单元310和复位单元320均固定至试验台底座上方，且二者位于四轴机械臂211、六轴机械臂221之间，所述检测单元310用于检测螺母是否复位，所述复位单元320用于未复位螺母的自动复位，所述检测单元310和复位单元320均信号连接至控制器，在本实施例里，复位与检测机构300由检测单元310和复位单元320组成，检测单元310主要由检测相机311、旋转夹持气缸313、检测平移气缸314和检测夹爪312组成，主要用于检测螺母是否复位；复位单元320主要由复位固定支座321、复位振动台322、复位振动器325、复位夹持气缸323和复位夹爪324组成，复位单元320主要用于未复位螺母的自动复位，通过高频震动使螺母复位。

所述装配拧紧机构400包括拧紧机架401、拧紧直线导轨402、拧紧下移单元410、拧紧平移单元420、顶升单元430和移动扶持单元440，所述拧紧机架401底部固定连接至试验台底座上方，拧紧机架401顶部固定连接至拧紧直线导轨402，拧紧直线导轨402一端设有拧紧下移单元410，另一端滑动连接至拧紧平移单元420，拧紧下移单元410用于对螺母施加力矩拧紧，所述拧紧平移单元420用于将分离螺母组件从预装位置移动至拧紧位置，拧紧平移单元420顶部设有移动扶持单元440，一侧安装顶升单元430，所述顶升单元430用于将螺栓从拧紧工装座424中顶入螺栓基座中，所述移动扶持单元440用于螺母在预装配拧紧时和上下料机器人协同工作，辅助完成螺母的预装配拧紧，所述拧紧下移单元410、拧紧平移单元420、顶升单元430和移动扶持单元440均信号连接至控制器，在本实施例里，所述装配拧紧机构400主要由拧紧机架401、拧紧下移单元410、拧紧平移单元420、移动扶持单元440和顶升单元430组成，拧紧机架401上安装有拧紧下移单元410、拧紧平移单元420、移动扶持单元440和顶升单元430；拧紧下移单元410主要用于将拧紧枪414推动至拧紧位置，拧紧枪414对螺母施加力矩拧紧，拧紧下移单元410主要由拧紧枪414、拧紧连接板413、拧紧气缸415和拧紧导轨组成，拧紧气缸415推动拧紧枪414在拧紧导轨上运动，实现拧紧枪414的上下移动；拧紧平移单元420主要用于将分离螺母组件从预装位置移动至拧紧位置，其拧紧位置是指拧紧工装座424移动到拧紧枪414下方的位置，施加力矩后再将分离螺母组件平移至预装位置，其预装位置是指拧紧工装座424移动到顶升单元430上方的位置；主要由拧紧平移气缸421、拧紧移动托板423和拧紧工装座424组成；移动扶持单元440主要用于螺母在预装配拧紧时和上下料机器人协同工作，辅助完成螺母的预装配拧紧，主要由移动气缸444、移动扶持托板441、移动夹持气缸442和移动夹爪443组成；顶升单元430主要用于将螺栓从拧紧工装座424中顶入螺栓基座中，预装配完成后，顶升单元430下降，主要由顶升气缸431和顶杆432组成。

所述涂脂机构500包括储脂罐501、涂脂油泵502、控制管路503、涂脂工装座504和出油枪505，所述涂脂油泵502、涂脂工装座504底部均固定连接至试验台底座上方，涂脂油泵502顶部连接至储脂罐501，一侧通过控制管路503连接至出油枪505，出油枪505固定至涂脂工装座504一侧，所述涂脂油泵502、出油枪505的电磁阀均信号连接至控制器。在本实施例里，所述涂脂机构500主要由涂脂油泵502、储脂罐501、涂脂工装座504、控制管路503和出油枪505组成，涂脂油泵502连接有储脂罐501，涂脂油泵502运转时，将储脂罐501中的润滑脂通过控制管路503输送到出油枪505，上下料机构200中的六轴机器人220抓取螺栓至出油枪505处进行旋转润滑。

