本發明涉及一種機器人末端操作器，尤其涉及一種飛機蒙皮鉆鉚加工專用末端操作器。

背景技術：

飛機蒙皮連接質量極大地影響飛機氣動外形的準確性和壽命，而連接質量難以滿足新型飛機對高性能的要求，已成為我國飛機制造業的薄弱環節，鉚接是主要的連接形式，鉆鉚技術的好壞直接制約著飛機制造業，對于國際航空業的競爭具有重大影響。

目前國內航空公司通用的飛機蒙皮鉚接方法仍是人工鉚接，在飛機蒙皮的兩側各有一位工人，一個拿著鉚槍，一個拿著頂鐵，進行鉚接加工，不僅效率低，而且鉚接質量難以保證；而國外自動鉆鉚加工技術已經趨向成熟，由于技術封鎖，國內航空公司購買國外的自動鉆鉚機器人只有制孔功能，插釘和鉚接仍然無法實現自動化。不久前首架國產大飛機c919試飛成功，對于中國的航空制造業來說是一個積極的信號，我國研發具有自主知識產權的自動鉆鉚加工機器人迫在眉睫。

技術實現要素：

出于以上目的，本發明飛機蒙皮鉆鉚加工專用末端操作器，裝配在kuka-r360-2f型工業機器人上，兩個工業機器人對稱布置在飛機蒙皮兩側，通過調整位姿，將飛機蒙皮鉆鉚加工專用末端操作器定位到鉆鉚工位，即可以實現對飛機蒙皮的自動鉆孔、壓窩、插釘、頂緊和鉚接的一系列功能。

本發明飛機蒙皮鉆鉚加工專用末端操作器包括插釘接頭1，頂緊氣缸2，鉚接頭3，鉚接氣缸4，法蘭盤5，鉆孔壓窩組合刀具6，鉆孔電機7，分度盤8，線性模組9和旋轉電機10。

插釘接頭1主體是一個長方體件，兩端各有一個圓柱體凸起，在圓柱體的中心有一通孔，在長方體的一個側面上有一個與長方體側面成一定角度傾斜布置的圓柱體凸起，傾斜布置圓柱體的中心有一通孔，傾斜布置圓柱體和沿長方體長度方向的通孔斜交，形成三通結構。三個孔端分別為進釘口1-1，出釘口1-2和頂緊端入口1-3。進釘口1-1與自動供釘裝置的輸釘管道相連，將輸釘管道輸送來的鉚釘變向并到達出釘口1-2，出釘口1-2在插釘時對準鉚釘孔，頂緊端入口1-3容納頂緊氣缸2的活塞桿前端。

鉆孔壓窩組合刀具6包括切削部分6-1，壓窩部分6-2和刀柄6-3。切削部分6-1為鉆頭在最前端，刀柄6-3的直徑大于切削部分6-1在最后端，壓窩部分6-2為切削部分6-1與刀柄6-3之間的過渡部分，壓窩部分6-2和刀柄6-3之間的過渡部分成45°倒角，可以在蒙皮上壓出45°的窩。

插釘接頭1和頂緊氣缸2組合成插釘頂緊單元，頂緊氣缸2與插釘接頭1的頂緊端入口1-3同軸布置并固聯在分度盤8上，頂緊氣缸2的活塞桿頭部伸入到頂緊端入口1-3中。鉚接頭3和鉚接氣缸4組合成鉚接單元，鉚接頭3安裝在鉚接氣缸4的活塞桿頭部，鉚接氣缸4的缸體固聯在分度盤8上。鉆孔壓窩組合刀具6和鉆孔電機7組合成鉆孔壓窩單元，鉆孔壓窩組合刀具6安裝在鉆孔電機7的電機軸上，鉆孔電機7固聯在分度盤8上。插釘頂緊單元，鉚接單元和鉆孔壓窩單元成120°布置在分度盤8上。線性模組9為進給單元，旋轉電機10安裝在線性模組9的滑塊上，旋轉電機10的軸和分度盤8的中心固聯，法蘭盤5安裝在線性模組9的一端，法蘭盤5的中心軸線與線性模組9的運動方向一致且與分度盤8的回轉軸線垂直相交，法蘭盤5將飛機蒙皮鉆鉚加工專用末端操作器與工業機器人相連。

本發明的飛機蒙皮鉆鉚加工專用末端執行器和通用工業機器人配合使用可以實現對飛機蒙皮的鉆孔、壓窩、插釘、頂緊及鉚接的自動化操作。本發明結構簡單，利用旋轉電機帶動分度盤轉動，實現功能部件的轉換，快速準確。

