一种自动钻铆机压脚气动控制方法技术

本发明专利技术公开了一种自动钻铆机压脚气动控制方法，属于机械钻铆领域。该方法主要是利用激光测距传感器和长度计测量压脚的伸出距离，通过控制气路将压脚伸出过程分成加速、匀速、减速三个阶段，实现机构快速定位到壁板表面，同时减小对壁板的冲击作用，进而提高加工质量和加工效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械钻铆领域，具体涉及一种自动钻铆机压脚气动控制方法。
技术介绍
铆接技术在飞机壁板装配中，是一项普遍使用的机械连接技术，具有重量轻、强度高等优势，在航空制造领域得到了广泛的应用。传统的人工铆接生产效率低，产品质量不稳定，受工人个体因素影响比较大，而且加工环境恶劣，所以采用自动钻铆机来代替人工操作是现代飞机装配领域的一大趋势。目前以欧美为代表的自动钻铆机厂商代表了当今钻铆设备的最高水平，国内的相关技术仍存在很大差距。自动钻铆机的压铆末端执行器可以实现制孔、插钉、铆接、铣端面等多个工序，而压脚单元是压铆末端执行器的重要组成部分，在加工开始时，压脚伸出并压紧壁板来配合完成钻铆过程，可以消除叠层材料层与层的间隙，使结构紧凑，增加系统的动态刚度，使系统加工时更加稳定。但是受到气动驱动的限制，压脚伸出过程难以控制，容易以加大的速度冲击到壁板表面，影响加工质量，如果单纯减小的压脚运动速度，又会影响动作的时间，降低加工效率。
技术实现思路
本专利技术提供了一种自动钻铆机压脚气动控制方法，该方法利用激光测距传感器和长度计测量压脚的伸出距离，将压脚伸出过程分成三个阶段进行气路控制，实现机构快速定位到壁板表面，同时减小对壁板的冲击作用，进而提高加工质量和加工效率。一种自动钻铆机压脚气动控制方法，具体包括如下步骤：(1)测得压脚的位置：通过激光测距传感器测量压脚与壁板的距离，得到压脚当前位置与目标位置的偏差；(2)固定气动控制回路中的第二排气路的节流阀阀门的位置；(3)根据步骤(1)测得的偏差，可编程序逻辑控制器(ProgrammableLogicController，PLC)发出指令，通过控制进气路给气缸无杆腔供气和排气路给有杆腔排气来控制压脚伸出，伸出过程分三个阶段：加速阶段、匀速阶段以及减速阶段；(4)当压脚贴紧壁板表面后，PLC给出信号到供气路的伺服比例压力阀，增大供气气压，控制压脚进一步压紧壁板并保持一定的压紧力；(5)当压紧力达到设定值后，进行加工工序；(6)加工完成后，PLC发出指令到电磁换向阀，气源通过排气路给气缸有杆腔供气，进气路给气缸无杆腔排气，控制压脚快速退回。在步骤(2)中，在气动控制回路中，排气路有两条气路可以排气：第一排气路由电磁阀控制气路开关，信号由PLC给出，打开时可以顺畅排气，关闭时不能排气；第二排气路固定有一个节流阀，节流阀阀门调小到最大排气量的10％以下后，能够以最大排气量的10％以下的排气量排气。在步骤(3)中，压脚由双作用有杆气缸驱动，所述的加速阶段为：PLC给出信号到伺服比例压力阀，供气路提供压强为0.5Mpa～0.7Mpa，第一排气路电磁阀打开，顺畅排气，压脚以0.6m/s2～0.8m/s2加速度加速伸出；所述的匀速阶段为：PLC给出信号到伺服比例压力阀，供气路减小供气压强到0.1Mpa～0.3Mpa，第一排气路气压和第二排气路气压不变，压脚匀速继续伸出；所述的减速阶段为：PLC给出信号到伺服比例压力阀，供气路减小供气压强到0.05Mpa～0.15Mpa，PLC输出信号给排气气路的电磁阀，关闭第一排气路的电磁阀，保持第二排气路的节流阀阀门不变，排气路排气速度变慢，单位时间内只能排出少量气体，压脚以0.6mm/s2～0.8mm/s2加速度减速伸出，并与壁板接触。