[发明专利]一种多功能钻铆执行器及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空制造业自动化装配技术领域，尤其涉及通过真空吸盘将自身吸附在飞机蒙皮表面，从而对飞机机翼或机身框架进行自动钻孔、锪窝以及铆接的高集成、多功能末端执行器，具体的说，是一种多功能钻铆执行器及其工作方法。

背景技术

随着当代飞机制造的发展，人们对飞机性能要求的不断提高，传统的飞机装配已经不能满足其需求，自动化装配技术得到了越来越广泛的应用。飞机自动化装配系统主要沿着两个方向发展：一种是成本较高的、适用于大批量产品的大型专用自动化装配系统，如MPAC、VPAC等；另一种是成本较低的、适用于小批量产品的轻型自动化装配系统，该种系统以轻型化、柔性化、模块化、成本低的优势成为飞机自动装配系统的发展方向之一，其典型代表有基于工业机器臂的自动装配系统、柔性轨道自动化装配系统、轻型自主爬行自动化装配系统。轻型自动化装配系统是在装配效率、系统柔性和设备成本之间折衷的一种方案，受到国内外业界的普遍重视。

多功能末端执行器是轻型自动化装配系统的关键技术之一，它关系着整个轻型自动化装配系统制孔效率与制孔质量。它主要是用来对飞机机翼或机身框架进行自动钻孔、锪窝以及铆接的一种高集成设备。多功能末端执行器用于飞机自动化装配加工为当代飞机制造自动化领域的技术热点和前沿性领域。目前的国内外轻型自动化装配系统末端执行器部分在结构以及功能上存在以下缺不足：

1)        目前大部分轻型自动化装配系统的末端执行器在功能上还不够完善，仅可以完成对工件的制孔和锪窝任务，铆接任务仍由人工实现，生产效率有待提高；

2)        目前自动化装配系统的末端执行机器部分虽然能够实现基本的功能，但末端部分在结构上不够紧凑，重量体积过大，影响了成本、制孔质量与制孔效率；

目前的大部分末端执行器大多以工业机器臂或柔性轨道为基体完成自动化装配，对于飞机上复杂的曲面或者复杂结构部分自由度还有待提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，而供一种能对飞机机翼或机身框架进行自动钻孔、锪窝和铆接、集成度高的多功能钻铆执行器及其工作方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种多功能钻铆执行器，其中：包括集成化的制孔锪窝模块、工位转换模块、插钉模块、铆接模块、法向检测模块、压力脚模块以及基准检测模块，

基准检测模块用于检测并识别产品上的高精度基准孔，获取基准孔圆心的坐标，并与预期坐标进行比较，得出位置误差，从而对待加工孔的位置进行修正；

法向检测模块包括数个激光位移传感器，激光位移传感器以刀具轴线为中心轴安置，发射激光束到蒙皮表面，检测待加工孔局部微小区域的刀尖点与孔位实际法向的偏差，计算钻铆执行器末端位姿需要调整的角度，进行法向调姿使最终刀尖点与孔位法向偏差在规定范围内，

压力脚模块用于在钻孔之前压紧工件；

制孔与锪窝模块用于在工件上制孔与锪窝；

工位转换模块用于改变钻铆执行器空间位置，在制孔与锪窝模块完成工作后将铆接模块转换至制孔与锪窝模块所在位置，并将制孔与锪窝模块移开；

插钉模块用于将铆钉送入铆接模块中；

铆接模块用于将铆钉铆接在工件上的钻孔中。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的压力脚模块包括压力脚电机、直线导轨、导轨滑块、第一丝杆连接板、压力脚气缸、排屑管路、滚动轴承、第二丝杆连接板以及吸管支架，压力脚电机与丝杆连接，丝杆穿过第一丝杆连接板，压力脚气缸固定在第一丝杆连接板上，压力脚气缸输出端连接第二丝杆连接板，压力脚气缸能推动第二丝杆连接板相对于直线导轨滑动，滚动轴承设置在压力脚气缸输出端和第二丝杆连接板之间，可以使压力脚气缸输出端和第二丝杆连接板进行微小转动，使压力脚模块下端与工件表面完全贴合，排屑管路固定在吸管支架上用于钻孔后的废渣排泄。

上述的制孔与锪窝模块包括长度计量计、法兰盘、脱刀气缸、制孔电机以及主轴底板，制孔与锪窝模块主体部分能在主轴底板上前后滑动，法兰盘前端固定刀具，脱刀气缸能驱动制孔与锪窝模块移除刀具；制孔电机为制孔与锪窝提供动力，长度计量计用来精确检测主轴进给量并反馈至控制单元，精确控制主轴锪窝进给量。

上述的工位转换模块包括转换滑块、转换导轨、伺服电机、铆接底板以及主轴底板，铆接底板与主轴底板都与转换滑块刚性连接，从而整个钻铆执行器末端部分可附随转换滑块在转换导轨上运动。