一种具备调姿功能的飞机移动支撑平台

技术领域

本发明涉及飞机装配制造领域，特别是一种具备调姿功能的飞机移动支撑平台。

背景技术

在飞机装配制造过程中，包含组件装配、部件装配、机身机翼对接装配等流程。飞机装配是飞机制造过程中的重要一环，对于飞机最终的制造精度和质量都有举足轻重的影响。为提高飞机装配效率和精度，目前主要采用的是移动站位式飞机装配生产线，其中对于飞机在各个站位之间的转运以及在各站位上的支撑与调姿就显得尤为重要。

如中国专利CN208760920U所公开的一种柔性通用飞机支撑工装，在飞机的机头和两机翼位置采用了移动式支撑工装，可以满足飞机的一部分支撑和转运的要求。但是该支撑工装缺少机腹位置的移动支撑工装，因此该专利仍具有以下缺陷：在转运时，飞机的支撑转运效果不好，另外，不能满足在机腹部位进行操作的要求。

飞机的机腹底部一般从头到尾分布有一组支撑框，因此可以利用该组支撑框设计一种机腹的移动支撑平台，满足上述要求。

另外，为提高飞机装配效率和精度，目前飞机装配多采用站位式装配生产线，飞机通过在不同站位间转运来完成各个阶段的装配任务。对飞机的转运采用的是AGV(自动导引车)，AGV车是指具备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿制定导引路径行驶的运输工具，对于飞机站位式装配作业来说，是必不可少的运输设备。对于应用于飞机运输的AGV，其需要满足的条件有运载量大，结构稳定。

还有需要说明的是，飞机在装配的过程中，经常需要对飞机的姿态进行调整，以适应不同装配需求。而目前的飞机支撑工装，都没有对飞机姿态进行调整的功能。尤其是没有机身位置的姿态调整功能。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种具备调姿功能的飞机移动支撑平台，其带有机腹移动支撑平台，机腹移动支撑平台设计成AGV车的结构，能有效地对整个飞机进行支撑，方便飞机在各站位之间转运；同时，机腹移动支撑平台可对机身姿态进行调整，以满足操作人员对飞机的机舱、发动机舱进行装配操作的要求。

为实现上述目的，本发明提供一种具备调姿功能的飞机移动支撑平台，包括支撑在机头、两机翼下方的顶升装置，还包括位于机腹下方的带驱动装置的机腹移动支撑平台，该机腹移动支撑平台从头到尾依次设有第一支撑架、第二支撑架、第三支撑架、第四支撑架；第一支撑架与机头顶升装置之间留有前起落架操作区域，第一支撑架与第二支撑架之间留有机舱操作区域，第二支撑架与第四支撑架之间设有发动机舱操作区域；发动机舱操作区域被第三支撑架分隔成升降操作台和固定操作台；第一支撑架、第二支撑架、第三支撑架、第四支撑架是具备调姿功能的调姿支撑架，该调姿支撑架包括固定在机腹移动支撑平台上的两丝杆升降机，两丝杆升降机由伺服电机同步驱动，丝杆升降机的上端通过销轴力传感器固定有托架。本发明装置的各支撑架可上下前后运动，可对机身姿态进行调整，从而满足机身和各种装配要求。本发明装置带有机腹移动支撑平台，可与机头顶升装置、机翼顶升装置配合，一起支撑飞机在各个站位之间转运。同时，让前起落架区域、机腹舱位区域、发动机舱位区域人机可达。并且，在装配作业时，飞机得到有效支撑，防止人员操作导致的飞机俯仰和侧翻，整体布局体现了模块化设计思想，结构紧凑、布局合理、运动灵活。

第一支撑架、第三支撑架、第四支撑架的托架两端设有可转动的侧支架。侧支架通过销钉等部件转动连接在托架两端，从而可以根据机身侧面的位置需求进行调整，调整完毕后，将销钉拧紧锁死，即可。

第一支撑架、第二支撑架滑动连接在滑轨上，该滑轨固定在机腹移动支撑平台，第一支撑架、第二支撑架上设有用于将其固定在相应位置的定位销。第一支撑架、第二支撑架可在机腹移动支撑平台前后移动，以满足不同装配需求。在调整到位后，将定位销锁死即可。

