用于飞机蒙皮装夹的真空吸盘装置的制作方法

1.本发明涉及飞机蒙皮加工设备技术领域，具体地，涉及一种用于飞机蒙皮装夹的真空吸盘装置。


背景技术：

2.飞机蒙皮制造过程中的加工工艺直接影响后续多个生产步骤能否进行和最终产品的质量，而工装在加工过程中有着至关重要的作用。就近20年的时间里航空工厂生产实际来看，飞机蒙皮加工工装技术的夹紧装置发展大体分为三代：
3.第一代是特定的实体模具的工装夹具的夹紧装置。在这种传统切边加工过程中，通过拉伸模胎与样板实现对被加工工件的夹紧，实体模具对被加工工件的夹紧力有限，容易产生错位现象，影响蒙皮的精度，也会大大降低蒙皮边界的准确性。
4.第二代是真空气囊与卡板支撑式工装夹具的夹紧装置。在该工装夹具中，卡板和工装底座上安装一系列附件，并依靠真空气囊进行夹紧。此代工装夹具仍存在许多缺点，例如卡板需进行修整或重新制造才可满足不同蒙皮的加工要求，大大降低了夹具的灵活性。
5.第三代是柔性夹具的全自由度真空吸盘。该工装夹具的夹紧装置采用皮碗、上球座、下球座和支撑球结构，固定在上球座的皮碗通过真空气路实现对蒙皮的夹紧。
6.现有公开号为cn213438482u的中国专利，其公开了一种用于飞机蒙皮加工柔性夹具的自适应真空吸盘，包括轴承下底座、轴承上底座、万向转动球和吸盘本体；所述轴承下底座和轴承上底座连接后内部形成空腔，所述轴承上底座的顶部开设有开口，所述万向转动球转动连接在所述空腔内且所述万向转动球的球体超出开口，同时，轴承下底座、轴承上底座、万向转动球和吸盘本体上依次开设有第四通气孔、第三通气孔、第二通气孔和第一通气孔，且以上通气孔形成真空气路。
7.发明人认为现有技术中的真空吸盘的适用性差，存在待改进之处。


技术实现要素：

8.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于飞机蒙皮装夹的真空吸盘装置。
9.根据本发明提供的一种用于飞机蒙皮装夹的真空吸盘装置,包括转向真空吸盘装置和伸缩支撑立柱装置，所述真空吸盘装置与伸缩支撑立柱装置紧固连接；所述转向真空吸盘装置包括：真空吸盘：设置有气孔；吸盘转向组件：与所述真空吸盘紧固连接，用于调整所述真空吸盘，内部设置有第一空腔，且所述第一空腔与气孔连通；锁紧组件，设置在所述吸盘转向组件上，用于锁紧所述吸盘转向组件；所述伸缩支撑立柱装置包括：空心伸缩杆：与吸盘转向组件和/或锁紧组件紧固连接,内部设置有气体通道,所述气体通道用于连通第一空腔和外部气源；驱动组件：用于驱动所述空心伸缩杆伸长或收缩。
10.优选地，所述吸盘转向组件包括自靠近真空吸盘向远离真空吸盘依次设置的吸盘上层、吸盘中层以及吸盘下层锁紧套，所述吸盘上层与吸盘中层的接触面、吸盘中层与吸盘
下层锁紧套的接触面均包括球面接触，且所述真空吸盘的角度调整范围为
±
45
°
。
11.优选地，所述锁紧组件包括橡胶条上挡块、橡胶条卡块以及橡胶条，所述橡胶条上挡块设置在真空吸盘和吸盘上层之间，所述橡胶条的一端自靠近真空吸盘向远离真空吸盘的方向依次穿过橡胶条上挡块、吸盘上层、吸盘中层以及吸盘下层锁紧套，且所述橡胶条上挡块不允许橡胶条的另一端穿过；所述橡胶条卡块设置在吸盘下层锁紧套内，所述橡胶条卡块与橡胶条上的凸起部抵紧配合，且所述橡胶条卡块不允许橡胶条上的凸起部穿过橡胶条卡块靠近真空吸盘。
12.优选地，所述空心伸缩杆包括保护外壳、空心丝杠以及活塞杆；所述空心丝杠转动设置在保护外壳内，所述活塞杆同轴套设空心丝杠，所述活塞杆与空心丝杠螺纹配合，且所述保护外壳允许活塞杆沿其轴向滑移。
13.优选地，所述空心丝杠靠近真空吸盘的一端设置有活塞，所述活塞能够在活塞杆内沿活塞杆的轴向滑移，所述活塞与活塞杆的内壁之间设置有密封圈；所述活塞和密封圈二者将活塞杆的内部空间分隔为靠近真空吸盘的第二空腔和远离真空吸盘的配合腔，所述配合腔同轴套设空心丝杠，所述第二空腔和空心丝杠的内部空间配合形成气体通道。
14.优选地，所述转向真空吸盘装置远离真空吸盘的一端嵌入安装在活塞杆的端部，所述转向真空吸盘装置与活塞杆的连接处设置有抱箍组件；所述抱箍组件包括放松螺钉和锁紧手柄，所述放松螺钉螺纹顶住吸盘下层锁紧套的连接处，所述锁紧手柄螺纹穿过吸盘下层锁紧套用于固定真空吸盘装置。
15.优选地，所述空心丝杠和活塞杆之间设置有配合螺母和螺母座，所述配合螺母和螺母座紧固连接，且所述配合螺母螺纹套设在空心丝杠上，所述螺母座与活塞杆紧固连接。
16.优选地，所述保护外壳内设置有前止挡块和后止挡块，所述前止挡块设置在保护外壳靠近真空吸盘的一侧，所述后止挡块设置在保护外壳远离真空吸盘的一侧，且所述前止挡块和后止挡块均与螺母座接触限位。
