CN103231250B - 一种多功能钻铆执行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于自动化抽铆装配的多功能钻铆执行器。其采用集成化设计,对铆接的压紧、钻孔、涂胶、供钉和铆接诸多工序进行集成，将压紧机构、钻孔机构、涂胶机构、供钉机构、铆接机构分别固定在分度机构的分度转台上，且与分度转台工作方向平行安装，分度机构的分度驱动电机带动分度转台转动，完成压紧、钻孔、涂胶、供钉和铆接的工作循环；减少了设备工作过程中更换工作头次数，提高了钻铆工作效率。其压紧力可调,采用气动驱动柔性压紧，压紧力可以通过比例阀或调压阀精确调节控制。其通用性强,采用多功能钻铆执行器，可以与数控机床或机器人或其它自动机械快速构成多功能钻铆设备。

Description

一种多功能钻铆执行器

技术领域

本发明属于机械设计与制造加工技术领域,，具体地说，涉及一种多功能钻铆执行器。

背景技术

飞机装配在航空制造领域具有重要地位，飞机装配是将大量的飞机零部件按照要求进行组合连接。在诸多的连接方法中铆接是国内外飞机装配最为广泛的连接方法。传统的手工钻铆存在着连接质量受人为因素影响、劳动条件差、效率低的缺点。因此自动化钻铆技术成为飞机自动化装配领域研究和应用的重要方向。

发明专利200810227142.6中公开了一种适用于机器人的钻孔末端执行器，该钻孔末端执行器可以与机器人结合实现自动化钻孔，但不具备涂胶、铆接功能。专利201210006713.X中描述了一种带有姿态调整的航空制孔机器人末端执行器，适用于飞机蒙皮钻孔并能自动调整姿态但其同样只能实现钻孔功能。在专利201120438834.2中公开了一种具备钻孔、压铆和分度功能的复合铆接单元，可通过分度单元进行功能转换来实现钻孔和铆接。其压紧采用机械压紧方式，压紧精度不高、柔性较差，且压紧末端面积较大无法实现对特殊结构形式的空间曲面工件的压紧。

发明内容

为避免现有技术的不足，克服传统的手工钻铆受人为因素影响大、效率低，现有设备功能单一的问题，本发明提出一种多功能钻铆执行器，对铆接的压紧、钻孔、涂胶、供钉和铆接系列工序进行集成化设计，减少设备工作过程中更换工作头次数，提高了钻铆工作效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括壳体，其中还包括压紧机构、分度机构、钻孔机构、涂胶机构、供钉机构、铆接机构；分度机构包括分度驱动电机、分度传动机构、分度转台、分度轴承,分度转台为长方凹槽体结构，两端部安装分度轴承,分度转台通过分度轴承支撑在壳体内两端盖上，钻孔机构位于上盖的下面安装在分度转台的凹槽内，铆接机构固定在分度转台侧面，涂胶机构安装在分度转台下面，供钉机构固连在分度转台另一侧面端部，压紧机构固定安装在壳体前端盖上部；分度传动机构位于壳体后端盖外侧与固定在上盖的分度驱动电机和壳体内分度转台连接,连接法兰固定安装在上盖中间部位与执行机构连接；

所述压紧机构包括压紧鼻、压紧板、压紧气缸,压紧鼻为中空圆柱形结构端部有安装法兰，压紧鼻通过安装法兰固定在压紧板上，两个自导向压紧气缸对称安装在压紧板另一侧面两边；

所述钻孔机构包括动力主轴、钻孔刀具、上夹紧块、下夹紧块、安装块、进给滑台、进给电机,钻孔刀具位于动力主轴前端部，动力主轴通过上夹紧块和下夹紧块装夹固定在安装块上，安装块与进给滑台上的滑块连结，丝杠通过联轴器与进给电机输出轴固连，进给滑台固定安装在分度转台的长方凹槽内；

所述涂胶机构包括涂胶置位气缸、气缸导向装置、涂胶嘴、涂胶嘴安装块,涂胶嘴与涂胶嘴安装块固连位于气缸导向装置前部，涂胶置位气缸安装在气缸导向装置后部，气缸导向装置固定连接在分度转台下方；

所述供钉机构包括供钉管、供钉管接头、气爪、左铆钉夹持片、右铆钉夹持片、铆钉过渡块,供钉管与供钉管接头连接固定在铆钉过渡块上，铆钉过渡块固定安装在分度转台侧面端部，左铆钉夹持片与右铆钉夹持片安装在气爪手指上，气爪固定在壳体的前端盖上；

所述铆接机构包括铆接置位气缸、铆接头、上铆接头安装块、下铆接头安装块,铆接头与上铆接头安装块和下铆接头安装块固连安装在铆接置位气缸上，铆接置位气缸通过侧面连接孔固定安装在分度转台侧面。

