本發(fā)明涉及一種航天器電動閥門產(chǎn)品多工位在線自動裝配平臺。

背景技術(shù)：

1、航天器電動閥門產(chǎn)品多工位在線自動裝配平臺主要用于電推進(jìn)型號尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、精度要求較高的微型電動閥門的整機(jī)裝配、行程和壓縮量的精確調(diào)節(jié)與測試、閥門電性能測試和焊縫激光點焊，提高產(chǎn)品裝調(diào)精度和裝配一致性，保證產(chǎn)品性能滿足型號任務(wù)要求。

2、電推力器的流量范圍小，對流量的控制精度要求較高。電推進(jìn)貯供系統(tǒng)中使用多種電動閥門對系統(tǒng)流量進(jìn)行微調(diào)節(jié)與控制。電動閥門結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小，其銜鐵行程、閥口的壓縮量等多參數(shù)的裝調(diào)精度對系統(tǒng)流量的影響較大，其行程和壓縮量的微調(diào)精度對閥門流量控制性能影響顯著。

3、目前，航天器使用電動閥門產(chǎn)品裝配普遍采用手工操作，借助百分表對行程和壓縮量進(jìn)行測量，裝配精度受人為因素和儀表精度影響較大，同時裝配過程中的測量數(shù)據(jù)依靠手工記錄，工作量巨大、效率低。而航天器電動閥門產(chǎn)品多工位在線自動裝配平臺集高精度測量、檢測、裝配、調(diào)試、測試和焊接為一體，通過高精度成像及測量系統(tǒng)在線觀察閥門裝配狀態(tài)，同時通過非接觸式高精度測量系統(tǒng)在線測量閥桿行程和閥口壓縮量，對電壓-位移數(shù)據(jù)實時采集并存儲，實現(xiàn)電動閥門整機(jī)裝配調(diào)試并自動輸出數(shù)據(jù)報表。直流穩(wěn)壓電源為閥門供電，通過閥門驅(qū)動系統(tǒng)測試裝配后閥門工作性能和穩(wěn)定性。電動閥門多工位在線自動裝配平臺的開發(fā)和使用能顯著提高裝配精度和效率，更有效的保障閥門控制流量精度，滿足高精度裝配要求。

4、電動閥門多工位在線自動裝配平臺是針對電動閥門產(chǎn)品多工藝流程進(jìn)行開發(fā)設(shè)計，有效解決了產(chǎn)品裝配過程的跨部門、跨崗位、跨工位的技術(shù)和排產(chǎn)銜接管理問題，并且在對原有工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，可提高閥門產(chǎn)品關(guān)鍵指標(biāo)的測量精度和一致性，提升產(chǎn)品性能。電動閥門多工位在線自動裝配平臺將裝配、測量、跑合、測試、點焊連接等多工序環(huán)節(jié)集成，實現(xiàn)多工序運行無縫連接，測試數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)自動采集和保存，對高精度操作環(huán)節(jié)可采用視覺控制的人機(jī)交互方式進(jìn)行精確控制，裝配精度和效率顯著提高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種航天器電動閥門產(chǎn)品多工位在線自動裝配平臺，完成電動閥門的自動裝配、高精度非接觸在線測量、閥門電性能測試、在線檢測和激光點焊連接的多工位在線自動裝配。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種航天器電動閥門產(chǎn)品多工位在線自動裝配平臺，包括裝配與預(yù)緊力控制系統(tǒng)、非接觸式位移測量系統(tǒng)、焊縫點焊系統(tǒng)、機(jī)械臂、工作臺；裝配與預(yù)緊力控制系統(tǒng)、非接觸式位移測量系統(tǒng)和焊縫點焊系統(tǒng)均安裝于工作臺上；裝配與預(yù)緊力控制系統(tǒng)用于閥門裝配后內(nèi)部零件的壓緊與鎖緊固定，防止零件松動；非接觸式位移測量系統(tǒng)用于閥門裝配后行程和壓縮量的測量，以判斷閥門裝配是否合格；若不合格，則重新進(jìn)行裝配，直至合格；焊縫點焊系統(tǒng)用于閥門裝配后兩端焊縫的點焊，將閥門內(nèi)各零組件固定不松動；機(jī)械臂安裝于工作臺的前方，用于自動抓取閥門并在不同工位之間進(jìn)行自動轉(zhuǎn)移和放置在指定工位，實現(xiàn)整個裝配流程的自動化操作。

