[发明专利]电主轴与压力脚共用导轨的紧凑型制孔末端执行器

说明书

本发明公开一种电主轴与压力脚共用导轨的紧凑型制孔末端执行器，其包括安装基座、制孔单元、压紧单元和法向检测单元。安装基座的上表面安装有与机器人末端连接法兰连接板，其下表面上的两侧端部架设有两条平行的导轨，两条导轨的中轴线与安装基座下表面的中轴线重合。制孔单元和压紧单元均通过滑块沿所述中轴线方向并排地设置在两条导轨上，法向检测单元安装在压紧单元上。通过快换压套，可以实现针对不同零部件表面压紧功能的快速切换。本发明通过将制孔模块的电主轴与压力脚模块的压力脚共用一套导轨，减少了一套传动装置，使末端执行器的重量大幅降低。

技术领域

本发明属于机器人末端执行器设计领域，它涉及一种电主轴与压力脚共用导轨的紧凑型制孔末端执行器。

背景技术

近年来，机器人自动钻铆系统在航空飞行器装配过程中得到了较广泛的应用，有效提高了飞行器的装配效率和精度。然而在航天领域，飞行器结构件的钻铆操作仍采用手工作业的方式，难以满足新型航天飞行器研制效率与精度方面的技术指标要求，机器人自动钻铆系统的需求迫在眉睫。但由于航天飞行器结构件在尺寸上与航空飞行器存在较大差别，存在尺寸小、开敞性不好、结构复杂等特点，目前较为成熟的基于重载机器人的自动钻铆系统难以获得较好的应用。此外，由于结构开敞性不好，自动铆接实施难度大，而航天飞行器难点主要在于制孔，铆接难度相对较低，因此，基于轻载机器人的自动制孔系统研制具有广阔的应用前景。

末端执行器作为机器人制孔系统的执行机构，其研制始终是机器人制孔系统设计的重点和难点。不同于重载机器人，轻载机器人由于负载小，其对末端执行器结构的紧凑性和重量有着更加严格的要求，其设计难度远大于重载机器人末端执行器。

发明内容

本发明的目的是为了解决负载不高于30kg的轻载机器人自动制孔末端执行器的适应性设计问题，提供了一种电主轴与压力脚共用导轨的紧凑型制孔末端执行器，与机器人结合，形成机器人自动制孔系统，从而实现对中小零部件的自动制孔，提高中小零部件制孔效率。

本发明的电主轴与压力脚共用导轨的紧凑型制孔末端执行器包括安装基座、制孔单元、压紧单元和法向检测单元，所述安装基座的上表面安装有与机器人末端连接的法兰连接板，其下表面上的两侧端部架设有两条平行的导轨，两条导轨的中轴线与安装基座下表面的中轴线重合，所述制孔单元和所述压紧单元均通过滑块沿所述中轴线方向并排地设置在两条导轨上，所述法向检测单元安装在所述压紧单元上。

优选所述的制孔单元包括：电主轴、进给伺服电机、丝杠螺母副、电主轴安装座；所述进给伺服电机主体以输出轴位于所述安装基座中轴线的方式安装在所述安装基座下表面的与所述压紧单元相反侧的端部，所述输出轴通过联轴节与丝杠螺母副的丝杠的一端连接，所述丝杠的另一端通过轴承座固定在所述安装基座下表面上，所述电主轴固定在所述电主轴安装座的下表面，其上表面对称地安装有分别与两条所述导轨配合的滑块，所述滑块与所述丝杠螺母副的螺母固连。

优选所述压紧单元包括：气缸、铰接支座、铰接支座垫板、压力脚和压套；所述气缸的缸体固定在所述轴称座与远离所述制孔单元侧的端部之间的所述安装基座的下表面上；所述气缸的输出轴通过铰接支座与铰接支座垫板连接，所述铰接支座垫板固定在所述压力脚上表面的中间，在所述压力脚上表面的安装有所述铰接支座垫板的两侧，对称地安装有两个滑块，两个滑块分别配合安装在两条所述导轨上；所述压套可拆卸地安装在所述压力脚上。

优选所述的法向检测模块包括四个激光位移传感器，通过螺钉均匀分布地安装在所述压力脚上。

本发明具有以下优点：

(1)调姿。可以调整钻头姿态，确保孔的垂直度。

(2)快换。采用压脚和压套分离的模式，可实现压套的快换，减少停工准备时间，提高了制孔效率。

(3)紧凑。将制孔模块的电主轴与压力脚模块的压力脚共用一套导轨，减少了一套传动装置，使末端执行器的重量大幅降低，实现了末端执行器的紧凑型设计。