[發明專利]一種幾何-力在線感知鉆鉚壓力腳裝置及在線感知方法

有效

• 申請號: 202210414120.0
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN115008257B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 程暉;王嵐;趙安安;張開富;駱彬;杜坤鵬;鄭煒;李輝
• 申請（專利權）人: 西北工業大學;中航西安飛機工業集團股份有限公司
• 主分類號: B23Q17/22
• 分類號: B23Q17/22;B21J15/02;B21J15/28;B23Q17/09
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發明公開了一種幾何?力在線感知鉆鉚壓力腳裝置及在線感知方法。該裝置包括：安裝在末端執行器上的壓力腳主體、快換鎖緊機構、壓力腳安裝板以及傳感器組；所述快換鎖緊機構用于連接所述壓力腳主體與所述壓力腳安裝板；所述傳感器組用于實時監測所述壓力腳主體在鉆鉚過程中幾何與力的因素。本發明能夠實現鉆削力、鉚接力的在線監測以及完成壓力腳裝置的輕量化設計。

技術領域

本發明涉及飛機裝配自動鉆鉚技術領域，特別是涉及一種幾何-力在線感知鉆鉚壓力腳裝置及在線感知方法。

背景技術

采用自動鉆鉚技術實現飛機壁板的制孔和鉚接是提高飛機裝配質量與效率的有效途徑。壓力腳裝置是鉆鉚末端執行器中決定制孔垂直度、控制壁板變形與減少層間毛刺的關鍵模塊，其結構與功能直接影響連接接頭的可靠性。

制孔垂直度是影響孔加工質量的關鍵幾何因素之一，若孔的垂直度精度較差，則會導致孔徑偏差，直接影響飛機裝配的連接質量，進而導致接頭連接的不穩定。在飛機裝配中，通常是多層結構件進行一次性鉆削加工，鉆頭切削刃多次進出不同材料，鉆削力在整個加工過程中發生很大波動，鉆削力直接影響鉆削熱的產生、孔壁加工質量和刀具磨損程度，尤其是在加工復合材料時，通過控制鉆削力可以有效減少分層損傷。目前國內的大多數壓力腳裝置僅實現了法向檢測功能，未能實現鉆鉚過程中幾何與力因素的實時監測。

隨著工業互聯網、大數據分析技術的逐漸成熟，飛機裝配逐步邁入智能化階段。一方面，在飛機產量不斷提升的形勢下，自動鉆鉚生產線逐漸暴露出工藝數據離散、制造執行缺乏異常處理和動態補償等問題；另一方面，針對狹小裝配空間下復雜曲率壁板的制孔連接難題，對壓力腳裝置提出了更高的可達性要求，自動裝配系統向輕量化、高度集成化發展已成為必然趨勢。

發明內容

本發明的目的是提供一種幾何-力在線感知鉆鉚壓力腳裝置及在線感知方法，實現鉆削力、鉚接力的在線監測以及完成壓力腳裝置的輕量化設計。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種幾何-力在線感知鉆鉚壓力腳裝置，包括：安裝在末端執行器上的壓力腳主體、快換鎖緊機構、壓力腳安裝板以及傳感器組；所述快換鎖緊機構用于連接所述壓力腳主體與所述壓力腳安裝板；所述傳感器組用于實時監測所述壓力腳主體在鉆鉚過程中幾何與力的因素。

可選地，所述壓力腳主體包括吸屑管、壓力腳筒、限位球軸承座、壓力腳轉盤、壓力腳壓頭、復位彈簧、彈簧緊固件和吹屑盒；所述吸屑管和所述吹屑盒分別安裝于所述壓力腳筒的下端和上端，與所述壓力角筒形成排屑通路；所述限位球軸承座通過螺紋連接安裝在所述壓力腳筒的前端，所述壓力腳轉盤通過所述復位彈簧和彈簧緊固件與所述限位球軸承座球面接觸；所述壓力腳壓頭通過銷定位和磁鐵吸附連接于壓力腳轉盤。

可選地，所述快換鎖緊機構包括鎖緊環、止動銷、鎖緊外圈和鎖緊內圈；所述鎖緊環的前端通過螺紋連接安裝于所述壓力腳筒的末端，所述鎖緊環與所述鎖緊外圈和所述鎖緊內圈定位并對接。

可選地，所述傳感器組包括線性位移傳感器、壓力傳感器、激光測距傳感器和光電傳感器光電傳感器連接件；

多個所述線性位移傳感器環向均勻安裝在所述限位球軸承座上，與所述壓力角轉盤的后端面呈點接觸；

多個所述壓力傳感器環向均勻安裝在所述鎖緊內圈上，用于實時監測所述壓力腳壓頭接觸壁板的壓緊力；

所述激光測距傳感器通過螺紋連接安裝在所述壓力腳安裝板的右側；

所述光電傳感器安裝于所述壓力腳安裝板的右側端面。

可選地，所述鎖緊環的末端具有多個定位柱銷。

可選地，所述限位球軸承座具有多個凸臺和多個安裝夾；多個所述線性位移傳感器環向均勻安裝在所述安裝夾上。