一种自动钻孔末端执行器的压脚装置的制作方法

本发明涉及飞机装配技术领域，具体地说，涉及一种自动钻孔末端执行器的压脚装置。

背景技术：

在生产飞机的过程中，通常会使用搭载在机器人或机床上的自动钻孔机、自动钻铆机等末端执行器进行装配，以提高飞机装配的自动化程度。

公布号为cn104959639a的专利文献公开了一种飞机零部件钻孔用钻孔末端执行器，其包括主轴单元、超声刀柄单元和进给单元，主轴单元包括主轴外壳和通过轴承支撑在电主轴外壳内部的主轴转子，主轴转子内部设有弹簧杆，弹簧杆包括管状的杆件和套设于杆件外的弹性件，弹簧杆前段与拉爪连接，后端与弹簧杆连接杆连接，内部设有贯穿弹簧杆和弹簧杆连接杆的电极i，弹簧杆连接杆外部固定有副边轴芯和副边线圈，电主轴外壳内部固定有原边支架，原边支架上设有原边磁芯和原边线圈，原边线圈与超声电源连接，副边线圈与电机i通过导线连接，电主轴外壳尾部设有用于推动弹簧杆连接杆进而推动弹簧杆的推动装置，推送装置启动时能使拉爪张开，关闭推动装置时，弹性件能使弹簧杆复位；超声刀柄单元包括锥柄，锥柄的内部设有压电陶瓷，锥柄的端部设有与拉爪配合的拉钉和贯穿拉钉的电极ii，电极ii与压电陶瓷之间导电连接，压电陶瓷通过变幅杆与钻头组件连接，在拉爪和拉钉配合连接时，电极i与电极ii接触。

该钻孔末端执行器可实现多角度钻孔，多把超声刀柄之间可进行快速换刀，提高加工效率，但是，由于飞机壁板结构尺寸非常大，在钻孔过程中，容易产生振动，会对钻孔精度产生很大的影响，尤其是在飞机壁板上的高精度钻孔，不利于产品质量的提高，甚至容易产生次品。

技术实现要素：

本发明的目的为提供一种自动钻孔末端执行器的压脚装置，以提高与之配合的自动钻孔末端执行器的钻孔精度，从而提高产品质量。

为了实现上述目的，本发明提供的压脚装置包括安装座、压脚座、位移检测模块、测距模块、压力检测模块、刀具破损检测模块、防碰撞模块和排屑模块，安装座上设有直线导轨与致动器；压脚座与安装座通过直线导轨滑动连接，压脚座上安装有压脚头，致动器的定子与安装座固定连接，动子与压脚座固定连接；位移检测模块用于检测压脚座与安装座间的相对位移；测距模块包括用于测量压脚头与工件表面间间距的测距传感器；压力检测模块包括用于检测压脚头所受压力的压力传感器；刀具破损检测模块包括设于压脚座内的处理器，处理器设有激光发射端，激光发射端发射的激光束经过钻孔刀具的刀尖；防碰撞模块包括设于压脚座上的接近传感器；排屑模块包括设于压脚头旁的吸屑管。

在使用过程中，该压脚装置进行钻孔配合自动钻孔末端执行器，通过测距模块测量压脚头与待钻孔壁板表面间的间距；根据测得的间距，致动器驱动压脚座沿直线导轨滑动而推动压脚头行进并压紧待钻孔的飞机壁板，在压脚头行进的过程中，防碰撞模块可检测压脚座是否会与周围物体发生碰撞，位移检测模块对压脚座的行进位移进行测量，从而可根据这些检测对压脚座行进过程进行控制。当压脚头压到飞机壁板表面时，通过压力检测模块检测压脚头受到的压力，以防因过压而导致壁板变形，并根据检测结果对压紧进程进行控制。当完成压紧后，随着自动钻孔末端执行器中的钻孔刀具靠近壁板的过程中，通过通过刀具破损检测模块的激光发射端发射的激光经过刀具的刀尖，从而检测刀具的刀尖是否破损或出现断刀现象，以免因钻孔刀具损坏而影响加工质量；在对壁板进行制孔作业的过程，通过排屑模块能够排除钻孔产生的碎屑，避免对后续钻孔作业产生影响；在完成钻孔作业，通过刀具破损检测模块检测钻孔是否破损，以便及时更换掉已破损刀具。该压脚装置能够很好地监控自动钻孔末端执行器在钻孔作业时出现的各种问题，以提高自动钻孔末端执行器的钻孔精度，即提高壁板的加工质量。

