專利名稱：一種吸附于飛機表面用于運載制孔末端執(zhí)行器的柔性軌道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸附于飛機表面用于運載制孔末端執(zhí)行器的柔性軌道，尤其涉及一種適用于不同曲率的飛機表面進行航空自動化制孔的柔性軌道。
背景技術(shù)：
飛機由幾十萬甚至上百萬個零件組成，飛機裝配是飛機制造的主要環(huán)節(jié)。飛機裝配過程就是將大量的飛機零件按圖紙、技術(shù)要求等進行組合、連接的過程。迄今為止，裝配技術(shù)經(jīng)歷了從手工裝配、半機械半自動化裝配、機械自動化裝配到柔性裝配的發(fā)展歷程?，F(xiàn)代飛機對安全使用壽命要求日益提高，飛機結(jié)構(gòu)所承受載荷通過連接部位傳遞，容易形成連接處應(yīng)力集中，因此孔的質(zhì)量極大地影響著飛機的壽命。美國是最早發(fā)展自動鉆鉚技術(shù)的國家，早在20世紀50年代初就在飛機鉆鉚裝配生產(chǎn)線上應(yīng)用了自動鉆鉚機， 經(jīng)過50多年的發(fā)展，現(xiàn)在世界各航空工業(yè)發(fā)達國家都已廣泛采用這項技術(shù)。英國空客公司為A340水平尾翼裝配線設(shè)計的前緣柔性鉆鉚系統(tǒng)，它采用雙主軸系統(tǒng)，內(nèi)置切屑粉塵去除裝置，可測量各種材料厚度并鉆孔。Electroimpact公司開發(fā)的E4000機翼鉚接系統(tǒng)用于大型飛機的機翼上壁板。它采用一個5軸實心軛，每端各有一個工作頭，工作頭可以準確的在整個機翼壁板表面進行鉆孔。BROTJE公司的iGantry龍門鉆鉚機系統(tǒng)通過12根控制軸實現(xiàn)上部和下部工裝緊固頭定位，使其垂直于工件外部模線，每分鐘可完成18個鉆鉚裝配，且對工件形狀尺寸沒有嚴格要求。進入20世紀90年代后，飛機生產(chǎn)制造行業(yè)對飛機鉆鉚技術(shù)提出了高質(zhì)量、高效率、低成本的更高要求，對飛機自動化鉆鉚技術(shù)的需求越來越高而各種新的鉆鉚工藝技術(shù)、機器人技術(shù)和激光測量技術(shù)等先進科技的飛躍發(fā)展為飛機自動化鉆鉚的實現(xiàn)提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。隨著CAD/CAM、計算機信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，飛機產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)從根本上改變了傳統(tǒng)的飛機設(shè)計與制造方式，大大地提高了飛機設(shè)計制造技術(shù)水平。然而目前我國飛機裝配中的連接方式仍以手工鉆鉚為主，質(zhì)量穩(wěn)定性較差，并且需要大量采用成套的專用型架，成本高，制孔效率低，與國外存在較大差距。同時傳統(tǒng)的制孔方法在制初孔后要把零件拆開去毛刺，嚴重影響了裝配的效率和自動化。本設(shè)計從我國飛機制造的基本國情出發(fā)，針對大型客機機身研制中自動化裝配所需的機身飛機薄壁夾層結(jié)構(gòu)單向壓緊自動化制孔工藝進行研究，攻克單向壓緊條件下自動化制孔壓緊力分析和試驗，垂直度、干涉量對連接質(zhì)量的影響分析和實驗，機身對接自動化裝配連接工藝優(yōu)化等，大大提高了制孔精度和效率。加工過程中不使用鉆削液，綠色無污染，從根本上杜絕了鉆削液的污染問題。末端執(zhí)行器采用薄壁復(fù)雜結(jié)構(gòu)，以取代傳統(tǒng)的裝配部件結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)更加輕便。通過本設(shè)計的研發(fā)，將推動輕型自動化裝配系統(tǒng)在飛機機身對接過程中的有效的工程應(yīng)用，促進航空自動化制孔技術(shù)在我國更大范圍內(nèi)的普及，促進我國飛機自動化裝配技術(shù)的發(fā)展，提升航空制造技術(shù)水平及國際競爭力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明內(nèi)容為一種吸附于飛機表面用于運載制孔末端執(zhí)行器的柔性軌道。主要包括以下三個部分吸附模塊、X軸移動模塊、Y軸移動模塊。吸附模塊主要包括真空吸盤12、氣壓導(dǎo)管13、90度吸盤氣管連接件14、過濾器15、轉(zhuǎn)換立柱11。X軸移動模塊主要包括導(dǎo)軌22、X軸齒條21、X軸電機217、X軸聯(lián)軸器214、X軸大小傳動齒輪215/213、傳動軸壓板212、X軸滾輪底座211、主動輪軸承座216、連接桿222、從動輪220、從動輪軸承座219、滾輪底座218、轉(zhuǎn)臺210、鎖緊塊、小車調(diào)節(jié)塊29、X軸滾輪24、X軸滾輪偏心軸28、滾輪底座單輪從動端27、弧度板221、主工作臺連接板26。Y軸移動模塊Y軸齒條35、Y軸電機39、Y軸聯(lián)軸器38、Y軸減速器軸墊片、Y軸齒輪37、Υ軸電機連接板36、直線導(dǎo)軌34、框架側(cè)板31、擋塊33。針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述技 術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種航空制孔機器人末端執(zhí)行器，該末端執(zhí)行器能夠?qū)崿F(xiàn)快速的法線垂直度檢測、末端姿態(tài)的調(diào)整、實時的壓緊吸屑和高精度數(shù)字驅(qū)動鉆孔，且與爬壁機器人組成自動制孔系統(tǒng)實現(xiàn)對飛機蒙皮的自動鉆孔，以達到高精度、高效率、自動化、綠色化和智能化的鉆孔目的。


