本發(fā)明涉及的是一種自動裝配領域的技術，具體是一種筒狀構件立式裝配裝置。

背景技術：

大型筒狀薄壁構件的高精度裝配是航空航天等領域鍵技術。火箭貯箱等航空航天薄壁筒體構件為減輕自重采用柵格形式的鋁合金薄壁構件拼焊而成。大型筒狀薄壁構件裝配主要采用臥式裝配，通過內部支撐夾具克服筒體因自重產生的變形，各個筒段之間通過周向對準后進行裝配焊接，隨著構件尺寸增大，柔性也會增大，筒體結構受自重變形更為嚴重，臥式裝配對筒體形變控制更加困難，同時各方向受力不均，導致定位精度降低。

技術實現要素：

本發(fā)明針對現有技術大多只能適用于一段筒體與封頭的裝配與焊接，不能實現多筒段間的裝配，或工裝柔性不足，不能進行主動較形和局部定位，以及工件裝配精度很大程度上依賴于圓弧撐板的制造和安裝定位精度，缺乏夾緊裝置，難以應用到對工裝夾具要求苛刻的攪拌摩擦焊焊接工藝中等缺陷，提出一種筒狀構件立式裝配裝置。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現的：

本發(fā)明包括：機架、用于提升筒狀構件的垂直升降平臺、攪拌摩擦焊接機構、呈環(huán)形的上外夾具、呈環(huán)形的下外夾具和水平送料機構，其中：垂直升降平臺、上外夾具和下外夾具豎向依次滑動設置于機架中，攪拌摩擦焊接機構滑動設置于下外夾具且能沿著下外夾具周向滑動，水平送料機構設置于下外夾具下方。

所述的水平送料機構包括：底座、環(huán)形內撐夾具、環(huán)形升降臺和若干定位夾具，其中：底座下部設有導軌并通過齒條驅動，升降臺通過若干升降柱設置于底座上且能沿著升降柱上下滑動，內撐夾具設置于升降臺中部，定位夾具沿升降臺周向均勻布置且位于內撐夾具外側。

所述的內撐夾具上端外周面設有用于支撐筒狀構件內壁的內撐夾體。

所述的內撐夾體包括：弧形內撐板和條形內撐板座，其中：內撐板座固定于內撐夾具上端，內撐板通過兩端導向桿固定于內撐板座，內撐板座中部設有氣缸以推動內撐板運動。

所述的定位夾具包括：雙向氣缸和定向板，其中：雙向氣缸固定于定向板，雙向氣缸兩端連有用于校形的校形板。

所述的機架包括四個呈環(huán)形分布的立柱，立柱上設有豎直設置的直線導軌和直線齒條。

所述的垂直升降平臺包括：呈環(huán)形的升降平臺基座以及設置于升降平臺基座下部用于固定筒狀構件的連接平臺，其中：升降平臺基座外周面與立柱滑動相連，其內周面設有用于提升的電機。

所述的上外夾具包括：圓環(huán)形上外夾基座和若干上徑向夾緊機構，其中：上徑向夾緊機構均勻設置于上外夾基座內側表面。

所述的下外夾具包括：圓環(huán)形下外夾基座和若干下徑向夾緊機構，其中：下徑向夾緊機構均勻設置于下外夾基座內側表面，下外夾基座上表面設有用于固定攪拌摩擦焊接機構的環(huán)形導軌和用于驅動攪拌摩擦焊接機構的環(huán)形齒條。

所述的下徑向夾緊機構包括：弧形夾體和夾緊電缸，其中：夾體通過夾緊滑塊與夾緊電缸相連。

所述的攪拌摩擦焊接機構包括：焊接機構基座和摩擦焊接主軸，其中：焊接機構基座設置于環(huán)形導軌，摩擦焊接主軸通過焊接動平臺滑動設置于焊接機構基座端部。

技術效果

與現有技術相比，本發(fā)明采用立式裝夾焊接方式，有效避免了筒狀薄壁構件因自身重力而引起的結構變形，減少了裝配過程中的誤差影響因素，采用周向均布夾具，實現對薄壁筒體的柔性裝夾，保證定位精度，減少裝夾定位誤差，裝備自動化程度高，工位集中，占地面積小，上料、裝夾、焊接、下料過程高度可控，提高了裝配效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結構示意圖；

