一种用于自动钻铆机器人的插钉装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于自动钻铆机器人的插钉装置及其使用方法，属于飞机数字化装配自动钻铆领域。能够解决现有技术中无法判断插钉过程中钉是否正确入位或是脱落的情况、待铆铆钉插入带铆接孔效率低等问题。本发明专利技术具体包括整体推出气缸、插钉机构、导轨和挡块，整体推出气缸与插钉机构相连，插钉机构安装在导轨上，挡块安装在导轨的最前端位置，整体推出气缸控制插钉机构整体沿导轨进行推出和缩回动作。

【技术实现步骤摘要】
一种用于自动钻铆机器人的插钉装置及其使用方法
本专利技术涉及智能制造中的航空制造
，具体涉及一种用于自动钻铆机器人的插钉装置及其使用方法。
技术介绍
随着新一代航空航天产品的研制与发展，航空宇航制造对装配效率与装配质量提出了更高的要求，而自动钻铆技术是提高装配效率与装配质量的重要手段。采用自动钻铆技术能够显著提高装配效率，节省安装成本，改善劳动条件，确保安装质量和大大减少人为因素造成的缺陷，提高机体的疲劳寿命。自动化钻铆技术得到越来越广泛的关注和重视。钻铆末端执行器作为自动化钻铆装备的核心组成部分，在飞机自动化钻铆作业中，由于铆钉型号众多、数量巨大，实时为自动钻铆装备输送航空铆钉是重大技术难题，而插钉装置是自动钻铆设备中送钉到产品过程中不可或缺的一部分。传统的振动盘送钉方式存在体积大、噪声大、振动剧烈等缺陷,已经无法满足使用要求。目前，也出现了一些新型自动送钉系统为自动钻铆装备输送多种型号的铆钉。但是目前的方案中，多采用振动盘对铆钉进行排列再输送，存在振动盘体积较大，振动噪音大，严重影响了钻铆装备的制孔精度的问题，并且可自动筛选的铆钉数量有限，对于一个工艺流程中需要输送几十种铆钉的飞机自动化钻铆作业，无法满足需要。插钉装置的设计给自动钻铆设备中的送钉系统提供了很大的改进空间。目前的插钉装置需要进一步的优化升级，才能真正满足实际的生产需要。例如：公告号为CN106984966A的专利技术中，该插钉装置通过吹钉气管内安装的激光传感器来检测气管内是否有钉通过，这种方法无法判断插钉时顶杆前方是否有钉。同样无法判断插钉过程中钉是否正确入位或是脱落的情况。该装置无法很好检测铆钉是否正确送到位，会导致后续的铆接操作无法正常进行，严重影响了铆接设备的安全性能，对于目前自动钻铆设备的高效率和高稳定性要求，该方案无法满足需要。同样现有以电磁力为动力的铆接系统中使用水平射钉装置和U型射钉装置来将铆钉送入待铆接孔中，从而完成插钉动作。其送钉装置将紧固件快速通过输钉管道，到达射钉装置，射钉装置将紧固件的移动速度降低甚至将其变为静止状态。然后射钉装置将紧固件推射至夹钉装置，夹钉装置将其夹持，然后将铆钉插入待铆接孔中。这种装置的插钉作业往往不是很稳定，并且插钉的位置也不是十分精确，十分影响自动钻铆设备的稳定性，同样无法满足需要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种用于自动钻铆机器人的插钉装置及其使用方法。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种用于自动钻铆机器人的插钉装置，其中：包括推出气缸支架、整体推出气缸、顶杆气缸、导轨、顶杆气缸支架、顶杆、气爪支架以及插钉气爪，推出气缸支架用于与自动钻铆机器人驱动装置连接，整体推出气缸和导轨均安装在推出气缸支架上，顶杆气缸支架安装在导轨上，整体推出气缸能推动顶杆气缸支架在导轨上前后滑动，顶杆气缸安装在顶杆气缸支架上，顶杆气缸的气缸轴与顶杆的后端连接并能推动顶杆前后移动，顶杆前端安装光纤探头，气爪支架与顶杆气缸支架固定连接，气爪支架上安装有插钉气爪，插钉气爪与外界气源连接，并由外接的自动钻铆机器人的控制结构控制开合，插钉气爪能将铆钉抓取在插钉气爪的前端，此时，铆钉正好位于光纤探头的前方，光纤探头能检测到铆钉与光纤探头之间的距离，并将该距离信息发送至自动钻铆机器人的控制结构。