[发明专利]制孔末端执行器及制孔系统

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种制孔末端执行器及制孔系统。

背景技术

在飞机装配中，铆接是应用最广泛的连接方式，铆接的第一步工艺是钻孔，孔的尺寸和孔壁质量，都将严重影响着铆缝的强度。据统计，飞机机体疲劳失效事故的70％是源于结构连接部位，其中80％的疲劳裂纹产生于连接孔处，因此连接孔的质量对飞机寿命有着至关重要的影响。飞机上有上百万的连接孔，传统的手工铆接不仅效率低、工人劳动强度大，而且铆接孔的质量难以得到保证，在飞机的装配过程中会导致机构连接的不稳定，进而影响飞机的寿命。

随着科技的迅速发展，工业机器人在很多领域都有应用，工业机器人正在取代人工完成某些重复性、劳动强度大、工作环境恶劣的工作。以机器人制孔系统为例，现在的机器人制孔系统可分为工业机器人制孔系统、爬壁机器人制孔系统和柔性轨道机器人制孔系统，末端执行器是制孔系统的最终执行机构。但是，由于在钻孔过程中，工件发生变形，压脚位移不断变化，很难检测出变化量，忽略其影响，则使钻头进给距离有很大误差，导致孔的锪窝精度不高。

发明内容

本发明提供一种制孔末端执行器及制孔系统，用以解决钻孔时由于工件变形无法保证制孔精度的问题，从而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题。

本公开的其它特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的第一方面，提供一种制孔末端执行器，包括压紧模块和主轴-进给模块，所述压紧模块包括压紧气缸和压紧结构，所述压紧结构与所述主轴-进给模块刚性连接。

本公开的一种示例性实施例中，所述压紧结构包括一连接件和压脚，所述压紧气缸的活塞杆与所述连接件固定连接，用于驱动所述连接件移动，所述压脚和主轴-进给模块安装在所述连接件上。

本公开的一种示例性实施例中，所述连接件包括一下支撑座，所述压脚和主轴-进给模块安装在所述下支撑座的相对两侧，所述下支撑座上具有与所述主轴-进给模块的主轴配合的第一过孔。

本公开的一种示例性实施例中，所述压脚的形状为筒状，所述筒状压脚与所述第一过孔同轴设置。

本公开的一种示例性实施例中，所述制孔末端执行器还包括吸屑模块，所述吸屑模块通过所述筒状压脚吸走钻孔时形成的碎屑。

本公开的一种示例性实施例中，所述制孔末端执行器还包括法线检测模块，用于检测制孔点处的预设法线；所述法线检测模块包括多个激光传感器，所述多个激光传感器安装在所述压脚上。

本公开的一种示例性实施例中，所述主轴-进给模块包括上支撑板、下支撑板、位于所述上支撑板和下支撑板之间的中间支撑板，所述下支撑板安装在下支撑座上，所述下支撑板上具有与所述第一过孔位置对应的第二过孔，所述上支撑板和下支撑板之间设置有至少两个导向轴，所述导向轴穿过所述中间支撑板上的第三过孔，且所述导向轴的一端固定在所述上支撑板上，另一端固定在所述下支撑板上；

所述主轴-进给模块还包括进给电机和主轴电机，所述进给电机固定在所述上支撑板上，所述主轴电机固定在所述中间支撑板上，所述进给电机通过丝杠驱动所述中间支撑板沿着所述导向轴移动，带动所述主轴电机移动。

本公开的一种示例性实施例中，所述制孔末端执行器还包括调姿模块，所述调姿模块包括万向球和关节轴承，所述万向球安装在所述上支撑板与上，所述上支撑板上具有一尾轴，所述尾轴安装在所述关节轴承上，所述调姿模块带动所述尾轴运动，从而带动所述上支撑板运动，对所述压紧模块和主轴-进给模块进行调姿。

本公开的一种示例性实施例中，所述制孔末端执行器还包括限位模块，所述限位模块包括：

连接板，所述连接板的一端固定在所述上支撑板上，另一端固定在所述下支撑板上；

多个限位开关，安装在所述连接板上，相邻两个限位开关间隔预设的距离，用于获取所述主轴电机和中间支撑板的位置参数；

报警单元，当接收到设定的一个限位开关发送的位置参数时，所述报警单元发出限位信号；

所述制孔末端执行器还包括控制单元，当所述控制单元接收到所述限位信号后，关闭所述进给电机。

本公开的一种示例性实施例中，所述压紧模块还包括直线导轨和设置在所述直线导轨上的导轨滑块，所述连接件固定在所述导轨滑块上。

根据本公开的第二方面，提供一种制孔系统，包括机械手臂和上述任意一种制孔末端执行器，所述机械手臂通过法兰连接板与所述压紧气缸连接。