17.优选地，所述驱动组件包括电机、小带轮、同步带以及大带轮，所述电机的输出轴与小带轮同轴连接，所述大带轮通过胀紧套与空心丝杠连接，所述同步带绕设小带轮和大带轮并分别与二者啮合。
18.优选地，所述空心丝杠远离真空吸盘的一端安装有旋转接头和气管接头，所述气管接头通过旋转接头与空心丝杠的内部空间连通。
19.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
20.1、本发明通过由球面接触的吸盘上层、吸盘中层以及吸盘下层锁紧套配合形成的吸盘转向组件调整真空吸盘的朝向，并通过锁紧组件锁定其相对位置，并借助空心伸缩杆对真空吸盘进行支撑和驱动其运动，实现了针对工件形状进行调整支撑高度，并转向进行真空吸附固定，有助于提高真空吸盘装置的适用性，实现飞机蒙皮工件的保形固定；
21.2、本发明通过旋转接头和气管接头配合使空心丝杠的内部空间与外部气源连通，使空心丝杠的转动与气管接头对空心丝杠内部空间进行充气或抽真空作业不产生干涉，有助于提高真空吸盘装置的使用寿命；
22.3、本发明通过抱箍组件将吸盘下层锁紧套和活塞杆的端部紧固连接，有助于实现二者的快速拆卸和安装，进而有助于提高真空吸盘装置组件或拆卸的便捷性。
附图说明
23.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
24.图1为本发明主要体现真空吸盘装置整体结构的剖面示意图；
25.图2为本发明主要体现转向真空吸盘装置整体结构的剖面示意图；
26.图3为本发明主要体现转向真空吸盘装置整体结构的示意图；
27.图4为本发明主要体现空心丝杠远离真空吸盘一端的整体结构的剖面示意图；
28.图5为本发明主要体现活塞杆与真空吸盘装置连接结构的剖面示意图；
29.图6为本发明主要体现真空吸盘装置整体结构的外部示意图。
30.图中所示：
31.橡胶条上挡块1
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旋转接头18
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前止挡块36
32.真空吸盘2
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胀紧套19
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轴承止挡圈37
33.吸盘上层3
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锁紧螺母20
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支撑轴承38
34.吸盘中层4
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第一骨架密封21
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末端支撑座39
35.吸盘下层锁紧套5
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轴套22
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第一密封圈40
36.橡胶条卡块6
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轴承内隔圈23
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带轮盖41
37.锁紧手柄7
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轴承外隔圈24
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带轮箱体42
38.放松螺钉8
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安装轴承25
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轴承箱43
39.橡胶条9
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空心丝杠26