第二支撑架的托架为可调式托架，其上下两面分别设有与机身不同位置相匹配的缓冲层，并且托架上带有固定件。第二支撑架在滑动不同的工位时，可将顶部的托架根据需要上下翻转，以让其上下面不同的缓冲层去与机身匹配，适应不同需求。托架上下翻转后，通过固定件固定住，即可。

驱动装置包括由两组AGV驱动轮和四组转向支撑轮以及两组万向轮组成；两组AGV驱动轮分别位于机腹移动支撑平台的头部和尾部，并且呈直线排列；四组转向支撑轮分布于机腹移动支撑平台的四角；两组万向轮位于机腹移动支撑平台中部。该布局方式有以下优点：1)AGV驱动轮属于舵轮，配合转向支撑轮可以实现机腹移动支撑平台全向进退、平移和回转，适合在空间紧凑的工作站位间移动，提高机腹移动支撑平台的灵活性；2)与传统的双轮差速驱动布局方式相比，直线布局驱动轮可以显著缩小机腹移动支撑平台宽度，保证机腹移动支撑平台进出站位时不与飞机和工作平台发生干涉，保证了人机可达性，拓展操作人员活动空间；3)飞机机身长度决定了机腹移动支撑平台跨度长、刚性低的特点，在机腹移动支撑平台中部布置2组4个万向轮起到辅助支撑作用，避免机腹移动支撑平台中部塌陷变形，提升机腹移动支撑平台安全性和稳定性，保证各支撑架的升降精度。

AGV驱动轮包括由驱动电机驱动的驱动轮，该驱动轮的上方设有中心轴，中心轴通过传动机构与转向电机连接，该转向电机上连接有旋转编码器；机腹移动支撑平台部设有固定座，该固定座上设有可上下活动的活动座，固定座与活动座之间支撑有减震弹簧，驱动轮与活动座固定连接。根据旋转编码器的信号，转向电机通过传动机构驱动中心轴转动，从而带动驱动轮转动，进行转向。驱动轮的前进后退则由驱动电机驱动。因此，本发明AGV驱动轮，可根据信号作各种方向的运动。减震弹簧起到缓冲的作用，以适应高低不同的地面。

机腹移动支撑平台设有四组驻车装置，四组驻车装置分成两列，分别位于第一支撑架和第三支撑架下方，所述驻车装置包括驻车电机，该驻车电机通过减速机驱动驻车丝杠升降机，驻车丝杠升降机的底部设有支撑脚，驻车丝杠升降机上还设有行程限位开关。驻车电机驱动驻车丝杠升降机带动支撑脚升降，从而进行驻车。可保证在平台停稳后驻车装置支撑脚受力均匀。

顶升装置包括带轮组的底座，底座中部竖直设立有套管，套管内设有梯形丝杠，梯形丝杠的上端设有与其配合的梯形丝杠螺母，套管的顶部横向固定有安装座，该安装座内设有相互啮合的小齿轮和大齿轮，大齿轮套在梯形丝杠外并且与其螺纹连接，梯形丝杠其上端连接有顶升球头，小齿轮的下方设有驱动其转动的顶升电机，该顶升电机固定在安装座上，小齿轮的上方设有可手动驱动小齿轮的预留扳手位。本发明装置的顶升电机可带动梯形丝框升降，从而带动顶升球头，进而支撑机头或机翼，其支撑效果好，结构稳固，使用寿命长。

机腹移动支撑平台在第一支撑架与第二支撑架之间设有电源系统，在机腹移动支撑平台尾部设有与电源系统连接的供电插座。电源系统以及控制系统均集成于支撑平台结构主体内部，蓄电池可实现平台运动供电，且在平台尾部提供了一个电源插座，可为平台中支撑平台托架、支撑脚的升降提供外部供电，此种布局设计提高了支撑平台空间利用率且方便后期平台设备的维护和检修。

机腹移动支撑平台其尾部设有操作面板。支撑平台操作面板位于平台尾部，方便人员操作。机腹移动支撑平台其头部、尾部都安装有激光扫描器。激光扫描器具备自动导航的功能。机腹移动支撑平台其四周装有安全触边开关。安全触边开关具有防碰撞功能。

