[發明專利]接觸式曲面壁板法向測量與锪窩深度補償裝置及測量方法

有效

• 申請號: 202010202323.4
• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN111331431B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 章易鐮;王宇晗;范云飛
• 申請（專利權）人: 上海拓璞數控科技股份有限公司
• 主分類號: B23Q17/22
• 分類號: B23Q17/22;B23B49/00;G01B21/00
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種接觸式曲面壁板法向測量與锪窩深度補償裝置及測量方法，包括：伺服電機與單軸驅動器的絲杠同軸并由聯軸器連接；單軸驅動器固定在測量裝置支架的上面；拖鏈支架固定在測量裝置支架的側面；法向測量組件安裝支架固定于單軸驅動器，拖鏈的固定端和自由端分別與拖鏈支架和法向測量組件安裝支架固定連接，長度計安裝支架固定在法向測量組件安裝支架上；長度計安裝支架與支架蓋板對長度計實現緊密的夾持，在長度計安裝支架前端安裝長度計限位塊；本發明實現了一種既可對外側具有桁條等復雜結構的曲面工件進行高精度、高可靠性的法向測量，又可以在對曲面工件上進行锪窩時補償锪窩深度的裝置與方法。

技術領域

本發明涉及機械加工領域，具體地，涉及自動化航天裝配的法向測量裝置及方法，尤其是可適用于具有桁條的曲面壁板制孔的高精度法向測量，以及接觸式曲面壁板法向測量與锪窩深度補償裝置及測量方法，更為具體地，涉及接觸式曲面壁板法向測量與锪窩深度補償裝置及測量方法。

背景技術

在自動制孔設備中，對曲率大于零的工件進行高精度的曲面法向測量是保障制孔垂直度的重要方法。而制孔垂直度是影響連接質量的重要因素，有研究表明，當孔垂直度超過2°時，連接的強度將降低57％。因此，高精度的法向測量技術可為連接強度帶來很大提升。

對自動制孔設備來說，锪窩深度控制是同樣一項影響裝配質量的重要技術指標。控制锪窩深度的目的在于避免出現因鉚釘、螺釘釘頭超出或陷入壁板表面，從而引起航空航天器出現疲勞強度的損失，影響其使用壽命或者隱身性能。

現有的曲面法向測量裝置與方法普遍存在以下缺陷：

(1)現有的曲面法向測量裝置一般在無遮蔽的曲面上進行測量，無法有效的對表面有較復雜結構(如，桁條)的曲面進行測量；

(2)現有窩深控制限于將壓緊裝置腳口與進給軸運動獨立，并使用絕對光柵尺測量壓緊裝置腳口的相對于基體的進給量來為锪窩刀具的進給量進行補償，但是在對較大曲率的曲面工件進行锪窩時刀具與工件表面的起始接觸位置與壓緊裝置腳口的接觸位置仍有偏差。

專利文獻CN204064269U(申請號：201420430291.3)公開了一種接觸式法向測量裝置，它包括一個作為基礎的殼體，該殼體的幾何中心處開設有一圓心孔，在殼體的下部活動鏈接有一個球面基體，這個球面基體與殼體之間為球面連接。當固定連接于球面基體的壓力腳貼緊曲面時，球面基體通過與殼體的球面連接進行轉動，通過檢測這個轉動的角度間接完成對曲面上此處法向的測量。其球面基體與壓緊裝置腳口間的距離較近，在面對復雜結構曲面時，易發生干涉，無法對桁條附近區域進行測量。且當工件表面曲率較大時，無法對實際刀具起始接觸位置與理論的刀具起始接觸位置之間的偏差進行補償，見圖6。

專利文獻CN108015312B(申請號：201711056976.0)公開了一種用于機器人高精度制孔與锪窩的末端執行器，包括：主軸及其進給單元、法向測量裝置及其驅動單元、基準孔視覺定位單元以及導軌安裝板，其中：所述主軸及其給進單元安裝在所述導軌安裝板上；所述法向測量裝置安裝所述導軌安裝板的一端；所述基準孔視覺定位單元安裝在所述導軌安裝板的背面。本發明結構緊湊，并包含多個功能模塊，包括位移檢測模塊、法向測量模塊、基準孔視覺定位模塊，增加測量可靠性；本發明的位移檢測模塊能夠檢測刀具進給量、工件夾緊與加工時工件的變形量，并對其進行補償。該專利僅對曲面壁板在受壓時所發生的型變量進行了锪窩深度補償。同樣地，無法對(如圖片5中所示)因大曲率工件被壓緊后，表面突入壓緊裝置腳口內而引起的锪窩起始位置偏差做出有效補償。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種接觸式曲面壁板法向測量與锪窩深度補償裝置及測量方法。

根據本發明提供的一種接觸式曲面壁板法向測量與锪窩深度補償裝置，包括：

拖鏈1、拖鏈支架2、法向測量組件安裝支架3、長度計安裝支架4、支架蓋板5、長度計6、伺服電機7、單軸驅動器8、測量裝置支架9和長度計限位塊10；