CN218313557U

CN218313557U - 一种航空结构件柔性自动制孔装置

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Publication number: CN218313557U
Application number: CN202221981808.9U
Authority: CN
Inventors: 张健; 霍凤伟; 付佳; 刘垒; 何永海; 潘文江; 张宇博; 刘欣怡; 车晓彦; 张云娟; 周立瑶
Original assignee: Yingkou Institute of Technology
Current assignee: Yingkou Institute of Technology
Priority date: 2022-07-29
Filing date: 2022-07-29
Publication date: 2023-01-17
Anticipated expiration: 2032-07-29

Abstract

本实用新型涉及一种航空结构件柔性自动制孔装置，在底座上活动连接六自由度制孔机器人，在六自由度制孔机器人的机械手臂末端连接过渡法兰，过渡法兰通过直线运动传动装置连接支撑座的顶部；在支撑座的前端设有压紧法兰，压紧法兰与待制孔航空结构件的表面接触；在支撑座的底部通过直线驱动装置连接电主轴箱体，电主轴箱体内伸出的电主轴从压紧法兰穿出。该柔性自动制孔装置采用六自由度制孔机器人进行制孔，位置控制更加灵活，同时在机械手臂末端设置模块化的电主轴箱体，可以根据制孔材料的不同，采用不同的电主轴。

Description

一种航空结构件柔性自动制孔装置

技术领域

本实用新型涉及一种航空结构件柔性自动制孔装置，属于飞机装配设备的技术领域。

背景技术

飞机装配是飞机制造中最为关键的环节，相关资料显示，其成本约为产品总成本的 40%～50%，而其工作量为直接制造工作量的50～70%。而飞机装配中大多采用螺栓连接或铆接，铆接和螺栓连接都需要进行制孔，孔的好坏将直接影响螺栓连接和铆接的质量，进而影响飞机的整体寿命。近年来新材料的应用，导致制孔不合格率达到百分之六十以上，因此如何提高制孔效率和质量成为飞机装配的关键。

飞机产品上零部件材料、尺度大小多种多样，目前国内航空制造企业面对这些种类繁多、工作量巨大的制孔作业，或者依靠手工方式，或者依靠某一专用制孔装置，依然存在制孔效率低下、定位精度较低、质量不太可靠、粉尘污染严重等缺点，难以满足飞机批量稳定生产和环境保护的要求。

近年来工业科技的快速发展，机器人自动制孔渐渐成为一种有效的制孔方式。现有机器人自动制孔是将制孔执行器安装在机械手臂末端，然后通过机器人机械手臂的运动到达制孔位置，制孔执行器再根据工艺的要求完成对工件的制孔。

综上所述，现有机器人自动制孔装置专用型较强，一般只针对单一材料或者单一尺度范围的结构件，难以实现适应多种材料、多种尺度范围的高效高精高质量制孔。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种航空结构件柔性自动制孔装置，该制孔装置采用六自由度制孔机器人进行制孔，位置控制更加灵活，同时在机械手臂末端设置模块化的电主轴箱体，可以根据制孔材料的不同，采用不同的电主轴。

为解决以上问题，本实用新型的具体技术方案如下：一种航空结构件柔性自动制孔装置，在底座上活动连接六自由度制孔机器人，在六自由度制孔机器人的机械手臂末端连接过渡法兰，过渡法兰通过直线运动传动装置连接支撑座的顶部；在支撑座的前端设有压紧法兰，压紧法兰与待制孔航空结构件的表面接触；在支撑座的底部通过直线驱动装置连接电主轴箱体，电主轴箱体内伸出的电主轴从压紧法兰穿出。

所述的直线运动传动装置包括滑板、上滚珠丝杠和上带轮传动机构；在支撑座顶部设有对称的上直线导轨，滑板通过上直线导轨与支撑座滑动连接；上滚珠丝杠轴承座支撑在支撑座上，且位于两个上直线导轨之间，上滚珠丝杠的螺母与滑板连接，滑板的顶部连接过渡法兰；上滚珠丝杠的动力端通过上带轮传动机构与直线传动驱动电机连接。