所述钻孔机构与压紧鼻同轴安装。

钻孔机构、涂胶机构、供钉机构、铆接机构与分度转台同方向平行安装。

有益效果

本发明用于自动化抽铆装配的多功能钻铆执行器。其采用集成化设计,对铆接的压紧、钻孔、涂胶、供钉和铆接诸多工序进行集成，减少了设备工作过程中更换工作头次数，提高了钻铆工作效率。其压紧力可调,采用气动驱动柔性压紧，压紧力通过比例阀或调压阀精确调节控制。其通用性强,采用的钻铆执行器，可以与数控机床或机器人或其它自动机械快速构成多功能钻铆设备。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种多功能钻铆执行器作进一步的详细说明。

图1为本发明钻铆执行器示意图。

图2为本发明钻铆执行器后视图。

图3为本发明钻铆执行器主视图。

图4为压紧机构示意图。

图5为分度机构示意图。

图6为钻孔机构示意图。

图7为涂胶机构示意图。

图8为供钉机构示意图。

图9为铆接机构示意图。

图中:

1.轴承端盖 2.前端盖 3.压紧鼻 4.压紧板 5.上盖 6.连接法兰 7.分度驱动电机

8.分度传动机构 9.后端盖 10.下保护盖 11.铆接机构 12.钻孔机构 13.供钉机构

14.涂胶机构 15.分度机构 16.压紧气缸 17.后分度轴承 18.分度转台

19.前分度轴承 20.钻孔刀具 21.动力主轴 22.上夹紧块 23.进给电机

24.进给滑台 25.下夹紧块 26.安装块 27.涂胶置位气缸 28.气缸导向装置

29.涂胶嘴安装块 30.涂胶嘴 31.铆钉过渡块 32.左铆钉夹持片 33.供钉管

34.供钉管接头 35.右铆钉夹持片 36.气爪 37.铆接置位气缸 38.下铆接头安装块

39.上铆接头安装块 40.铆接头

具体实施方式

本实施例是一种多功能钻铆执行器。

参阅图1、图2、图3，钻铆执行器包括壳体、压紧机构、分度机构、钻孔机构、涂胶机构、供钉机构、铆接机构；壳体包括前端盖2、后端盖9、下保护盖10、上盖5和连接法兰6。分度机构15包括分度驱动电机7、分度传动机构8、分度转台18、前分度轴承19、后分度轴承17,分度转台18为长方凹槽体结构，两端部安装前分度轴承19和后分度轴承17,分度转台通过前分度轴承19和后分度轴承17支撑在壳体内前端盖2与后端盖9上，轴承端盖1连接在前端盖2上，分度转台18的四个侧面有螺孔；钻孔机构12位于上盖5的下面通过进给滑台24固定安装在分度转台18的长方凹槽内；铆接机构11通过铆接置位气缸37固连在分度转台18侧面；涂胶机构14通过气缸导向装置28固定安装在分度转台18下面；供钉机构13通过铆钉过渡块31与分度转台18另一侧面端部固连；压紧机构安装在壳体前端盖2上部,分度传动机构8位于壳体后端盖9外侧端与位于上盖5的分度驱动电机7连接,连接法兰6固定安装在上盖5中间部位，且与执行机构连接。

如图1、图4所示，压紧机构包括压紧鼻3、压紧板4和压紧气缸16。压紧板4中间部位开有通孔；压紧鼻3为中空圆柱形结构端部有安装法兰，压紧鼻3通过安装法兰固定在压紧板4上，并且保证其中部直通孔与压紧板4通孔同轴。两个自导向压紧气缸16通过压紧板4上两侧连接孔固定安装在压紧板另一侧面两边。

参见图2、图3和图5，分度机构15包括分度转台18、前分度轴承19、后分度轴承17、轴承端盖1、分度传动机构8和分度驱动电机7，分度转台18前后端设有旋转轴，通过前分度轴承19和后分度轴承17分别与前端盖2和后端盖9相连，轴承端盖1安装在前端盖2上，限制分度转台18的轴向自由度。分度转台18一个侧面设有凹槽用于安装钻孔机构12。铆接机构11、供钉机构13和涂胶机构14分别按照顺序安装在分度转台18的其余三个面上。分度驱动电机7安装在上盖5的后端部，并且与分度转台18的转动轴平行布置，二者之间安装分度传动机构8，实现钻铆执行器四个功能机构的功能转换驱动。

参见图2、图3和图6，钻孔机构12包括钻孔刀具20、动力主轴21、上夹紧块22、下夹紧块25、安装块26、进给滑台24和进给电机23；动力主轴21的前端安装钻孔刀具20，中部的固定圆柱面通过上夹紧块22和下夹紧块25固定装夹，下夹紧块25通过下方安装面与安装块26相连接。进给滑台24带有进给和导向结构，导向结构通过螺钉连接安装块26，进给滑台24的丝杠与进给电机23相连接。进给滑台24底座安装在分度转台18的长方形凹槽内。进给电机23的优选安装方案是与进给滑台24垂直布置，这样能够减少整个执行器的轴向尺寸。