所述气动分离机构600包括气动机架601、气动直线导轨602、气动平移单元610、辅助夹持单元620、通气对接单元630和捕获单元640，所述气动机架601底部固定连接至试验台底座上方，一侧设有捕获单元640，捕获单元640顶部安装气动直线导轨602，气动直线导轨602一端上方设有通气对接单元630，气动直线导轨602另一端滑动连接至气动平移单元610，气动平移单元610一侧设有辅助夹持单元620，辅助夹持单元620底部安装至气动机架601，所述气动平移单元610用于将分离螺母组件从抓取工位移至分离工位或分离螺母组件分离后从分离工位移至抓取工位，所述辅助夹持单元620用于夹持分离后的分离螺母组件中的螺栓基座和螺栓，所述通气对接单元630用于对分离螺母组件通高压气体，所述捕获单元640用于分离螺母组件分离后对螺栓的捕获，所述气动平移单元610、辅助夹持单元620、通气对接单元630和捕获单元640均信号连接至控制器。在本实施例里，所述气动分离机构600主要由气动平移单元610、辅助夹持单元620、通气对接单元630和捕获单元640组成。气动分离机构600共有两个工位：抓取工位和分离工位，气动平移单元610主要用于将分离螺母组件从抓取工位移至分离工位或分离螺母组件分离后从分离工位移至抓取工位；气动平移单元610主要由气动平移气缸611、定位工装（气动工装支座612、快换扳手613、气动移动托板614）等组成，气动平移气缸611推动定位工装在气动直线导轨602上运动，实现在抓取工位和分离工位之间进行转运；辅助夹持单元620用于夹持分离后的分离螺母组件中的螺栓基座和螺栓，实现夹持固定和定位，主要由螺栓夹持气缸621、辅助移动滑台622、螺栓基座夹爪（螺栓基座夹持气缸624、螺栓基座夹持工装625、螺栓基座平移气缸626）和螺栓夹爪（螺栓夹持工装623）组成；通气对接单元630主要用于对分离螺母组件通高压气体，由通气压紧气缸634、通气直线导轨和通气嘴631组成，通气嘴631在通气压紧气缸634推动下在通气直线导轨上运动实现与分离螺母组件的密封压紧；捕获单元640主要用于分离螺母组件分离后对螺栓的捕获，防止螺栓因惯性反弹到螺母和连接块中。捕获单元640主要由捕获平移气缸641、液压阻尼器646、捕获套筒648、缓冲挡块647、激光传感器642、捕获气缸643、缓冲挡块647、机械限位工装644组成。捕获套筒648、液压阻尼器646和激光传感器642形成一个组件，当分离螺母组件通气分离时，螺栓瞬间被释放进入捕获套筒648中，激光传感器642安装在捕获套筒648两侧，检测螺栓是否落入捕获套筒648中，螺栓被释放高速进入捕获套筒648中，首先与缓冲挡块647接触，挡块下端连接液压阻尼器646，吸收螺栓的动能，当挡块受惯性反弹时，因机械限位工装644的位移限制，不能继续反弹，保证螺栓不会反弹到螺母及连接块中。捕获完成后，气动平移单元610将螺栓从分离工位移至抓取工位，捕获气缸643推动机械限位工装644向上运动，从而将螺栓推出捕获套筒648，便于六轴机器人抓取对接螺栓。需要说明的是，在本实施例里所涉及的气动部件均是现有技术。

实施例1

本发明用于分离螺母组件的自动化气动分离试验台（以下简称试验台，参见图1，图2，图3）主要包括自动料仓100，上下料机构200，复位与检测机构300，装配拧紧机构400，涂脂机构500，气动分离机构600；螺母放置于自动料仓100中的托盘中，螺栓和螺栓基座由人工放置在装配拧紧机构400中的相应位置，上下料机构200中的四轴机器人210将螺母从自动料仓100中抓取至复位与检测机构300中的检测位置，识别螺母观察孔中是否有刻度线c，若检测到，四轴机器人210抓取螺母至复位与检测机构300中的振动位置进行复位，复位后，六轴机器人220抓取螺母置于装配拧紧机构400的预装位置，由装配拧紧机构400的移动扶持单元440和六轴机器人220协同完成预装配拧紧，预装配拧紧后，螺母、螺栓、螺栓基座形成分离螺母组件，并在拧紧位置进行力矩施加后，返回至预装位置。六轴机器人220抓取分离螺母组件至气动分离机构600的抓取工位，气动分离机构600的气动平移单元610将分离螺母组件平移至分离工位，通气对接单元630下移对螺母进行通气，螺栓分离至捕获单元640中，通气对接单元630上升回原位。捕获单元640平移至抓取位置，六轴机器人220抓取螺栓在涂脂机构500对螺栓进行自动涂脂，然后重新放置于装配拧紧机构400中。气动分离机构600的气动平移单元610将螺母和螺栓基座平移至抓取位置，六轴机器人220抓取螺母至复位与检测机构300中进行检测，然后由四轴机器人210放置于自动料仓100的托盘中；六轴机器人220抓取螺栓基座至装配拧紧机构400中。