圖I為柔性軌道的整體概況圖。圖2為去除吸附模塊的俯視圖。圖3為X軸移動模塊的概況圖。圖4為Y軸移動模塊的概況圖。圖5為吸附模塊的放大圖。
圖中:__11、轉(zhuǎn)換立柱__12、真空吸盤__13、氣壓導(dǎo)管_
14、90度吸盤氣管連接件15、過濾器___
21、X軸齒條22、導(dǎo)軌23、滾輪底座單輪從動24、X軸滾輪
___m__
25、弧度板26、主工作臺連接板27、滾輪底座單輪從動28、X軸滾輪偏心軸
___m__
29、小車調(diào)節(jié)塊210、轉(zhuǎn)臺211、X軸滾輪底座 212、傳動軸壓板
213、X軸大小傳動齒輪 214、X軸聯(lián)軸器 215、X軸大傳動齒輪 216、主動輪軸承座217、X軸電機218、滾輪底座219、從動輪軸承座 220、從動輪
221、孤度板__222、連接桿___

權(quán)利要求
1.一種吸附于飛機表面用于運載制孔末端執(zhí)行器的柔性軌道，主要對飛機進行航空自動化制孔，其特征在于柔性軌道包括吸附模塊、X軸移動模塊、Y軸移動模塊三部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柔性軌道，其特征在于，真空吸盤利用氣源將空氣排出，真空吸盤外的空氣壓力可以使柔性導(dǎo)軌牢牢地固定在飛機的機身和尾翼上，既可吸附于直平面部件，也可吸附于變曲率的曲面部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柔性軌道，其特征在于，航空制孔末端執(zhí)行器在X軸電機的驅(qū)動下通過X軸的齒輪齒條進行X軸移動，在Y軸電機的驅(qū)動下通過Y軸的齒輪齒條進行Y軸移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柔性軌道，其特征在于，每個軌道下面有32個真空吸盤，當氣源打開時，真空吸盤12里的空氣立刻被抽出，形成真空，真空吸盤產(chǎn)生的吸力可以使制孔末端執(zhí)行器緊緊地貼在飛機表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柔性軌道，其特征在于，所述吸附模塊由氣壓導(dǎo)管和90度吸盤氣管連接件傳輸氣源產(chǎn)生的壓縮空氣，并且用過濾器來過濾輸送過來的壓縮空氣，防止灰塵等雜物進入，保證吸盤的正常工作，而轉(zhuǎn)換立柱用來連接導(dǎo)軌和吸盤，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柔性軌道，其特征在于，X軸移動模塊和Y軸移動模塊都是由電機轉(zhuǎn)動，經(jīng)齒輪齒條傳動，實現(xiàn)末端執(zhí)行器沿X軸和Y軸精確移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的X軸移動模塊，其特征在于，在滾輪的輔助下，實現(xiàn)小車沿X方向的往返運動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的X軸移動模塊，其特征在于，在連接桿連接后，主動輪和從動輪能夠保證同步。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柔性軌道，其特征在于，用于連接滾輪底座和小車的調(diào)節(jié)塊，可使?jié)L輪底座和小車調(diào)節(jié)塊之間可以小角度轉(zhuǎn)動，便于適應(yīng)復(fù)雜曲面。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的Y軸移動模塊，其特征在于，在直線滑軌的輔助下，實現(xiàn)末端執(zhí)行器沿Y方向的往返運動。
全文摘要
本發(fā)明的名稱為一種吸附于飛機表面用于運載制孔末端執(zhí)行器的柔性軌道，主要是對飛機進行航空自動化制孔，包括機身各部段對接環(huán)向自動化制孔、機身筒段壁板縱向拼接的自動化制孔、翼面類部件壁板表面自動化制孔。主要包括吸附模塊、X軸移動模塊、Y軸移動模塊三部分。真空吸盤利用氣源將空氣排出，真空吸盤外的空氣壓力可以使柔性導(dǎo)軌牢牢地固定在飛機的機身或尾翼上。航空制孔末端執(zhí)行器在X軸電機的驅(qū)動下通過X軸的齒輪齒條進行X軸移動，在Y軸電機的驅(qū)動下通過Y軸的齒輪齒條進行Y軸移動。通過視覺檢測模塊準確定位，主軸電機帶動主軸旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)高精度鉆削。
文檔編號B23B45/14GK102847979SQ201210074839
公開日2013年1月2日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者袁培江, 王田苗, 馬福存, 公茂震, 劉欽, 張睿 申請人:北京航空航天大學(xué)