[發(fā)明專利]一種多功能鉆鉚執(zhí)行器及其工作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510081351.4
• 申請(qǐng)日: 2015-02-15
• 公開（公告）號(hào): CN104708322B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田威;廖文和;韓鋒;張旋;焦嘉琛;張霖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B23P23/02
• 分類號(hào): B23P23/02
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司32252
• 代理人: 戴朝榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空制造業(yè)自動(dòng)化裝配技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及通過真空吸盤將自身吸附在飛機(jī)蒙皮表面，從而對(duì)飛機(jī)機(jī)翼或機(jī)身框架進(jìn)行自動(dòng)鉆孔、锪窩以及鉚接的高集成、多功能末端執(zhí)行器，具體的說，是一種多功能鉆鉚執(zhí)行器及其工作方法。

背景技術(shù)

隨著當(dāng)代飛機(jī)制造的發(fā)展，人們對(duì)飛機(jī)性能要求的不斷提高，傳統(tǒng)的飛機(jī)裝配已經(jīng)不能滿足其需求，自動(dòng)化裝配技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。飛機(jī)自動(dòng)化裝配系統(tǒng)主要沿著兩個(gè)方向發(fā)展：一種是成本較高的、適用于大批量產(chǎn)品的大型專用自動(dòng)化裝配系統(tǒng)，如MPAC、VPAC等；另一種是成本較低的、適用于小批量產(chǎn)品的輕型自動(dòng)化裝配系統(tǒng)，該種系統(tǒng)以輕型化、柔性化、模塊化、成本低的優(yōu)勢(shì)成為飛機(jī)自動(dòng)裝配系統(tǒng)的發(fā)展方向之一，其典型代表有基于工業(yè)機(jī)器臂的自動(dòng)裝配系統(tǒng)、柔性軌道自動(dòng)化裝配系統(tǒng)、輕型自主爬行自動(dòng)化裝配系統(tǒng)。輕型自動(dòng)化裝配系統(tǒng)是在裝配效率、系統(tǒng)柔性和設(shè)備成本之間折衷的一種方案，受到國(guó)內(nèi)外業(yè)界的普遍重視。

多功能末端執(zhí)行器是輕型自動(dòng)化裝配系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，它關(guān)系著整個(gè)輕型自動(dòng)化裝配系統(tǒng)制孔效率與制孔質(zhì)量。它主要是用來對(duì)飛機(jī)機(jī)翼或機(jī)身框架進(jìn)行自動(dòng)鉆孔、锪窩以及鉚接的一種高集成設(shè)備。多功能末端執(zhí)行器用于飛機(jī)自動(dòng)化裝配加工為當(dāng)代飛機(jī)制造自動(dòng)化領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn)和前沿性領(lǐng)域。目前的國(guó)內(nèi)外輕型自動(dòng)化裝配系統(tǒng)末端執(zhí)行器部分在結(jié)構(gòu)以及功能上存在以下缺不足：

1)????????目前大部分輕型自動(dòng)化裝配系統(tǒng)的末端執(zhí)行器在功能上還不夠完善，僅可以完成對(duì)工件的制孔和锪窩任務(wù)，鉚接任務(wù)仍由人工實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)效率有待提高；

2)????????目前自動(dòng)化裝配系統(tǒng)的末端執(zhí)行機(jī)器部分雖然能夠?qū)崿F(xiàn)基本的功能，但末端部分在結(jié)構(gòu)上不夠緊湊，重量體積過大，影響了成本、制孔質(zhì)量與制孔效率；

目前的大部分末端執(zhí)行器大多以工業(yè)機(jī)器臂或柔性軌道為基體完成自動(dòng)化裝配，對(duì)于飛機(jī)上復(fù)雜的曲面或者復(fù)雜結(jié)構(gòu)部分自由度還有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述技術(shù)現(xiàn)狀，而供一種能對(duì)飛機(jī)機(jī)翼或機(jī)身框架進(jìn)行自動(dòng)鉆孔、锪窩和鉚接、集成度高的多功能鉆鉚執(zhí)行器及其工作方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種多功能鉆鉚執(zhí)行器，其中：包括集成化的制孔锪窩模塊、工位轉(zhuǎn)換模塊、插釘模塊、鉚接模塊、法向檢測(cè)模塊、壓力腳模塊以及基準(zhǔn)檢測(cè)模塊，