所述的自动料仓100（参见图4）主要包括料仓机架101、托盘存储位102、人工取放料工位103、自动取放料工位104、料仓纵移单元110和料仓横移单元120。托盘存储位102、人工取放料工位103和自动取放料工位104安装在料仓机架101上。料仓纵移单元110主要用于将托盘从托盘存储位102的5个托盘位取放托盘，料仓纵移单元110包括料仓伺服电机111、料仓纵移托板112、料仓纵移导轨113和料仓滚珠丝杆114，料仓伺服电机111和料仓纵移导轨113安装在料仓机架101上料仓，滚珠丝杆114和料仓伺服电机111的输出轴连接，料仓纵移托板112安装料仓纵移导轨113上，并与料仓滚珠丝杆114连接，通过料仓伺服电机111的转动实现料仓纵移托板112的上下移动；料仓横移单元120主要是用于托盘在托盘存储位102、人工取放料工位103和自动取放料工位104的托盘转移，料仓横移单元120安装在料仓纵移托板112上，料仓横移单元120包括料仓横移气缸121、料仓横移托板122和料仓直线导轨123，料仓横移气缸121和料仓直线导轨123安装在料仓纵移托板112上，料仓横移托板122安装在料仓直线导轨123上，通过料仓横移气缸121实现料仓横移托板122在三个工位之间移动。

所述的上下料机构200（参照图5）主要由四轴机器人210和六轴机器人220组成，四轴机器人210包括四轴机械臂211、三爪气缸212和四轴夹持工装213；三爪气缸212安装在四轴机械臂211末端，四轴夹持工装213安装在三爪气缸212上；六轴机器人220包括六轴机械臂221、六轴气缸222和复合夹持工装223。六轴气缸222安装在六轴机械臂221末端，复合夹持工装223安装在六轴气缸222上，复合夹持工装223有两个夹持位置：夹持位一a和夹持位二b，两种夹持位的开口大小不同，夹持位一a是用于夹持螺母和螺母基座；夹持位二b是用于夹持螺栓。

所述的复位与检测机构300（参照图6）主要由检测单元310和复位单元320组成，检测单元310主要用于检测螺母是否复位，检测单元310包括检测相机311、检测夹爪312、旋转夹持气缸313和检测平移气缸314。检测相机311和检测平移气缸314安装在试验台底座上方，旋转夹持气缸313安装在检测平移气缸314上，检测夹爪312安装在检测平移气缸314上；复位单元320主要用于振动未复位的螺母，复位单元320包括复位固定支座321、复位振动台322、复位夹持气缸323、复位夹爪324和复位振动器325，复位固定支座321主要用于将复位振动台322与试验台底座连接，并能减少振动传递到试验台底座上方，复位振动器325安装在复位振动台322下平面，复位夹持气缸323安装在复位振动台322的上平面，复位夹爪324安装在复位夹持气缸323上。

所述的装配拧紧机构400（参照图7）主要由拧紧机架401、拧紧下移单元410、拧紧平移单元420、顶升单元430和移动扶持单元440组成。拧紧下移单元410包括拧紧套筒411、拧紧直线轴承412、拧紧连接板413、拧紧枪414和拧紧气缸415。拧紧套筒411安装在拧紧枪414上，拧紧枪414安装在拧紧连接板413上，拧紧连接板413与拧紧直线轴承412连接，拧紧气缸415与拧紧连接板413相连，拧紧气缸415推动拧紧枪414在拧紧连接板413上上下运动；拧紧平移单元420主要用于分离螺母组件在预装位置和拧紧位置之间移动，拧紧平移单元420包括拧紧平移气缸421、拧紧直线滑块422、拧紧移动托板423和拧紧工装座424。拧紧移动托板423与拧紧直线滑块422连接，拧紧工装座424通过快换扳手固定在拧紧移动托板423上，可实现拧紧工装座424的快速更换，拧紧平移气缸421与拧紧移动托板423相连；顶升单元430主要用于将螺栓从拧紧工装座424中顶入连接块的螺栓基座中，顶升单元430包括顶升气缸431和顶杆432，顶杆432安装在顶升气缸431上；移动扶持单元440主要用于辅助上下料机器人完成螺母的预拧紧工作，移动扶持单元440包括移动扶持托板441、移动夹持气缸442、移动夹爪443和移动气缸444。移动夹爪443安装在移动夹持气缸442上，移动夹持气缸442安装在移动扶持托板441上，移动气缸444推动移动扶持托板441在拧紧直线导轨402上移动。

