一种多自由度并联机构钻铆机器人制造技术

一种多自由度并联机构钻铆机器人，属于机械手技术领域。所述多自由度并联机构钻铆机器人包括横向桁架、纵向桁架、双转角机构以及并联机构钻铆末端执行器，双转角机构包括设置于纵向桁架的门型连接框架、转动设置于门型连接框架的带转轴的滑块以及滑动设置于带转轴的滑块下方的长方形框架，门型连接框架的左右两侧均设置转盘电机一，门型连接框架的顶部设置有与带转轴的滑块相连的转盘电机二，并联机构钻铆末端执行器包括静平台和动平台，动平台的中心设置有电主轴和钻铆刀具。所述多自由度并联机构钻铆机器人能够实现并联机构末端执行器的五自由度定位，提高钻铆工作过程中并联机构末端执行器的刚度，保证孔的加工精度。保证孔的加工精度。保证孔的加工精度。

【技术实现步骤摘要】
一种多自由度并联机构钻铆机器人


[0001]本专利技术涉及机械手
，特别涉及一种多自由度并联机构钻铆机器人。

技术介绍

[0002]飞机钻铆技术是一项传统的机械连接技术，由于其连接可靠、质量轻、成本低等特点被广泛用于航空航天领域，因此，铆接质量对飞机的安全性能有重要的影响。传统手工钻铆技术生产效率低，加工精度不高，生产条件差等因素，难以保证飞机壁板铆接的质量，影响飞机的使用寿命。
[0003]自动钻铆技术现已广泛应用于各大飞机制造业。目前，自动钻铆系统装备已经广泛应用于飞机壁板的钻孔及铆接方面，钻铆系统分为龙门桁架钻铆系统、C型钻铆机、钻铆机器人等。龙门桁架钻铆系统及C型钻铆机的占地面积较大，适用于空间较大的工作环境，刚度较强，灵活性较差。钻铆机器人通常分为两种，一种是串联机器人，另一种是并联机器人，并联机器人相比于串联机器人优点在于：刚度较大、动态响应速度快、精度较高，更适用于解决钻铆时产生刚度不足的问题。
[0004]而且，钻铆机器人可以适应较小的工作环境，钻铆末端执行器的位姿调整十分灵活，但是，其不足之处是刚度不足。实际钻铆过程中，飞机壁板会对钻铆末端执行器产生较大的轴向力和扭矩，如果钻铆末端执行器刚度不足，会导致加工的孔位置偏移，孔的精度不准确，严重影响孔的质量，从而对飞机壁板的铆接产生严重的后果。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的钻铆末端执行器的刚度不足导致加工的孔位置偏移等技术问题，本专利技术提供了一种多自由度并联机构钻铆机器人，能够实现并联机构末端执行器的五自由度定位，提高钻铆工作过程中并联机构末端执行器的刚度，保证孔的加工精度。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0007]一种多自由度并联机构钻铆机器人，包括横向桁架、沿所述横向桁架移动的纵向桁架、沿所述纵向桁架移动的双转角机构以及设置于所述双转角机构的并联机构钻铆末端执行器；
[0008]所述双转角机构包括设置于纵向桁架的门型连接框架、转动设置于门型连接框架的带转轴的滑块以及滑动设置于带转轴的滑块下方的长方形框架；所述门型连接框架的左右两侧均设置转盘电机一，转盘电机一驱动门型连接框架实现A轴旋转；所述门型连接框架的顶部设置有与带转轴的滑块相连的转盘电机二，转盘电机二驱动带转轴的滑块实现B轴旋转；
[0009]所述并联机构钻铆末端执行器包括设置于长方形框架的静平台以及与所述静平台通过若干个连杆机构连接的动平台，所述动平台的中心设置有电主轴和钻铆刀具。
[0010]进一步的，所述连杆机构设置有三个，所述连杆机构包括转动设置于所述静平台的立柱，所述立柱的下端与驱动电机一连接，所述立柱的上端依次连接主动杆和从动杆，所
述从动杆远离主动杆的一端与所述动平台转动连接。
[0011]进一步的，所述主动杆的中部和从动杆的中部通过弹簧减振器连接。
[0012]进一步的，所述主动杆和从动杆均采用变截面梁且均为镂空结构，所述主动杆和从动杆的宽度均从立柱向动平台方向逐渐减小。
[0013]进一步的，所述动平台上转动安装有回转圆盘，所述回转圆盘包括环形部，所述环形部的周向均匀设置有楔面部，所述楔面部的下方与滑动设置于动平台的支撑杆顶部接触，所述支撑杆的外部套装有回位弹簧，并且支撑杆底部设置有滚珠；位于相邻的两个楔面部之间的环形部外周设置有齿，所述齿与设置于驱动电机二输出端的齿轮啮合。
[0014]进一步的，所述静平台为三角形平板结构，所述立柱安装于静平台的顶点位置。
[0015]进一步的，所述横向桁架顶部通过X轴滚珠丝杠结构与纵向桁架相连。
[0016]进一步的，所述纵向桁架内部左右两侧均通过Y轴滚珠丝杠结构与双转角机构相连，所述Y轴滚珠丝杠结构的Y轴滑块与转盘电机一固连。