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：上述的插钉气爪包括左右两个爪臂，爪臂后端与气爪支架铰接配合，前端为自由端，具有用于抓取铆钉的卡槽，顶杆位于两个爪臂之间。上述的整体推出气缸位于导轨的后端，导轨的前端安装有挡块，挡块用于限制顶杆气缸支架的行程。上述的顶杆气缸、顶杆以及插钉气爪均安装在导轨的下方。上述的光纤探头安装于顶杆前端的内部。上述的光纤探头为1~105mm量程的小型激光位移传感器，型号为FUE200D2Y00，设定传感器的阈值为600，超过600开关量输出为1，低于600开关量输出为0。一种用于自动钻铆机器人的插钉装置的使用方法，包括以下步骤：S1、设置插钉气爪的开合距离，以直径最大的铆钉尺寸设为开合距离，打开插钉气爪，待抓铆钉移动至插钉气爪前方时，气爪闭合抓取铆钉，顶杆内的光纤探头检测是否抓到铆钉；如抓到铆钉，则进行步骤S2，否则再重复抓取动作，直至抓到铆钉；S2、插钉装置在自动钻铆机器人的控制下移动到铆接孔的位置，整体推出气缸将顶杆气缸支架沿导轨向前推出，使顶杆气缸、顶杆以及插钉气爪均前移，将插钉气爪上夹持的铆钉推入至待铆接孔中；S3、插钉气爪松开，顶杆气缸立即推出顶杆将铆钉顶入到位；S4、对铆钉状态进行检测，光纤探头可检测到铆钉存在，同时顶杆气缸的磁性开关显示气缸已伸出到位，则铆钉正常入孔，可执行完成铆接；S5、检测结果显示铆钉正常入孔后，顶杆气缸带动顶杆后退，插钉流程结束。本专利技术的有益效果为：本专利技术的插钉装置能高效的将待铆铆钉插入带铆接孔中，并能及时检测插钉装置是否夹持到铆钉以及装置是否将铆钉正确送入到位，很好的保证了钻铆作业的稳定性和安全性。附图说明图1为本专利技术的用于自动钻铆机器人的送钉装置结构示意图；图2为本专利技术的顶杆和插钉气爪的结构示意图；图3为本专利技术的使用状态图；图4-7为插钉气爪在不同的夹持力下对直径3mm，4mm，5mm，6mm铆钉插钉成功率和夹持压力的关系示意图。其中的附图标记为：整体推出气缸1、顶杆气缸2、插钉气爪3、爪臂3a、顶杆4、导轨5、挡块6、铆钉7、光纤探头8、推出气缸支架9、顶杆气缸支架10、气爪支架11。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。如图1所示，一种用于自动钻铆机器人的送钉装置，由整体推出气缸1、顶杆气缸2、插钉气爪3、顶杆4、导轨5和挡块6组成。顶杆4的前端内部装有光纤传感器。挡块6安装在导轨5的最前端位置，起到限位和控制行程的作用。整体推出气缸1与整个插钉机构相连，控制装置整体沿导轨5进行推出和缩回动作。插钉气爪3安装在顶杆外侧。插钉装置移动到接到位铆钉位置，插钉气爪3开气爪后夹取铆钉，以直径最大的铆钉尺寸设置气爪的开合距离，可以是插钉气爪3夹取任意型号的铆钉。顶杆4与顶杆气缸1相连接，顶杆气缸1控制顶杆4的推出与缩回动作，顶杆气缸1、顶杆4以及插钉气爪3安装在导轨5的下方。顶杆气缸1通过紧固件和插钉气爪3与顶杆4相连接成一个整体，导轨5和挡块6组成的整体通过紧固件和插钉气爪3，顶杆4，气缸组成的整体进行连接组成整个插钉机构。光纤探头8安装于顶杆4前端的内部；根据铆钉和顶杆4之间的距离，选取1~105mm量程的小型激光位移传感器FUE200D2Y00，设定传感器的阈值为600，超过600开关量输出为1，低于600开关量输出为0；插钉气爪3抓取铆钉时，开关量显示为1则表示已抓取到铆钉7。