在步骤(3)中，伸出过程的三个阶段是根据长度计实时测量压脚的伸出距离进行划分的，长度计信号反馈给PLC，PLC根据上一时刻压脚伸出的距离发出信号，控制伺服比例压力阀调节供气气源压力，对下一时刻的压脚运动状态进行控制。压脚总伸出距离为激光测距传感器得到的压脚距壁板表面的距离。在步骤(5)中，气缸无杆腔安装有压强传感器，可读取无杆腔内内气压强，压紧力大小通过气缸无杆腔气体压强计算。有杆腔内气体压强为大气压力P0，无杆腔内气体压强为传感器读取的压强P1，有杆腔内杆径为A0，气缸缸径为A1，摩擦力忽略，则压紧力F的计算公式为：F＝P1·A1-P0·(A1-A0)。具体的压紧力F设定值根据工艺需求进行设定，范围为200N～800N。本专利技术自动钻铆机压脚气动控制方法的优点为：(1)通过激光测距传感器确定压脚端面到铆接面的距离，该方法测得的距离精度高，准确性高；(2)通过长度计和激光测距传感器反馈的压脚伸缩距离控制气动回路能够精确地控制压脚伸出距离和速度；(3)通过气路控制，使压脚伸出过程分加速、匀速、减速三个阶段，能够实现压脚快速定位到壁板表面，提高了加工效率，同时减小对壁板表面的冲击，实现了压脚与壁板的柔性接触，避免因过大冲击损伤壁板表面，影响加工质量。附图说明图1是本专利技术自动钻铆机压脚气动控制方法的流程示意图。具体实施方式为了更为具体地描述本专利技术，下面结合附图及具体实施方式对本专利技术的技术方案进行详细说明。如图1所示，自动钻铆机压脚气动控制方法具体包括：步骤1，通过激光测距传感器测量压脚与壁板的距离，得到当前位置与指定位置的偏差为21mm。步骤2，固定气动控制回路中的第二排气路的节流阀的位置；在气动控制回路中，排气路有两条气路可以排气：第一排气路由电磁阀控制气路开关，信号由PLC给出，打开时可以顺畅排气，关闭时不能排气；第二排气路安装有一个节流阀，节流阀调小后，排气路的单位时间内排气量减小，排气速度减慢。在进行压脚气动控制之前，将气动控制回路中的第二排气路的节流阀阀门调节至最大排气量的10％。步骤3，PLC给出信号到伺服比例压力阀，供气路提供压强为0.6Mpa的供气气源，第一排气路电磁阀打开，顺畅排气，压脚以0.7m/s2的加速度加速伸出。步骤4，根据长度计反馈信号，当压脚伸出距离到达3.5mm时，PLC给出信号到伺服比例压力阀，供气路减小供气压强到0.2Mpa，第一排气路气压和第二排气路不变，此时由于供气腔压强变小，压脚克服摩擦等阻力后，匀速继续伸出。步骤5，根据长度计反馈信号，当压脚伸出距离到达17.5mm时，PLC给出信号到伺服比例压力阀，供气路减小供气压强到0.1Mpa，PLC输出信号给排气气路的电磁阀，关闭第一排气路的电磁阀，保持第二排气路的节流阀不变，只能通过第二排气路排出少量气体，所以排气路排气速度变慢，单位时间内只能排出少量气体，压脚以0.7mm/s2加速度减速伸出，并与壁板接触。经过步骤3～步骤5完成了压脚整个伸出过程，此过程可以在约0.4s时间内完成，并且不会对壁板造成冲击。步骤6，压脚基本贴紧壁板表面，PLC给出信号到供气路的伺服比例压力阀，增大供气气压到0.7Mpa，控制压脚进一步压紧壁板表面，压紧力大小根据计算约为800N。