飞机机翼钻铣加工机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机器人，尤其是涉及一种飞机机翼钻铣加工机器人，属航空制造领域。
【背景技术】
[0002]飞机的连接大多数仍然为机械连接，一架飞机会有上百万的的连接件，据研究表明，在飞机的事故中，连接部位的疲劳失效占70%，其中的80%产生于连接孔，所以飞机的孔加工在飞机的生产中是很重要的加工工序。其中飞机机翼由于体型巨大，其上孔的加工更是一项技术难度较大的工作。如今，随着中国飞机制造业的迅猛发展，开发飞机机翼自动化钻孔设备成为各大高校及研究所的热门课题。
[0003]现阶段，飞机机翼的钻孔加工主要是手工和以工业机器人为基础的钻铣设备，当然，手工钻孔已经逐渐被自动化取代，但是自动化钻孔的每次开机成本也相对较高，所以在进行少量打孔作业时是不经济的和不现实的。
【发明内容】
[0004]基于以上目的，本发明提出一种用于飞机机翼钻铣加工机械人，用于飞机机翼表面加工，能够在曲面上实现主轴自动对中、自动法向找正，提高所钻孔的精度，降低加工成本。机器人的吸附系统吸附在飞机机翼表面，然后通过五自由度调姿方式实现自动对中、调平，最后由伺服进给动力头I完成精确钻孔。
[0005]本发明的飞机机翼钻铣加工机器人由伺服进给动力头1、三自由度并联机构2、XY运动平台3、机架4和连接法兰5组成。连接法兰5是连接助力臂和机器人的机构，是一个万向联轴器；三自由度并联机构2是由虎克铰2-9、球铰2-2、电动伸缩杆2-5三个主要部件按一定方式组成的并联机构，能够完成X、Y轴旋转、Z轴移动三个自由度的运动，从而实现主轴轴线的法向调整；XY运动平台3是一个两自由度机构，可实现小范围的主轴对中调整；机架4由三个夹角为120度的腿组成，三个支腿可以向内收缩，并且用调整框和调整铰链4-3固定，其下安装真空吸盘4-5，通过吸附将机架4固定在加工表面上。连接法兰5下端用螺栓固定在XY运动平台3上安装板3-11几何中心，XY运动平台3下安装板3-6与三自由度并联机构2的安装板2-1用螺栓连接在一起，使伺服进给动力头I轴线通过XY运动平台3几何中心。机架4的承重框体上的内三角框用螺栓与XY运动平台3上安装板3-11连接在一起，并让三角框的几何中心与上安装板3-11几何中心重合。整个装置如图1所示。
[0006]三自由度并联机构2由安装板2-1、球铰2-2、螺母2_3、固定螺栓2_4、电动伸缩杆
2-5、下平台2-6、球铰螺栓2-7、动力头夹具2-8、虎克铰2_9、螺栓螺母组合2_10组成。其中球铰2-2有两套，虎克铰2-9与电动伸缩杆2-5各有三套且球铰2-2、电动伸缩杆2_5、虎克铰2-9之间的连接方式是相同的，均采用螺纹连接。虎克铰2-9用螺母2-3固定在下平台2-6，3个电动伸缩杆2-5用螺纹连接到虎克铰2-9上，其中一只电动伸缩杆2_5垂直布置，另外两个电动伸缩杆2-5跟下平台2-6所在平面的空间夹角为120度；电动伸缩杆2-5另一端与球铰螺栓2-7连接，两个非垂直放置的电动伸缩杆2-5连接球铰2-2，另一个垂直的电动伸缩杆2-5用固定螺栓2-4固定在安装板2-1上，两个球铰2-2用螺栓连接将其固定在安装板2-1上。动力头夹具2-8通过螺栓固定在下平台2-6上，伺服进给动力头I通过螺栓组合2-10压紧固定在动力头夹具2-8上。三自由度并联机构2结构如图2和图3所示。
[0007]XY运动平台3主要由X向控制电机3-1、X向联轴器3_2、X向滚珠丝杠3_3、X向直线滚动导轨3-4、X向导轨滑块3-5、下安装板3-6、基板3-8、Y向直线滚动导轨3_9、上安装板3-11、Y向丝杠螺母3-12、Y向滚珠丝杠3-13、Y向联轴器3_14、Y向控制电机3_15组成。丝杠与电机轴用联轴器实现连接，丝杠螺母固定在每个安装板及基板3-8上，通过丝杠螺母副实现转动到直线运动的转变。XY运动平台3结构如图4和图5所示。
