[实用新型]一种曲面自动制孔末端执行器无效
申请号: | 201020666020.X | 申请日: | 2010-12-17 |
公开(公告)号: | CN202037356U | 公开(公告)日: | 2011-11-16 |
发明(设计)人: | 王兴松;张来喜 | 申请(专利权)人: | 东南大学 |
主分类号: | B23B47/00 | 分类号: | B23B47/00;B23B49/00 |
代理公司: | 南京天翼专利代理有限责任公司 32112 | 代理人: | 王清义 |
地址: | 210096 *** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 曲面 自动 末端 执行 | ||
技术领域
本实用新型属于自动化制造领域,具体来说,涉及一种曲面自动制孔末端执行器,尤其适用于飞机翼面的自动制孔。
背景技术
目前飞机结构件采用的主要连接方法仍是机械连接,一架大型飞机上大约有150~200万个连接件。在飞机的各种安全故障中,机体损伤的故障数量已占到总故障数量的30%以上,因此,飞机的总寿命主要决定于机体的寿命。疲劳破坏是飞机机体丧失工作能力的根本原因,其中75%~80%的疲劳破坏发生在机体结构的连接孔处。为了满足现代大型飞机长寿命、高可靠性、低成本和高效率制造的要求,可通过各种技术途径改善各连接点的技术状态(表面质量、配合性质、结构形式等),大量采用长寿命连接技术,实现飞机结构高质量和高效率装配,其中一个很重要的途径是通过自动化设备进行自动精密制孔,提高制孔质量。
现代大型飞机外形、结构复杂,零件数量多(达300余万件),内部空间紧凑,协调关系复杂,装配和安装的工作通路差,其中飞机装配劳动量占整个飞机制造劳动量的50%以上。因此,飞机装配是一项技术难度大、涉及学科领域多的综合性集成技术,在很大程度上决定了飞机的最终质量、制造成本和周期,是整个飞机制造过程的龙头、关键和核心技术。
借助于高刚性和预先的结构设计,以及先进的自动控制技术,常规的自动化制造技术可以将加工误差控制在微小的的范围之内,因此使得精密制造或装配成为了可能。在飞机装配中,传统的做法是,根据飞机机构特定的装配要求来定制用户所需的机床。飞机的结构一般都比较庞大,高精度装配的结果往往是装配设备的大型化、高刚性、高成本、设备用途太专一,并且需要配套固定型架或自动托架,其投资也是巨大的。随着飞机部件尺寸的增大,这种形式的自动化装配在实践当中受到了很大的限制,某种程度上,由于传统自动化装配的成本过于昂贵,不得不退而采用手工装配。手工装配的问题是,随着飞机部件尺寸的增大,装配的成本也随之增大,同时手工装配的错误经常导致产生高昂的维修费用,零部件的报废以及装配周期的延误。
现有工业机械臂主要是面向汽车,家电,陶瓷等行业,工作空间相对较小,负载能力较低。如果开发大范围、大负载的工业机械臂,又难以解决高精度与大工作空间的矛盾。轻便的自动化设备为飞机柔性装配提供了另一种选择。它牺牲了整体精度而追求局部精度,并在部件层面上充分利用了飞机部件自身特点,而且质量轻,更经济,可以分配到作 业现场或依附到飞机部件上,不需要大的安装场地,而且设备的造价变得低廉许多。机器人制孔技术是飞机柔性装配技术的一个重要应用和研究方向,由于机器人自动制孔系统可以沿纵向长距离移动,能够完成对飞机的各个部分进行钻铆加工而无需移动工件,与传统的自动钻铆加工方式相比,大大提高了加工精度和效率,因此在国外已得到广泛的研究和应用。但由于现有机器人刚度和精度低、负载小,使得传统的机器人在飞机装配上的应用水平低。
综上所述,研究开发具有传统制孔机器人轻便、灵活及成本低的优点,并且具有较高刚性、较大负载承受力和高精度,满足飞机自动化装配的要求的柔性曲面制孔机器人是飞机柔性装配技术的一个重要应用和研究方向,多功能制孔末端执行器是关键技术之一。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供可以测量所制孔坐标点曲面法线方向,调整制孔主轴至法向方向,并由压紧单元对制孔处实施压紧的曲面自动制孔末端执行器。
本实用新型曲面自动制孔末端执行器,包括制孔单元1、压紧单元2、法向测量单元3、定位圈4、二维法向调整单元5、外支撑圈6;制孔单元1和压紧单元2固定在定位圈4上;二维法向调整单元5与带动其绕Y轴转动的设置在外支撑圈6上的Y轴转动动力机构58相连;定位圈4与带动其绕X轴转动的设置在二维法向调整单元5上的X轴转动动力机构54相连;压紧单元2包括压紧动力机构25、在压紧动力机构25的带动下沿z轴移动的支撑架21、与支撑架21通过球关节连接的压紧头23,压紧头23上开有可通过制孔主轴的通孔26;制孔单元1包括制孔动力机构、在制孔动力机构的带动下沿z轴移动的制孔主轴单元12;制孔主轴单元包括可以转动的制孔主轴,制孔主轴与支撑架21上的球关节同轴;法向测量单元3包括固定在压紧头23背面的测板31、四个用于检测测板31移动距离的位移传感器32,位移传感器32设置在支撑架21上、且均布在制孔主轴的圆周方向上。
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