CN103447826A

CN103447826A - 集成式多功能自动钻铆末端执行器

Info

Publication number: CN103447826A
Application number: CN2013104209651A
Authority: CN
Inventors: 丁力平; 王珉; 鲍益东; 陈文亮; 王谢苗; 侯玉昭; 丁旺生
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2033-09-16
Also published as: CN103447826B

Abstract

一种集成式多功能自动钻铆末端执行器，它包括上末端执行器和下末端执行器，所述的下末端执行器用于与上末端执行器配合完成铆接工作，其特征是所述的上末端执行器包括钻锪单元（1）、送钉单元（2）、插钉单元（3）、压紧单元（4）和换位单元（5）上末端执行器基座（6），它一方面用于与自主移动机构相连，另一方面用于安装所述的钻锪单元（1）、送钉单元（2）、插钉单元（3）、压紧单元（4）和换位单元（5），所述的换位单元（5）安装在上末端执行器基座（6）内部，所述的钻锪单元（1）和插钉单元（3）均安装在换位单元（5）上，所述的压紧单元（4）安装在上末端执行器基座（6）的下部。本发明能一次安全钻铆作业，具有效率高，成本低的优点。

Description

集成式多功能自动钻铆末端执行器

技术领域

本发明涉及一种机械加工设备，尤其是一种飞机蒙板铆接用设备，具体地说是一种集成式多功能自动钻铆末端执行器。

背景技术

目前，随着航空航天事业的发展，对机械性能要求的不断提高，人们越来越重视铆接质量，使其适应质量稳定、生产效率高、疲劳寿命长的要求。在这样的背景下，以及自动控制、传感器仿真等新技术的发展，自动钻铆技术得以快速发展，从手动、半自动钻铆快速过渡到全自动钻铆。在经过国外铆接装配技术几十年的应用证明，相比传统铆接技术，全自动钻铆技术使得典型部件装配周期缩短60%，铆接成本减少20-30%，大大提高飞机铆接质量和飞机的密封性能；广泛应用于大型飞机的机翼壁板、机身壁板、翼肋的自动铆接。据有关资料统计报道，B-747 机铆率达62%，伊尔86 的机铆率达54.5%，空中客车A300 机铆率为45%。随着自动钻铆机技术的不断提升和发展，机器的功能也不断完善，目前民用飞机的机铆率可高达90% 以上，据报道，美国波音767机身的机铆率高达97%左右。自动钻铆机可用来装配铝合金、钛合金和复合材料等，可以对普通铆钉、高锁螺栓等进行铆接装配。采用自动钻铆机铆接装配与传统手工铆接装配相比，装配效率至少提高了10倍，并能节约安装成本，改善劳动条件，更主要的是能够确保安装质量，大大减少人为因素造成的缺陷。世界著名的航空企业如波音、空中客车都已广泛采用自动钻铆技术进行飞机装配，由于自动钻铆技术对于飞机装配效率、装配质量等的显著提高，促使了飞机装配的历史性变革。

发明内容

本发明的目的是针对现有的飞机装配中铆接时钻孔与压铆大多为分开进行，需要不同的设备才能完成铆接工艺，造成定位难度大，效率低等问题，设计一种一次性即可完成集图像定位、钻锪、压铆于一体的集成式多功能自动钻铆末端执行器。

本发明的技术方案是：

一种集成式多功能自动钻铆末端执行器，它包括上末端执行器和下末端执行器，所述的下末端执行器用于与上末端执行器配合完成铆接工作，其特征是所述的上末端执行器包括：

钻锪单元1，它被用于一次性完成壁板的钻锪操作；

送钉单元2，它被用于将铆钉自动送入插钉单元3的铆模内；

插钉单元3，它被用于将从送钉单元2输送过来的铆钉插入壁板上已钻、锪好的孔中；

压紧单元4，它被用于将铆钉压紧，以便与下末端执行器共同作用完成铆压工作；

换位单元5，用于使钻锪单元1和插钉单元3交替进入铆接位置完成相应的工作，防止运动干涉；

上末端执行器基座6，它一方面用于与自主移动机构相连，另一方面用于安装所述的钻锪单元1、送钉单元2、插钉单元3、压紧单元4和换位单元5，所述的换位单元5安装在上末端执行器基座6内部，所述的钻锪单元1和插钉单元3均安装在换位单元5上并能在换位单元5的控制下，交替进入铆接位置，所述的压紧单元4安装在上末端执行器基座6的下部，所述的送钉单元2的主体安装在上末端执行器基座6的侧底部。