3、所述的裝配與預(yù)緊力控制系統(tǒng)包括第一直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、力傳感器、萬向節(jié)、壓緊塊、工裝擰緊螺釘、工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)；力傳感器、萬向節(jié)、壓緊塊、工裝擰緊螺釘和工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)均安裝于第一直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)上；待裝配的閥門由機(jī)械臂自動抓取放置到工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)上，同時機(jī)械臂撤離到安全區(qū)域；第一直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動壓緊塊水平移動使其與待裝配閥門上的工裝對齊，之后第一直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動壓緊塊在豎直方向向下移動，在力傳感器和壓緊塊之間安裝萬向節(jié)，以確保壓緊塊壓緊閥門時受力均勻；力傳感器實時采集并監(jiān)測壓緊塊與閥門之間的接觸力，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)定好的壓緊力值后，豎直方向運動停止，閥門工裝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)開始轉(zhuǎn)動，通過壓緊塊左右兩側(cè)的工裝擰緊螺釘將工裝擰緊，使閥門內(nèi)部各零件處于壓緊狀態(tài)。

4、所述的非接觸式位移測量系統(tǒng)包括激光位移傳感器、第二直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、測量基座、閥門供電電源驅(qū)動接線端子和閥門驅(qū)動直流電源；激光位移傳感器安裝于第二直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)上，第二直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、測量基座、閥門供電電源驅(qū)動接線端子安裝于裝配平臺的工作臺上，閥門驅(qū)動直流電源安裝于裝配平臺的底部；閥門在完成裝配和預(yù)緊操作之后，由機(jī)械臂抓取放到測量基座上，第二直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動激光位移傳感器將其向下移動到激光測量焦距有效測量距離后停止運動；閥門驅(qū)動直流電源通過閥門供電電源驅(qū)動接線端子給閥門開關(guān)線圈供電驅(qū)動閥門閥桿運動，閥桿運動過程中激光位移傳感器實時采集閥桿位移數(shù)據(jù)并記錄，完成閥門行程和壓縮量的非接觸式測量；閥門電壓與位移數(shù)據(jù)自動存儲并輸出報表。

5、所述的焊縫點焊系統(tǒng)包括激光焊接頭、ccd視覺系統(tǒng)、保護(hù)氣供氣裝置、激光焊接電源；激光焊接頭、ccd視覺系統(tǒng)、保護(hù)氣供氣裝置均安裝于第一直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)上，能夠在水平、垂直方向移動；激光焊接電源安裝于裝配平臺工作臺的底部；

6、閥門裝配后，由機(jī)械臂自動抓取并放置在工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)上，通過ccd視覺系統(tǒng)找到閥門出口端焊縫位置，啟動焊接操作；焊接完成后，工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)180度，將閥門產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)到入口端，通過ccd視覺系統(tǒng)找到閥門入口端焊縫位置，對閥門入口端焊縫進(jìn)行焊接。焊接完成后，機(jī)械臂抓取產(chǎn)品返回到初始工位，完成整個裝配。

7、還包括有操作臺凈化系統(tǒng)，用于對各個設(shè)備內(nèi)部空氣進(jìn)行過濾，保障工作環(huán)境的潔凈度。

8、一種航天器電動閥門產(chǎn)品多工位在線自動裝配方法，包括：機(jī)械臂自動抓取閥門并在不同工位之間進(jìn)行自動轉(zhuǎn)移和放置在指定工位，實現(xiàn)整個裝配流程的自動化操作；裝配與預(yù)緊力控制系統(tǒng)在閥門裝配后將內(nèi)部零件的壓緊與鎖緊固定，防止零件松動；非接觸式位移測量系統(tǒng)在閥門裝配后對行程和壓縮量進(jìn)行測量，以判斷閥門裝配是否合格；若不合格，則重新進(jìn)行裝配，直至合格；焊縫點焊系統(tǒng)在閥門裝配后進(jìn)行兩端焊縫的點焊，將閥門內(nèi)各零組件固定不松動。

9、所述的裝配與預(yù)緊力控制系統(tǒng)包括第一直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、力傳感器、萬向節(jié)、壓緊塊、工裝擰緊螺釘、工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)；力傳感器、萬向節(jié)、壓緊塊、工裝擰緊螺釘和工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)均安裝于第一直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)上；待裝配的閥門由機(jī)械臂自動抓取放置到工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)上，同時機(jī)械臂撤離到安全區(qū)域；第一直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動壓緊塊水平移動使其與待裝配閥門上的工裝對齊，之后第一直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動壓緊塊在豎直方向向下移動，在力傳感器和壓緊塊之間安裝萬向節(jié)，以確保壓緊塊壓緊閥門時受力均勻；力傳感器實時采集并監(jiān)測壓緊塊與閥門之間的接觸力，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)定好的壓緊力值后，豎直方向運動停止，閥門工裝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)開始轉(zhuǎn)動，通過壓緊塊左右兩側(cè)的工裝擰緊螺釘將工裝擰緊，使閥門內(nèi)部各零件處于壓緊狀態(tài)。