基準(zhǔn)檢測(cè)模塊用于檢測(cè)并識(shí)別產(chǎn)品上的高精度基準(zhǔn)孔，獲取基準(zhǔn)孔圓心的坐標(biāo)，并與預(yù)期坐標(biāo)進(jìn)行比較，得出位置誤差，從而對(duì)待加工孔的位置進(jìn)行修正；

法向檢測(cè)模塊包括數(shù)個(gè)激光位移傳感器，激光位移傳感器以刀具軸線為中心軸安置，發(fā)射激光束到蒙皮表面，檢測(cè)待加工孔局部微小區(qū)域的刀尖點(diǎn)與孔位實(shí)際法向的偏差，計(jì)算鉆鉚執(zhí)行器末端位姿需要調(diào)整的角度，進(jìn)行法向調(diào)姿使最終刀尖點(diǎn)與孔位法向偏差在規(guī)定范圍內(nèi)，

壓力腳模塊用于在鉆孔之前壓緊工件；

制孔與锪窩模塊用于在工件上制孔與锪窩；

工位轉(zhuǎn)換模塊用于改變鉆鉚執(zhí)行器空間位置，在制孔與锪窩模塊完成工作后將鉚接模塊轉(zhuǎn)換至制孔與锪窩模塊所在位置，并將制孔與锪窩模塊移開；

插釘模塊用于將鉚釘送入鉚接模塊中；

鉚接模塊用于將鉚釘鉚接在工件上的鉆孔中。

為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的具體措施還包括：

上述的壓力腳模塊包括壓力腳電機(jī)、直線導(dǎo)軌、導(dǎo)軌滑塊、第一絲桿連接板、壓力腳氣缸、排屑管路、滾動(dòng)軸承、第二絲桿連接板以及吸管支架，壓力腳電機(jī)與絲桿連接，絲桿穿過第一絲桿連接板，壓力腳氣缸固定在第一絲桿連接板上，壓力腳氣缸輸出端連接第二絲桿連接板，壓力腳氣缸能推動(dòng)第二絲桿連接板相對(duì)于直線導(dǎo)軌滑動(dòng)，滾動(dòng)軸承設(shè)置在壓力腳氣缸輸出端和第二絲桿連接板之間，可以使壓力腳氣缸輸出端和第二絲桿連接板進(jìn)行微小轉(zhuǎn)動(dòng)，使壓力腳模塊下端與工件表面完全貼合，排屑管路固定在吸管支架上用于鉆孔后的廢渣排泄。

上述的制孔與锪窩模塊包括長(zhǎng)度計(jì)量計(jì)、法蘭盤、脫刀氣缸、制孔電機(jī)以及主軸底板，制孔與锪窩模塊主體部分能在主軸底板上前后滑動(dòng)，法蘭盤前端固定刀具，脫刀氣缸能驅(qū)動(dòng)制孔與锪窩模塊移除刀具；制孔電機(jī)為制孔與锪窩提供動(dòng)力，長(zhǎng)度計(jì)量計(jì)用來精確檢測(cè)主軸進(jìn)給量并反饋至控制單元，精確控制主軸锪窩進(jìn)給量。

上述的工位轉(zhuǎn)換模塊包括轉(zhuǎn)換滑塊、轉(zhuǎn)換導(dǎo)軌、伺服電機(jī)、鉚接底板以及主軸底板，鉚接底板與主軸底板都與轉(zhuǎn)換滑塊剛性連接，從而整個(gè)鉆鉚執(zhí)行器末端部分可附隨轉(zhuǎn)換滑塊在轉(zhuǎn)換導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。