附圖說明

圖1是本發明飛機蒙皮鉆鉚加工專用末端執行器的主視圖；

圖2是本發明飛機蒙皮鉆鉚加工專用末端執行器的俯視圖；

圖3是本發明飛機蒙皮鉆鉚加工專用末端執行器的插釘接頭1的結構示意圖；

圖4是本發明飛機蒙皮鉆鉚加工專用末端執行器的鉆孔壓窩組合刀具6的結構示意圖；

圖5是本發明飛機蒙皮鉆鉚加工專用末端執行器的工作示意圖。

具體實施例

結合附圖1-5對本發明的具體實施方式進行說明。

本發明飛機蒙皮鉆鉚加工專用末端操作器包括插釘接頭1，頂緊氣缸2，鉚接頭3，鉚接氣缸4，法蘭盤5，鉆孔壓窩組合刀具6，鉆孔電機7，分度盤8，線性模組9和旋轉電機10。

插釘接頭1主體是一個長方體件，兩端各有一個圓柱體凸起，在圓柱體的中心有一通孔，在長方體的一個側面上有一個與長方體側面成一定角度傾斜布置的圓柱體凸起，傾斜布置圓柱體的中心有一通孔，傾斜布置圓柱體和沿長方體長度方向的通孔斜交，形成三通結構。三個孔端分別為進釘口1-1，出釘口1-2和頂緊端入口1-3。進釘口1-1與自動供釘裝置的輸釘管道相連，將輸釘管道輸送來的鉚釘變向并到達出釘口1-2，出釘口1-2在插釘時對準鉚釘孔，頂緊端入口1-3容納頂緊氣缸2的活塞桿前端。

鉆孔壓窩組合刀具6包括切削部分6-1，壓窩部分6-2和刀柄6-3。切削部分6-1為鉆頭在最前端，刀柄6-3的直徑大于切削部分6-1在最后端，壓窩部分6-2為切削部分6-1與刀柄6-3之間的過渡部分，壓窩部分6-2和刀柄6-3之間的過渡部分成45°倒角，可以在蒙皮上壓出45°的窩。

插釘接頭1和頂緊氣缸2組合成插釘頂緊單元，頂緊氣缸2與插釘接頭1的頂緊端入口1-3同軸布置并固聯在分度盤8上，頂緊氣缸2的活塞桿頭部伸入到頂緊端入口1-3中。鉚接頭3和鉚接氣缸4組合成鉚接單元，鉚接頭3安裝在鉚接氣缸4的活塞桿頭部，鉚接氣缸4的缸體固聯在分度盤8上。鉆孔壓窩組合刀具6和鉆孔電機7組合成鉆孔壓窩單元，鉆孔壓窩組合刀具6安裝在鉆孔電機7的電機軸上，鉆孔電機7固聯在分度盤8上。插釘頂緊單元，鉚接單元和鉆孔壓窩單元成120°布置在分度盤8上。線性模組9為進給單元，旋轉電機10安裝在線性模組9的滑塊上，旋轉電機10的軸和分度盤8的中心固聯，法蘭盤5安裝在線性模組9的一端，法蘭盤5的中心軸線與線性模組9的運動方向一致且與分度盤8的回轉軸線垂直相交，法蘭盤5將飛機蒙皮鉆鉚加工專用末端操作器與工業機器人相連。

本發明飛機蒙皮鉆鉚加工專用末端操作器，在使用時裝配在kuka-r360-2f型工業機器人上，形成一個鉆鉚加工機器人，兩個鉆鉚加工機器人對稱布置在飛機蒙皮兩側，形成一套鉆鉚加工機器人系統。開始鉆鉚加工，鉆鉚加工機器人通過調整位姿，將飛機蒙皮鉆鉚加工專用末端操作器定位到鉆鉚工位，首先蒙皮外側機器人的鉆孔壓窩單元到達蒙皮待加工位置，鉆孔電機7啟動鉆孔，進給單元持續進給，鉆孔完畢，鉆孔電機7停止，進給單元繼續進給，完成壓窩。鉆孔壓窩完畢，進給單元退回，旋轉電機10旋轉120°，轉換到插釘頂緊單元到達鉚釘孔的位置，鉆鉚加工機器人調整位姿，插釘接頭1靠近鉚釘孔，插釘接頭1將自動供釘裝置輸送來的鉚釘插進鉚釘孔中，同時頂緊氣缸2的活塞桿頂緊鉚釘沉頭端，同時蒙皮內側的鉆鉚加工機器人調整位姿，鉚接單元到達加工工位，鉚接頭3對準鉚釘，配合外側鉆鉚加工機器人進行鉚接。鉚接完成，內外側工業機器人調整位姿到達下一個蒙皮待加工位置，進入下一個工作循環。

技術特征：

技術總結
飛機蒙皮鉆鉚加工專用末端操作器，包括插釘接頭（1），頂緊氣缸（2），鉚接頭（3），鉚接氣缸（4），法蘭盤（5），鉆孔壓窩組合刀具（6），鉆孔電機（7），分度盤（8），線性模組（9）和旋轉電機（10）。本裝置和通用工業機器人配合使用可以實現對飛機蒙皮的鉆孔、壓窩、插釘、頂緊及鉚接的自動化操作。本發明結構簡單，利用旋轉電機帶動分度盤轉動，實現功能部件的轉換，快速準確。

技術研發人員：張付祥
受保護的技術使用者：河北科技大學
技術研發日：2017.06.28
技術公布日：2017.10.17