如图2、图3、图7所示，涂胶机构14包括涂胶置位气缸27、气缸导向装置28、涂胶嘴30和涂胶嘴安装块29。气缸导向装置28带有导向杆、安装法兰和气缸安装座。涂胶嘴30通过涂胶嘴安装块29固定在气缸导向装置28的安装法兰上，法兰另一侧与涂胶置位气缸27活塞杆相连，缸体通过气缸安装座与气缸导向装置28固连。涂胶机构14通过气缸导向装置28侧面连接孔安装在分度转台18的下方。

如图3和图8所示，供钉机构13包括供钉管33、供钉管接头34、铆钉过渡块31、左铆钉夹持片32、右铆钉夹持片35和气爪36。供钉管33通过供钉管接头34与铆钉过渡块31相连接，铆钉过渡块31通过侧面连接孔固定安装在分度转台18的侧面端部。左铆钉夹持片32和右铆钉夹持片35安装在气爪36手指上，气爪36通过侧面连接孔安装在前端盖2上。工作时，铆钉通过铆钉输送管进入铆钉过渡块31，此时气爪36工作带动左铆钉夹持片32和右铆钉夹持片35夹住铆钉，等待铆接机构11吸取。

如图2和图9所示，本发明的铆接机构11包括铆接置位气缸37、铆接头40、上铆接头安装块39和下铆接安装块38。铆接头40通过上铆接头安装块39和下铆接安装块38固定在铆接置位气缸37上。铆接置位气缸37通过侧面连接孔固定安装在分度转台18的侧面。铆接置位气缸37包括活塞杆和导向杆，铆接头40通过上铆接头安装块39和下铆接头安装块38固定安装在铆接置位气缸37上。

工作过程:

本发明钻铆执行器被定位至工作点后，首先压紧机构压紧工件，钻孔机构12完成钻孔，同时铆钉通过供钉机构13中的供钉管33输送至左铆钉夹持片32和右铆钉夹持片35中间并被夹持。然后分度机构15中的分度驱动电机7带动分度转台18旋转180°，涂胶机构14置于工作位，完成涂胶；此时左铆钉夹持片32和右铆钉夹持片35位于铆接头40前方，铆接头40吸取铆钉。然后分度驱动电机7带动分度转台18旋转90°，铆接机构11置于工作位完成铆接。最后分度驱动电机7带动分度转台18再旋转90°复位完成一个工作循环。

Claims (3)

1.一种多功能钻铆执行器，包括壳体，其特征在于:还包括压紧机构、分度机构、钻孔机构、涂胶机构、供钉机构、铆接机构；分度机构包括分度驱动电机、分度传动机构、分度转台、分度轴承,分度转台为长方凹槽体结构，两端部安装分度轴承,分度转台通过分度轴承支撑在壳体内两端盖上，钻孔机构位于上盖的下面安装在分度转台的凹槽内，铆接机构固定在分度转台侧面，涂胶机构安装在分度转台下面，供钉机构固连在分度转台另一侧面端部，压紧机构固定安装在壳体前端盖上部；分度传动机构位于壳体后端盖外侧与固定在上盖的分度驱动电机和壳体内分度转台连接,连接法兰固定安装在上盖中间部位与执行机构连接；

所述压紧机构包括压紧鼻、压紧板、压紧气缸,压紧鼻为中空圆柱形结构端部有安装法兰，压紧鼻通过安装法兰固定在压紧板上，两个自导向压紧气缸对称安装在压紧板另一侧面两边；

所述钻孔机构包括动力主轴、钻孔刀具、上夹紧块、下夹紧块、安装块、进给滑台、进给电机,钻孔刀具位于动力主轴前端部，动力主轴通过上夹紧块和下夹紧块装夹固定在安装块上，安装块与进给滑台上的滑块连结，丝杠通过联轴器与进给电机输出轴固连，进给滑台固定安装在分度转台的长方凹槽内；

所述涂胶机构包括涂胶置位气缸、气缸导向装置、涂胶嘴、涂胶嘴安装块,涂胶嘴与涂胶嘴安装块固连位于气缸导向装置前部，涂胶置位气缸安装在气缸导向装置后部，气缸导向装置固定连接在分度转台下方；

所述供钉机构包括供钉管、供钉管接头、气爪、左铆钉夹持片、右铆钉夹持片、铆钉过渡块,供钉管与供钉管接头连接固定在铆钉过渡块上，铆钉过渡块固定安装在分度转台侧面端部，左铆钉夹持片与右铆钉夹持片安装在气爪手指上，气爪固定在壳体的前端盖上；

所述铆接机构包括铆接置位气缸、铆接头、上铆接头安装块、下铆接头安装块,铆接头与上铆接头安装块和下铆接头安装块固连安装在铆接置位气缸上，铆接置位气缸通过侧面连接孔固定安装在分度转台侧面。

2.根据权利要求1所述的多功能钻铆执行器，其特征在于:所述钻孔机构与压紧鼻同轴安装。

3.根据权利要求1所述的多功能钻铆执行器，其特征在于:钻孔机构、涂胶机构、供钉机构、铆接机构与分度转台同方向平行安装。