根据光纤探头8的传感器数值和顶杆气缸1的伸出到位信号来判断铆钉7是否正常入孔。用于自动钻铆机器人的插钉装置的使用方法包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自动钻铆机器人的插钉装置，其特征是：包括推出气缸支架(9)、整体推出气缸(1)、顶杆气缸(2)、导轨(5)、顶杆气缸支架(10)、顶杆(4)、气爪支架(11)以及插钉气爪(3)，所述的推出气缸支架(9)用于与自动钻铆机器人驱动装置连接，所述的整体推出气缸(1)和导轨(5)均安装在推出气缸支架(9)上，所述的顶杆气缸支架(10)安装在导轨(5)上，所述的整体推出气缸(1)能推动顶杆气缸支架(10)在导轨(5)上前后滑动，所述的顶杆气缸(2)安装在顶杆气缸支架(10)上，顶杆气缸(2)的气缸轴与顶杆(4)的后端连接并能推动顶杆(4)前后移动，所述的顶杆(4)前端安装光纤探头(8)，所述的气爪支架(11)与顶杆气缸支架(10)固定连接，气爪支架(11)上安装有插钉气爪(3)，所述的插钉气爪(3)与外界气源连接，并由外接的自动钻铆机器人的控制结构控制开合，所述的插钉气爪(3)能将铆钉(7)抓取在插钉气爪(3)的前端，此时，所述的铆钉(7)正好位于光纤探头(8)的前方，所述的光纤探头(8)能检测到铆钉(7)与光纤探头(8)之间的距离，并将该距离信息发送至自动钻铆机器人的控制结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于自动钻铆机器人的插钉装置，其特征是：包括推出气缸支架(9)、整体推出气缸(1)、顶杆气缸(2)、导轨(5)、顶杆气缸支架(10)、顶杆(4)、气爪支架(11)以及插钉气爪(3)，所述的推出气缸支架(9)用于与自动钻铆机器人驱动装置连接，所述的整体推出气缸(1)和导轨(5)均安装在推出气缸支架(9)上，所述的顶杆气缸支架(10)安装在导轨(5)上，所述的整体推出气缸(1)能推动顶杆气缸支架(10)在导轨(5)上前后滑动，所述的顶杆气缸(2)安装在顶杆气缸支架(10)上，顶杆气缸(2)的气缸轴与顶杆(4)的后端连接并能推动顶杆(4)前后移动，所述的顶杆(4)前端安装光纤探头(8)，所述的气爪支架(11)与顶杆气缸支架(10)固定连接，气爪支架(11)上安装有插钉气爪(3)，所述的插钉气爪(3)与外界气源连接，并由外接的自动钻铆机器人的控制结构控制开合，所述的插钉气爪(3)能将铆钉(7)抓取在插钉气爪(3)的前端，此时，所述的铆钉(7)正好位于光纤探头(8)的前方，所述的光纤探头(8)能检测到铆钉(7)与光纤探头(8)之间的距离，并将该距离信息发送至自动钻铆机器人的控制结构。


2.根据权利要求1所述的一种用于自动钻铆机器人的插钉装置，其特征是：插钉气爪(3)包括左右两个爪臂(3a)，所述的爪臂(3a)后端与气爪支架(11)铰接配合，前端为自由端，具有用于抓取铆钉(7)的卡槽，所述的顶杆(4)位于两个爪臂(3a)之间。


3.根据权利要求1所述的一种用于自动钻铆机器人的插钉装置，其特征是：所述的整体推出气缸(1)位于导轨(5)的后端，所述的导轨(5)的前端安装有挡块(6)，所述的挡块(6)用于限制顶杆气缸支架(10)的行程。

【专利技术属性】
技术研发人员：田威，刘霖，柳峻达，李明，庄志炜，廖文和，高鹏辉，喻强，张霖，李鹏程，张奇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32