所述的上末端执行器上还安装有视觉检测系统8包含一个摄像头，它安装在换位单元5的挂板上，摄像头中心在电主轴中心与铆钉爪中心的连线上，换位单元5将摄像头换位达到压紧单元4的压力角中心位置，测得蒙皮上的两个预装配铆钉的位置，即可通过视觉检测系统计算出需要执行制孔的位置。

所述的送钉单元2包括气缸A座201、气缸A202、插钉板203、挡块204、滑轨A206、滑轨B207、滑轨C208、料斗209、料斗盖210、排钉板211、气缸B座212和气缸B213，气缸A202安装在气缸A座201上，气缸A座201安装在上末端执行器基座6上，气缸A202的活塞杆与插钉板203相连，插钉板203与由滑轨A206、滑轨B207和滑轨C208组成的滑轨下部的储钉槽相对并在收到动作指令后将铆钉205推送入插入单元4中，所述的由滑轨A206、滑轨B207和滑轨C208组成的滑轨的底部有一条开口尺寸大于铆钉杆部直径，小于铆钉帽部尺寸的导槽，该导槽的上部与料斗209上的出钉导口214相连通，料斗209安装在上末端执行器基座6，排钉板211插装在料斗209中，它的上端设有一个能供铆钉杆部插入的斜置的导钉槽215，铆钉落入该导钉槽215中后，铆钉帽则支承在导钉槽的两侧壁上并在重力的作用下自行下滑至料斗上的出钉导口214处并沿滑轨下滑至底部的储钉槽中；所述的排钉板211的底部与气缸B213的活塞轴相连，并在其带动下作上下运动完成排钉和送钉动作，气缸B213安装在气缸B座212上，气缸B座212安装在上末端执行器基座6上。

所述的插钉单元3包括上铆模组件302、活塞303、曲杆A304、曲杆B305、缸306、曲杆连接轴A307、曲杆连接轴B308、输出连接组件309、减速器安装座310、丝杠螺母311、直角减速器312、导向杆313、滚珠丝杠314和伺服电机315、支撑肋316、关节轴承317，上铆模组件302与活塞303的一端相连，活塞303安装在缸306中，活塞303的另一端与曲杆A304相连，曲杆A304与曲杆B305通过曲杆连接轴A307、曲杆连接轴B308相连后与输出连接组件309相连，输出连接组件309与滚珠丝杠314相连，丝杠螺母311旋装在滚珠丝杠314上，丝杠螺母311与直角减速器312的输出轴相连，直角减速器312与伺服电机315相连，伺服电机315和直角减速器312均安装在减速器安装座310，减速器安装座310安装在换位单元5的滑板506上，导向杆313的一端与输出连接组件309相连，另一端穿过减速器安装座310上的导向孔。

所述的上铆模组件312包括安装接口3121、螺母3122、垫片3123、顶杆3124、弹簧3125、铆钉爪3126，上铆模组件312通过螺母3122、垫片3123将顶杆3124与活塞303连接成整体，而弹簧3125将安装接口3121与铆钉爪3126连接一起，活塞303的直线运动转化为顶杆3124与铆钉爪3126的直线运动，铆钉爪3126靠近壁板，直到铆钉与壁板接触，弹簧被拉升，铆钉爪3126无法继续向前，顶杆3124则推动铆钉继续进给到铆钉爪3126的台阶处时，尚未与铆钉接触，此时顶杆3124在铆钉爪3126的台阶处作用力，铆钉爪3126头部有一开槽，从而铆钉爪3126头部被撑开，铆钉落入壁板孔中，顶杆3124继续下行，顶住铆钉帽处，此时曲杆A304、曲杆B305到极限位置，竖直共线形成死点，以此来提供顶铆力；待壁板另一边下末端执行器完成铆接操作后，顶杆3124、活塞303、曲杆A304、曲杆B305复位，等待下一个插钉操作。