所述的涂脂机构500（参照图8）包括储脂罐501、涂脂油泵502、涂脂工装座504、控制管路503和出油枪505。储脂罐501底部和涂脂油泵502连接，涂脂油泵502底部固定在试验台底座上方；出油枪505安装涂脂工装座504上，通过控制管路503与涂脂油泵502相连接。

所述的气动分离机构600（参照图9）包括气动机架601、气动直线导轨602、气动平移单元610、辅助夹持单元620、通气对接单元630和捕获单元640，其中气动直线导轨602安装在气动机架601上，气动平移单元610安装在气动直线导轨602上，气动平移单元610包括气动平移气缸611、气动工装支座612、快换扳手613、气动移动托板614。气动工装支座612和快换扳手613安装在气动移动托板614上，通过快换扳手613实现气动工装支座612的快速更换，气动移动托板614安装在气动直线导轨602上，通过气动平移气缸611推动气动移动托板614在抓取工位和分离工位之间移动；辅助夹持单元620主要用于夹持固定分离后的螺栓基座和螺栓，辅助夹持单元620包括螺栓夹持气缸621、辅助移动滑台622、螺栓夹持工装623、螺栓基座夹持气缸624、螺栓基座夹持工装625和螺栓基座平移气缸626。辅助移动滑台622安装在气动机架601上，辅助移动滑台622上安装螺栓夹持气缸621，螺栓夹持气缸621安装螺栓夹持工装623；螺栓基座夹持气缸624上安装螺栓基座夹持工装625，通过螺栓基座平移气缸626推动螺栓基座夹持气缸624在气动直线导轨602上移动；通气对接单元630主要用于对分离螺母组件通高压气体，通气对接单元630包括通气嘴631、通气移动板632、通气直线轴承633和通气压紧气缸634，通气移动板632下端安装有通气嘴631，上端连接有通气压紧气缸634，通气直线轴承633安装通气移动板632左右两端，通过通气压紧气缸634上下动作实现通气嘴631的压紧和上升；捕获单元640主要用于气动分离后对螺栓的捕获，捕获单元640包括捕获平移气缸641、激光传感器642、捕获气缸643、机械限位工装644、捕获支座645、液压阻尼器646、缓冲挡块647和捕获套筒648。捕获平移气缸641和激光传感器642安装在气动机架601上，捕获气缸643和捕获支座645安装在捕获平移气缸641上，机械限位工装644安装在捕获气缸643的输出端，捕获套筒648和液压阻尼器646安装在捕获支座645上，缓冲挡块647安装在捕获套筒648内部，并与机械限位工装644相连。

本发明自动化气动分离试验台的工作过程及原理是：

1） 螺母上料存储

首先人工将托盘放置于自动料仓100的人工取放料工位，料仓纵移单元110上升，托起托盘，料仓横移单元120将托盘移动至自动取放料工位104，料仓纵移单元110下降，将托盘放置到自动取放料工位104。料仓横移单元120回原点，料仓纵移单元110上升，托起托盘，料仓横移单元120移动至托盘存储位102，料仓纵移单元110下降，将托盘放置于托盘存储位102；当需要进行试验时，料仓横移单元120移动至托盘存储位102，料仓纵移单元110上升，托起托盘，料仓横移单元120移动到自动取放料工位104，料仓纵移单元110下移，将托盘放置到自动取放料工位104。

2） 螺母复位与检测

四轴机器人210从自动取放料工位104位抓取螺母放置到复位与检测机构300的检测单元310，检测单元310的检测夹爪312夹持螺母，检测相机311对螺母侧面的观察孔d进行拍照识别（观察孔d如附图16所示），判断是否有刻度线c（刻度线c如附图15所示），若未检测到刻度线c，四轴机器人210抓取螺母至复位单元320，由复位单元320的复位夹爪324夹持进行自动复位。