如上所述，本发明涉及的一种具备调姿功能的飞机移动支撑平台，具有以下有益效果：

1)通用性好：一套飞机移动支撑平台即可适用于整条生产线，从而节约各站位固定工装成本；

2)扩充性强：使用飞机移动支撑平台支撑飞机实现站位间移动，可以根据生产批量要求对生产线进行扩充或分散；

3)选择灵活：根据生产需求，可以选择站位式移动装配和连续式移动装配两种工作模式；

4)自动化水平高：移动支撑平台、大部件对合装置、工作平台、物流配送等均可以按照设计规划路径自动寻迹移动；

5)信息化：工装、设备、物流配送、装配对象、装配过程等全部实现数字化管理，硬件和软件实现系统集成，便于生产调度。综上所述，飞机移动支撑平台的应用可以显著提升飞机总装生产效率，满足批产能力建设要求。

附图说明

图1是本发明一种具备调姿功能的飞机移动支撑平台的结构示意图；

图2是本发明机腹移动支撑平台的立体结构示意图；

图3是本发明机腹移动支撑平台的仰视结构示意图；

图4是本发明第一支撑架的立体结构示意图；

图5是本发明第二支撑架的立体结构示意图；

图6是本发明第三支撑架的立体结构示意图；

图7是本发明第四支撑架的立体结构示意图；

图8是本发明顶升装置的立体结构示意图；

图9是本发明顶升装置的传动结构示意图；

图10是本发明AGV驱动轮的立体结构示意图；

图11是本发明驻车装置的立体结构示意图。

附图标记说明：

前起落架操作区域1、机舱操作区域2、发动机舱操作区域3、机腹移动支撑平台4、顶升装置5、第一支撑架6、第二支撑架7、第三支撑架8、第四支撑架9、操作面板10、固定操作台11、升降操作台12、格栅13、安全触边开关14、激光扫描器15、转向支撑轮16、驻车装置17、驻车电机17-1、减速机17-2、驻车丝杠升降机17-3、支撑脚17-4、行程限位开关17-5、AGV驱动轮18、驱动电机18-1、驱动轮18-2、中心轴18-3、传动机构18-4、转向电机18-5、旋转编码器18-6、固定座18-7、活动座18-8、减震弹簧18-9、电源系统19、万向轮20、底座51、套管52、伺服电机53、预留扳手位54、顶升球头55、小齿轮56、大齿轮57、梯形丝杠58、轴承59、梯形丝杠螺母60、丝杆升降机61、伺服电机62、销轴力传感器63、托架64、侧支架65、滑轨66、定位销67、缓冲层68、固定件69、锥齿轮箱70。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如附图所示，本发明的一种具备调姿功能的飞机移动支撑平台，包括支撑在机头、两机翼下方的顶升装置5，还包括位于机腹下方的带驱动装置的机腹移动支撑平台4，该机腹移动支撑平台4从头到尾依次设有第一支撑架6、第二支撑架7、第三支撑架8、第四支撑架9；第一支撑架6与机头顶升装置之间留有前起落架操作区域1，第一支撑架6与第二支撑架7之间留有机舱操作区域2，第二支撑架7与第四支撑架9之间设有发动机舱操作区域3；发动机舱操作区域3被第三支撑架8分隔成升降操作台12和固定操作台11。

机身支撑装置包括第一支撑架6、第二支撑架7、第三支撑架8、第四支撑架9，分别支撑于机身第一支撑框、第二支撑框、第三支撑框和第四支撑框处，用于对机身结构的支撑、升降。其中，在机舱操作区域2布置机舱位操作平台，限载10人；升降操作台12可采用升降剪叉式操作台，满足机腹底部发送机舱人员可达，限载4人；固定操作台11，满足机腹底部发动机舱人员可达，限载1人(单侧)。

第一支撑架6、第二支撑架7、第三支撑架8、第四支撑架9是具备调姿功能的调姿支撑架，该调姿支撑架包括固定在机腹移动支撑平台4上的两丝杆升降机61，两丝杆升降机61由伺服电机62同步驱动，丝杆升降机61的上端通过销轴力传感器63固定有托架64。各支撑架具有电动、机械多重锁定功能。伺服电机62连接锥齿轮箱70，锥齿轮箱70两根输出轴通过联轴器、连接轴连接两台丝杠升降机61，实现两台丝杠升降机61同步升降。松开联轴器可手动实现两台丝杠升降机61高度单独微调功能。销轴力传感器63负责检测托架64所受承载力，左右销轴力传感器63的设计，有效监测托架64左右两侧承载力，防止托架64发生过载及偏载。