作为本发明的一个具体方案，位移检测模块包括设于安装座上且与直线导轨平行的长度计；压脚座上设有与长度计相配合的测量基准块。

通过长度计与测量基准块的配合，以对压脚座位移进行精确测量，即获得压脚头的行进位移，结构简单，效果良好，并易于更换。

作为本发明的另一个具体方案，三个以上的测距传感器环绕压脚头均布。

通过三个以上的测距传感器环绕压脚头布置，可检测工件至少三个点的距离，不仅可确定压脚头的行进行程，还可判断出压脚头的法向是否与待钻孔处的法向平行，以便于法失校正，进一步提高钻孔的精度。

作为本发明的另一个具体方案，压脚头处设有监测加工状况的摄像头。

作为本发明的另一个具体方案，致动器为设于压脚座两侧的气缸，气缸的推杆通过单肘接头及气缸连接销与压脚座铰接。

作为本发明的再一个具体方案，压脚头包括安装盘及固设在安装盘中部的压环，安装盘中部设有供钻孔刀具穿过并进入压环的通孔；压脚座上设有环绕安装盘布置并紧贴安装盘盘缘的定位轴套及压于安装盘上的压紧块；安装盘与压脚座间压有三个以上环绕压环均布的压力传感器及压头弹簧；摄像头固设于压环的内壁上；压环的侧旁设有喷嘴。

将压脚头分为安装盘部和压环部，便于压脚头的安装。通过设置三个以上的压力传感器，可更精确地获取压脚头实际压力值，以对压脚头的压力进行控制。同时，通过压头弹簧可以对压脚头作用在工件表面的力进行缓冲，减少压头对工件造成损坏。

与现有技术相比，本发明压脚装置通过各模块的配合，能有效地提高自动钻孔末端执行器的钻孔精度，以提高飞机壁板的加工质量，同时，该压脚装置具有整体结构紧凑、易于安装拆卸的特点。

附图说明

图1是本发明实施例的立体图；

图2是本发明实施例略去压脚头后的局部剖视图；

图3是本发明实施例略去吸屑管后的局部剖视图；

图4是本发明实施例的剖视图。

其中：1、安装座；2、直线导轨；3、测量基准块；4、接近传感器支架；5、接近传感器；6、压脚座；7、测距传感器；8、吸屑管；9、压紧块；10、定位轴套；11、压力传感器；12、压头弹簧；13、接近传感器支架；14、接近传感器；15、气缸；16、气缸支架；17、单肘接头；18、气缸连接销；19、气缸接头支架；20、接近传感器；21、接近传感器支架；22、喷嘴；23、喷嘴安装座；24、接近传感器；25、接近传感器支架；26、处理器；27、处理器安装支架；28、压头密封压盖；29、压脚头；30、摄像头；31、孔盖；32、长度计；33、长度计安装支架。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例

参见图1至图4，本压脚装置包括安装座1、压脚座6、位移检测模块、测距模块、压力检测模块、刀具破损检测模块、防碰撞模块和排屑模块。

安装座1上安装有两条相平行的直线导轨2，压脚座6可沿直线导轨2往复滑动地置于安装座1上；在压脚座6的两侧各设有一气缸15，气缸15的缸体通过气缸支架16固定在安装座1上，压脚座6上固设有带有铰轴孔的u型座19，气缸15的推杆通过单肘接头17和气缸连接销18与u型座19铰接。