3） 螺母装配拧紧

人工首先将螺栓和螺栓基座放置于装配拧紧机构400的预装位置，放入拧紧工装座424中，六轴机器人220从复位单元320中抓取螺母至预装位置，顶升单元430的顶杆将螺栓从拧紧工装座424顶入连接块的螺栓基座中，六轴机器人220第六轴转动180度，对螺母和螺栓进行预拧紧，在螺母转动180度后，移动扶持单元440的移动夹爪443夹持螺母，六轴机器人220第六轴反转回原点，再次夹持螺母，移动扶持单元440的移动夹爪443松开，六轴机器人220第六轴转动180度，往复交替进行，直至螺母预拧紧完成；拧紧平移单元420将预拧紧完成的分离螺母组件移动至拧紧位置，拧紧枪414下移对螺母施加力矩。拧紧平移单元420退回预装位置。

4） 分离螺母组件气动分离

六轴机器人220抓取施加力矩完成的分离螺母组件，放置于气动分离机构600的抓取工位，气动平移单元610将分离螺母组件移至分离工位，通气对接单元630下移，通气嘴631对接螺母。螺母分离后螺栓瞬间释放到捕获套筒648中，激光传感器642检测螺栓是否分离（其激光传感器642为现有的对射类型的传感器，螺栓未分离时，因为捕获套筒648上有缝隙，激光传感器642的光线可通过捕获套筒648的缝隙，分离后螺栓进入捕获套筒648中，缝隙被遮挡，激光传感器642光线不能通过，从而检测到螺母分离），分离后螺栓首先接触缓冲挡块647，缓冲挡块647下移接触到液压阻尼器646，液压阻尼器646吸收螺栓的绝大部分动能，同时缓冲挡块647被限制在机械限位工装644内。螺栓在捕获套筒648静止后，捕获单元640的捕获平移气缸641将螺栓从分离工位移至抓取工位，捕获气缸643上升，将螺栓从捕获套筒648中顶出，辅助夹持单元620的螺栓夹爪对螺栓进行夹持定位，六轴机器人220抓取螺栓至涂脂机构500。气动分离机构600的气动平移单元610将螺母和螺栓基座移动抓取位置，六轴机器人220抓取螺母至复位与检测机构300，四轴机器人210抓取螺母放置回托盘；六轴机器人220抓取螺栓基座至螺母装配拧紧机构400的预装位置。

5） 螺栓自动涂脂

六轴机器人220抓取螺栓至涂脂机构500的出油枪505处，通过六轴机器人220第六轴旋转实现对螺栓端面的涂脂操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台，其特征在于：包括自动料仓(100)、上下料机构(200)、复位与检测机构(300)、装配拧紧机构(400)、涂脂机构(500)和气动分离机构(600)，所述上下料机构(200)、复位与检测机构(300)、装配拧紧机构(400)、涂脂机构(500)和气动分离机构(600)均位于试验台底座上方的护罩内，所述试验台底座一侧设有自动料仓(100)，所述自动料仓(100)一侧设有上下料机构(200)、复位与检测机构(300)，所述上下料机构(200)一侧设有装配拧紧机构(400)，另一侧设有气动分离机构(600)，所述自动料仓(100)用于存放螺母，上下料机构(200)用于分离螺母组件的抓取，复位与检测机构(300)用于检测螺母是否复位和进行螺母振动复位，装配拧紧机构(400)用于对分离螺母组件进行装配和拧紧，涂脂机构(500)用于对分离螺母组件进行涂脂，气动分离机构(600)用于对分离螺母组件进行通气和分离检测，所述自动料仓(100)、上下料机构(200)、复位与检测机构(300)、装配拧紧机构(400)、涂脂机构(500)和气动分离机构(600)均信号连接至控制器；

所述复位与检测机构(300)包括检测单元(310)和复位单元(320)，所述检测单元(310)和复位单元(320)均固定至试验台底座上方，且二者位于四轴机械臂(211)、六轴机械臂(221)之间，所述检测单元(310)和复位单元(320)均信号连接至控制器；所述检测单元(310)包括检测相机(311)、旋转夹持气缸(313)、检测平移气缸(314)和检测夹爪(312)；复位单元(320)包括复位固定支座(321)、复位振动台(322)、复位振动器(325)、复位夹持气缸(323)和复位夹爪(324)；

所述检测相机(311)对螺母侧面的观察孔d进行拍照识别，判断是否有刻度线c，若未检测到刻度线c，上下料机构(200)的四轴机器人(210)抓取螺母至复位单元(320)，由复位单元(320)的复位夹爪(324)夹持进行自动复位。