第一支撑架6、第三支撑架8、第四支撑架9的托架64两端设有可转动的侧支架65。侧支架65起到对机身侧面的支撑作用。转动连接的设置使它可以根据位置需要进行调整。

第一支撑架6、第二支撑架7滑动连接在滑轨66上，该滑轨66固定在机腹移动支撑平台4，第一支撑架6、第二支撑架7上设有用于将其固定在相应位置的定位销67。第二支撑架7的托架64为可调式托架，其上下两面分别设有与机身不同位置相匹配的缓冲层68，并且托架64上带有固定件69。

为避让主武器舱门打开路径，第一支撑架6设计安装有2组滑轨66，可沿航向方向前后平移。当主武器舱门需要开合时，第一支撑架6整体沿航向方向往机头方向平移。当主武器舱门开合完毕后，第一支撑架6复位，并插入定位销67，精确复位。托架64两端设计侧支架65，通过插销与托架64连接，可快速拆卸，当机腹移动支撑平台4进出飞机时，防止其与飞机和工作平台发生干涉。

第二支撑架7为针对机腹两个支撑框架的一体化设计，第二支撑架7可沿滑轨66从机腹的一个支撑框架位置移动到另一个支撑框架位置，并在对应框位处设计定位销，保证定位准确，同时支撑托架64为翻转式设计，便于操作人员切换。如图5所示，上方的托架64处于工作状态。下方的托架64是上下翻转后的结构示意图，还没有处于工作状态。

各框支撑装置可以同步升降，也可以单独升降，以满足机身调姿对接要求。

驱动装置包括由两组AGV驱动轮18和四组转向支撑轮16以及两组万向轮20组成；两组AGV驱动轮18分别位于机腹移动支撑平台的头部和尾部，并且呈直线排列；四组转向支撑轮16分布于机腹移动支撑平台的四角；两组万向轮20位于机腹移动支撑平台中部。AGV驱动轮18包括由驱动电机18-1驱动的驱动轮18-2，该驱动轮18-2的上方设有中心轴18-3，中心轴18-3通过传动机构18-4与转向电机18-5连接，传动机构18-4是齿轮传动机构。该转向电机18-5上连接有旋转编码器18-6；机腹移动支撑平台4底部设有固定座18-7，该固定座18-7上设有可上下活动的活动座18-8，固定座18-7与活动座18-8之间支撑有减震弹簧18-9，驱动轮18-2与活动座18-8固定连接。AGV(Automated Guided Vehicl)，通常也称为AGV小车。指装备有电磁或光学等自动导航装置，能够沿规定的导航路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。这里的AGV驱动轮指该驱动轮能够沿规定的导航路径行驶。当遇到地面不平整情况，减震弹簧18-9产生变形，从而实现驱动轮18-2的自适应地面功能。中心轴18-3通过轴承等部件安装在固定座18-7与活动座18-8上，使中心轴18-3可以自由转动，并且活动座18-8可沿中心轴18-3上下滑动，同时保证驱动轮18-2与固定座18-7平面始终垂直不发生偏斜。驱动轮18-2上可以设滚动滑块，减轻驱动轮18-2上下振动产生的噪声和磨损。AGV车轮机构具有两个自由度，分别由驱动电机18-1和转向电机18-5控制前进后退和回转运动。AGV驱动轮由车载电源系统9统一供电，实现电动驱动，可由移动支撑平台操作控制装置统一控制或无线遥控控制，同时具备磁点导航模式。

机腹移动支撑平台4设有四组驻车装置17，四组驻车装置17分成两列，分别位于第一支撑架6和第三支撑架8下方，驻车装置17包括驻车电机17-1，该驻车电机17-1通过减速机17-2驱动驻车丝杠升降机17-3，驻车丝杠升降机17-3的底部设有支撑脚17-4，驻车丝杠升降机17-3上还设有行程限位开关17-5。驻车装置具有电动、机械多重锁定功能，具有上下行程限位功能，在设备无电情况下，具有手动释放功能。支撑脚17-4与驻车丝杠升降机17-3螺杆通过球头连接，可通过球头旋转实现适应地面不平整的功能。