沿直线导轨2布置的长度计32通过安装支架33固设在安装座1上，且位于两直线导轨2中间。沿压脚座6向飞机壁板行进的方向，压脚座6上固定有位于长度计32前方的测量基准块3，通过长度计32检测测量基准块3的位移，以获取压脚座6的位移。

压脚座6上安装有接近传感器5、14、20、24。接近传感器5、14、20、24分别通过对应的接近传感器支架4、13、21、25安装在压脚座6的四周侧壁上。接近传感器对位于压脚座6附近的物体进行检测，以防止压脚座6与周围物体发生碰撞。

压脚座6内设有用于安装处理器26的安装支架27，压脚座6在安装支架27近旁设有检修窗口，该检修窗口上设有启闭其的盖板31。

压脚座6的前端安装有压脚头29，压脚头29包括安装盘及固设在安装盘中部的压环，安装盘的中部设有供钻孔刀具穿过并进入压环的通孔。压脚座6上固设有环绕安装盘布置并紧贴安装盘盘缘的定位轴套10及压于安装盘上的压紧块9，安装盘与压脚座6间压有三个环绕压环均布的压力传感器11及压头弹簧12，当压环压到飞机壁板表面时，压环受到的力通过安装盘传递给压力传感器11，通过压力传感器11获取当前压力值，以对压紧进程进行控制。压头弹簧12用于对压脚头29作用在飞机壁板表面的力进行缓冲。

压环的外壁侧旁设有喷嘴22，喷嘴22通过喷嘴安装座23安装在压脚座6上。压环内壁上固设有摄像头30，摄像头30用于监测整体加工情况。压脚座6内安装有处理器26，处理器26设有激光发射端，激光发射端发射的激光束经过钻孔刀具的刀尖，从而检测刀具的刀尖是否破损或出现断刀现象，以确定是否需要更换刀具。

压脚头29的周围环绕布置有四个测距传感器7，用于测量压脚头29与工件表面间间距，通过检测飞机壁板四个点的距离，确定压脚头29所需的行程，同时对压脚头29进行法失校正。

压脚头29侧旁设有吸屑管8，吸屑管8一端安装在靠近压脚头29的压脚座6上，另一端延伸至加工区域外与抽吸器相连，用于清理对飞机壁板进行制孔产生的碎屑。

上述实施例中，两个气缸15一起构成本实施例中的致动器，致动器还可选自直线电机等，不仅限于本实施例中的气缸15；上述长度计32和测量基准块3一起构成本实施例的位移检测模块；上述四个测距传感器7共同构成本实施例的测距模块，数量并不局限于四个；上述三个压力传感器11一起构成本实施例的压力检测模块；上述处理器26构成本实施例的刀具破损检测模块；上述接近传感器5、14、20、24一起构成本实施例的防碰撞模块中的检测前端；上述吸屑管8与抽吸器构成本实施例的排屑模块。

本发明在具体工作中，主要分为测距校正、进给、监控和退回四步，具体工作步骤如下：

1.测距校正：

1)四个测距传感器7测定工件上四个点距离，确定工件是否处于压脚头的行程内；

2)通过工件上四个点的距离，检测压脚头的法矢是否和工件的法矢一致，并进行校正。

2.进给：

1)一对气缸15带动压脚座进给，使压脚头压在工件表面；

2)末端执行器开始加工，吸屑管8排屑。

3.监控：

1)长度计32检测压脚座的位移值，并进行实时监控；

2)压力传感器11检测加工时压脚头受到的压力，并进行实时监控；

3)摄像头30对加工工况进行实时监测。

4.退回：

1)一对气缸15带动压脚座退回至初始位置；

2)处理器26的激光放射端发射的激光检测刀具破损状况。

以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。