制孔末端執(zhí)行器及制孔系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種制孔末端執(zhí)行器及制孔系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在飛機裝配中，鉚接是應(yīng)用最廣泛的連接方式，鉚接的第一步工藝是鉆孔，孔的尺寸和孔壁質(zhì)量，都將嚴重影響著鉚縫的強度。據(jù)統(tǒng)計，飛機機體疲勞失效事故的70%是源于結(jié)構(gòu)連接部位，其中80%的疲勞裂紋產(chǎn)生于連接孔處，因此連接孔的質(zhì)量對飛機壽命有著至關(guān)重要的影響。飛機上有上百萬的連接孔，傳統(tǒng)的手工鉚接不僅效率低、工人勞動強度大，而且鉚接孔的質(zhì)量難以得到保證，在飛機的裝配過程中會導(dǎo)致機構(gòu)連接的不穩(wěn)定，進而影響飛機的壽命。
[0003]隨著科技的迅速發(fā)展，工業(yè)機器人在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用，工業(yè)機器人正在取代人工完成某些重復(fù)性、勞動強度大、工作環(huán)境惡劣的工作。以機器人制孔系統(tǒng)為例，現(xiàn)在的機器人制孔系統(tǒng)可分為工業(yè)機器人制孔系統(tǒng)、爬壁機器人制孔系統(tǒng)和柔性軌道機器人制孔系統(tǒng)，末端執(zhí)行器是制孔系統(tǒng)的最終執(zhí)行機構(gòu)。但是，由于在鉆孔過程中，工件發(fā)生變形，壓腳位移不斷變化，很難檢測出變化量，忽略其影響，則使鉆頭進給距離有很大誤差，導(dǎo)致孔的锪窩精度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種制孔末端執(zhí)行器及制孔系統(tǒng)，用以解決鉆孔時由于工件變形無法保證制孔精度的問題，從而至少在一定程度上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷而導(dǎo)致的一個或多個問題。
[0005]本公開的其它特性和優(yōu)點將通過下面的詳細描述變得顯然，或部分地通過本公開的實踐而習(xí)得。
[0006]根據(jù)本公開的第一方面，提供一種制孔末端執(zhí)行器，包括壓緊模塊和主軸-進給模塊，所述壓緊模塊包括壓緊氣缸和壓緊結(jié)構(gòu)，所述壓緊結(jié)構(gòu)與所述主軸-進給模塊剛性連接。
[0007]本公開的一種示例性實施例中，所述壓緊結(jié)構(gòu)包括一連接件和壓腳，所述壓緊氣缸的活塞桿與所述連接件固定連接，用于驅(qū)動所述連接件移動，所述壓腳和主軸-進給模塊安裝在所述連接件上。
[0008]本公開的一種示例性實施例中，所述連接件包括一下支撐座，所述壓腳和主軸-進給模塊安裝在所述下支撐座的相對兩側(cè)，所述下支撐座上具有與所述主軸-進給模塊的主軸配合的第一過孔。
[0009]本公開的一種示例性實施例中，所述壓腳的形狀為筒狀，所述筒狀壓腳與所述第一過孔同軸設(shè)置。
[0010]本公開的一種示例性實施例中，所述制孔末端執(zhí)行器還包括吸肩模塊，所述吸肩模塊通過所述筒狀壓腳吸走鉆孔時形成的碎肩。
[0011]本公開的一種示例性實施例中，所述制孔末端執(zhí)行器還包括法線檢測模塊，用于檢測制孔點處的預(yù)設(shè)法線；所述法線檢測模塊包括多個激光傳感器，所述多個激光傳感器安裝在所述壓腳上。
[0012]本公開的一種示例性實施例中，所述主軸-進給模塊包括上支撐板、下支撐板、位于所述上支撐板和下支撐板之間的中間支撐板，所述下支撐板安裝在下支撐座上，所述下支撐板上具有與所述第一過孔位置對應(yīng)的第二過孔，所述上支撐板和下支撐板之間設(shè)置有至少兩個導(dǎo)向軸，所述導(dǎo)向軸穿過所述中間支撐板上的第三過孔，且所述導(dǎo)向軸的一端固定在所述上支撐板上，另一端固定在所述下支撐板上；
[0013]所述主軸-進給模塊還包括進給電機和主軸電機，所述進給電機固定在所述上支撐板上，所述主軸電機固定在所述中間支撐板上，所述進給電機通過絲杠驅(qū)動所述中間支撐板沿著所述導(dǎo)向軸移動，帶動所述主軸電機移動。
[0014]本公開的一種示例性實施例中，所述制孔末端執(zhí)行器還包括調(diào)姿模塊，所述調(diào)姿模塊包括萬向球和關(guān)節(jié)軸承，所述萬向球安裝在所述上支撐板與上，所述上支撐板上具有一尾軸，所述尾軸安裝在所述關(guān)節(jié)軸承上，所述調(diào)姿模塊帶動所述尾軸運動，從而帶動所述上支撐板運動，對所述壓緊模塊和主軸-進給模塊進行調(diào)姿。
[0015]本公開的一種示例性實施例中，所述制孔末端執(zhí)行器還包括限位模塊，所述限位模塊包括:
[0016]連接板，所述連接板的一端固定在所述上支撐板上，另一端固定在所述下支撐板上;
[0017]多個限位開關(guān)，安裝在所述連接板上，相鄰兩個限位開關(guān)間隔預(yù)設(shè)的距離，用于獲取所述主軸電機和中間支撐板的位置參數(shù)；
[0018]報警單元，當接收到設(shè)定的一個限位開關(guān)發(fā)送的位置參數(shù)時，所述報警單元發(fā)出限位信號；
[0019]所述制孔末端執(zhí)行器還包括控制單元，當所述控制單元接收到所述限位信號后，關(guān)閉所述進給電機。