所述的换位单元5包括伺服电机501、导轨滑块副502、丝杆503、丝杆螺母座504、丝杆轴承座505、挂板506，导轨滑块副502中的导轨安装在上末端执行器基座6上，伺服电机501驱动丝杆503，经丝杆螺母座504与挂板506相连，转换为挂板506的直线运动，钻锪单元1和插钉单元3均安装在506挂板上，通过换位单元5实现不同工位的互换。

本发明的有益效果：

本发明可以一次性完成壁板的钻锪操作，自动送钉单元将铆钉自动送人铆模内，插钉单元将从自动送钉系统输送过来的铆钉插入壁板上已钻、锪好的孔中，压紧单元进行铆钉的压紧操作，铆接单元进行最终的压铆操作。随着飞机制造技术的不断发展，对飞机装配质量、生产效率和使用寿命等的要求越来越高。飞机自动钻铆技术可以显著提升装配连接的质量和效率，因此自动钻铆装备作为飞机自动化装配的重要设备之一，其应用和实施成为影响飞机装配质量的关键因素。本发明是针对大型飞机的壁板类零部件装配，设计的一种集钻孔、插钉、压紧、铆接于一体的多功能自动钻铆系统，能显著提高钻铆的效率和精度，改善钻铆质量，减少了人工的劳动力。

可执行压紧、钻锪、插钉、顶紧和铆接功能，且加紧壁板采用上下双向加紧。柔性好，可加工各类型壁板类工件，可高速度、高精度的完成钻铆操作。能铆接铝、钛合金，层叠制孔；制孔孔径φ3.5mm～φ6.4mm，可铆铆钉直径φ3.5mm～φ6.4mm，最大加工厚度20mm。连续钻铆效率≥5次/分钟。

附图说明

图1 是本发明上、下末端执行器的外部结构示意图。

图2 是本发明上末端执行器内部结构示意图。

图3 是本发明上末端执行器的基座结构示意图。

图4 是本发明上末端执行器钻锪单元的正视图。

图5 是本发明上末端执行器送钉单元的结构示意图。

图6 是本发明上末端执行器送钉单元送钉板对接结构示意图(料斗隐去)。

图7 是本发明上末端执行器送钉单元的分解示意图。

图8 是本发明上末端执行器插钉单元的详细结构剖面视图。

图9 是本发明上末端执行器插钉单元上铆模组件局部放大图。

图10 是本发明上末端执行器插钉单元的立体结构示意图。

图11 是本发明上末端执行器压紧单元的结构示意图。

图12 是本发明上末端执行器换位单元的结构示意图。

图13 是本发明下末端执行器铆接的详细结构剖面视图。

图14 是本发明下末端执行器铆接的右视图。

图中：1钻锪单元，101支撑座组件，102滚珠丝杠副，103导轨副，104托板，105伺服电机，106固定座组件，107同步带轮减速组件，108连接板， 109电主轴安装座，110电主轴，2送钉单元，201气缸A座，202气缸A ， 203插钉板，204挡块，205铆钉，206滑轨A，207滑轨B，208滑轨C， 209料斗，210料斗盖，211排钉板，212气缸B座213气缸B，3插钉单元 302上铆模组件，303活塞，304曲杆A ，305曲杆B ，306缸， 307曲杆连接轴A，308曲杆连接轴B，309输出连接组件，310减速器安装座，311丝杠螺母，312直角减速器，313导向杆，314滚珠丝杠，315伺服电机，316支撑肋，317关节轴承，3121安装接口，3122螺母，3123垫片，3124顶杆， 3125弹簧，3126铆钉爪， 4 压紧单元，401气缸，402压力桥，403定位检测系统，404压力角，5 换位单元，501伺服电机，502导轨滑块副，503丝杆，504丝杆螺母座，505丝杆轴承座，506挂板，6 上末端执行器基座，7 铆接单元，701底座，702同步带轮组件，703减速器，704侧板，705伺服电机，706下铆模组件，707滚珠丝杠副，708丝杠螺母座，709导轨滑块副，710组合轴承，711气缸，712压力桥，713压力角， 8 视觉检测系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-14所示。

