一种飞机装配制孔的末端执行器及其使用方法

摘要

本发明涉及一种与工业机械臂结合的飞机装配制孔的末端执行器，该末端执行器包括主轴‑进给模块、双偏心盘调姿模块、吸屑压紧模块、法向检测模块和视觉检测模块。主轴‑进给模块包括主轴电机、进给电机、滚珠丝杠和钻头等，实现钻孔功能。双偏心盘调姿模块包括调姿电机、大小偏心盘等，实现调整钻头姿态功能。吸屑压紧模块包括压紧气缸和压紧头等，实现压紧工件和吸取钻削碎屑功能。法向检测模块包括激光传感器等，实现计算制孔点处的法线方向功能。视觉检测模块包括工业相机等，实现实时显示制孔效果功能。本发明末端执行器与工业机械臂结合，可以实现制孔时孔的垂直度误差小于0.5°，制孔效率达到5~6个/分钟。不仅提高了飞机装配的制孔质量，同时也大大减少了人工劳动力。

主权项

一种飞机装配制孔的末端执行器，该末端执行器包括主轴‑进给模块（1）、双偏心盘调姿模块（2）、吸屑压紧模块（3）、法向检测模块（4）和视觉检测模块（5）；所述双偏心盘调姿模块（2）包括：大偏心盘（201）、小偏心盘（202）、调姿电机（203A~B）、小齿轮（204）、大齿轮（205）、薄壁轴承（206）、轴承（207）、薄壁轴承固定圈（208）、轴承固定圈（209）、球铰（210）、球铰固定壳（211）、上支撑座（212）、下支撑座（213）、下封盖（214）、支撑板（215）和固定环（216A~B）；球铰（210）安装在小偏心盘（202）的偏轴心上；小偏心盘（202）通过轴承（207）安装在大偏心盘（201）的偏轴心上，轴承固定圈（209）固定轴承（207）的一个轴向移动；大偏心盘（201）通过薄壁轴承（206）安装在上支撑座（212）上，薄壁轴承固定圈（208）固定薄壁轴承（206）的一个轴向移动；大齿轮（205）和小齿轮（204）分别安装在调姿电机（203A~B）的输出轴上，大齿轮（205）和小齿轮（204）分别与小偏心盘（202）和上支撑座（212）构成齿轮啮合；调姿电机（203A~B）安装在大偏心盘（201）上；下封盖（214）安装在下支撑座（213）上，与主轴‑进给模块（1）配合，实现调姿功能；支撑板（215）通过固定环（216A~B）分别与上支撑座（212）和下支撑座（213）固连，与工业机械臂法兰盘相连；其特征在于：所述的主轴‑进给模块（1）包括：主轴电机（101）、进给电机（102）、传动带（103）、带轮（104A~B）、滚动轴承（105A~D）、滚珠丝杠（106）、滚珠丝杠螺母（107）、滚珠丝杠上固定座（108）、滚珠丝杠下固定座（109）、主轴电机支撑板（110）、轴承端盖（111A~B）、进给电机固定架（112）、传动轴套（113）、钻卡头（114）、钻头（115）、尾轴（116）、钢珠（117A~E）、光轴（118A~B）和无油衬套（119A~B）；进给电机（102）通过进给电机固定架（112）固定在滚珠丝杠上固定座（108）上；第一滚动轴承（105A）和第二滚动轴承（105B）、第三滚动主轴承（105C）和第四滚动轴承（105D）分别安装在滚珠丝杠（106）的两端，轴承端盖（111A~B）分别将滚珠丝杠（106）的两端固定在滚珠丝杠上固定座（108）和滚珠丝杠下固定座（109）上；光轴（118A~B）的两端通过螺钉固定在滚珠丝杠上固定座（108）和滚珠丝杠下固定座（109）上，对滚珠丝杠上固定座（108）和滚珠丝杠下固定座（109）起到固定作用；主轴电机（101）通过主轴电机支撑板（110）与滚珠丝杠螺母（107）、光轴（118A~B）相连，滚珠丝杠螺母（107）将旋转运动转化为直线运动，光轴（118A~B）起到导向作用；主轴电机支撑板（110）穿过无油衬套（119A~B），沿光轴（118A~B）滑动；第一带轮（104A）安装在进给电机（102）的输出轴上，第二带轮（104B）安装在滚珠丝杠（106）上，传动带（103）绕在带轮（104A~B）上，进给电机（102）通过传动带（103），将旋转运动传递给滚珠丝杠（106）；滚珠丝杠螺母（107）与滚珠丝杠（106）配合，将滚珠丝杠（106）的旋转运动转换为主轴电机（101）的直线运动；传动轴套（113）安装在主轴电机（101）的输出轴上，钻卡头（114）安装在传动轴套（113）上，钻头（115）装在钻卡头（114）上，这样主轴电机（101）的旋转运动传递到钻头（115）上；钢珠（117A~E）安装在滚珠丝杠下固定座（109）上，尾轴（116）安装在滚珠丝杠上固定座（108）上，钢珠（117A~E）和尾轴（116）分别与双偏心盘调姿模块（2）配合，实现调姿功能；所述吸屑压紧模块（3）包括：压紧头（301）、压紧气缸（302A~B）、无油衬套（303）、气缸连杆（304A~B）、压紧筒（305）、连接板（306）和无油衬套挡环（307）；压紧气缸（302A~B）安装在连接板（306）上；压紧头（301）安装在压紧筒（305）上；气缸连杆（304A~B）分别将压紧气缸（302A~B）与压紧筒（305）相连；无油衬套挡环（307）安装在连接板（306）上，无油衬套（303）安装在无油衬套挡环（307）内部；所述法向检测模块（4）包括激光传感器（401A~D）和传感器座（402A~D）；传感器座（402A~D）均布在吸屑压紧模块（3）的连接板（306）上；激光传感器（401A~D）分别安装在传感器座（402A~D）上；所述视觉检测模块（5）包括工业相机（501）、镜头（502）和相机固定板（503）；相机固定板（503）安装在双偏心盘调姿模块（2）的滚珠丝杠上固定座（108）上；镜头（502）安装在工业相机（501）上；工业相机（501）安装在相机固定板（503）上。