所述的直线驱动装置包括电主轴箱体、下滚珠丝杠和下带轮传动机构；在支撑座的下半部对称设置下直线导轨，电主轴箱体通过下直线导轨与支撑座滑动连接，在支撑座与电主轴箱体之间设有下滚珠丝杠，下滚珠丝杠的两端通过轴承座支撑在支撑座的底面，下滚珠丝杠的轴线与电主轴的进给方向一致，下滚珠丝杠的螺母与电主轴箱体连接；在下滚珠丝杠的动力端通过下带轮传动机构与直线驱动电机连接。

所述的压紧法兰上连接吸尘管路，且吸尘管路的入口靠近电主轴，另一端水平从伸出支撑座与外部管路连接。

所述的底座的上表面设有两条横向滑轨，在两条横向滑轨之间平行设置齿条；在六自由度制孔机器人的底部设有滑座，滑座底部的滑块与横向滑轨滑动连接；在滑座上设有两个竖直的横向驱动伺服电机，横向驱动伺服电机分别位于六自由度制孔机器人的两侧；横向驱动伺服电机底部连接减速器，减速器的输出轴穿过滑座连接齿轮，两个齿轮分别与齿条啮合。

所述的支撑座侧端设有视觉装置，视觉装置的采集图片端与电主轴的方向一致。

该航空结构件柔性自动制孔装置整体采用六自由度制孔机器人结合直线运动传动装置驱动支撑座运行，以满足制孔要求；通过直线驱动装置对电主轴箱体位置进行调节，以适应不同型号规格的电主轴。

附图说明

图1为柔性自动制孔装置的主视图。

图2为柔性自动制孔装置的右视图。

图3为柔性自动制孔装置的俯视图。

图4为机械手臂末端的结构剖视图。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种航空结构件柔性自动制孔装置，在底座20上活动连接六自由度制孔机器人1，在六自由度制孔机器人1的机械手臂末端连接过渡法兰3，过渡法兰3通过直线运动传动装置连接支撑座5的顶部；在支撑座5的前端设有压紧法兰12，压紧法兰12与待制孔航空结构件的表面接触；在支撑座5的底部通过直线驱动装置连接电主轴箱体17，电主轴箱体17内伸出的电主轴14从压紧法兰12穿出。为了采集制孔位置及制孔质量，在支撑座5侧端设有视觉装置18，视觉装置18的采集图片端与电主轴14的方向一致。

如图4所示，所述的直线运动传动装置包括滑板4、上滚珠丝杠11和上带轮传动机构9；在支撑座5顶部设有对称的上直线导轨6，滑板4通过上直线导轨6与支撑座5滑动连接；上滚珠丝杠11轴承座支撑在支撑座5上，且位于两个上直线导轨6之间，上滚珠丝杠11的螺母与滑板4连接，滑板4的顶部连接过渡法兰3；上滚珠丝杠11的动力端通过上带轮传动机构9与直线传动驱动电机连接。启动直线传动驱动电机，通过上带轮传动机构9带动上滚珠丝杠11旋转，由于上滚珠丝杠11的螺母与滑板4的相对位置固定，故上滚珠丝杠11的螺母带动支撑座5前后移动，根据加工材质的厚度实现进给。

所述的直线驱动装置包括电主轴箱体17、下滚珠丝杠16和下带轮传动机构10；在支撑座5的下半部对称设置下直线导轨15，电主轴箱体17通过下直线导轨15与支撑座5滑动连接，在支撑座5与电主轴箱体17之间设有下滚珠丝杠16，下滚珠丝杠16的两端通过轴承座支撑在支撑座5的底面，下滚珠丝杠16的轴线与电主轴14的进给方向一致，下滚珠丝杠16的螺母与电主轴箱体17连接；在下滚珠丝杠16的动力端通过下带轮传动机构10与直线驱动电机连接。启动直线驱动电机，通过下带轮传动机构10带动下滚珠丝杠16旋转，下滚珠丝杠16上的螺母带动电主轴箱体17前后移动，实现电主轴14的进给动作。

所述的压紧法兰12上连接吸尘管路13，且吸尘管路13的入口靠近电主轴14，另一端水平从伸出支撑座5与外部管路连接。通过吸尘管路13对钻孔产生的切削屑进行收集，防止粉尘，保护周围的作业环境。