10、所述的非接觸式位移測量系統(tǒng)包括激光位移傳感器、第二直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、測量基座、閥門供電電源驅(qū)動接線端子和閥門驅(qū)動直流電源；激光位移傳感器安裝于第二直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)上，第二直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、測量基座、閥門供電電源驅(qū)動接線端子安裝于裝配平臺的工作臺上，閥門驅(qū)動直流電源安裝于裝配平臺的底部；閥門在完成裝配和預(yù)緊操作之后，由機(jī)械臂抓取放到測量基座上，第二直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動激光位移傳感器將其向下移動到激光測量焦距有效測量距離后停止運動；閥門驅(qū)動直流電源通過閥門供電電源驅(qū)動接線端子給閥門開關(guān)線圈供電驅(qū)動閥門閥桿運動，閥桿運動過程中激光位移傳感器實時采集閥桿位移數(shù)據(jù)并記錄，完成閥門行程和壓縮量的非接觸式測量；閥門電壓與位移數(shù)據(jù)自動存儲并輸出報表。

11、所述的焊縫點焊系統(tǒng)包括激光焊接頭、ccd視覺系統(tǒng)、保護(hù)氣供氣裝置、激光焊接電源；激光焊接頭、ccd視覺系統(tǒng)、保護(hù)氣供氣裝置均安裝于第一直流電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)上，能夠在水平、垂直方向移動；激光焊接電源安裝于裝配平臺工作臺的底部；

12、閥門裝配后，由機(jī)械臂自動抓取并放置在工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)上，通過ccd視覺系統(tǒng)找到閥門出口端焊縫位置，啟動焊接操作；焊接完成后，工裝旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)180度，將閥門產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)到入口端，通過ccd視覺系統(tǒng)找到閥門入口端焊縫位置，對閥門入口端焊縫進(jìn)行焊接。焊接完成后，機(jī)械臂抓取產(chǎn)品返回到初始工位，完成整個裝配。

13、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

14、(1)本發(fā)明的一種航天器電動閥門產(chǎn)品多工位在線自動裝配平臺集裝配與預(yù)緊力控制系統(tǒng)、非接觸式位移測量系統(tǒng)、視覺成像系統(tǒng)、焊縫點焊系統(tǒng)、機(jī)械臂和操作臺凈化系統(tǒng)為一體，能夠完成自動裝配、高精度非接觸在線測量、閥門電性能測試、在線檢測和激光點焊連接的多工位在線自動裝配。

15、(2)本發(fā)明的裝配與預(yù)緊力控制系統(tǒng)可實現(xiàn)閥門裝配后兩端自動預(yù)緊并固定，預(yù)緊力可連續(xù)可調(diào)。閥門裝夾機(jī)構(gòu)可兼顧不同種類、不同大小的產(chǎn)品范圍。

16、(3)本發(fā)明的非接觸式位移測量系統(tǒng)可在線檢測閥門閥桿/銜鐵位移和彈簧壓縮量位移值，實現(xiàn)閥門的高精度測量。同時，通過穩(wěn)壓直流電源驅(qū)動閥門動作，可實時在線采集閥門開關(guān)動作過程中的銜鐵運動位移值，并輸出位移-電壓曲線。

17、(4)本發(fā)明的焊縫點焊系統(tǒng)可用于閥門裝配完成后兩端出、入口接頭與閥體的連接固定作用。點焊系統(tǒng)具備徑向圓周焊縫以及端面圓形焊縫的點焊功能，具有旋轉(zhuǎn)軸。視覺成像系統(tǒng)可在線觀察零件表面狀態(tài)和閥門裝配狀態(tài)，為激光點焊輔助光學(xué)顯示系統(tǒng)，具備圖像存儲功能。

18、(5)本發(fā)明采用機(jī)械臂自動化操作，可以實現(xiàn)閥門在多個工位間的自動轉(zhuǎn)運，實現(xiàn)裝配整個流程的自動化，提高效率。

19、(6)本發(fā)明的操作臺凈化系統(tǒng)可將閥門裝配完點焊過程中空氣凈化，保證點焊過程中產(chǎn)生的氣體及時排出，維持裝配環(huán)境的潔凈度。