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导向凸轮44
40.气孔10
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螺母座27
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固定支架45
41.电机11
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配合螺母28
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盖板46
42.安装板12
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后止挡块29
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电机调整块47
43.小带轮13
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第二骨架密封30
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调整螺丝48
44.同步带14
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中间连接件31
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第一空腔49
45.大带轮15
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活塞杆32
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保护外壳50
46.气管接头16
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活塞34
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第二空腔51
47.旋转接头固定板17
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第二密封圈35
具体实施方式
48.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
49.如图1所示，根据本发明提供的一种用于飞机蒙皮装夹的真空吸盘装置，包括转向真空吸盘装置和伸缩支撑立柱装置，转向真空吸盘装置与伸缩支撑立柱装置紧固连接。转向真空吸盘装置能够对蒙皮工件真空吸附固定，并对蒙皮工件的表面无损伤，伸缩支撑立柱装置可以实现驱动转向真空吸盘装置的上下运动，且能够对转向真空吸盘装置进行支撑。
50.如图1、图2和图3所示，具体地，转向真空吸盘装置包括真空吸盘2、吸盘转向组件
以及锁紧组件。真空吸盘2上开设有气孔10，吸盘转向组件用于调整真空吸盘2的朝向，且吸盘转向组件与真空吸盘2紧固连接，吸盘转向组件的内部形成有第一空腔49，第一空腔49与气孔10连通。锁紧组件安装在吸盘转向组件上，并用于锁紧吸盘转向组件。
51.如图2和图3所示，更具体地，吸盘转向组件包括自靠近真空吸盘2向远离真空吸盘2依次设置的吸盘上层3、吸盘中层4以及吸盘下层锁紧套5，吸盘上层3与吸盘中层4的接触面、吸盘中层4与吸盘下层锁紧套5的接触面均采用高精度球面接触。吸盘上层3、吸盘中层4以及吸盘下层锁紧套5三者之间可以旋转不同角度配合以适应不同曲率的工件，真空吸盘2与吸盘上层3通过螺钉连接，从而实现对真空吸盘3角度的调整，且真空吸盘2的角度调整范围为
±
45
°
。
52.锁紧组件包括橡胶条上挡块1、橡胶条卡块6以及橡胶条9，橡胶条上挡块1安装在真空吸盘2和吸盘上层3之间，且橡胶条上挡块1被真空吸盘2和吸盘上层3夹紧。橡胶条9的一端自靠近真空吸盘2向远离真空吸盘2的方向依次穿过橡胶条上挡块1、吸盘上层3、吸盘中层4以及吸盘下层锁紧套5，且橡胶条上挡块1不允许橡胶条9的另一端穿过。具体地，橡胶条上挡块1的中部开设有允许橡胶条9一端穿过的锥台形通孔，且锥台形通孔的小端位于远离真空吸盘2的一侧，橡胶条9的另一端具有锥台形端头，该锥台形端头与橡胶条上挡块1上的锥台形通孔相适配，从而使橡胶条9的另一端不穿过橡胶条上挡块1上的锥台形通孔。