[0020]本公開的一種示例性實施例中，所述壓緊模塊還包括直線導(dǎo)軌和設(shè)置在所述直線導(dǎo)軌上的導(dǎo)軌滑塊，所述連接件固定在所述導(dǎo)軌滑塊上。
[0021]根據(jù)本公開的第二方面，提供一種制孔系統(tǒng)，包括機械手臂和上述任意一種制孔末端執(zhí)行器，所述機械手臂通過法蘭連接板與所述壓緊氣缸連接。
[0022]上述技術(shù)方案中，設(shè)置制孔末端執(zhí)行器的壓緊結(jié)構(gòu)與主軸-進給模塊剛性連接，從而在制孔過程中，能夠驅(qū)動壓緊結(jié)構(gòu)與主軸-進給模塊整體式壓緊工件，即使在鉆孔過孔中工件發(fā)生變形，也能保證所述主軸-進給模塊的進給量與鉆孔深度一致，且鉆孔的法線始終保持一致，提高制孔質(zhì)量。
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1A表示本發(fā)明實施例中制孔末端執(zhí)行器在第一方向上的視圖；
[0025]圖1B表示本發(fā)明實施例中制孔末端執(zhí)行器在第二方向上的視圖；
[0026]圖1C表示本發(fā)明實施例中制孔末端執(zhí)行器在第三方向上的視圖；
[0027]圖2A表示本發(fā)明實施例中主軸-進給模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2B表示本發(fā)明實施例中主軸-進給模塊的爆炸圖；
[0029]圖3A表示本發(fā)明實施例中主軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3B表示本發(fā)明實施例中主軸的剖視圖；
[0031]圖4A表示本發(fā)明實施例中調(diào)姿模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖4B表示本發(fā)明實施例中姿態(tài)調(diào)整模塊爆炸視圖。
[0033]圖5表示本發(fā)明實施例中法向檢測模塊處的局部結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0034]現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例性實施例。然而，示例性實施例能夠以多種形式實施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本公開將全面和完整，并將示例性實施例的構(gòu)思全面地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中，相同的附圖標記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略它們的詳細描述。
[0035]此外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個或更多實施例中。在下面的描述中，提供許多具體細節(jié)從而給出對本公開的實施例的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，可以實踐本公開的技術(shù)方案而沒有所述特定細節(jié)中的一個或更多，或者可以采用其它的組件、步驟等。在其它情況下，不詳細示出或描述公知結(jié)構(gòu)以避免模糊本公開的各方面。
[0036]結(jié)合圖1A-圖1C所示，本發(fā)明實施例中的制孔末端執(zhí)行器包括壓緊模塊和主軸-進給模塊，所述壓緊模塊包括壓緊氣缸3和壓緊結(jié)構(gòu)，所述壓緊氣缸3用于驅(qū)動所述壓緊結(jié)構(gòu)壓緊待制孔的工件。
[0037]所述壓緊結(jié)構(gòu)與所述主軸-進給模塊剛性連接，尤其地，在所述主軸-進給模塊的進給方向上，所述壓緊結(jié)構(gòu)與所述主軸-進給模塊剛性連接，從而所述壓緊結(jié)構(gòu)與所述主軸-進給模塊能夠整體式壓緊工件，即使在鉆孔過程中，工件發(fā)生變形，也能保證所述主軸-進給模塊的進給量與鉆孔深度一致，且鉆孔的法線始終保持一致，提高制孔質(zhì)量。
[0038]其中，剛性連接是指所述壓緊結(jié)構(gòu)與所述主軸-進給模塊之間的距離固定不變，從而在所述壓緊氣缸驅(qū)動所述壓緊結(jié)構(gòu)壓緊工件時，能夠帶動所述主軸-進給模塊也壓緊工件，使得所述壓緊結(jié)構(gòu)與所述主軸-進給模塊整體式壓緊工件。
[0039]所述主軸-進給模塊包括主軸模塊和進給模塊，所述主軸模塊包括主軸電機131和主軸110，主軸110的端部安裝有用于鉆孔的鉆锪一體刀101，結(jié)合圖3A和3B所示，主軸電機131的轉(zhuǎn)動帶動鉆锪一體刀101進行制孔。所述進給模塊包括進給電機118，進給電機118通過絲杠126驅(qū)動所述主軸模塊進給，結(jié)合圖2A和2B，使得鉆锪一體刀101沿制孔處的法線方向推進，制備具有預(yù)設(shè)深度的孔。
[0040]在實際應(yīng)用過程中，根據(jù)加工材料的不同，選擇不同的進給速度與主軸110的旋轉(zhuǎn)速度，實現(xiàn)高精度、高質(zhì)量鉆孔。
[0041]本發(fā)明實施例中的制孔末端執(zhí)行器還包括調(diào)姿模塊、法線檢測模塊和吸肩模塊。在制孔前，所述法線檢測模塊用于檢測制孔點處的預(yù)設(shè)法線方