飞机蒙皮钻铆加工专用末端操作器的制作方法

本发明涉及一种机器人末端操作器，尤其涉及一种飞机蒙皮钻铆加工专用末端操作器。

背景技术：

飞机蒙皮连接质量极大地影响飞机气动外形的准确性和寿命，而连接质量难以满足新型飞机对高性能的要求，已成为我国飞机制造业的薄弱环节，铆接是主要的连接形式，钻铆技术的好坏直接制约着飞机制造业，对于国际航空业的竞争具有重大影响。

目前国内航空公司通用的飞机蒙皮铆接方法仍是人工铆接，在飞机蒙皮的两侧各有一位工人，一个拿着铆枪，一个拿着顶铁，进行铆接加工，不仅效率低，而且铆接质量难以保证；而国外自动钻铆加工技术已经趋向成熟，由于技术封锁，国内航空公司购买国外的自动钻铆机器人只有制孔功能，插钉和铆接仍然无法实现自动化。不久前首架国产大飞机c919试飞成功，对于中国的航空制造业来说是一个积极的信号，我国研发具有自主知识产权的自动钻铆加工机器人迫在眉睫。

技术实现要素：

出于以上目的，本发明飞机蒙皮钻铆加工专用末端操作器，装配在kuka-r360-2f型工业机器人上，两个工业机器人对称布置在飞机蒙皮两侧，通过调整位姿，将飞机蒙皮钻铆加工专用末端操作器定位到钻铆工位，即可以实现对飞机蒙皮的自动钻孔、压窝、插钉、顶紧和铆接的一系列功能。

本发明飞机蒙皮钻铆加工专用末端操作器包括插钉接头1，顶紧气缸2，铆接头3，铆接气缸4，法兰盘5，钻孔压窝组合刀具6，钻孔电机7，分度盘8，线性模组9和旋转电机10。

插钉接头1主体是一个长方体件，两端各有一个圆柱体凸起，在圆柱体的中心有一通孔，在长方体的一个侧面上有一个与长方体侧面成一定角度倾斜布置的圆柱体凸起，倾斜布置圆柱体的中心有一通孔，倾斜布置圆柱体和沿长方体长度方向的通孔斜交，形成三通结构。三个孔端分别为进钉口1-1，出钉口1-2和顶紧端入口1-3。进钉口1-1与自动供钉装置的输钉管道相连，将输钉管道输送来的铆钉变向并到达出钉口1-2，出钉口1-2在插钉时对准铆钉孔，顶紧端入口1-3容纳顶紧气缸2的活塞杆前端。

钻孔压窝组合刀具6包括切削部分6-1，压窝部分6-2和刀柄6-3。切削部分6-1为钻头在最前端，刀柄6-3的直径大于切削部分6-1在最后端，压窝部分6-2为切削部分6-1与刀柄6-3之间的过渡部分，压窝部分6-2和刀柄6-3之间的过渡部分成45°倒角，可以在蒙皮上压出45°的窝。

插钉接头1和顶紧气缸2组合成插钉顶紧单元，顶紧气缸2与插钉接头1的顶紧端入口1-3同轴布置并固联在分度盘8上，顶紧气缸2的活塞杆头部伸入到顶紧端入口1-3中。铆接头3和铆接气缸4组合成铆接单元，铆接头3安装在铆接气缸4的活塞杆头部，铆接气缸4的缸体固联在分度盘8上。钻孔压窝组合刀具6和钻孔电机7组合成钻孔压窝单元，钻孔压窝组合刀具6安装在钻孔电机7的电机轴上，钻孔电机7固联在分度盘8上。插钉顶紧单元，铆接单元和钻孔压窝单元成120°布置在分度盘8上。线性模组9为进给单元，旋转电机10安装在线性模组9的滑块上，旋转电机10的轴和分度盘8的中心固联，法兰盘5安装在线性模组9的一端，法兰盘5的中心轴线与线性模组9的运动方向一致且与分度盘8的回转轴线垂直相交，法兰盘5将飞机蒙皮钻铆加工专用末端操作器与工业机器人相连。

本发明的飞机蒙皮钻铆加工专用末端执行器和通用工业机器人配合使用可以实现对飞机蒙皮的钻孔、压窝、插钉、顶紧及铆接的自动化操作。本发明结构简单，利用旋转电机带动分度盘转动，实现功能部件的转换，快速准确。