53.橡胶条卡块6安装在吸盘下层锁紧套5内，橡胶条卡块6与橡胶条9上的凸起部抵紧配合，且橡胶条卡块6不允许橡胶条上的凸起部穿过橡胶条卡块6靠近真空吸盘2。橡胶条9安装到位后，借助橡胶条9拉力的作用，实现橡胶条上挡块1、吸盘上层3、吸盘中层4、吸盘下层锁紧套5以及橡胶条卡块6的锁紧并密封。
54.进一步地，吸盘上层3、吸盘中层4以及吸盘下层锁紧套5上均一体成型有贯通口，任一贯通口的尺寸均能够满足在真空吸盘2的角度调整范围内不与橡胶条9产生限位，且第一空腔49由吸盘上层3、吸盘中层4以及吸盘下层锁紧套5三者的内部空间连通形成。
55.如图4和图5所示，伸缩支撑立柱装置包括空心伸缩杆和驱动组件，空心伸缩杆的伸缩端与转向真空吸盘装置紧固连接，空心伸缩杆的内部形成有气体通道,气体通道用于连通第一空腔49和外部气源，驱动组件用于驱动空心伸缩杆伸长或收缩。
56.空心伸缩杆包括保护外壳50、空心丝杠26以及活塞杆32，空心丝杠26转动安装在保护外壳50内，活塞杆32同轴套设空心丝杠26，活塞杆32与空心丝杠26螺纹配合，且保护外壳50允许活塞杆32沿其轴向滑移。转向真空吸盘装置紧固连接在活塞杆32穿出保护外壳50的一端。
57.具体地，保护外壳50远离真空吸盘2的一端紧固连接有轴承箱43，空心丝杠26远离真空吸盘2的一端探入轴承箱43内，且轴承箱43内安装有两组安装轴承25，两组安装轴承25均同轴套设空心丝杠26，且两组安装轴承25通过同轴套设在空心丝杠26上的轴承内隔圈23和轴承外隔圈24分隔。空心丝杠26远离真空吸盘2的一端还同轴套设有轴套22，轴套22与安装轴承25远离真空吸盘2的端面接触配合，且轴套22与轴承箱43之间安装有第一骨架密封21，实现了空心丝杠26远离真空吸盘2一端的转动安装，且具有一定的密封性能。
58.安装轴承25靠近真空吸盘2的端面安装有中间连接件31，中间连接件31通过螺钉将保护外壳50和轴承箱43紧固连接，中间连接件31与安装轴承25端面之间安装有第二骨架密封30。空心丝杠26远离真空吸盘2的一端同轴安装有锁紧螺母20，锁紧螺母20与轴套22远
离安装轴承25的端面抵紧配合。由中间连接件31和锁紧螺母20的共同作用，压紧位于二者之间的两组安装轴承25、轴承内隔圈23、轴承外隔圈24以及轴套22，提高了空心丝杠26转动的稳定性。
59.空心丝杠26和活塞杆32之间安装有配合螺母28和螺母座27，配合螺母28和螺母座27通过螺钉紧固连接，且配合螺母28螺纹套设在空心丝杠26上，螺母座28与活塞杆32紧固连接。当空心丝杠26转动时，配合螺母28和螺母座27能够带着活塞杆32沿空心丝杠26的轴向运动。
60.保护外壳50靠近真空吸盘2的一端具有能够允许活塞杆32通过的开口，保护外壳50靠近真空吸盘2的一端安装有末端支撑座39、第一密封圈40、支撑轴承38以及轴承止挡圈37。末端支撑座39紧固安装在保护外壳50的端部，活塞杆32穿过末端支撑座39并与其滑移配合，第一密封圈40安装在末端支撑座39和活塞杆32之间，用于对活塞杆32的动密封。支撑轴承38同轴安装在末端支撑座39内，支撑轴承38同轴套设活塞杆32，且活塞杆32与支撑轴承38滑移配合。轴承止挡圈37安装在末端支撑座39上，且轴承止挡圈37将支撑轴承38限制在末端支撑座39上。从而实现了对活塞杆32的径向限位，提高了活塞杆32沿其轴向做伸缩运动的稳定性。空心丝杠26靠近真空吸盘2的一端延伸至支撑轴承38处，从而能够进一步提高空心丝杠26转动的稳定性。
61.如图4和图5所示，保护外壳50内安装有前止挡块36和后止挡块29，前止挡块36紧固安装在末端支撑座39远离真空吸盘2的一端，后止挡块29紧固安装在中间连接件31靠近真空吸盘2的一端，具体地，中间连接件31和保护外壳50上均形成有限位结构用于配合将后止挡块29紧固安装在中间连接件31上，且前止挡块36和后止挡块29均与螺母座27接触限位。
62.进一步地，空心丝杠26靠近真空吸盘2的一端安装有活塞34，活塞34能够在活塞杆32内沿活塞杆32的轴向滑移，活塞34与活塞杆32的内壁之间安装有第二密封圈35。借助活塞34和第二密封圈35二者的配合将活塞杆32的内部空间分隔为靠近真空吸盘2的第二空腔51和远离真空吸盘2的配合腔，配合腔同轴套设空心丝杠26，第二空腔51和空心丝杠26的内部空间配合形成气体通道。
63.如图3和图5所示，转向真空吸盘装置的吸盘下层锁紧套5远离真空吸盘2的一端嵌入安装在活塞杆32的伸出端，且橡胶条9探入活塞杆32内，此时第一空腔49和第二空腔51连通。吸盘下层锁紧套5与活塞杆32的连接处安装有抱箍组件，抱箍组件包括放松螺钉8和锁紧手柄7，放松螺钉8螺纹顶住吸盘下层锁紧套5的连接处，锁紧手柄7螺纹穿过吸盘下层锁紧套5用于固定真空吸盘装置，提高了工作人员将转向真空吸盘装置安装到活塞杆32伸缩端或拆卸的便捷性。