一种集成式多功能自动钻铆末端执行器，它包括上末端执行器和下末端执行器，如图1所示，所述的下末端执行器（如图13、14所示）用于与上末端执行器配合完成铆接工作，所述的上末端执行器（如图2、3所示）包括：

钻锪单元1，它被用于一次性完成壁板的钻锪操作；如图4。

送钉单元2，它被用于将铆钉自动送入插钉单元3的铆模内；如图5、6、7所示。

插钉单元3，它被用于将从送钉单元2输送过来的铆钉插入壁板上已钻、锪好的孔中；如图8、9、10所示。

压紧单元4，它被用于将铆钉压紧，以便与下末端执行器共同作用完成铆压工作；如图11所示。

换位单元5，用于使钻锪单元1和插钉单元3交替进入铆接位置完成相应的工作，防止运动干涉；如图12所示。

视觉检测系统8（如图1），包含一个摄像头，它安装在上末端执行器的换位单元5的挂板上，摄像头中心在电主轴中心与铆钉爪中心的连线上，换位单元5将摄像头换位达到压紧单元4的压力角中心位置，测得蒙皮上的两个预装配铆钉的位置，即可通过视觉检测系统计算出需要执行制孔的位置。

上末端执行器基座6（如图3），它一方面用于与自主移动机构相连，另一方面用于安装所述的钻锪单元1、送钉单元2、插钉单元3、压紧单元4和换位单元5，所述的换位单元5安装在上末端执行器基座6内部，所述的钻锪单元1和插钉单元3均安装在换位单元5上并能在换位单元5的控制下，交替进入铆接位置，所述的压紧单元4安装在上末端执行器基座6的下部，所述的送钉单元2的主体安装在上末端执行器基座6的侧底部。

详述如下：

参见图4所示，钻锪单元1包括有支撑座组件101、滚珠丝杆副102、导轨副103、托板104、伺服电机105、固定座组件106、同步带轮减速组件107、连接板108、电主轴109安装座、电主轴110。伺服电机105通过同步带轮减速组件107（换向）带动滚珠丝杠副102旋转，丝杠螺母安装在托板104上，托板104由导轨副103导向，经电主轴安装座109与电主轴110连接，最终使得伺服电机105的旋转运动变为电主轴110的直线进给运动，从而实现钻锪单元1的制孔进给运动，该电主轴110安装有钻锪一体化刀具，可以一次性完成钻锪操作，当加工完一个孔后，控制伺服电机105反向旋转使得电主轴110返回初始位置，待铆接完成，气缸驱动压力桥抬起，松开壁板，待定位检测单元找到下一个加工点后进行下一操作。具体实施时，钻锪单元也可自行设计或采用与现有技术相同的结构。