[0008]机架4由机架承重框4-1、机架支腿4-2、调整铰链4_3、吸盘安装铰链座4_4、真空吸盘4-5、真空发生器4-6、机架调整框4-7组成。机架支腿4-2、调整铰链4_3、吸盘安装铰链座4-4、真空吸盘4-5、真空发生器4-6是三套相同的零件或部件，连接方式也相同。机架支腿4-2通过铰链的方式固定在机架承重框4-1上，并且支腿相对框体有一个转动的自由度。吸盘安装铰链座4-4同样通过铰链方式连接到机架腿上，其下用螺纹连接将真空吸盘4-5固定。机架调整框4-7的三个角上安装调整铰链4-3，三个调整铰链4-3通过螺栓与三个机架腿上相同位置的孔连接，将机架腿以某一角度固定住，此时真空吸盘4-5构成的吸附区域面积小于调整框三角形面积。机架4的结构如图6所示。
[0009]采用三个真空吸盘作为吸附装置，吸附可靠、快捷；机架体的腿部可收缩，以调整吸盘吸附面积，从而适应不同面积的区间加工；采用车间常见的气动助力机械臂进行吊起，成本低廉；机器人整体质量较小，便携，节省劳动力。
【附图说明】
[0010]图1是本发明飞机机翼钻铣加工机器人的总体结构图；
[0011]图2是本发明三自由度并联机构2的主视图；
[0012]图3是本发明三自由度并联机构2的左视图；
[0013]图4是本发明XY运动平台3的主视图；
[0014]图5是本发明XY运动平台3的左视图；
[0015]图6是本发明机架4的结构图。
【具体实施方式】
[0016]本发明的飞机机翼钻铣加工机器人由伺服进给动力头1、三自由度并联机构2、XY运动平台3、机架4和连接法兰5组成。连接法兰5是连接助力臂和机器人的机构，是一个万向联轴器；三自由度并联机构2是由虎克铰2-9、球铰2-2、电动伸缩杆2-5三个主要部件按一定方式组成的并联机构，能够完成X、Y轴旋转、Z轴移动三个自由度的运动，从而实现主轴轴线的法向调整；ΧΥ运动平台3是一个两自由度机构，可实现小范围的主轴对中调整；机架4由三个夹角为120度的腿组成，三个支腿可以向内收缩，并且用调整框和调整铰链4-3固定，其下安装真空吸盘4-5，通过吸附将机架4固定在加工表面上。连接法兰5下端用螺栓固定在XY运动平台3上安装板3-11几何中心，XY运动平台3下安装板3-6与三自由度并联机构2安装板用螺栓连接在一起，使伺服进给动力头I轴线通过XY运动平台3几何中心。机架4的承重框体上的内三角框用螺栓与XY运动平台3上安装板3-11连接在一起，并让三角框的几何中心与上安装板3-11几何中心重合。整个装置如图1所示。
[0017]三自由度并联机构2由安装板2-1、球铰2-2、螺母2_3、固定螺栓2_4、电动伸缩杆
2-5、下平台2-6、球铰螺栓2-7、动力头夹具2-8、虎克铰2_9、螺栓螺母组合2_10组成。其中球铰2-2有两套，虎克铰2-9与电动伸缩杆2-5各有三套且球铰2-2、电动伸缩杆2_5、虎克铰2-9之间的连接方式是相同的，均采用螺纹连接。虎克铰2-9用螺母2-3固定在下平台2-6，3个电动伸缩杆2-5用螺纹连接到虎克铰2-9上，其中一只电动伸缩杆2_5垂直布置，另外两个电动伸缩杆2-5跟下平台2-6所在平面的空间夹角为120度；电动伸缩杆2-5另一端与球铰2-2螺栓2-7连接，两个非垂直放置的电动伸缩杆2-5连接球铰2-2，另一个垂直的伸缩杆2-5用固定螺栓2-4固定在安装板2-1上，两个球铰2-2用螺栓连接将其固定在安装板2-1上。动力头夹具2-8通过螺栓固定在下平台2-6上，伺服进给动力头I通过螺栓组合2-10压紧固定在动力头夹具2-8上。三自由度并联机构2结构如图2和图3所示