64.如图4和图6所示，驱动组件包括电机11、小带轮13、同步带14以及大带轮15，电机11的输出轴与小带轮13通过连接键同轴连接，大带轮15通过胀紧套19与空心丝杠26远离真空吸盘2的一端连接，同步带14绕设小带轮13和大带轮15并分别与二者啮合，且电机11的输出轴轴线与空心丝杠26的轴线相互平行，电机11启动，带动小带轮13转动，再通过同步带14带动大带轮15转动，从而实现驱动空心丝杠26转动。
65.驱动组件还包括带轮盖41、带轮箱体42、安装板12、电机调整块47以及调整螺丝48，带轮箱体42作为小带轮13、同步带14以及大带轮15的安装基础，带轮箱体42与轴承箱43
紧固连接，带轮盖41封闭带轮箱体42远离轴承箱43的一端。电机11通过安装板12、电机调整块47和调整螺丝48三者配合安装到带轮箱体42上。
66.电机11通过带传动驱动空心丝杠26转动，空心丝杠26转动带动配合螺母28上下移动，从而带动螺母座27、活塞杆32以及转向真空吸盘装置上下运动以适应不同曲率的工件。借助前止挡块36及后止挡块29配合用于轴向限位。
67.进一步地，保护外壳50上安装有固定支架45和盖板46，且盖板46和保护壳体50之间安装有导向凸轮44。
68.空心丝杠26远离真空吸盘2的一端安装有旋转接头18和气管接头16，旋转接头18通过旋转接头固定板17安装在带轮箱体42内，气管接头16通过旋转接头18与空心丝杠26的内部空间连通，旋转接头18和气管接头16二者均安装在带轮箱体42内，从而能够保证空心丝杠26转动时，外部气源的气体能够稳定地进入空心丝杠26的内部空间。气管接头16连接外部气源的气管，气管通过电磁阀控制吹气及吸气的切换，空心丝杠26的内部空间与第二空腔51连通，第二空腔51与第一空腔49连通，第一空腔49与气孔10连通。
69.当真空吸盘2与工件表面贴合时，空心丝杠26内部空间、第二空腔51、第一空腔49、气孔10以及真空吸盘2与工件之间的间隙配合形成一整个密闭空间，通过真空泵或真空发生装置可抽真空，当密闭空间的真空度达到设定压力值时，系统开始保压，停止吸气；当密闭空间的真空度低于设定值时真空泵或真空发生装置重新启动抽真空，直至达到设定压力值停止，保证真空吸盘2与工件表面的贴合，实现工件的吸附固定。
70.当工件加工完，需要卸料时，通过厂房气源提供吹气，控制电磁阀实现吸气及吹气的切换，从而松开工件，方便卸料。
71.发明人认为：由转向真空吸盘装置和伸缩支撑立柱装置组成的用于飞机蒙皮装夹的真空吸盘装置，可以沿横向和纵向均匀布置一定数量，可以为固定式或者根据需求增加横向及纵向移动自由度，以适应不同的工件。固定式可以针对工件蒙皮尺寸相对单一固定的用户；移动式可以适用于工件尺寸变化范围较大的用户，如增加x轴、y轴移动自由度，驱动方式可以用齿轮齿条传动、滚珠丝杠传动或者其他传动方式等。
72.工作原理
73.电机11通过带传动驱动空心丝杠26转动，空心丝杠26转动带动配合螺母28上下移动，从而带动螺母座27、活塞杆32以及转向真空吸盘装置上下运动以适应不同曲率的工件；当真空吸盘2与工件表面贴合时，空心丝杠26内部空间、第二空腔52、第一空腔49、气孔10以及真空吸盘2与工件之间的间隙配合形成一整个密闭空间，通过真空泵或真空发生装置可抽真空，当密闭空间的真空度达到设定压力值时，系统开始保压，停止吸气；当密闭空间的真空度低于设定值时真空泵或真空发生装置重新启动抽真空，直至达到设定压力值停止，保证真空吸盘2与工件表面的贴合，实现工件的吸附固定；当工件加工完，需要卸料时，通过厂房气源提供吹气，控制电磁阀实现吸气及吹气的切换，从而松开工件，方便卸料。
74.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“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技术和简化描述，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技术的限制。
75.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述
特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。