参见图5、图6、图7所示，送钉单元2包括气缸A座201、气缸A202、插钉板203、挡块204、滑轨A206、滑轨B207、滑轨C208、料斗209、料斗盖210、排钉板211、气缸B座212和气缸B213，气缸A202安装在气缸A座201上，气缸A座201安装在上末端执行器基座6上，气缸A202的活塞杆与插钉板203相连，插钉板203与由滑轨A206、滑轨B207和滑轨C208组成的滑轨下部的储钉槽相对并在收到动作指令后将铆钉205推送入插入单元4中，所述的由滑轨A206、滑轨B207和滑轨C208组成的滑轨的底部有一条开口尺寸大于铆钉杆部直径，小于铆钉帽部尺寸的导槽，该导槽的上部与料斗209上的出钉导口214相连通，料斗209安装在上末端执行器基座6，排钉板211插装在料斗209中，它的上端设有一个能供铆钉杆部插入的斜置的导钉槽215，铆钉落入该导钉槽215中后，铆钉帽则支承在导钉槽的两侧壁上并在重力的作用下自行下滑至料斗上的出钉导口214处并沿滑轨下滑至底部的储钉槽中；所述的排钉板211的底部与气缸B213的活塞轴相连，并在其带动下作上下运动完成排钉和送钉动作，气缸B213安装在气缸B座212上，气缸B座212安装在上末端执行器基座6上。整个循环过程包括铆钉存储、铆钉排列、铆钉传送和铆钉喂入这几步骤。具体实现过程为在自动钻铆机钻铆之前，选定好铆钉的直径和长度，再将此规格的杂乱无章的铆钉205送入到料斗209，完成铆钉的存储，此时可执行自动送钉操作，初始状态时，铆钉205杂乱无章的分布在料斗内，收到送钉指令后，自动送钉排列模块的气缸B213驱动将排钉板211顶起，排钉板211顶部设计有选料槽，选料槽的宽度在铆钉205杆直径与铆钉205帽直径之间，仅有铆钉205杆可以落入选料槽中，排钉板211顶起的同时，位置姿态合适的铆钉205将自动落入选料槽并随排钉板211一起提升，排钉板211具有一定的倾斜角度，根据铆钉与选料槽的摩擦系数，水平倾角大于20°即可，然后在自重的作用下，选取的铆钉205顺序滑至滑轨A206、滑轨B207、滑轨C208组合而成的滑轨接口处，此时铆钉205帽挂在组合成的滑轨槽中，铆钉205顶杆露在外面，铆钉205入轨，滑轨槽也具有一定倾角，满足铆钉自由下滑，滑轨接口处的铆钉在重力的作用下沿滑轨A206、滑轨B207、滑轨C208组合而成的滑轨平缓滑至滑轨水平处，落在气缸A座201的侧面，感应开关检测得到铆钉205就位信号后，自动送钉喂入模块的气缸A201驱动将插钉板203带动，把滑入滑轨水平处的铆钉205顶到插钉单元3上铆模组件302的铆钉爪3126侧面的槽中，铆钉由于自重落入铆钉爪3126底部，此时铆钉完成上料操作；至此循环已完成。

参见图8、图9、图10所示，插钉单元3包括上铆模组件302、活塞303、曲杆A304、曲杆B305、缸306、曲杆连接轴A307、曲杆连接轴B308、输出连接组件309、减速器安装座310、丝杠螺母311、直角减速器312、导向杆313、滚珠丝杠314和伺服电机315、支撑肋316、关节轴承317,支撑肋316 固连缸306,关节轴承317 连接支撑肋316与减速器安装座310,，详见图10，上铆模组件302与活塞303的一端相连，活塞303安装在缸306中，活塞303的另一端与曲杆A304相连，曲杆A304与曲杆B305通过曲杆连接轴A307、曲杆连接轴B308相连后与输出连接组件309相连，输出连接组件309与滚珠丝杠314相连，丝杠螺母311旋装在滚珠丝杠314上，丝杠螺母311与直角减速器312的输出轴相连，直角减速器312与伺服电机315相连，伺服电机315和直角减速器312均安装在减速器安装座310，减速器安装座310安装在换位单元5的滑板506上，导向杆313的一端与输出连接组件309相连，另一端穿过减速器安装座310上的导向孔。

