飞机制造数控柔性工装伺服驱动组件和控制系统

　　3.4 数控系统轴配置和分组

　　柔性工装数控系统提供了轴配置功能，用于控制轴的分组，适用于多种柔性工装机械结构的控制。轴配置功能确定了坐标轴名、逻辑轴号和物理轴号之间的映射关系和分组，轴配置原理如图5 所示，轴配置的映射关系如表2 所示。逻辑轴号包含了坐标轴在数控系统软件中计算、控制的分组信息，应用在数控系统软件内部。物理轴号为现场总线硬件地址，应用数控系统软件中的传动匹配和现场总线驱动模块中。

图5 数控系统轴配置和分组

表2 数控系统轴配置映射表

　　数控系统的传动匹配模块确定了轴配置的映射关系，最终由现场总线驱动模块将运动控制指令发送给对应的伺服设备，完成对柔性工装的调形运动控制。

　　3.5 表格式数控编程代码

　　柔性工装数控系统采用表格式数控编程代码。与常用的G 代码数控编程相比结构清晰，更适于编写具有较多坐标轴的柔性工装定位程序。表格式编程代码中包含如下元素：程序段号、坐标轴名、调形定位位置值、调形运动速度值、位置补偿值。表3 中给出了3 个坐标轴定位运动的程序示例。

表格式数控编程代码

4 应用

　　飞机装配数控柔性多点工装由数控系统控制工装定位支点的运动，能够完成某型号系列飞机多种壁板类零件的装配，并已经应用于某航空制造企业，如图6所示。该工装的数控系统软件采用IEC 61131-3 工业控制编程语言实现，具备轴配置和分组功能，并采用表格式数控编程代码；但是，数控系统软件采用了常规设计方法，未采用功能块图语言对数控功能进行模块化封装。该工装的少部分机械结构应用了标准伺服驱动组件（齿轮齿条式），其余大部分结构的设计和制造为常规方法完成。基于已有的工程经验和理论基础，本文论述的机械结构和数控系统设计方法优势明显，并将用于新一轮的柔性工装设计和工程中。

图6 飞机装配数控柔性多点工装

5 结论

　　本文提出采用4 类标准伺服驱动组件作为柔性工装的驱动部件构建柔性工装的方法，简化了柔性工装的开发和制造，实现了柔性工装设计和制造的模块化。开发了适用于柔性工装控制的数控系统，数控系统软件由IEC 61131-3 标准规定编程语言编写，使系统软件具有开放性；其提供的轴配置、表格式数控代码等功能便于柔性工装的应用；伺服装置采用一体化伺服驱动单元技术，使柔性工装控制系统结构简单、便于维护。相关控制技术已在实际柔性工装的研发中获得应用。