所述的底座20的上表面设有两条横向滑轨25，在两条横向滑轨25之间平行设置齿条24；在六自由度制孔机器人1的底部设有滑座19，滑座19底部的滑块与横向滑轨25滑动连接；在滑座19上设有两个竖直的横向驱动伺服电机21，横向驱动伺服电机21分别位于六自由度制孔机器人1的两侧；横向驱动伺服电机21底部连接减速器22，减速器22的输出轴穿过滑座19连接齿轮23，两个齿轮23分别与齿条24啮合。当制孔机器人1做单方向直线运动时，由一个横向驱动伺服电机21作为主驱动电机，另一个横向驱动伺服电机21作为从动电机，在转速上与主驱动电机保持同步，但是不提供扭矩，在制孔机器人1直线运动换向后两个横向驱动伺服电机21主从关系互换，使两个齿轮23始终与齿条24紧密啮合，消除齿侧间隙。与传统的直线运动单元相比，提高了直线运动定位精度，并能够实现任意位置的正反向精确定位。

Claims

1.一种航空结构件柔性自动制孔装置，其特征在于：在底座（20）上活动连接六自由度制孔机器人（1），在六自由度制孔机器人（1）的机械手臂末端连接过渡法兰（3），过渡法兰（3）通过直线运动传动装置连接支撑座（5）的顶部；在支撑座（5）的前端设有压紧法兰（12），压紧法兰（12）与待制孔航空结构件的表面接触；在支撑座（5）的底部通过直线驱动装置连接电主轴箱体（17），电主轴箱体（17）内伸出的电主轴（14）从压紧法兰（12）穿出。

2.如权利要求1所述的航空结构件柔性自动制孔装置，其特征在于：所述的直线运动传动装置包括滑板（4）、上滚珠丝杠（11）和上带轮传动机构（9）；在支撑座（5）顶部设有对称的上直线导轨（6），滑板（4）通过上直线导轨（6）与支撑座（5）滑动连接；上滚珠丝杠（11）轴承座支撑在支撑座（5）上，且位于两个上直线导轨（6）之间，上滚珠丝杠（11）的螺母与滑板（4）连接，滑板（4）的顶部连接过渡法兰（3）；上滚珠丝杠（11）的动力端通过上带轮传动机构（9）与直线传动驱动电机连接。

3.如权利要求1所述的航空结构件柔性自动制孔装置，其特征在于：所述的直线驱动装置包括电主轴箱体（17）、下滚珠丝杠（16）和下带轮传动机构（10）；在支撑座（5）的下半部对称设置下直线导轨（15），电主轴箱体（17）通过下直线导轨（15）与支撑座（5）滑动连接，在支撑座（5）与电主轴箱体（17）之间设有下滚珠丝杠（16），下滚珠丝杠（16）的两端通过轴承座支撑在支撑座（5）的底面，下滚珠丝杠（16）的轴线与电主轴（14）的进给方向一致，下滚珠丝杠（16）的螺母与电主轴箱体（17）连接；在下滚珠丝杠（16）的动力端通过下带轮传动机构（10）与直线驱动电机连接。

4.如权利要求1所述的航空结构件柔性自动制孔装置，其特征在于：所述的压紧法兰（12）上连接吸尘管路（13），且吸尘管路（13）的入口靠近电主轴（14），另一端水平从伸出支撑座（5）与外部管路连接。

5.如权利要求1所述的航空结构件柔性自动制孔装置，其特征在于：所述的底座（20）的上表面设有两条横向滑轨（25），在两条横向滑轨（25）之间平行设置齿条（24）；在六自由度制孔机器人（1）的底部设有滑座（19），滑座（19）底部的滑块与横向滑轨（25）滑动连接；在滑座（19）上设有两个竖直的横向驱动伺服电机（21），横向驱动伺服电机（21）分别位于六自由度制孔机器人（1）的两侧；横向驱动伺服电机（21）底部连接减速器（22），减速器（22）的输出轴穿过滑座（19）连接齿轮（23），两个齿轮（23）分别与齿条（24）啮合。

6.如权利要求1所述的航空结构件柔性自动制孔装置，其特征在于：所述的支撑座（5）侧端设有视觉装置（18），视觉装置（18）的采集图片端与电主轴（14）的方向一致。