所述的上铆模组件312包括安装接口3121、螺母3122、垫片3123、顶杆3124、弹簧3125、铆钉爪3126，上铆模组件312通过螺母3122、垫片3123将顶杆3124与活塞303连接成整体，而弹簧3125将安装接口3121与铆钉爪3126连接一起，活塞303的直线运动转化为顶杆3124与铆钉爪3126的直线运动，铆钉爪3126靠近壁板，直到铆钉与壁板接触，弹簧被拉升，铆钉爪3126无法继续向前，顶杆3124则推动铆钉继续进给到铆钉爪3126的台阶处时，尚未与铆钉接触，此时顶杆3124在铆钉爪3126的台阶处作用力，铆钉爪3126头部有一开槽，从而铆钉爪3126头部被撑开，铆钉落入壁板孔中，顶杆3124继续下行，顶住铆钉帽处，此时曲杆A304、曲杆B305到极限位置，竖直共线形成死点，以此来提供顶铆力；待壁板另一边下末端执行器完成铆接操作后，顶杆3124、活塞303、曲杆A304、曲杆B305复位，等待下一个插钉操作。其动作过程是：换位单元5将插钉机构换位到预加工位置，此时插钉机构的顶杆、压力角的孔位和已钻锪好的壁板孔位，三者呈同轴状态。送钉单元2将铆钉传送到上铆模铆钉爪3126内。铆钉就绪完成后，伺服电机315通过直角减速器312（减速和换向作用）带动丝杠螺母311使得伺服电机的旋转运动变为滚珠丝杠314的直线运动，滚珠丝杠314与曲杆连接轴B308、输出连接组件309、曲杆B305连接，转化为曲杆B305的直线运动。曲杆A304、曲杆B305通过曲杆连接轴A307相互旋转，再通过连杆机构再由活塞303与缸306的导向作用，将曲杆B305的直线运动，转化为活塞303的直线运动。上铆模组件312通过螺母3122、垫片3123将顶杆3124与活塞303连接成整体，而弹簧3125将安装接口3121与铆钉爪3126连接一起。最后活塞303的直线运动转化为顶杆3124与铆钉爪3126的直线运动。铆钉爪3126靠近壁板，直到铆钉与壁板接触，弹簧被拉升，铆钉爪3126无法继续向前，顶杆3124则推动铆钉继续进给到铆钉爪3126的台阶处时，尚未与铆钉接触，此时顶杆3124在铆钉爪3126的台阶处作用下，铆钉爪3126头部有一开槽，从而铆钉爪3126头部被撑开，铆钉落入壁板孔中，顶杆3124继续下行，顶住铆钉帽处，此时曲杆A304、曲杆B305到极限位置（竖直共线），形成死点，以此来提供顶铆力；待壁板另一边下末端执行器完成铆接操作后，顶杆3124、活塞303、曲杆A304、曲杆B305等复位，等待下一个插钉操作。

参见图11所示，压紧单元4包括上末端执行器压紧单元和下末端执行器压紧单元。上末端执行器的压紧单元包括气缸401、压力桥402、定位检测系统403、压力角404；下末端执行器的压紧单元包括气缸711、压力桥712、压力角713。钻锪单元1执行钻孔时，为防止钻孔毛刺进入蒙皮夹层，自动钻铆机系统采用上下末端执行器的压紧单元4提供双向压紧力来保证制孔质量。压紧单元4，通过气缸，使压力角压紧蒙皮，提供所需的压紧力，实现制孔时的蒙皮双向压紧。同时压紧单元4的四个激光测距传感器403可以测得制孔区域蒙皮的表面法失，为自动钻铆系统提供法失调整依据，保证制孔垂直度。

参见图12所示，所述的换位单元5包括伺服电机501、导轨滑块副502、丝杆503、丝杆螺母座504、丝杆轴承座505、挂板506，导轨滑块副502中的导轨安装在上末端执行器基座6上，伺服电机501驱动丝杆503，经丝杆螺母座504与挂板506相连，转换为挂板506的直线运动，钻锪单元1和插钉单元3均安装在506挂板上，通过换位单元5实现不同工位的互换。

参见图2所示,上末端执行器基座6，钻锪单元1、送钉单元2、插钉单元3、压紧单元4、换位单元5、视觉检测系统8均依附于上末端执行器基座6上，组成自动钻铆系统的上末端执行器。

参见图13、图14所示，铆接单元7包括底座701、同步带轮组件702、减速器703、侧板704、伺服电机705、下铆模组件706、滚珠丝杠副707、丝杠螺母座708、导轨滑块副709、组合轴承710、气缸711、压力桥712和压力角713。首先下压紧单元进行压紧操作，压紧单元的气缸711安装在外围侧板上，气缸711通过压力桥712传递给压力角713，完成压紧动作。然后进行压铆操作，伺服电机705通过减速器703减速和同步带轮702换向（附带减速）带动滚珠丝杠副707旋转，丝杠螺母安装在丝杠螺母座708上，丝杠螺母座708与导轨副709相连，导轨固定在外围侧板704上，丝杠螺母座708与下铆模组件706中的顶杆间接相连，最终使得伺服电机的旋转运动转为顶杆的直线进给运动，从而实现铆接单元的压铆操作；待完成铆接操作后，控制伺服电机705反向旋转使得顶杆复位，气缸711驱动压力角713，松开壁板，待定位检测单元找到下一个加工点后进行下一操作。

