一种内腔自动打磨机器人末端执行器制造技术

本实用新型专利技术提出了一种内腔自动打磨机器人末端执行器，包括恒力控制单元、旋转单元、动力执行器及专用磨具等。通过对机器人进行轨迹规划，实现磨具夹取及打磨轨迹控制；通过恒力控制单元和旋转单元配合，实现打磨的恒力控制。所述末端执行器由机器人总控制系统进行指令控制，通过专用磨具和调整机构的配合，调节磨具工作长度，通过控制旋转单元的分度值，使不同方向打磨压力与恒力控制单元输出压力方向保持一致，实现结构件内腔中不同特征的恒力打磨。打磨。打磨。

【技术实现步骤摘要】
一种内腔自动打磨机器人末端执行器


[0001]本技术属于工业机器人加工
，具体地说，涉及一种内腔自动打磨机器人末端执行器。

技术介绍

[0002]飞机机体和结构件的打磨是民用飞机制造商和维修厂在涂装工艺方面最主要的工作和难度最大的工艺，打磨质量很大程度上决定了飞机最终的涂装质量和效果。目前飞机制造过程中普遍采用手持式气动打磨机，完全依靠人的经验控制打磨力、角度、速度，存在打磨质量稳定性差、效率低下等问题，尤其是打磨质量一致性难以保证，打磨过程中大量的粉尘会对操作人员健康造成巨大的伤害。为了提高飞机生产的效率和加工质量，急需开发自动化打磨设备。
[0003]随着国内劳动成本的上升和技术的不断进步，工业机器人已经逐步进入各个工业领域。工业机器人打磨相对于人工打磨具有精度高、质量稳定、成本低、效率高等优点。目前国内外打磨机器人主要应用在零件外表面打磨，但无法适用于带有异形面、内腔等特征的复杂结构件的打磨。特别是飞机结构件，其内腔结构复杂，内腔中的转角、腹板面、理论型面等难以打磨和检测，打磨工艺难以控制，无法保证打磨效果。因此，亟需开发内腔打磨专业设备，通过自动化打磨，提高飞机结构件的加工质量和加工效率，改善工作环境，转变结构件的打磨制造模式，满足高端航空制造需求，提升企业竞争力。

