一种机器人制孔的末端执行器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种机器人制孔的末端执行器，该执行器包括进给单元、压紧单元、主轴单元、激光测距仪、底盘、导轨、连接法兰和控制器，底盘下表面固定连接法兰，底盘上表面的两侧安装导轨，导轨上滑动连接进给单元和压紧单元，进给单元上固定主轴单元，压紧单元上固定激光测距仪，激光测距仪、压紧单元和进给单元均与控制器连接。本实用新型专利技术实现法向偏角检测、压紧力控制、钻锪一体化加工等功能，提高制孔稳定性并满足不同曲率工件，大大提高制孔质量和效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人制孔的末端执行器


[0001]本技术涉及机械装配自动化领域，具体是涉及一种机器人制孔的末端执行器。

技术介绍

[0002]在飞机的制造过程中，存在着大量的制孔、锪窝等工作，而且制孔质量在很大程度上决定了飞机整体性能的好坏。现有的制孔工艺，多采用专用机床及人工制孔，受工件尺寸的影响，专用机床有其局限性，而人工制孔，对技术工人的经验素质要求较高，存在制孔质量一致性差、效率低等不足。工业机器人制孔系统具有工作空间大、柔性好、制孔效率高、制孔精度高的优点，已成为飞机自动化装配领域一项重要技术。但工业机器人因自身开环串联结构导致其存在刚度较低、稳定性较差的不足，制孔时因稳定性不足引起的振动是机器人制孔误差的主要因素。因此提高机器人制孔系统稳定性和减轻末端执行器重量对于提高机器人制孔质量具有重要意义。
[0003]综上现有装置的缺陷：
[0004]1.现有的制孔末端执行器为了避免压脚与工件磨损，在压脚的表面上安装有一层较硬的橡胶,工件为外凸的曲面而压脚表面为平面，工件因其与压脚的接触面积较小而产生较大的变形使锪窝精度下降，此外工件与压脚的接触效果不好使制孔系统的稳定性降低进而影响制孔质量。
[0005]2．现有的制孔末端执行器大都采用双层底盘结构，压紧单元和进给单元都配置有单独的导轨，导致末端执行器整体刚度低，质量大。
[0006]3．现有的制孔末端执行器大都采用气缸为压紧单元提供压紧力，气缸的输出力精度较低，启停不稳定，容易造成污染，噪音大，稳定性差，配件较多。