如图3所示，视觉检测系统8，包含一个摄像头，安装在换位单元5的挂板506上，摄像头中心在电主轴110中心与铆钉爪3126中心的连线上，换位单元5将摄像头换位达到压紧单元4的压力角404中心位置，摄像头通过测得蒙皮上的两个预装配铆钉的位置，即可通过视觉检测系统计算出需要执行制孔的位置。

本发明的工程流程是：

通过换位单元5将视觉检测系统8换位到工况位置，测得制孔位置；

通过压紧单元4的定位检测系统403确定制孔位置与法失，自动钻铆系统根据测得的法失与孔位信息，调整上下末端执行器到达目标位置；

上下末端执行器的压紧单元4工作，提供制孔与铆接所需的压紧力；

换位单元5工作将钻锪单元1换到工况位置；

钻锪单元1工作，进给完成制孔、锪孔动作，之后抬升复位；

送钉单元2工作，将铆钉送入插钉单元3的铆模之内；

换位单元5将插钉单元3换到工况位置；

插钉单元3工作，将铆钉插入蒙皮孔内，同时形成死点，顶紧铆钉；

下末端执行器的铆接单元7工作，控制进给速度与输出力，镦压铆钉，完成铆接动作，然后复位。

至此，自动钻铆系统的一个工作流程完成，可进行下一孔位动作。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种集成式多功能自动钻铆末端执行器，它包括上末端执行器和下末端执行器，所述的下末端执行器用于与上末端执行器配合完成铆接工作，其特征是所述的上末端执行器包括：

钻锪单元（1），它被用于一次性完成壁板的钻锪操作；

送钉单元（2），它被用于将铆钉自动送入插钉单元（3）的铆模内；

插钉单元（3），它被用于将从送钉单元（2）输送过来的铆钉插入壁板上已钻、锪好的孔中；

压紧单元（4），它被用于将铆钉压紧，以便与下末端执行器共同作用完成铆压工作；

换位单元（5），用于使钻锪单元（1）和插钉单元（3）交替进入铆接位置完成相应的工作，防止运动干涉；

上末端执行器基座（6），它一方面用于与自主移动机构相连，另一方面用于安装所述的钻锪单元（1）、送钉单元（2）、插钉单元（3）、压紧单元（4）和换位单元（5），所述的换位单元（5）安装在上末端执行器基座（6）内部，所述的钻锪单元（1）和插钉单元（3）均安装在换位单元（5）上并能在换位单元（5）的控制下，交替进入铆接位置，所述的压紧单元（4）安装在上末端执行器基座（6）的下部，所述的送钉单元（2）的主体安装在上末端执行器基座（6）的侧底部。

2.根据权利要求1所述的集成式多功能自动钻铆末端执行器，其特征是在所述的上末端执行器上还安装有视觉检测系统（8）包含一个摄像头，它安装在换位单元（5）的挂板上，摄像头中心在电主轴中心与铆钉爪中心的连线上，换位单元（5）将摄像头换位达到压紧单元（4）的压力角中心位置，测得蒙皮上的两个预装配铆钉的位置，即可通过视觉检测系统计算出需要执行制孔的位置。