技术实现思路

[0004]本技术基于现有技术的上述缺陷和需求，提出了一种内腔自动打磨机器人末端执行器，包括恒力控制单元、旋转单元、动力执行器及专用磨具等。通过对机器人进行轨迹规划，实现磨具夹取及打磨轨迹控制；通过恒力控制单元和旋转单元配合，实现打磨的恒力控制。所述末端执行器由机器人总控制系统进行指令控制，通过专用磨具和调整机构的配合，调节磨具工作长度，通过控制旋转单元的分度值，使不同方向打磨压力与恒力控制单元输出压力方向保持一致，实现结构件内腔中不同特征的恒力打磨。
[0005]本技术具体实现内容如下：
[0006]本技术提出了一种内腔自动打磨机器人末端执行器，安装在机器人上，与工作台、夹具配合对内腔结构件进行加工；所述末端执行器包括恒力控制单元、旋转单元、动力执行器、专用磨具；
[0007]所述恒力控制单元与机器人连接；所述旋转单元安装在所述恒力控制单元上并与所述动力执行器连接；用于对内腔结构件进行加工的所述专用磨具设置在动力执行器的执行末端上；
[0008]所述内腔结构件通过夹具固定安装在所述工作台上。
[0009]为了更好地实现本技术，进一步地，所述恒力控制单元包括机器人法兰、恒力控制器、控制器法兰；
[0010]所述恒力控制器通过机器人法兰与所述机器人固定连接；所述恒力控制器与所述旋转单元控制连接并通过控制器法兰固定连接。
[0011]为了更好地实现本技术，进一步地，所述旋转单元包括气动旋转台和旋转台法兰；
[0012]所述气动旋转台与所述恒力控制器控制连接并通过控制器法兰固定连接；
[0013]所述旋转台法兰设置在所述气动旋转台上，且所述气动旋转台与所述动力执行器控制连接并通过旋转台法兰可调节地旋转连接。
[0014]为了更好地实现本技术，进一步地，所述动力执行器包括电主轴、锥柄夹筒；
[0015]所述电主轴与所述气动旋转台控制连接并通过旋转台法兰可调节地旋转连接；
[0016]所述锥柄夹筒设置在所述电主轴的执行末端上。
[0017]为了更好地实现本技术，进一步地，所述专用磨具包括专用磨刷和螺纹套筒；
[0018]所述螺纹套筒设置在所述专用磨刷的安装端上，且所述专用磨刷通过螺纹套筒与所述电主轴上的锥柄夹筒可拆卸地连接。
[0019]为了更好地实现本技术，进一步地，还包括用于调整专用磨具的长度的调整机构；所述调整机构设置在所述工作台上。
[0020]工作原理：该末端执行器主要包括恒力控制单元、旋转单元、动力执行器及专用磨具等。通过对机器人进行轨迹规划，实现磨具夹取及打磨轨迹控制；通过恒力控制单元和旋转单元配合，实现打磨的恒力控制。所述末端执行器由机器人总控制系统进行指令控制，通过专用磨具和调整机构的配合，调节磨具工作长度，通过控制旋转单元的分度值，使不同方向打磨压力与恒力控制单元输出压力方向保持一致，实现结构件内腔中不同特征的恒力打磨。
[0021]所述恒力控制单元包括机器人法兰、恒力控制器、控制器法兰。机器人与恒力控制器通过机器人法兰连接；恒力控制器用于实现恒力的主动控制，通过设定打磨压力，采用伺服比例阀实现气缸压力的精准控制，利用力传感器和位移传感器进行反馈，实现轴向打磨力的控制；恒力控制器与旋转单元通过控制器法兰连接。
[0022]所述旋转单元包括气动旋转台、旋转单元法兰。旋转单元法兰用于连接气动旋转台和动力执行器；气动旋转台可按5
°
分度值进行固定角度旋转，可根据被加工对象的结构特征，调整主轴打磨倾角，使不同方向打磨时打磨压力与恒力控制器轴线输出压力方向一致，保证末端执行器实现轴向、径向恒力控制，实现结构件内部特征的恒力打磨。
[0023]所述动力执行器主要包括电主轴及锥柄夹筒组成。电主轴采用1万转以上的转速和多轴承支撑结构，提高打磨质量；主轴内设计气道，为专用磨具供气，实现主轴冷却及磨屑吹离功能；电主轴具备气动换刀功能，通过标准锥柄和弹簧夹筒，实现不同磨具快速自动更换。
[0024]所述专用磨具根据加工要求和尺寸设计成10种系列。刷柄端采用标准锥柄，通过夹具配合实现自动快速更换磨具；刷头端采用具有弹性的球头磨刷，碳化硅磨料，结合结构件内腔空间狭小、深度大等特点，刷头长度设计6mm、12mm、18mm、25mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、100mm等系列，针对待加工特征选择对应系列磨具；磨具中部设计螺纹结构，并与外六角螺纹套筒配合，套筒长度保证可完全覆盖刷头，套筒外径为刷头直径一半；磨具中设有通气道，打磨时气流对磨具和工件进行冷却，同时吹离磨屑。调整机构设计成内六角孔
结构，与专用磨具套筒配合使用。机器人将专用磨具插入调整机构的固定套筒，根据待打磨特征确定所需磨具工作长度，通过比例关系控制主轴旋转的转数，套筒沿磨具轴向相对移动压紧刷头，实现刷头工作长度调整。
[0025]本技术与现有技术相比具有以下优点及有益效果：
[0026](1)该末端执行器采用恒力控制器，能够保证打磨过程中输出压力恒定，打磨质量稳定；
[0027](2)该末端执行器采用旋转单元结构，使末端执行器具备轴向和径向恒力打磨功能，实现结构件内腔不同方向恒力打磨；
[0028](3)该末端执行器采用电主轴作为动力单元，提供恒定转速和扭矩，保证打磨质量，并可实现快速自动换刀及自冷却功能；
[0029](4)该末端执行器采用专用磨具，针对结构件内腔特点设计专用磨具，采用弹性球头磨刷作为打磨工作部分，刷柄采用标准尺寸锥柄，提高通用性；
[0030](5)该末端执行器采用专用磨具，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内腔自动打磨机器人末端执行器，安装在机器人（6）上，与工作台（9）、夹具（7）配合对内腔结构件（8）进行加工；其特征在于，所述末端执行器包括恒力控制单元（1）、旋转单元（2）、动力执行器（3）、专用磨具（4）；所述恒力控制单元（1）与机器人（6）连接；所述旋转单元（2）安装在所述恒力控制单元（1）上并与所述动力执行器（3）连接；用于对内腔结构件（8）进行加工的所述专用磨具（4）设置在动力执行器（3）的执行末端上；所述内腔结构件（8）通过夹具（7）固定安装在所述工作台（9）上。2.如权利要求1所述的一种内腔自动打磨机器人末端执行器，其特征在于，所述恒力控制单元（1）包括机器人法兰（1
‑
1）、恒力控制器（1
‑
2）、控制器法兰（1
‑
3）；所述恒力控制器（1
‑
2）通过机器人法兰（1
‑
1）与所述机器人（6）固定连接；所述恒力控制器（1
‑
2）与所述旋转单元（2）控制连接并通过控制器法兰（1
‑
3）固定连接。3.如权利要求2所述的一种内腔自动打磨机器人末端执行器，其特征在于，所述旋转单元（2）包括气动旋转台（2
‑
1）和旋转台法兰（2
‑
2）；所述气动旋转台（2
‑
1）与所述恒力控制器（1
‑
2）控制连接并通过控制器法兰（1
‑
3）固定连接；所述旋转台法兰（2
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜文军，郑发铎，黎针岑，史卫涛，毛智兵，文琴，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：