2.根据权利要求1所述的一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台，其特征在于：所述自动料仓(100)包括料仓机架(101)、托盘存储位(102)、人工取放料工位(103)、自动取放料工位(104)、料仓纵移单元(110)和料仓横移单元(120)，所述料仓机架(101)顶部一侧安装托盘存储位(102)，另一侧分别安装人工取放料工位(103)、自动取放料工位(104)，所述人工取放料工位(103)、自动取放料工位(104)之间设有料仓纵移单元(110)和料仓横移单元(120)，所述料仓纵移单元(110)和料仓横移单元(120)用于托盘在托盘存储位(102)取料和放料，所述料仓纵移单元(110)和料仓横移单元(120)均信号连接至控制器。

3.根据权利要求2所述的一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台，其特征在于：所述上下料机构(200)还包括六轴机器人(220)，四轴机器人(210)包括四轴机械臂(211)、三爪气缸(212)和四轴夹持工装(213)，所述四轴机械臂(211)底部的固定座固定至试验台底座上方，四轴机械臂(211)一端安装三爪气缸(212)，三爪气缸(212)底部安装四轴夹持工装(213)，所述六轴机器人(220)包括六轴机械臂(221)、六轴气缸(222)和复合夹持工装(223)，所述六轴机械臂(221)底部的固定座固定至试验台底座上方，且六轴机械臂(221)位于四轴机械臂(211)一侧，六轴机械臂(221)一端安装六轴气缸(222)，六轴气缸(222)底部安装复合夹持工装(223)。

4.根据权利要求2所述的一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台，其特征在于：所述装配拧紧机构(400)包括拧紧机架(401)、拧紧直线导轨(402)、拧紧下移单元(410)、拧紧平移单元(420)、顶升单元(430)和移动扶持单元(440)，所述拧紧机架(401)底部固定连接至试验台底座上方，拧紧机架(401)顶部固定连接至拧紧直线导轨(402)，拧紧直线导轨(402)一端设有拧紧下移单元(410)，另一端滑动连接至拧紧平移单元(420)，拧紧下移单元(410)用于对螺母施加力矩拧紧，所述拧紧平移单元(420)用于将分离螺母组件从预装位置移动至拧紧位置，拧紧平移单元(420)顶部设有移动扶持单元(440)，一侧安装顶升单元(430)，所述顶升单元(430)用于将螺栓从拧紧工装座(424)中顶入螺栓基座中，所述移动扶持单元(440)用于螺母在预装配拧紧时和上下料机器人协同工作，辅助完成螺母的预装配拧紧，所述拧紧下移单元(410)、拧紧平移单元(420)、顶升单元(430)和移动扶持单元(440)均信号连接至控制器。

5.根据权利要求2所述的一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台，其特征在于：所述涂脂机构(500)包括储脂罐(501)、涂脂油泵(502)、控制管路(503)、涂脂工装座(504)和出油枪(505)，所述涂脂油泵(502)、涂脂工装座(504)底部均固定连接至试验台底座上方，涂脂油泵(502)顶部连接至储脂罐(501)，一侧通过控制管路(503)连接至出油枪(505)，出油枪(505)固定至涂脂工装座(504)一侧，所述涂脂油泵(502)、出油枪(505)的电磁阀均信号连接至控制器。

6.根据权利要求2所述的一种用于航天分离螺母组件的自动化气动分离试验台，其特征在于：所述气动分离机构(600)包括气动机架(601)、气动直线导轨(602)、气动平移单元(610)、辅助夹持单元(620)、通气对接单元(630)和捕获单元(640)，所述气动机架(601)底部固定连接至试验台底座上方，一侧设有捕获单元(640)，捕获单元(640)顶部安装气动直线导轨(602)，气动直线导轨(602)一端上方设有通气对接单元(630)，气动直线导轨(602)另一端滑动连接至气动平移单元(610)，气动平移单元(610)一侧设有辅助夹持单元(620)，辅助夹持单元(620)底部安装至气动机架(601)，所述气动平移单元(610)用于将分离螺母组件从抓取工位移至分离工位或分离螺母组件分离后从分离工位移至抓取工位，所述辅助夹持单元(620)用于夹持分离后的分离螺母组件中的螺栓基座和螺栓，所述通气对接单元(630)用于对分离螺母组件通高压气体，所述捕获单元(640)用于分离螺母组件分离后对螺栓的捕获，所述气动平移单元(610)、辅助夹持单元(620)、通气对接单元(630)和捕获单元(640)均信号连接至控制器。

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