步骤7，当气缸无杆腔的压强传感器检测到腔内气体压强达到设定值0.7Mpa后，开始加工工序，等加工完成后，PLC控制压脚快速退回，完成本次加工。通过在壁板表面安装力传感器测试压脚伸出的冲力力，传统压脚气动控制方法控制压脚伸出时，瞬时冲击力可达到1600N，伸出时间约为0.4s，采用本专利技术描述的压脚气动控制方法，瞬时冲击力可减小到40N，伸出过程可以在0.4s内完成，能够保证压脚快速、无冲击的伸出定位到壁板表面。由此看见，本专利技术利用激光测距传感器和长度计测量压脚的伸出距离，将压脚伸出过程分成加速、匀速、减速三个阶段进行气路控制，实现机构快速定位到壁板表面，同时减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动钻铆机压脚气动控制方法，具体包括如下步骤：(1)测得压脚的位置：通过激光测距传感器测量压脚与壁板的距离，得到压脚当前位置与目标位置的偏差；(2)固定气动控制回路中的第二排气路的节流阀阀门的位置；(3)根据步骤(1)测得的偏差，PLC发出指令，通过控制进气路给气缸无杆腔供气和排气路给有杆腔排气来控制压脚伸出，伸出过程分三个阶段：加速阶段、匀速阶段以及减速阶段；(4)当压脚贴紧壁板表面后，PLC给出信号到供气路的伺服比例压力阀，增大供气气压，控制压脚进一步压紧壁板并保持一定的压紧力；(5)当压紧力达到设定值后，进行加工工序；(6)加工完成后，PLC发出指令到电磁换向阀，气源通过排气路给气缸有杆腔供气，进气路给气缸无杆腔排气，控制压脚快速退回。

【技术特征摘要】
1.一种自动钻铆机压脚气动控制方法，具体包括如下步骤：(1)测得压脚的位置：通过激光测距传感器测量压脚与壁板的距离，得到压脚当前位置与目标位置的偏差；(2)固定气动控制回路中的第二排气路的节流阀阀门的位置；(3)根据步骤(1)测得的偏差，PLC发出指令，通过控制进气路给气缸无杆腔供气和排气路给有杆腔排气来控制压脚伸出，伸出过程分三个阶段：加速阶段、匀速阶段以及减速阶段；(4)当压脚贴紧壁板表面后，PLC给出信号到供气路的伺服比例压力阀，增大供气气压，控制压脚进一步压紧壁板并保持一定的压紧力；(5)当压紧力达到设定值后，进行加工工序；(6)加工完成后，PLC发出指令到电磁换向阀，气源通过排气路给气缸有杆腔供气，进气路给气缸无杆腔排气，控制压脚快速退回。2.根据权利要求1所述自动钻铆机压脚气动控制方法，其特征在于：在气动控制回路中，排气路有两条气路排气：第一排气路由电磁阀控制气路开关，信号由PLC给出，打开时顺畅排气，关闭时不能排气；第二排气路固定有一个节流阀，节流阀阀门调小到最大排气量的10％以下后，能够以最大排气量的10％以下的排气量排气。3.根据权利要求1所述自动钻铆机压脚气动控制方法，其特征在于：在步骤(3)中，压脚由双作用有杆气缸驱动。4.根据权利要3所述自动钻铆机压脚气动控制方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述的加速阶段为：所述的加速阶段为：PLC给出信号到伺服比例压力阀，供气路提供压强为0.5Mpa～0.7Mpa，第一排气路电磁阀打开，顺畅排气，压脚以0.6m/s2～0.8m/s2加速度加速伸出；所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯映林，方强，毕运波，费少华，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33