[发明专利]一种基于工业机器人的超声振动自动制孔系统

说明书

本发明涉及飞机制造设备技术领域，具体公开了一种基于工业机器人的超声振动自动制孔系统，该基于工业机器人的超声振动自动制孔系统包括控制系统、工业机器人以及制孔末端执行器，制孔末端执行器固定在工业机器人上，工业机器人和制孔末端执行器均与控制系统电连接，制孔末端执行器包括制孔刀具，基于工业机器人的超声振动自动制孔系统还包括超声振动钻削刀柄和超声电源，超声振动钻削刀柄与制孔刀具相连，超声振动钻削刀柄与超声电源电连接，超声振动钻削刀柄与超声电源均与控制系统电连接，能够有效降低制孔的轴向力，进而抑制制孔缺陷的产生。

技术领域

本发明涉及飞机制造设备技术领域，尤其涉及一种基于工业机器人的超声振动自动制孔系统。

背景技术

随着航空产业的飞速发展，目前对于轻质高强材料的需求不断增加。碳纤维复合材料由于具有高比强度、高比模量、疲劳减震性能好、耐腐蚀、可设计性强等特点，在飞机制造领域的应用越来越广。由复合材料制成的结构件需要通过螺栓或铆钉连接方式与其它结构件进行装配连接，这就需要在复合材料制成的结构件上加工大量的连接孔，据统计，飞机机体的疲劳破坏70％来源于结构件连接部位，其中连接孔处产生的疲劳裂纹占80％以上，因此，连接孔的质量对飞机的抗疲劳性能以及可靠性有着重要的影响。

碳纤维复合材料由碳纤维预浸料经过层叠、热压固化制成，其固有的层铺结构会导致各向异性，且层间强度较低。在传统的手工制孔以及机器人自动制孔中，由于钻削轴向力较大，复合材料极易产生分层、撕裂、毛刺等缺陷。

发明内容

根据本发明的一个方面，本发明提供一种基于工业机器人的超声振动自动制孔系统，能够有效降低制孔的轴向力，进而抑制制孔缺陷的产生。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于工业机器人的超声振动自动制孔系统，包括控制系统、工业机器人以及制孔末端执行器，上述制孔末端执行器固定在上述工业机器人上，上述工业机器人和上述制孔末端执行器均与上述控制系统电连接，上述制孔末端执行器包括制孔刀具，上述基于工业机器人的超声振动自动制孔系统还包括超声振动钻削刀柄和超声电源，

上述超声振动钻削刀柄与上述制孔刀具相连，上述超声振动钻削刀柄与上述超声电源电连接。

可选地，上述制孔末端执行器还包括支架、进给单元、主轴单元、压脚单元以及法向找正单元，

上述支架与上述工业机器人固定连接，上述进给单元与上述支架滑动连接，上述主轴单元设置在上述进给单元上，上述压脚单元滑动连接于上述支架，上述法向找正单元设置在上述压脚单元上，用于定位待加工区域，上述超声振动钻削刀柄与上述主轴相连，上述制孔刀具能够穿过上述压脚单元进行制孔。

可选地，上述进给单元包括抱座和第一驱动装置，上述主轴与上述抱座固定连接，上述支架上设有第一滑轨，上述抱座上设有与上述第一滑轨相匹配的第一滑块，上述驱动装置与上述抱座传动连接，上述第一驱动装置能够使上述抱座沿上述第一滑轨往复运动。

可选地，上述进给单元还包括丝杠螺母，上述丝杠螺母设置在上述抱座的底部，上述第一驱动装置为电机，上述电机传动连接于上述丝杠螺母的末端。

可选地，上述压脚单元包括压脚本体和第二驱动装置，上述压脚本体上设有与上述第一滑轨相匹配的第二滑块，上述第二滑块与上述第一滑轨滑动连接，上述第二驱动装置与上述压脚本体传动连接，以使上述压脚单元沿上述第一滑轨往复运动。

可选地，上述压脚本体上设有中心孔，上述制孔刀具能够穿过上述中心孔。

可选地，上述中心孔的侧壁上开设有排屑口，上述排屑口与工业吸尘器相连。

可选地，上述法向找正单元包括激光位移传感器和工业相机，上述激光位移传感器沿上述中心孔的周向方向间隔90°设置，上述工业相机设置在上述中心孔的一侧，上述激光位移传感器以及上述工业相机均与上述控制系统电连接。