技术实现思路
<br/>[0007]本技术提供了一种轻量型的机器人制孔末端执行器，可以实现法向偏角检测、压紧力控制、钻锪一体化加工等功能，提高制孔稳定性并满足不同曲率工件，大大提高制孔质量和效率。
[0008]技术方案：
[0009]一种机器人制孔的末端执行器，该执行器包括进给单元、压紧单元、主轴单元、激光测距仪、底盘、导轨、连接法兰和控制器，底盘下表面固定连接法兰，底盘上表面的两侧安装导轨，导轨上滑动连接进给单元和压紧单元，进给单元上固定主轴单元，压紧单元上固定激光测距仪，激光测距仪、压紧单元和进给单元均与控制器连接。
[0010]进一步的，所述压紧单元包括压脚、电动缸、压紧机构、第一光栅尺、第一压紧机构头部件、第二压紧机构头部件和压力传感器，电动缸安装在底盘的一侧面并与压紧机构固定连接，压紧机构和导轨滑动连接，压紧机构背离进给单元的表面上固定安装第二压紧机构头部件，第二压紧机构头部件与第一压紧机构头部件扣合连接；在第二压紧机构头部件
与第一压紧机构头部件内部，第二压紧机构头部件上固定安装压力传感器，压力传感器上固定安装压脚，压紧机构、第二压紧机构头部件、压力传感器、压脚和第一压紧机构头部件所在的中心轴线上均设置有预留孔，压脚能穿过第一压紧机构头部件的预留孔。
[0011]进一步的，所述压脚包括压脚机构、软橡胶圈和硬橡胶圈，压脚机构的一端与压力传感器固定连接，另一端外环面上固定安装内凹环状的软橡胶圈内环面上固定安装环状的硬橡胶圈，外环的软橡胶圈和内环的硬橡胶圈形成吸盘状结构。
[0012]进一步的，所述进给单元包括滚珠丝杠、联轴器、伺服电机、工作台滑块、第二光栅尺、第一支撑座和第二支撑座，第一支持座和第二支撑座固定安装在底盘上表面，伺服电机通过第一支撑座固定安装在底盘后部，伺服电机通过联轴器和滚珠丝杠连接，滚珠丝杠的两端通过轴承安装在第一支撑座和第二支撑座上，滚珠丝杠上螺纹连接工作台滑块，工作台滑块的两端与导轨滑动连接，第二光栅尺固定在底盘的一侧面。
[0013]进一步的，所述主轴单元包括电主轴紧固件、主轴电机和钻刀，主轴电机固定安装在工作台滑块上，主轴电机连接钻刀，钻刀能依次穿过压紧机构、第二压紧机构头部件、压力传感器、压脚和第一压紧机构头部件的预留孔。
[0014]进一步的，所述激光测距仪设置有四个，四个激光测距仪均布安装在第一压紧机构头部件四周，并保证四个激光测距仪的光线相交于钻刀轴线上一点。
[0015]进一步的，所述刀具为钻锪一体刀具。
[0016]本技术的有益效果是：
[0017]1.对现有压脚结构进行改进，采用外环内环双环设计，外环面上固定安装内凹环状的软橡胶圈内环面上固定安装环状的硬橡胶圈且外环橡胶圈相较于内环橡胶圈突出一定距离，施加压紧力后，外环先接触工件表面，因其材质较软发生变形，随着压紧力的增大内环接触工件。工件为外凸曲面，因此外环软橡胶圈内凹形状设计更有利于保持良好接触。外环软橡胶起到缓冲隔振的功能，提高制孔的稳定性，有利于降低因制孔系统振动引起的误差进而提高制孔精度，又能增大压脚接触面积减小工件变形提高锪窝精度。内环硬橡胶圈因为材质硬变形小可以作为确定进给距离的基准点，有利于提高锪窝精度。
[0018]2.压紧单元和进给单元公用导轨，结构紧凑、整体刚度大、质量较轻。
[0019]3.电动缸代替液压缸并结合压力传感器组成闭环控制，使压紧力的控制更加稳定。
[0020]4.在保证制孔精度和不影响安装的情况下，在底盘和压紧机构做开孔减重设计，使制孔末端执行器质量减轻。
[0021]5.两个光栅尺分别测量进给单元和压紧单元位移补偿给进给单元进给量，有利于提高锪窝精度。
附图说明
[0022]图1为本技术装配简图正视图；
[0023]图2为本技术装配简图第一侧视图；
[0024]图3为本技术装配简图第二侧视图；
[0025]图4为压紧机构立体图；
[0026]图5为压脚爆炸图；
[0027]图6为压紧单元头部爆炸图；
[0028]附图标记：1为压脚、1
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1为软橡胶圈、1
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2为硬橡胶圈、1
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3为压脚机构、2为激光测距仪、3为压紧机构、4为电动缸、5为联轴器、6为伺服电机、7为导轨、8为底盘、9为滚珠丝杠、10为进给单元工作台滑块、11为主轴电机紧固件、12为主轴电机、13为钻刀、14为第一光栅尺、15为第二光栅尺、16为连接法兰、17为压力传感器、18为第一压紧机构头部件、19为第二压紧机构头部件、20为第一支撑座、21为第二支撑座、22为预留孔。
具体实施方式
[0029]以下结合说明书附图更详细的说明本技术。
[0030]如图1所示，一种机器人制孔的末端执行器，该执行器包括进给单元、压紧单元、主轴单元、法向检测单元、底盘8、导轨7、连接法兰16和控制器，该执行器通过法兰16和机器人连接。底盘8下表面固定连接法兰16，底盘8上表面的两侧安装导轨7，导轨7上滑动连接进给单元和压紧单元，进给单元上固定主轴单元，主轴单元与压紧单元相配合，压紧单元上固定法向检测单元，法向检测单元的激光测距仪2、压紧单元的第一光栅尺14和进给单元的第二光栅尺15通过信号线连接控制器，电动缸4和伺服电机6通过伺服驱动器和信号线连接控制器。控制器购买于西门子公司，型号为20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人制孔的末端执行器，其特征在于：该执行器包括进给单元、压紧单元、主轴单元、激光测距仪（2）、底盘（8）、导轨（7）、连接法兰（16）和控制器，底盘（8）下表面固定连接法兰（16），底盘（8）上表面的两侧安装导轨（7），导轨（7）上滑动连接进给单元和压紧单元，进给单元上固定主轴单元，压紧单元上固定激光测距仪（2），激光测距仪（2）、压紧单元和进给单元均与控制器连接。2.根据权利要求1所述的一种机器人制孔的末端执行器，其特征在于：所述压紧单元包括压脚（1）、电动缸（4）、压紧机构（3）、第一光栅尺（14）、第一压紧机构头部件（18）、第二压紧机构头部件（19）和压力传感器（17），电动缸（4）安装在底盘（8）的一侧面并与压紧机构（3）固定连接，压紧机构（3）和导轨（7）滑动连接，压紧机构（3）背离进给单元的表面上固定安装第二压紧机构头部件（19），第二压紧机构头部件（19）与第一压紧机构头部件（18）扣合连接；在第二压紧机构头部件（19）与第一压紧机构头部件（18）内部，第二压紧机构头部件（19）上固定安装压力传感器（17），压力传感器（17）上固定安装压脚（1），压紧机构（3）、第二压紧机构头部件（19）、压力传感器（17）、压脚（1）和第一压紧机构头部件（18）所在的中心轴线上均设置有预留孔（22），压脚（1）能穿过第一压紧机构头部件（18）的预留孔（22）。3.根据权利要求2所述的一种机器人制孔的末端执行器，其特征在于：所述压脚（1）包括压脚机构（1
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3）、软橡胶圈（1
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1）和硬橡胶圈（1
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2），压脚机构（1
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3）的一端与压力传感器（17）固定连接，另一端外环面上固定安装内凹环...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞志愿，李岸，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：新型
国别省市：