附图说明

图1是本发明飞机蒙皮钻铆加工专用末端执行器的主视图；

图2是本发明飞机蒙皮钻铆加工专用末端执行器的俯视图；

图3是本发明飞机蒙皮钻铆加工专用末端执行器的插钉接头1的结构示意图；

图4是本发明飞机蒙皮钻铆加工专用末端执行器的钻孔压窝组合刀具6的结构示意图；

图5是本发明飞机蒙皮钻铆加工专用末端执行器的工作示意图。

具体实施例

结合附图1-5对本发明的具体实施方式进行说明。

本发明飞机蒙皮钻铆加工专用末端操作器包括插钉接头1，顶紧气缸2，铆接头3，铆接气缸4，法兰盘5，钻孔压窝组合刀具6，钻孔电机7，分度盘8，线性模组9和旋转电机10。

插钉接头1主体是一个长方体件，两端各有一个圆柱体凸起，在圆柱体的中心有一通孔，在长方体的一个侧面上有一个与长方体侧面成一定角度倾斜布置的圆柱体凸起，倾斜布置圆柱体的中心有一通孔，倾斜布置圆柱体和沿长方体长度方向的通孔斜交，形成三通结构。三个孔端分别为进钉口1-1，出钉口1-2和顶紧端入口1-3。进钉口1-1与自动供钉装置的输钉管道相连，将输钉管道输送来的铆钉变向并到达出钉口1-2，出钉口1-2在插钉时对准铆钉孔，顶紧端入口1-3容纳顶紧气缸2的活塞杆前端。

钻孔压窝组合刀具6包括切削部分6-1，压窝部分6-2和刀柄6-3。切削部分6-1为钻头在最前端，刀柄6-3的直径大于切削部分6-1在最后端，压窝部分6-2为切削部分6-1与刀柄6-3之间的过渡部分，压窝部分6-2和刀柄6-3之间的过渡部分成45°倒角，可以在蒙皮上压出45°的窝。

插钉接头1和顶紧气缸2组合成插钉顶紧单元，顶紧气缸2与插钉接头1的顶紧端入口1-3同轴布置并固联在分度盘8上，顶紧气缸2的活塞杆头部伸入到顶紧端入口1-3中。铆接头3和铆接气缸4组合成铆接单元，铆接头3安装在铆接气缸4的活塞杆头部，铆接气缸4的缸体固联在分度盘8上。钻孔压窝组合刀具6和钻孔电机7组合成钻孔压窝单元，钻孔压窝组合刀具6安装在钻孔电机7的电机轴上，钻孔电机7固联在分度盘8上。插钉顶紧单元，铆接单元和钻孔压窝单元成120°布置在分度盘8上。线性模组9为进给单元，旋转电机10安装在线性模组9的滑块上，旋转电机10的轴和分度盘8的中心固联，法兰盘5安装在线性模组9的一端，法兰盘5的中心轴线与线性模组9的运动方向一致且与分度盘8的回转轴线垂直相交，法兰盘5将飞机蒙皮钻铆加工专用末端操作器与工业机器人相连。

本发明飞机蒙皮钻铆加工专用末端操作器，在使用时装配在kuka-r360-2f型工业机器人上，形成一个钻铆加工机器人，两个钻铆加工机器人对称布置在飞机蒙皮两侧，形成一套钻铆加工机器人系统。开始钻铆加工，钻铆加工机器人通过调整位姿，将飞机蒙皮钻铆加工专用末端操作器定位到钻铆工位，首先蒙皮外侧机器人的钻孔压窝单元到达蒙皮待加工位置，钻孔电机7启动钻孔，进给单元持续进给，钻孔完毕，钻孔电机7停止，进给单元继续进给，完成压窝。钻孔压窝完毕，进给单元退回，旋转电机10旋转120°，转换到插钉顶紧单元到达铆钉孔的位置，钻铆加工机器人调整位姿，插钉接头1靠近铆钉孔，插钉接头1将自动供钉装置输送来的铆钉插进铆钉孔中，同时顶紧气缸2的活塞杆顶紧铆钉沉头端，同时蒙皮内侧的钻铆加工机器人调整位姿，铆接单元到达加工工位，铆接头3对准铆钉，配合外侧钻铆加工机器人进行铆接。铆接完成，内外侧工业机器人调整位姿到达下一个蒙皮待加工位置，进入下一个工作循环。

技术特征：

技术总结
飞机蒙皮钻铆加工专用末端操作器，包括插钉接头（1），顶紧气缸（2），铆接头（3），铆接气缸（4），法兰盘（5），钻孔压窝组合刀具（6），钻孔电机（7），分度盘（8），线性模组（9）和旋转电机（10）。本装置和通用工业机器人配合使用可以实现对飞机蒙皮的钻孔、压窝、插钉、顶紧及铆接的自动化操作。本发明结构简单，利用旋转电机带动分度盘转动，实现功能部件的转换，快速准确。

技术研发人员：张付祥
受保护的技术使用者：河北科技大学
技术研发日：2017.06.28
技术公布日：2017.10.17