圖2為機架結構示意圖；

圖3為垂直升降平臺結構示意圖；

圖4為上外夾具結構示意圖；

圖5為下外夾具結構示意圖；

圖6為下徑向夾緊機構結構示意圖；

圖7為攪拌摩擦焊接機構結構示意圖；

圖8為水平送料機構結構示意圖；

圖9為升降臺結構示意圖；

圖10為定位夾具結構示意圖；

圖11為內撐夾具結構示意圖；

圖12為內撐夾體結構示意圖；

圖中：1機架、2垂直升降平臺、3攪拌摩擦焊接機構、4上外夾具、5下外夾具、6水平送料機構、11加強層、12立柱、13直線導軌、14導軌定位塊、15直線齒條、21升降平臺電機、22升降平臺基座、23升降平臺基座滑塊、24連接平臺、31第一焊接伺服電機、32摩擦焊接主軸、33第二焊接伺服電機、34焊接動平臺、35焊接導軌、36焊接絲杠、37焊接機構基座、41上外夾基座、42上徑向夾緊機構、51下外夾基座、52環(huán)形齒條、53環(huán)形導軌、54下徑向夾緊機構、61內撐夾具、62升降柱、63升降臺、64底座、65送料電機、66送料導軌、67送料齒條、68升降滑塊、69定位夾具、541夾體、542夾緊滑塊、543夾緊電缸、691雙向氣缸、692校形板、693定向板、694加強筋、695定位座、611內撐夾體、612內撐板、613內撐板座、614導向桿、615氣缸、616推桿。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1

如圖1所示，本實施例包括：機架1、用于提升筒狀構件的垂直升降平臺2、攪拌摩擦焊接機構3、呈環(huán)形的上外夾具4、呈環(huán)形的下外夾具5和水平送料機構6，其中：垂直升降平臺2、上外夾具4和下外夾具5豎向依次滑動設置于機架1中，攪拌摩擦焊接機構3滑動設置于下外夾具5使其沿著下外夾具5周向滑動，水平送料機構6設置于下外夾具5下方。

如圖2所示，所述的機架1包括四個呈環(huán)形分布的立柱12，立柱12上設有都豎直設置的直線導軌13和直線齒條15。立柱12的頂端和中部通過環(huán)形桁架結構的加強層11組成環(huán)形。每個立柱12內側面設有兩個直線導軌13和一個直線齒條15，用于實現垂直升降平臺2的連接和驅動，直線導軌13通過其一側的導軌定位塊14實現定位。

如圖3所示，所述的垂直升降平臺2包括：環(huán)形的升降平臺基座22以及設置于升降平臺基座22下部用于固定筒狀構件的連接平臺24，其中：升降平臺基座22外周面通過升降平臺基座滑塊23與立柱12滑動相連。升降平臺基座滑塊23設置于立柱12的直線導軌13中。升降平臺基座22內周面位于立柱12處設有升降平臺電機21以驅動整個垂直升降平臺2上下運動。

如圖4所示，所述的上外夾具4包括：圓環(huán)形上外夾基座41和若干上徑向夾緊機構42，其中：上徑向夾緊機構42均勻設置于上外夾基座41內側表面。上徑向夾緊機構42有二十四對，均勻固定于上外夾基座41整個圓周。

如圖5所示，所述的下外夾具5包括：圓環(huán)形下外夾基座51和二十四對下徑向夾緊機構54，其中：下徑向夾緊機構54均勻設置于下外夾基座51內側表面，下外夾基座51上表面設有用于固定攪拌摩擦焊接機構3的環(huán)形導軌53和用于驅動攪拌摩擦焊接機構3的環(huán)形齒條52。

如圖6所示，上徑向夾緊機構42和下徑向夾緊機構54的結構相同，包括：弧形夾體541和夾緊電缸543，其中：夾體541通過夾緊滑塊542與夾緊電缸543相連。夾緊滑塊542固定于對應的基座上，夾緊電缸543為直線電缸，驅動夾體541與筒形構件的外壁相貼合以固定筒形構件。