机腹移动支撑平台4其头部、尾部都安装有激光扫描器15。机腹移动支撑平台其四周装有安全触边开关14。机腹移动支撑平台在第一支撑架6与第二支撑架7之间设有电源系统9，在机腹移动支撑平台尾部设有与电源系统9连接的供电插座。电源系统9可实现机腹移动支撑平台4运动的供电，可保证平台在承载飞机状态下移动时间2小时。外部电源由飞机机头左侧地面适配接口或地井引入，为平台供电同时给平台自带电源充电。系统自带电源电量管理模块功能，具有余电电量显示功能。并基于电量控制实现平台自带电源余电不足时的提示充电和报警，若平台自带电源余电不足一次移动用电量时，系统自动报警并强制停止运行。外部电源电缆与输入端采用快速插拔分离式设计，卷管装置可实现电缆自回收功能。

机腹移动支撑平台4其尾部设有操作面板10。机腹移动支撑平台在发动机舱操作区域3安装有格栅13。飞机调试过程中会有航空液压油排出，在平台发动机舱位区域安装有格栅，可起到积流导液的作用，将航空液压油收集起来同意处理，提高支撑平台的安全性和整洁性。

在机腹移动支撑平台前方和两侧分别配备有一台机头顶升装置5和两台机翼顶升装置5，顶升装置5用于飞机机头和机翼的支撑定位，在站位工作以及转站过程中对飞机起到辅助支撑作用，防止飞机发生俯仰或侧翻。

顶升装置5可以采用中国专利CN208760920U所公开的方式。也可以采用图4、图5所示的方案。如图4、图5所示，包括带轮组的底座51，底座51中部竖直设立有套管52，套管52内设有梯形丝杠58，梯形丝杠58的上端设有与其配合的梯形丝杠螺母60。套管52的顶部横向固定有安装座，该安装座内设有相互啮合的小齿轮56和大齿轮57。大齿轮57套在梯形丝杠58外并且与其螺纹连接，梯形丝杠58其上端连接有顶升球头55。小齿轮56的下方设有驱动其转动的伺服电机53，该伺服电机53固定在安装座上。小齿轮56的上方设有可手动驱动小齿轮的预留扳手位54。梯形丝杠58的上端位于轴承59内。这种方式的顶升装置，其预留扳手位54和伺服电机53分居安装座的上下两侧，方便手动和电动模式的切换。顶升机构位于安装座的中部，其整体布局结构合理，紧凑稳固，使用寿命长，效果好。

在用上述顶升装置支撑机头和机翼时，首先通过伺服电机53带动传动小齿轮56，传动小齿轮56便可带动传动大齿轮57，传动大齿轮57的旋转运动进一步转换为了梯形丝杆58在竖直方向上的运动，从而最终带动顶升球头55实现对机头、机翼的支撑。底座51底部的轮组支撑结构可根据负载在固定支撑和移动之间切换，从而实现对机头机翼的移动转运。手动工作时，只是将传动小齿轮57的运动由伺服电机53驱动改为了由手动驱动，方法是通过位于齿轮端保护盖内的预留扳手位54驱动。

本发明装置使用方法如下：

1)在各个装配站位调节并支撑飞机整体处于稳定姿态，以便进行系统、部件安装及调试工作；

2)某一装配站位工作结束后，承载飞机移动至下一装配站位；

3)在进行大部件安装、各系统校准等工作时，需要支撑装置具备精确的调姿定位功能；

4)在进行各种状态作业时，与工作平台匹配且不发生干涉，同时提供足够的操作空间，满足人机可达要求。

如上所示，本发明的一种具备调姿功能的飞机移动支撑平台，具有以下有益效果：

1)整体布局可实现移动支撑平台全向移动和回转，适合场地紧凑、活动空间小的场合，支撑稳定，转运灵活。

2)整体布局满足前起落架操作区域、机腹舱位区域、发动机舱位区域人机可达性要求，方便在飞机发动机舱位区域设计有升降操作台和固定操作台。

3)结构十分紧凑合理，电源系统、驱动轮、转向支撑轮、驻车装置均集成于机腹移动支撑平台结构主体内部，便于维护。

4)顶升装置、驱动轮、支撑轮等均采用模块化设计，便于制造、维修、更换。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。