[发明专利]一种飞机壁板大角度旋转柔性调姿装置及调姿方法

权利要求书

1.一种飞机壁板大角度旋转柔性调姿装置，其特征在于包含一组相互对称的多轴调姿单元、水平轴机构、控制系统，水平轴机构沿X方向固定于地面上，一组相互对称的多轴调姿单元分别相对安装于水平轴机构的上表面，其均可分别在水平轴机构上沿X向移动，以适应不同尺寸的飞机壁板工装,飞机壁板工装安装于一组相互对称的多轴调姿单元之间，通过控制系统控制一组相互对称的多轴调姿单元协同运动，带动飞机壁板工装及其上飞机壁板大角度旋转并可沿空间六自由度姿态调整，实现飞机壁板的大角度旋转及快速调姿、定位，所述的水平轴机构包括垫板、水平导轨、齿条，垫板固定于地面上，两组水平导轨分别沿X方向相互平行的安装于垫板上表面，两组齿条平行于导轨，分别齿面向外的安装于两导轨外侧的垫板上，所述的多轴调姿单元包括气动导轨锁、水平驱动装置、基座、上部Z向运动组件、上部Y向运动组件、上部X向运动组件、下部Z向运动组件、下部Y向运动组件、下部X向运动组件、两组相同的球窝组件、驱动装置，基座为方形框架结构，其固定于水平轴机构的水平导轨滑块的上表面，水平驱动装置安装在基座的侧面，且与水平轴机构的齿条啮合，在水平驱动装置的带动下，基座可沿水平导轨移动，气动导轨锁固定于基座底部下表面，且与水平轴机构的水平导轨配合，其可与导轨锁紧实现基座的固定；上部Z向运动组件安装于基座内部，其运动方向为竖直方向，上部Y向运动组件固定于上部Z向运动组件上表面，其运动方向为水平方向，上部X向运动组件固定于上部Y向运动组件上表面，其运动方向分别垂直于上部Z向运动组件、上部Y向运动组件的运动方向，一组球窝组件安装于上部X向运动组件的上表面，在驱动装置的带动下，该球窝组件可沿X、Y、Z三个方向进行精确移动；下部Z向运动组件安装于基座外侧面，其运动方向为竖直方向，下部Y向运动组件固定于下部Z向运动组件侧面，其运动方向与上部Y向运动组件运动方向一致，下部X向运动组件固定于下部Y向运动组件上表面，其运动方向与上部X向运动组件运动方向一致，一组球窝组件安装于下部X向运动组件的上表面，在驱动装置的带动下，该球窝组件可沿X、Y、Z三个方向进行精确移动。

2.根据权利要求1所述的一种飞机壁板大角度旋转柔性调姿装置，其特征在于所述的球窝组件包括底部固定板、力传感器、转接板、球窝块、导向块、锁紧气缸、楔形块、滑槽块、锁紧块、弹簧，底部固定板安装于上部X向运动组件或下部X向运动组件上表面，力传感器固定于底部固定板上表面中部，球窝块通过转接板与力传感器上表面连接，球窝块为一侧面中心设有带圆孔面球窝的方形块，导向块固定于球窝块带球窝的侧面，其外侧面中部开有半径与球窝一致的圆孔，圆孔端部设有锥形导向斜面，内侧面开有贯穿的矩形滑槽，两组锁紧气缸分别安装于球窝块前后两侧面，两个楔形块安装于两气缸推杆上，两个滑槽块安装于球窝块和导向块的前后两侧面，滑槽块为矩形块，中部设有与楔形块相匹配的滑槽，在锁紧气缸的带动下，楔形块可沿滑槽块上的滑槽移动，两个锁紧块分别安装于导向块内侧面的矩形滑槽中，锁紧块为矩形块，一端设有与楔形块上楔形面相配合的斜面，另一端设有与球窝块上球窝半径一致的球面，两侧面设有凸台，四组弹簧分别安装于两个锁紧块的两侧，并与导向块连接。

3.使用权利要求1所述的一种飞机壁板大角度旋转柔性调姿装置进行调姿的方法，包括以下步骤：

3-1包括一个飞机壁板工装，飞机壁板工装包括球头、框架、定位夹紧组件，框架为矩形桁架结构，其两端分别沿水平方向设有两组支臂，每组支臂的端面分别沿水平方向安装有一处球头，该球头可与球窝组件中球窝块上的球窝精密配合，定位夹紧组件安装于框架表面，用于定位、固定飞机壁板；

3-2将一组相互对称的多轴调姿单元在水平轴机构上分别移动至合适位置，锁紧多轴调姿单元上的气动导轨锁，使一组相互对称的多轴调姿单元与水平轴机构相互固定；

3-3将多轴调姿单元上的上部Z向运动组件、上部Y向运动组件、上部X向运动组件、下部Z向运动组件、下部Y向运动组件、下部X向运动组件移动至零位，通过激光跟踪仪测量标定各运动组件与球窝组件的相对位姿关系；

3-4将安装有壁板的飞机壁板工装吊至两个多轴调姿单元中间附近位置，并使飞机壁板工装两端的球头大致处于水平状态；

3-5通过控制系统控制驱动装置运动，带动两个多轴调姿单元上的上部Z向运动组件、上部Y向运动组件、上部X向运动组件、下部Z向运动组件、下部Y向运动组件、下部X向运动组件移动，将各多轴调姿单元上的球窝组件与飞机壁板工装两端的球头相配合，即球头导向进入球窝组件中球窝块的球窝中，驱动球窝组件中的锁紧气缸运动，带动锁紧块移动对球头进行锁紧，使球头处于防逃逸状态；

3-6通过激光跟踪仪测量飞机壁板工装上飞机壁板的当前空间位置、姿态；

3-7在控制系统中输入该飞机壁板的理论位置、姿态数据，由控制系统控制两个多轴调姿单元上的上部Z向运动组件、上部Y向运动组件、上部X向运动组件、下部Z向运动组件、下部Y向运动组件、下部X向运动组件协同运动，带动飞机壁板工装上飞机壁板进行大角度旋转及精确调姿定位至理论位姿；

3-8装配、加工工作全部完成后，将飞机壁板工装及飞机壁板恢复至初始上架的位置及姿态，厂房吊车吊住飞机壁板工装及飞机壁板后，控制系统控制球窝组件中的锁紧气缸运动，带动锁紧块移动解除对球头的锁紧，驱动两个多轴调姿单元上的上部X向运动组件、下部X向运动组件分别向球窝远离球头的方向运动，使球窝组件与飞机壁板工装上的球头快速安全脱离；

3-9根据飞机壁板具体尺寸，更换合适的飞机壁板工装，重复2-8步，实现飞机壁板大角度旋转柔性调姿装置可适用于不同的飞机壁板。