[實用新型]柔性制孔裝置

有效

• 申請號: 201420189870.3
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN203918005U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 曾天
• 申請（專利權）人: 江西洪都航空工業集團有限責任公司
• 主分類號: B23B39/24
• 分類號: B23B39/24;B23B47/00;B23Q1/25
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本實用新型屬于飛機裝配技術的一種輔助性工具，具體的說，是涉及一種柔性制孔裝置，尤適用于某數字化柔性裝配單元中的數字化柔性制孔。

背景技術

在飛機裝配中，制孔的好壞直接決定飛機的使用壽命，在飛機的全部故障總數中，結構件損傷的故障數量一般占12％~13％，飛機結構件的壽命決定了飛機的總壽命，因此對制孔質量和精度都提出了非常高的要求。目前，機器人制孔已經在飛機裝配中越來越多的使用，資料顯示，國外機器人制孔位置精度已在±0.2mm以內。因此在飛機裝配領域使用并推廣機器人制孔技術勢在必行。然而使用機器人制孔則必須解決制孔質量和精度問題。即除了考慮機器人本身的精度和負載能力外，還必須十分關注整個機器人制孔裝置的定位精度和制孔加工過程中力控制等問題。為此，結合某數字化柔性裝配單元，研制了本實用新型的數字化柔性制孔裝置。

實用新型內容

本實用新型的目的在于適應現實需要，提供一種柔性制孔裝置，尤適用于某數字化柔性裝配單元中的數字化柔性制孔。

為了實現本實用新型的目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種柔性制孔裝置，包括一個六坐標的機械臂，所述機械臂的末端帶有一個執行器，所述機械臂由控制系統控制進行六向運動。

所述機械臂包括基座，所述基座上端與控制系統連接，下端與S軸旋轉部件連接，所述S軸旋轉部件與L軸旋轉部件、U軸旋轉部件、R軸旋轉部件、B軸旋轉部件、T軸旋轉部件依次鉸接，所述執行器設置于所述T軸旋轉部件的末端。

所述L軸旋轉部件的主體為豎直狀直臂，上下兩端分別與S軸旋轉部件和U軸旋轉部件鉸接。

所述R軸旋轉部件的主體為水平狀直臂，左右兩端分別與U軸旋轉部件和B軸旋轉部件鉸接。

本實用新型的有益效果在于：

該套數字化柔性制孔裝置可以實現高精度、快速、準確的定位制孔，同時能夠倒掛使用，使得采用一臺機器臂就能完成對產品兩個面的制孔。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明：

實施例：參見圖1。

一種柔性制孔裝置，包括一個六坐標的機械臂1，所述機械臂1的末端帶有一個執行器2，所述機械臂1由控制系統3控制進行六向運動。

所述機械臂1包括基座4，所述基座4上端與控制系統3連接，下端與S軸旋轉部件5連接，所述S軸旋轉部件5與L軸旋轉部件6、U軸旋轉部件7、R軸旋轉部件8、B軸旋轉部件9、T軸旋轉部件10依次鉸接，所述執行器2設置于所述T軸旋轉部件10的末端。由于各轉軸之間均為鉸接，因此可以通過控制系統3的程序設定，實現柔性制孔。

所述L軸旋轉部件6的主體為豎直狀直臂，上下兩端分別與S軸旋轉部件5和U軸旋轉部件7鉸接。

所述R軸旋轉部件8的主體為水平狀直臂，左右兩端分別與U軸旋轉部件7和B軸旋轉部件9鉸接。

本裝置主要用到如下技術：

a.柔性制孔軌跡規劃技術

本套數字化柔性制孔裝置通過多自由度機械臂建模及仿真，借助機械臂的建模實體模型對機械臂的運動進行仿真，形象逼真地反映機器人工作運動的全過程，然后通過控制系統3對機械臂1的各個轉軸實現控制，從而實現機械臂和控制器的優化設計，規劃出最優的運動軌跡。

b.機械臂末端精確定位技術

由于鉆孔定位精度直接影響飛機的氣動外形乃至部件結構的安全性能。在自動鉆孔過程中，定位是裝配的先決條件，但由于零件制造誤差、工裝制造誤差、工裝定位精度、定位方法、零件與工裝之間的協調誤差等因素的影響，在部件定位過程中難免會產生定位誤差。除了定位誤差外，造成裝配誤差的另一重要因素是裝配過程中產生的裝配變形。對于航空薄壁件而言，其壁厚薄，曲率變化大，在裝配過程中受到各類裝配作用力（夾持力、制孔力、連接力、回彈力等）極易發生變形。除去預裝配定位態和鉆鉚定位態，都存在裝配作用力，因此會受裝配力的作用發生變形，使產品實際外形與理論數模產生偏差，實際孔位發生變化。因此，為保證大型壁板的最終裝配質量，提高制孔精度，本套數字化柔性制孔裝置對機械臂的末端精確定位技術進行分析，以支撐整個誤差分析與控制過程。定位技術關鍵主要包括兩方面：孔位精度與法矢精度。在制孔前，對測量實際孔位及法矢信息，對比分析產品變形前后的姿態，找出偏差值后對機械臂的工作位姿進行修正，引導其在正確的位姿制孔。

c.在線與離線控制技術

由于實際工作中，無法精確控制某些不確定因素，經常需要機器人具有及時修正運動軌跡的能力。因此需要實時數據來控制機器人，提高機器人的信息交互能力。因此本套數字化柔性制孔裝置提供在線與離線控制技術，將再現與離線編程技術結合在一起，采用基于裝配對象理論數模的離線編程與基于傳感器在線測量反饋補償的方式有效提高了柔性制孔的效率，提高自動化水平，降低操作人員的勞動強度，并實現對多產品的加工適應性。