如圖7所示，所述的攪拌摩擦焊接機構3包括：焊接機構基座37和摩擦焊接主軸32，其中：焊接機構基座37設置于環(huán)形導軌53，摩擦焊接主軸32通過焊接動平臺34滑動設置于焊接機構基座37端部。焊接機構基座37通過滾輪與環(huán)形導軌53相連，第二焊接伺服電機33固定于焊接機構基座37一側與環(huán)形齒條52相配合以驅動整個攪拌摩擦焊接機構3沿著環(huán)形導軌53作圓周運動。焊接動平臺34通過呈直線的焊接導軌35固定于焊接動平臺34前端，焊接機構基座37的另一側設置第一焊接伺服電機31并與焊接絲杠36相連，通過焊接絲杠36驅動焊接動平臺34沿下外夾具5的徑向移動。

如圖8所示，所述的水平送料機構6包括：底座64、環(huán)形內撐夾具61、環(huán)形升降臺63和若干定位夾具69，其中：底座64下部設有導軌并通過齒條驅動，升降臺63通過若干升降柱62設置于底座64上且能沿著升降柱62上下滑動，內撐夾具61設置于升降臺63中部，定位夾具69沿升降臺63周向均勻布置且位于內撐夾具61外側。機架1底端鋪有底座64，底座64上設有平行設置的送料導軌66和送料齒條67。送料導軌66上設有水平平臺，在該水平平臺上設立四個升降柱62，水平平臺上設有送料電機65以驅動水平平臺沿送料導軌66水平運動。升降臺63通過升降滑塊68滑動與四個升降柱62。升降臺63的中部設有內撐夾具61，用于定位支撐筒形構件。

如圖9所示，所述的定位夾具69沿升降臺63周向均勻布置且位于內撐夾具61外側。如圖10所示，所述的定位夾具69包括：雙向氣缸691和定向板693，其中：雙向氣缸691固定于定向板693，雙向氣缸691兩端連有用于校形的校形板692。定向板693通過定位座695固定于升降臺63，且定向板693下部設有加強筋694。

如圖11所示，所述的內撐夾具61整體呈環(huán)形，固定于升降臺63中部，其上端外周面設有兩圈均勻布置的內撐夾體611，以為通過筒形構件內壁為其提供支持力。

如圖12所示，所述的內撐夾體611包括：弧形內撐板612和條形內撐板座613，其中：內撐板座613固定于內撐夾具61上端，內撐板612通過兩端導向桿614固定于內撐板座613，內撐板座613中部設有氣缸615，氣缸615通過推桿616推動內撐板612運動。

兩個待焊接的薄壁筒形構件，一個固定于垂直升降平臺2連接平臺24并通過垂直升降平臺2的豎直移動，使其待焊邊界移位于上外夾具4和下外夾具5之間。另一個筒段通過水平送料機構6運送到機架1內并使其待焊邊界位于上外夾具4和下外夾具5之間。升降臺63中的定位夾具69為其上的筒段提供支撐和預定位。待兩個筒形構件的焊縫對齊，內撐夾具61從筒形構件的內部施加徑向支撐力，上外夾具4和下外夾具5從筒形構件的外部施加向內的徑向力。兩個筒形構件由內撐夾具61、上外夾具4和下外夾具5固定后，布置于下外夾具5上的攪拌摩擦焊接機構3沿著下外夾具5做圓周運動實現環(huán)縫焊接。焊接完成后，垂直升降平臺2帶動兩個筒形構件向上運動，繼續(xù)焊接第三個筒形構件。所有的構件焊接完成后，可通過吊車吊起連接平臺24使得整個構件吊起。

與現有技術相比，本發(fā)明采用立式裝夾焊接方式，有效避免了筒狀薄壁構件因自身重力而引起的結構變形，減少了裝配過程中的誤差影響因素，采用周向均布夾具，所有夾具體均可獨立控制，可以實現對薄壁筒體的柔性裝夾和主動校形，保證定位精度，減少裝夾定位誤差，可以滿足對夾具要求嚴苛的攪拌摩擦焊焊接工藝要求，裝備自動化程度高，工位集中，占地面積小，上料、裝夾、焊接、下料過程高度可控，可實現多個筒段連續(xù)焊接裝配，提高了裝配效率。