[0017]进一步的，所述带转轴的滑块与长方形框架通过Z轴滚珠丝杠结构连接，所述带转轴的滑块下方设置有滑道，所述滑道与长方形框架顶部的框架导轨滑动配合，实现并联机构钻铆末端执行器沿着Z轴前后移动。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]1)本专利技术为一种附加辅助支撑杆的改进3
‑
RRR并联机构作为钻铆末端执行器的五自由度立柱式机床，能够实现并联机构末端执行器水平方向的平移自由度、垂直方向的平移自由度、绕水平方向的转动自由度、绕垂直方向的转动自由度以及前后方向上的平移自由度；
[0020]2)本专利技术采用轻量化的三角形变截面梁的主动杆和从动杆设计，变截面梁即为截面面积随着杆的长度方向的坐标轴上的数值变化而变化的梁，截面大的一端用于弯矩较大的一端，截面小的一端可用于弯矩较小的一端，保证刚度强度前提下实现轻量化设计，提高动平台动态特性；
[0021]3)本专利技术将电主轴安装于动平台中心处，并在电主轴上夹持钻铆刀具，以进行钻铆工作；
[0022]4)本专利技术在动平台与静平台之间设置三个辅助支撑杆，在定位后钻铆过程中增强动平台的Z向刚度；
[0023]5)本专利技术在主动杆和从动杆之间设置弹簧减振器，弹簧本身存在预紧力，能够改善动平台在钻铆过程中产生的振动，并能够减小驱动关节与从动关节之间的间隙。
[0024]本专利技术的其他特征和优点将在下面的具体实施方式中部分予以详细说明。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例提供的多自由度并联机构钻铆机器人的结构示意图；
[0026]图2是本专利技术实施例提供的双转角机构的结构示意图；
[0027]图3是本专利技术实施例提供的带转轴的滑块的结构示意图；
[0028]图4是本专利技术实施例提供的转盘电机一的示意图；
[0029]图5是本专利技术实施例提供的长方形框架的结构示意图；
[0030]图6是本专利技术实施例提供的门型连接框架的结构示意图；
[0031]图7是本专利技术实施例提供的并联机构钻铆末端执行器的结构示意图；
[0032]图8是本专利技术实施例提供的弹簧减振器的结构示意图；
[0033]图9是本专利技术实施例提供的主动杆的结构示意图；
[0034]图10是本专利技术实施例提供的从动杆的结构示意图；
[0035]图11是本专利技术实施例提供的回转圆盘的结构示意图；
[0036]图12本专利技术实施例提供的楔面部与支撑杆配合的示意图一
[0037]图13本专利技术实施例提供的楔面部与支撑杆配合的示意图二；
[0038]图14是本专利技术实施例提供的支撑杆的结构示意图。
[0039]说明书附图中的附图标记包括：
[0040]1‑
横向桁架，2
‑
纵向桁架，3
‑
并联机构钻铆末端执行器，4
‑
门型连接框架，5
‑
带转轴的滑块，6
‑
长方形框架，7
‑
转盘电机一，8
‑
转盘电机二，9
‑
静平台，10
‑
动平台，11
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多自由度并联机构钻铆机器人，其特征在于，包括横向桁架、沿所述横向桁架移动的纵向桁架、沿所述纵向桁架移动的双转角机构以及设置于所述双转角机构的并联机构钻铆末端执行器；所述双转角机构包括设置于纵向桁架的门型连接框架、转动设置于门型连接框架的带转轴的滑块以及滑动设置于带转轴的滑块下方的长方形框架；所述门型连接框架的左右两侧均设置转盘电机一，转盘电机一驱动门型连接框架实现A轴旋转；所述门型连接框架的顶部设置有与带转轴的滑块相连的转盘电机二，转盘电机二驱动带转轴的滑块实现B轴旋转；所述并联机构钻铆末端执行器包括设置于长方形框架的静平台以及与所述静平台通过若干个连杆机构连接的动平台，所述动平台的中心设置有电主轴和钻铆刀具。2.根据权利要求1所述的多自由度并联机构钻铆机器人，其特征在于，所述连杆机构设置有三个，所述连杆机构包括转动设置于所述静平台的立柱，所述立柱的下端与驱动电机一连接，所述立柱的上端依次连接主动杆和从动杆，所述从动杆远离主动杆的一端与所述动平台转动连接。3.根据权利要求2所述的多自由度并联机构钻铆机器人，其特征在于，所述主动杆的中部和从动杆的中部通过弹簧减振器连接。4.根据权利要求2所述的多自由度并联机构钻铆机器人，其特征在于，所述主动杆和从动杆均采用变截面梁且均为镂空结构，所述主动杆和从动杆的宽度均从立柱向动平台方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红军，王明海，郑耀辉，纪俐，王学智，李正强，孔宪俊，侯宁，李文强，王启家，
申请(专利权)人：沈阳航远航空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：