[发明专利]用于机器人高精度制孔与锪窝的末端执行器及测量方法

说明书

本发明提供了一种用于机器人高精度制孔与锪窝的末端执行器，包括：主轴及其进给单元、法向测量装置及其驱动单元、基准孔视觉定位单元以及导轨安装板，其中：所述主轴及其给进单元安装在所述导轨安装板上；所述法向测量装置安装所述导轨安装板的一端；所述基准孔视觉定位单元安装在所述导轨安装板的背面。本发明结构紧凑，并包含多个功能模块，包括位移检测模块、法向测量模块、基准孔视觉定位模块，增加测量可靠性；本发明的位移检测模块能够检测刀具进给量、工件夹紧与加工时工件的变形量，并对其进行补偿；本发明的法向测量装置体积小、功能多、测量精度高。本发明安装在工业机器人末端法兰盘上，能够保证制孔垂直度。

技术领域

本发明涉及一种与工业机器人结合使用的高精度制孔与锪窝的末端执行器，具体地，涉及一种用于机器人高精度制孔与锪窝的末端执行器及测量方法。

背景技术

在飞机装配中，其连接质量对飞机的气动外形及其疲劳寿命有至关重要的影响，据统计，70％的飞机机体疲劳失效事故源于结构连接部件的疲劳失效，其中80％的疲劳裂纹发生于连接孔处，因此制孔质量极大地影响着飞机的寿命。波音公司对钛合金螺栓试验表明，当紧固件沿外载荷作用方向倾斜大于2°时，疲劳寿命降低约47％，倾斜大于5°时，疲劳寿命降低95％，因此制孔法向精度对铆接质量有至关重要的影响。铆接作为一种传统的机械连接技术，由于其连接可靠、质量轻、成本低等特点被广泛用于航空航天领域，为保证飞机的气动外形，在飞机蒙皮连接处常采用埋头铆钉，而埋头铆钉需要制孔后进行锪窝。锪窝深度对孔的质量和连接强度有很大的影响，由于蒙皮壁板壁薄刚性差，制孔时变形严重，锪窝深度难以控制，如果锪窝过深，蒙皮的，连接强度降低；如果锪窝深度不足，会影响壁板平齐度。因此，一种稳定可靠的锪窝深度控制方法可以提高制孔质量，保证连接强度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于机器人高精度制孔与锪窝的末端执行器及测量方法。

根据本发明提供的一种用于机器人高精度制孔与锪窝的末端执行器，包括：主轴及其进给单元、法向测量装置及其驱动单元、基准孔视觉定位单元以及导轨安装板，其中：所述主轴及其给进单元安装在所述导轨安装板上；所述法向测量装置安装所述导轨安装板的一端；所述基准孔视觉定位单元安装在所述导轨安装板的背面。

优选地，所述主轴及其进给单元包括主轴进给电机、传动系统、滚珠丝杠、丝杠螺母、丝杠螺母座、导轨滑块以及主轴安装板；其中：所述主轴进给电机通过伺服电机安装座固定在导轨安装板上；所述滚珠丝杠通过丝杠安装座固定在导轨安装板上；主轴进给电机通过传动系统驱动滚珠丝杠旋转；主轴安装板连接所述丝杠螺母座和导轨滑块。

优选地，所述主轴及其进给单元包括光栅尺和光栅尺连接板，其中：所述光栅尺连接板侧向安装在所述主轴安装板上；所述光栅尺连接板上连接所述光栅尺的读数头。

优选地，还包括电主轴、主轴固定座、刀柄以及钻头，其中：所述主轴固定座固定于所述主轴安装板上；所述电主轴安装在所述主轴固定座上；所述钻头通过所述刀柄安装在主轴上。

优选地，所述法向测量装置及其驱动单元包括气缸安装板、法向测量装置驱动气缸、滑块、法向测量装置连接板、挡块以及法向测量装置，其中：法向测量装置驱动气缸驱动所述法向测量装置；所述法向测量装置安装于所述法向测量装置连接板上；所述法向测量装置驱动气缸安装于所述气缸安装板上；所述挡块安装于所述导轨安装板的轨道上。

优选地，所述基准孔视觉定位单元包括相机安装基座、相机、压块、远心镜头、保护板以及环装同轴光源，其中：所述相机、压块、远心镜头、保护板以及环装同轴光源设置在所述相机安装基座上。

根据本发明提供的一种用于机器人高精度制孔与锪窝的末端执行器的测量方法，包括如下步骤：

步骤1：通过离线编程程序，末端执行器移动到当前制孔工位，法向测量装置中带触点的驱动套筒分别由各自的气缸驱动伸出；