3.根据权利要求1所述的集成式多功能自动钻铆末端执行器，其特征是所述的送钉单元（2）包括气缸A座（201）、气缸A（202）、插钉板（203）、挡块（204）、滑轨A（206）、滑轨B（207）、滑轨C（208）、料斗（209）、料斗盖（210）、排钉板（211）、气缸B座（212）和气缸B（213），气缸A（202）安装在气缸A座（201）上，气缸A座（201）安装在上末端执行器基座（6）上，气缸A（202）的活塞杆与插钉板（203）相连，插钉板（203）与由滑轨A（206）、滑轨B（207）和滑轨C（208）组成的滑轨下部的储钉槽相对并在收到动作指令后将铆钉（205）推送入插入单元（4）中，所述的由滑轨A（206）、滑轨B（207）和滑轨C（208）组成的滑轨的底部有一条开口尺寸大于铆钉杆部直径，小于铆钉帽部尺寸的导槽，该导槽的上部与料斗（209）上的出钉导口（214）相连通，料斗（209）安装在上末端执行器基座（6），排钉板（211）插装在料斗（209）中，它的上端设有一个能供铆钉杆部插入的斜置的导钉槽（215），铆钉落入该导钉槽（215）中后，铆钉帽则支承在导钉槽的两侧壁上并在重力的作用下自行下滑至料斗上的出钉导口（214）处并沿滑轨下滑至底部的储钉槽中；所述的排钉板（211）的底部与气缸B（213）的活塞轴相连，并在其带动下作上下运动完成排钉和送钉动作，气缸B（213）安装在气缸B座（212）上，气缸B座（212）安装在上末端执行器基座（6）上。

4.根据权利要求1所述的集成式多功能自动钻铆末端执行器，其特征是所述的插钉单元（3）包括上铆模组件（302）、活塞（303）、曲杆A（304）、曲杆B（305）、缸（306）、曲杆连接轴A（307）、曲杆连接轴B（308）、输出连接组件（309）、减速器安装座（310）、丝杠螺母（311）、直角减速器（312）、导向杆（313）、滚珠丝杠（314）和伺服电机（315），上铆模组件（302）与活塞（303）的一端相连，活塞（303）安装在缸（306）中，活塞（303）的另一端与曲杆A（304）相连，曲杆A（304）与曲杆B（305）通过曲杆连接轴A（307）、曲杆连接轴B（308）相连后与输出连接组件（309）相连，输出连接组件（309）与滚珠丝杠（314）相连，丝杠螺母（311）旋装在滚珠丝杠（314）上，丝杠螺母（311）与直角减速器（312）的输出轴相连，直角减速器（312）与伺服电机（315）相连，伺服电机（315）和直角减速器（312）均安装在减速器安装座（310），减速器安装座（310）安装在换位单元（5）的滑板（506）上，导向杆（313）的一端与输出连接组件（309）相连，另一端穿过减速器安装座（310）上的导向孔。

5.根据权利要求4所述的集成式多功能自动钻铆末端执行器，其特征是所述的上铆模组件（312）包括安装接口（3121）、螺母（3122）、垫片（3123）、顶杆（3124）、弹簧（3125）、铆钉爪（3126），上铆模组件（312）通过螺母（3122）、垫片（3123）将顶杆（3124）与活塞（303）连接成整体，而弹簧（3125）将安装接口（3121）与铆钉爪（3126）连接一起，活塞（303）的直线运动转化为顶杆（3124）与铆钉爪（3126）的直线运动，铆钉爪（3126）靠近壁板，直到铆钉与壁板接触，弹簧被拉升，铆钉爪（3126）无法继续向前，顶杆（3124）则推动铆钉继续进给到铆钉爪（3126）的台阶处时，尚未与铆钉接触，此时顶杆（3124）在铆钉爪（3126）的台阶处作用力，铆钉爪（3126）头部有一开槽，从而铆钉爪（3126）头部被撑开，铆钉落入壁板孔中，顶杆（3124）继续下行，顶住铆钉帽处，此时曲杆A（304）、曲杆B（305）到极限位置，竖直共线形成死点，以此来提供顶铆力；待壁板另一边下末端执行器完成铆接操作后，顶杆（3124）、活塞（303）、曲杆A（304）、曲杆B（305）复位，等待下一个插钉操作。

6.根据权利要求1所述的集成式多功能自动钻铆末端执行器，其特征是所述的换位单元（5）包括伺服电机（501）、导轨滑块副（502）、丝杆（503）、丝杆螺母座（504）、丝杆轴承座（505）、挂板（506），导轨滑块副（502）中的导轨安装在上末端执行器基座（6）上，伺服电机（501）驱动丝杆（503），经丝杆螺母座（504）与挂板（506）相连，转换为挂板（506）的直线运动，钻锪单元（1）和插钉单元（3）均安装在（506）挂板上，通过换位单元（5）实现不同工位的互换。